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Patent Searching and Data


Title:
MACHINE TOOL AND MACHINE TOOL ARRANGEMENT
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2018/033604
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a machine tool (1) having at least one tool spindle or working spindle (2, 4) which is movable along linear guides in the X-, Y- and/or Z-direction and is guided on a machine frame (6), and having a tool magazine (13) with a multiplicity of holders for tools (36) which are insertable into the working spindle (2, 3) or removable therefrom by means of a manipulator (62), and having a workpiece carrier (82, 84) for a workpiece (76) to be machined, characterized in that the tool magazine (13) is arranged above the working spindles (2, 4, 48, 50) and the manipulator (62) has a rack (64) which has, per working spindle (2, 4, 48, 50), at least one tool receptacle (66) for a new tool (36) to be removed from the tool magazine (13) and an empty space (68) for a tool (36') held in the working spindle (2, 4, 48, 50), and which is movable, preferably in the X- and Z-direction, between the tool magazine (13) and the working spindle (2, 4, 48, 50) for a tool change, wherein the machine tool is designed to move the working spindle (2, 4, 48, 50) synchronously with the rack (54) during the tool change.

Inventors:
JAUMANN SASCHA (DE)
ROEMPP WOLFGANG (DE)
Application Number:
PCT/EP2017/070876
Publication Date:
February 22, 2018
Filing Date:
August 17, 2017
Export Citation:
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Assignee:
MAUSER WERKE OBERNDORF MASCHB GMBH (DE)
International Classes:
B23Q3/157; B23Q3/155
Domestic Patent References:
WO2017050835A22017-03-30
Foreign References:
JP2004136412A2004-05-13
DE3414886C11985-09-12
EP1733840A12006-12-20
DE102015118672A12017-05-04
Other References:
None
Attorney, Agent or Firm:
WINTER BRANDL FÜRNISS HÜBNER RÖSS KAISER POLTE - PARTNERSCHAFT MBB (DE)
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Claims:
Patentansprüche

1 . Werkzeugmaschine (1 ) mit zumindest einer entlang Linearführungen in X-, Y- und/oder Z-Richtung verfahrbaren Werkzeug- oder Arbeitsspindel (2, 4), die an einem Maschinengestell (6) geführt ist, und mit einem Werkzeugmagazin (13) mit einer Vielzahl von Halterungen für Werkzeuge (36), die mittels eines Manipulators (62) in die Arbeitsspindel (2, 4) einsetzbar oder aus dieser entnehmbar sind und mit einem Werkstückträger (82, 84) für ein zu bearbeitendes Werkstück (76), dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeugmagazin (13) oberhalb der Arbeitsspindeln (2, 4, 48, 50) angeordnet ist und der Manipulator (62) einen Rechen (64) hat, der pro Arbeitsspindel (2, 4, 48, 50) zumindest eine Werkzeugaufnahme (66) für ein neues, aus dem Werkzeugmagazin (13) zu entnehmendes Werkzeug (36) und einen Leerplatz (68) für ein in der Arbeitsspindel (2, 4, 48, 50) gehaltenes Werkzeug (36') hat und der zum Werkzeugwechsel, vorzugsweise in X- und Z-Richtung, zwischen dem Werkzeugmagazin (13) und der Ar- beitsspindel (2, 4, 48, 50) verfahrbar ist, wobei die Werkzeugmaschine ausgelegt ist, während des Werkzeugwechsels die Arbeitsspindel (2, 4, 48, 50) synchron zum Rechen (64) zu verfahren.

2. Werkzeugmaschine nach Patentanspruch 1 , wobei die Bewegung der Arbeits- spindel (2, 4, 48, 50) und des Rechens (64) mechanisch oder regelungstechnisch synchronisiert sind.

3. Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei das Werkzeugmagazin (13) für jedes Werkzeug (36) einen Köcher (78) hat, in dem das Werkzeug (36) achsparallel zur Spindelachse gehalten ist.

4. Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei der Rechen (64) einen zur Arbeitsspindel (2, 4, 48, 50) hin zu öffnenden Greifer (72) für jedes Werkzeug (36) hat.

5. Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei das Werkzeugmagazin (13) eine umlaufende Kette (44) hat, an der die Werkzeuge (36) mit ihren Achsen in einer Ebene, vorzugsweise in einer Horizontalebene angeordnet sind.

6. Werkzeugmaschine nach Patentanspruch 5, wobei die Kettenteilung in Ab- hängigkeit von der Anzahl und dem Achsabstand der Arbeitsspindeln (2, 4, 48, 50) gewählt ist.

7. Werkzeugmaschine nach Patentanspruch 3 oder einem der auf diesen zurückbezogenen Ansprüche, mit einer rückwärtigen Schieberanordnung zum Ausschieben der Werkzeuge (36) aus dem Köcher (78).

8. Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei mehrere Arbeitsspindeln (2, 4, 48, 50) in einem Schlitten (5) in Z-Richtung verfahrbar sind und jeder Arbeitsspindel (2, 4, 48, 50) an einem Rechen (64) ein Leerplatz (68) und eine Werkzeugaufnahme (66) für ein zu übernehmendes bzw. ein neues Werkzeug (36, 36') zugeordnet ist, wobei die Leerplätze (68) und die Werkzeugaufnahmen (66) quer zur Spindelachse nebeneinander liegend angeordnet sind.

9. Werkzeugmaschine nach Patentanspruch 8, wobei jeder Arbeitsspindel (2, 4, 48, 50) ein Rechen (64) zugeordnet ist.

10. Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei der Rechen (64) einen Rechenarm (104) hat, an dem die Werkzeugaufnahme (66) und der Leerplatz (68) ausgebildet ist und der mittels eines Schwenkantriebs (98) um eine Schwenkachse (C) verschwenkbar ist, wobei die Orientierung der Werkzeugaufnahme (66) und des Leerplatzes (68) während der Verschwenkung oder zumindest in den Endpositionen gleich bleibt.

1 1 . Werkzeugmaschine nach Patentanspruch 10, wobei der Rechenarm (104) aus einer Grundposition, in der die Werkzeugaufnahme (66) und der Leerplatz (68) in etwa parallel zum Werkzeugmagazin (13) oder in Horizontalrichtung neben einander liegend angeordnet sind, in eine Verfahrstellung verschwenkbar ist, in der die Werkzeugauf- nähme (66) und der Leerplatz (68) in Vertikalrichtung etwa über einander liegend oder quer zur Werkzeugmagazinachse angeordnet sind.

12. Werkzeugmaschine nach Patentanspruch 10 oder 1 1 , wobei die Werkzeugauf- nähme (66) und der Leerplatz (68) über eine Parallelogrammkinematik oder dergleichen mit dem Schwenkantrieb (98) und dem Rechenarm (104) derart in Wirkverbindung stehen, dass die Werkzeugaufnahme (66) und der Leerplatz (68) in der Grundposition und in der Verfahrstellung ihre Orientierung mit Bezug zur Arbeitsspindel (2, 4, 48, 50) in etwa beibehalten.

13. Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei der Manipulator (62) eine Werkzeuglängenmessvorrichtung aufweist.

14. Werkzeugmaschine, insbesondere nach einem der vorhergehenden Patentan- Sprüche, mit einem Torpedowechsler (17) für lange Werkzeuge (86), mit einem Torpedomagazin, das im Bereich zwischen der zumindest einen Arbeitsspindel (2, 4, 48, 50) und dem Werkzeugmagazin (13) angeordnet ist und das vorzugsweise einen Ausschiebeantrieb (88) zum Herausfahren zumindest eines der langen Werkzeuge (86) in eine Übergabeposition hat, in der das lange Werkzeug (86) entweder an einen Leer- platz (68) des Rechens (64) oder an einen Greifer (61 ) des Werkzeugmagazins (13) übergebbar ist.

15. Werkzeugmaschine nach Patentanspruch 14, wobei mehrere lange Werkzeuge (86) neben einander liegend im Torpedomagazin angeordnet sind.

16. Werkzeugmaschine nach Patentanspruch 14 oder 15, wobei das Torpedomagazin auf einem die Arbeitsspindeln (2, 4, 48, 50) tragenden Schlitten (5) gehalten ist.

17. Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, mit einem rückseitigen Zusatz-Werkzeugmagazin (42), an dem die Werkzeuge (36) mit ihren Achsen parallel zu den Werkzeugen (36) im Torpedowechsler (17) oder im Werkzeugmagazin (13) gehalten sind.

18. Werkzeugmaschinenanordnung mit zumindest zwei Werkzeugmaschinen (1 , V, 1 ") nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei deren Werkzeugmagazine (13) über einen Verkettungsmanipulator (92) in Wirkverbindung stehen. 19. Werkzeugmaschinenanordnung nach Patentanspruch 18, wobei der Verkettungsmanipulator (92) in zumindest zwei Achsen (X-, Y-, Z-Achse) verfahrbar ist.

Description:
Werkzeugmaschine und Werkzeugmaschinenanordnung

Beschreibung Die Erfindung betrifft eine Werkzeugmaschine gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 sowie eine mit derartigen Werkzeugmaschinen ausgeführte Werkzeugmaschinenanordnung.

Werkzeugmaschinen oder Bearbeitungszentren zur spanabhebenden Bearbeitung von Werkstücken in der Serienproduktion sind als Ein- oder Mehrspindler augeführt, wobei üblicher weise Einspindler und Doppelspindler mit Einzelpinolen und Vier- und Sechsspindler mit Monoblockpinolen ausgeführt sind, in denen mehrere Arbeitsspindeln parallel nebeneinander liegend angeordnet sind. Die Pinolen sind in Z-Richtung in einem Schlitten verfahrbar, der seinerseits in einem Rahmen in Y-Richtung verstellbar ist. Der gesamte Rahmen mit dem Schlitten kann entlang einer X-Achse bewegt werden. Die zu bearbeitenden Werkstücke sind auf einem Werkstückträger angeordnet, der häufig mit Rundachsen ausgeführt ist, die eine Verstellung des darauf gehaltenen Werkstückes in einer A-Achse und/oder B-Achse ermöglichen. Der Werkzeugwechsel erfolgt vorzugsweise automatisch, wobei die Werkzeuge in einem Werkzeugmagazin angeordnet sind. Zum Werkzeugwechsel kann ein Roboter oder Handlingsgerät verwendet werden, das ein auszuwechselndes Werkzeug aus der oder den Arbeitsspindeln entnimmt und an einem Leerplatz des Werkzeugmagazins ablegt und parallel dazu ein neues Werkzeug aus dem Werkzeugmagazin entnimmt und in die Arbeitsspindel einsetzt. Ein derartiges Werkzeugwechselsystem erfordert insbesondere bei Mehrspindlern einen erheblichen vorrichtungstechnischen Aufwand. Hinzu kommt, dass der Werkzeugwechsel relativ lange dauert, so dass die Span-ZuSpan-Zeit erheblich ist und somit die Produktivität des Bearbeitungszentrums negativ beeinflusst.

Der vorrichtungstechnische Aufwand lässt sich etwas verringern, wenn ein so genanntes„Pick-Up-System" verwendet wird, bei dem die Werkzeuge beispielsweise in einem kettenförmigen Werkzeugmagazin gehalten sind und die Arbeitsspindel(n) durch geeignete Ansteuerung in Richtung zum Werkzeugmagazin verfahren werden, um das nicht mehr benötigte Werkstück an einem Leerplatz abzulegen und ein neues Werkzeug zu übernehmen. Nachteilig bei dieser Lösung ist, dass das Verfahren in die Pick- Up-Position aufgrund der langen Verfahrwege relativ langsam ist, so dass auch bei einem derartigen System die Span-Zu-Span-Zeiten verbesserungsfähig sind.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Werkzeugmaschine und eine Werkzeugmaschinenanordnung zu schaffen, die einen schnellen Werkzeugwechsel ermöglichen.

Diese Aufgabe wird durch eine Werkzeugmaschine mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst. Hinsichtlich der Werkzeugmaschinenanordnung wird die Aufgabe durch die Merkmalskombination des Patentanspruches 18 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Die erfindungsgemäße Werkzeugmaschine hat zumindest eine Werkzeug- oder Arbeitsspindel, die entlang Linearführungen in X-, Y- und/oder Z-Richtung verfahrbar ist. Die Werkzeugmaschine hat des Weiteren ein Werkzeugmagazin mit einer Vielzahl von Halterungen für Werkzeuge, die mittels eines Manipulators in die Arbeitsspindel einsetzbar oder aus dieser entnehmbar sind. Die Werkzeugmaschine hat des Weiteren einen Werkstückträger für zumindest ein zu bearbeitendes Werkstück. Erfindungsgemäß ist das Werkzeugmagazin oberhalb der Arbeitsspindeln angeordnet. Der Manipulator ist nach Art eines Rechens ausgeführt, der pro Arbeitsspindel zumindest eine Auf- nähme für ein neues, aus dem Werkzeugmagazin zu entnehmendes Werkzeug und einen Leerplatz für ein in der Arbeitsspindel gehaltenes Werkzeug hat. Dieser Manipulator/Rechen ist zum Werkzeugwechsel in X- und Z-Richtung in Richtung einer Bereitstellungsposition zwischen dem Werkzeugmagazin und der Arbeitsspindel verfahrbar, wobei die Werkzeugmaschine derart ausgelegt ist, dass die Arbeitsspindel zum Werk- zeugwechsel zumindest abschnittsweise synchron zum Manipulator ansteuerbar ist. Unter dem Begriff„Rechen" wird eine Greiferkonstruktion verstanden, bei der die Aufnahmen für das aus dem Werkzeugmagazin zu entnehmende Werkzeug und das aus der Arbeitsspindel zu entnehmende Werkzeug in gleicher Richtung orientiert sind. D.h. in der Übernahmeposition weisen beide Aufnahmen in die gleiche Richtung. Der Rechen kann dabei einstückig oder aber auch aus mehreren Elementen bestehen. Die letztgenannte Lösung wird dann angewendet, wenn der Rechen mehreren Spindeln zugeordnet sein soll.

Somit kann bereits während der Bearbeitung eines Werkstücks mittels eines Werkzeugs ein in der Folge benötigtes Werkzeug mittels des Manipulators in Richtung der Übergabe-/Bereitstellungsposition gebracht werden. Zum Werkzeugwechsel werden dann der Manipulator/Rechen und die Arbeitsspindel synchron so angesteuert, dass das in der Arbeitsspindel gehaltene„alte" Werkzeug an den Leerplatz des Rechens übergeben wird und in einer anschließenden Relativbewegung das am Rechen gehaltene„neue" Werkzeug in die Arbeitsspindel eingesetzt wird.

Durch diese erfindungsgemäße Ausgestaltung der Werkzeugmaschine kann der Werkzeugwechsel und damit die Span-Zu-Span-Zeit deutlich gegenüber dem eingangs beschriebenen Stand der Technik verringert werden, wobei der vorrichtungstechnische Aufwand minimal ist. So muss beispielsweise bei einem Mehrspindler lediglich der Rechen mit einer entsprechenden Anzahl von Aufnahmen/Leerplätzen ausgeführt sein, um den Werkzeugwechsel für alle Arbeitsspindeln in einem Arbeitsgang durchzuführen.

Bei einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung sind die Bewegungen der Arbeitsspindel und des Rechens entweder mechanisch oder regelungstechnisch synchronisiert. Das Wechseln ist besonders einfach, wenn das Werkzeugmagazin für jedes Werkzeug einen Köcher hat, in den das Werkzeug achsparallel zur Spindelachse einsetzbar ist.

Der Rechen, über den das oder die Werkzeuge in Richtung der Bereitstellungsposi- tion verfahrbar sind, hat bei einer Variante der Erfindung einen zur Arbeitsspindel hin zu öffnenden Greifer. Der Aufbau des Werkzeugmagazins ist besonders einfach, wenn dieses mit einem umlaufenden Kettenförderer ausgebildet ist, an dem die Werkzeuge mit ihren Achsen in einer Ebene, vorzugsweise in einer Horizontalebene angeordnet sind. Ein derartiges Werkzeugmagazin mit in einer Ebene angeordneten Werkzeugen erfordert einen mini- malen Bauraum, so dass die gesamte Werkzeugmaschine kompakt ausgeführt werden kann.

Eine Kettenteilung einer Kette des Werkzeugmagazins ist vorzugsweise in Abhängigkeit von der Anzahl der Arbeitsspindeln ausgelegt, so dass an dem Manipula- tor/Rechen bei minimalem Bauraum die der Anzahl der Arbeitsspindeln entsprechende Anzahl von Werkzeugaufnahmen und Leerplätzen vorgesehen ist.

Das Übergeben der Werkzeuge an den Rechen kann durch einen rückwärtigen Schieber zum Ausschieben der Werkzeuge aus dem Köcher vereinfacht sein.

Wie erwähnt, sind bei einem Mehrspindler, dessen Arbeitsspindeln in einem

Schlitten in Z-Richtung verstellbar sind, jeder Arbeitsspindel an einem Rechen ein Leerplatz und ein Übergabeplatz für ein zu übernehmendes bzw. ein„neues" Werkzeug zugeordnet, die dann quer zur Spindelachse nebeneinander liegend angeordnet sind, wo- bei der Achsabstand der Werkzeuge dem Achsabstand der Arbeitsspindeln entspricht.

Der Rechen kann einstückig oder durch mehrere einzelne Rechen ausgebildet sein.

Bei einem Ausführungsbeispiel ist es vorgesehen, dass bei einer Vielzahl von Ar- beitsspindeln jeder Arbeitsspindel ein Rechen zugeordnet ist. Der Rechen kann bei einer Variante der Erfindung mit einem Rechenarm ausgeführt sein, an dem ein Leerplatz Aufnahme für ein zu übernehmendes und eine Werkzeugaufnahme für ein„neues" Werkzeug ausgebildet ist. Mit anderen Worten gesagt, an jedem der Rechen ist ein Übergabeplatz und ein Leerplatz ausgeführt. Diese Aufnahmen sind dabei jeweils in die gleiche Richtung orientiert. So sind diese Aufnahmen bei einer Anordnung, bei der das Werkzeugmagazin oberhalb (in Schwerkraftrichtung gesehen) der Arbeitsspindel(n) angeordnet ist, nach unten, d.h. in Richtung zur jeweiligen Arbeitsspindel orientiert. Der Rechenarm ist vorzugsweise mit einem Schwenkantrieb ausgeführt, über den der Rechenarm aus einer Grundposition in eine Verfahrstellung verschwenkbar ist. Sowohl in der Grundposition als auch in der Verfahrstellung hat die Aufnahme im Prinzip die gleiche, oben erläuterte Orientierung (vorzugsweise in Richtung zur Arbeitsspindel):

Bei einem besonders einfach aufgebauten Ausführungsbeispiel der Erfindung sind die Aufnahmen über eine geeignete Kinematik, beispielsweise eine Parallelogrammkinematik mit dem Schwenkantrieb und dem Rechenarm verbunden, so dass während der Verschwenkung die beschriebene Orientierung beibehalten wird.

Selbstverständlich kann anstelle einer derartigen Parallelogrammkinematik auch eine sonstige Kinematik, beispielsweise eine Schieberkinematik oder eine Getriebekinematik oder aber auch eine geeignete motorische Steuerung vorgesehen sein, um die Orientierung zu behalten.

Die Ansteuerung des oder der Rechen(s) ist vereinfacht, wenn der Manipulator mit einer Werkzeuglängenmessvorrichtung ausgeführt ist, der die Werkzeuglänge erfasst, so dass in Abhängigkeit von der Werkzeuglänge die Ansteuerung erfolgt. Die Produktivität der Werkzeugmaschine lässt sich weiter verbessern, wenn für lange Werkzeuge ein Torpedowechsler vorgesehen ist. Ein derartiger Torpedowechsler hat ein Torpedomagazin, das im Bereich zwischen der zumindest einen Arbeitsspindel und dem Werkzeugmagazin bzw. dem Manipulator angeordnet ist und das eine Linearachse zum Herausfahren eines langen Werkzeuges aus dem Torpedomagazin in eine Übergabeposition hat. Das lange Werkzeug kann dann in dieser Übergabeposition an einen Leerplatz des Rechens oder direkt an einen Leerplatz des Werkzeugmagazins übergeben werden.

Dabei ist es besonders bevorzugt, wenn in dem Torpedomagazin mehrere lange Werkzeuge nebeneinander liegend angeordnet sind.

Der vorrichtungstechnische Aufwand für das Torpedomagazin ist minimal, wenn dieses auf dem in Y-Richtung verfahrbaren Schlitten gehalten ist. Dementsprechend kann dann ein langes Werkzeug durch Verstellen des Schlittens in X- und Y-Richtung in seine Übergabeposition verfahren werden.

Die Anmelderin behält sich vor, auf diesen Torpedowechsler eigene unabhängige Ansprüche zu richten.

Die Flexibilität des Bearbeitungszentrums/der Werkzeugmaschine bei der Bewältigung unterschiedlicher Fertigungsaufgaben ist besonders groß, wenn rückseitig ein weiteres Zusatz-Werkzeugmagazin vorgesehen ist, in dem die Werkzeuge mit ihren

Achsen parallel zu den Werkzeugen im Torpedomagazin und/oder im Werkzeugmagazin gehalten sind. Die Übergabe der im Zusatz-Werkzeugmagazin gehaltenen Werkzeuge kann dann über einen weiteren Manipulator erfolgen.

Bei der erfindungsgemäßen Werkzeugmaschine sind zumindest zwei der vorbe- schriebenen Werkzeugmaschinen mit einander verkettet, wobei die Werkzeugmagazine der einzelnen Werkzeugmaschinen, insbesondere die Zusatz-Werkzeugmaschine, über einen Verkettungsmanipulator in Wirkverbindung stehen.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1 eine dreidimensionale Darstellung einer Werkzeugmaschine, die mit einem erfindungsgemäßen Werkzeugmagazin ausgeführt ist; Figur 2 eine rückwärtige Ansicht einer Führung von Arbeitsspindeln der Werkzeugmaschine gemäß Figur 1 ;

Figur 3 eine Prinzipdarstellung der Anordnung von Werkzeugmagazinen einer Werkzeugmaschine gemäß Figur 1 ;

Figur 4 eine Einzeldarstellung einer Monoblockpinole für eine Werkzeugmaschine gemäß Figur 1 ; Figur 5 eine Einzeldarstellung eines Werkzeugmagazins der Werkzeugmaschine gemäß Figur 1 ;

Figur 6 eine Rückansicht eines Manipulators für ein Werkzeugmagazin gemäß Figur 5;

Figur 7 eine Variante des Manipulators gemäß Figur 6;

Figur 8 eine Prinzipdarstellung zur Verdeutlichung eines schnellen Werkzeug- wechseis;

Figur 9 eine Prinzipdarstellung zur Verdeutlichung der Funktion eines Torpedowechslers der Werkzeugmaschine gemäß Figur 1 ; Figur 10 eine Werkzeugmaschinenanordnung mit einer Vielzahl von Werkzeugmaschinen gemäß Figur 1 ;

Figur 1 1 eine Variante eines Manipulators und Figur 12 den Manipulator gemäß Figur 1 1 in einer Verfahrposition .

Figur 1 zeigt eine dreidimensionale Darstellung eines erfindungsgemäßen Bearbeitungszentrums, im Folgenden Werkzeugmaschine 1 genannt. Die Werkzeugmaschine 1 ist bei diesem Ausführungsbeispiel als Doppelspindler mit zwei als Einzelpinolen ausge- führten Arbeitsspindeln 2, 4 ausgeführt. Dies ist jedoch nur beispielhaft, selbstverständlich kann die Werkzeugmaschine auch mit nur einer Spindel oder mit mehr Spindeln, beispielsweise als Vier- oder Sechsspindler ausgeführt werden. Bei diesen Mehrspindelsystemen wird vorzugsweise eine Monoblockpinole (siehe Figur 4) für alle Arbeitsspindeln verwendet. Die Pinolen der Arbeitspindeln 2, 4 sind in Z-Richtung (d.h. in Rich- tung der Spindelachse) verfahrbar an einem Schlitten 5 der Werkzeugmaschine 1 geführt. Der Schlitten 5 ist entlang einer senkrechten Y-Achse an einem Rahmen 8 eines Maschinengestells 6 mittels zweier Linearantriebe 12, 10 verstellbar Dieser Rahmen 8 ist wiederum über einen Linearantrieb 24 entlang einer X-Achse verfahrbar. Durch ent- sprechende Ansteuerungen der Linearachsenkinematik und der Pinolen sind die an Arbeitsspindeln 2, 4 gehaltenen Werkzeuge in X-, Y- und Z-Richtung verstellbar.

Die bei der Bearbeitung der Werkstücke benötigten Werkzeuge sind in einem Werk- zeugmagazin 13 gespeichert, in dem diese Werkzeuge 36 mit ihren Achsen in Horizontalrichtung (X-Richtung) aufgenommen sind. Dieses Werkzeugmagazin 13 erstreckt sich somit in etwa in Horizontalrichtung oberhalb der Arbeitsspindeln 2, 4. Zusätzlich ist im Bereich oberhalb der Arbeitsspindeln 2, 4 noch ein Torpedowechsler 17 für lange Werkzeuge vorgesehen.

In dem in Figur 1 rechts angedeuteten Bereich der Werkzeugmaschine 1 sind unter anderem ein Hydraulikaggregat 14, ein Zentralschmierungsaggregat und sonstige Einrichtungen zur Energie-/Bethebsstoffversorgung angeordnet. In der Darstellung gemäß Figur 1 ist ein Teil einer Verkleidung 16 der Werkzeugmaschine 1 entfernt, so dass ein Arbeitsraum 18 und ein Beladeraum/-platz 20 sichtbar sind. Eine Wechselvorrichtung für die zu bearbeitenden Werkstücke ist durch einen verschwenkbaren Doppelwendespanner 22 ausgebildet, der zwei Werkstückträger aufweist, von denen einer im Beladeraum 20 angeordnet ist, so dass dieser mit zu bear- beitenden Werkstückrohlingen beladen werden kann. Der andere Werkstückträger ist im Arbeitsraum 18 angeordnet, so dass die dort gespannten Werkstücke simultan über die Arbeitsspindeln 2, 4 bearbeitbar sind.

Figur 2 zeigt das Maschinengestell 6 ohne Verkleidung und Zusatzaggregate von der Rückseite, d.h. von der vom Arbeitsraum 18 abgewandten Seite her gesehen. In dieser Darstellung sieht man den in X-Richtung mittels der Linearachse 24 (siehe Figur 1 ) verstellbaren Rahmen 8, der entlang von Horizontalführungen 26, 28 an dem

Maschinengestell 6 geführt ist. In dem Rahmen 8 ist der Schlitten 5 in Vertikalrichtung (Y-Richtung) mittels der beiden Linearachsen/Linearmotoren 10, 12 verstellbar. Im Schlitten sind beim dargestellten Ausführungsbeispiel zwei Einzelpinolen der Arbeitsspindeln 2, 4 geführt, die in Z-Richtung im Schlitten 5 verfahrbar sind. Bei dem in Figur 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist anstelle eines Doppelwendespanners ein ein- facher Wendespanner 22' verwendet - eine derartige Modifikation ist durch das modu- lare Werkzeugmaschinenkonzept ohne weiteres je nach Anforderungsprofil realisierbar.

Zur Rückseite der Werkzeugmaschine 1 hin ist des Weiteren ein Späneförderer 30 ausgebildet.

Gemäß der Darstellung in Figur 2 ist das im Folgenden noch näher erläuterte Werkzeugmagazin 13 in einer Horizontalebene im oberen Bereich des Maschinengestells 6 umlaufend geführt und erstreckt sich dabei durch Durchbrüche 32 in Seitenwangen des Maschinengestells 6.

Der in Figur 2 nicht dargestellte Torpedowechsler 17 ist auf der in Figur 2 sichtbaren Oberseite des Schlittens 5 angeordnet. Figur 3 zeigt eine weitere Rückansicht einer erfindungsgemäßen Werkzeugmaschine 1 . In dieser Darstellung ist der Verlauf des Werkzeugmagazins 13 gut sichtbar. Demgemäß ist dieses als Kettenförderer ausgeführt und hat eine Kette 34, an der die einzelnen Werkzeuge 36 so gehalten sind, dass ihre Achsen in etwa in einer Horizontalebene liegen. Die Kette 34 ist umlaufend ausgebildet und verläuft in etwa entlang einer rechteckigen Bahn mit verrundeten Umlenkbereichen, wobei sie sich - wie vorstehend erläutert - durch Durchbrüche 32 der Seitenwangen 37, 38 hindurch erstrecken. Ein Antrieb des Doppelwendespanners 22 bzw. des Wendespanners 22' ist maschinengestellseitig gelagert. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel wird für die Wendespanner ein Gantryantrieb verwendet, dessen Rundachsen in Aufnahmen 40 der Seitenwangen 36, 38 gelagert sind und die beim Doppelwendespanner 22 mittels einer Kupplung/Schnittstelle mit dem im Arbeitsraum angeordneten Werkzeugträger in Wirkeingriff bringbar sind.

Wie des Weiteren in Figur 3 sichtbar ist, kann die Werkzeugmaschine 1 rückseitig mit einem Zusatz-Werkzeugmagazin 42 ausgeführt sein. Auch dieses Zusatz- Werkzeugmagazin 42 hat eine umlaufende Kette 44, an der die Werkzeuge 36 mit Ihren Achsen ebenfalls in Horizontalrichtung gehalten sind. Diese Kette läuft jedoch in einer vertikalen Ebene um - die Bewegungsbahn des Zusatz-Werkzeugmagazins 42 ist somit senkrecht zur Bewegungsbahn des Werkzeugmagazins 13 angestellt. Auf diesem Zusatz-Werkzeugmagazin 42 können Werkzeuge gehalten werden, die beim laufenden Bearbeitungsvorgang nicht benötigt werden, jedoch bei der Bearbeitung anderer Werkstücke über nicht dargestellte Manipulatoren dem Werkzeugmagazin 13 zugeführt wer- den können, so dass eine sehr schnelle Umrüstung auf unterschiedliche Fertigungsaufgaben möglich ist.

Figur 4 zeigt eine Monoblockpinole 46, in der vier synchron angetriebene Arbeitsspindeln 2, 4, 48, 50 gelagert sind. Die Monoblockpinole 46 kann entlang der Z- Führungen 52 in Z-Richtung im Schlitten 5 verstellt werden. Dementsprechend kann die Werkzeugmaschine 1 je nach Fertigungsaufgabe als Ein-, Zwei- oder Mehrspindler (beispielsweise mit vier oder sechs Arbeitsspindeln) ausgeführt werden. Wie erwähnt, werden bei Ein- oder Zweispindlern Einzelpinolen verwendet, während bei Anordnungen mit mehr als zwei Arbeitsspindeln Monoblockpinolen bevorzugt sind. Ent- sprechend der Anzahl der Arbeitsspindeln 2, 4, 48, 50 wird der Werkstückträger mit einer entsprechenden Anzahl von zu bearbeitenden Werkstücken beladen.

Figur 5 zeigt eine Einzeldarstellung des Werkzeugmagazins 13. Wie erläutert, hat dieses Werkzeugmagazin 13 eine in Horizontalrichtung umlaufende Kette 34, die ent- lang einer Kettenführung 54 geführt ist. Der Antrieb erfolgt dabei über zwei Antriebsmotoren 56, 58, die über Ritzel oder dergleichen die Kette 54 antreiben. An der Kette sind eine Vielzahl von Werkzeughaltern 60 gelagert. Diese haben jeweils einen U- oder V- förmigen, sich in der Ansicht gemäß Figur 5 nach unten hin öffnenden Greifer 61 , der in eine Greiferrille des jeweiligen Spannkegels (HSK) des Werkzeugs 36 eingreift und zur Übergabe geöffnet werden kann. In der Darstellung gemäß Figur 5 sieht man deutlich die Horizontalanordnung der an der Kette 34 gehaltenen Werkzeuge 36.

Der Werkzeugwechsel lässt sich weiter beschleunigen, wenn anstelle der Greifer 61 in Figur 6 Köcher 78 (siehe Figur 8) verwendet werden, die den werkzeugkegelseitigen Bereich des jeweiligen Werkzeugs 36 umgreifen und dieses in der in Figur 5 dargestellten Horizontalposition halten. Die Übergabe an den Manipulator erfolgt dann lediglich durch Herausziehen des Werkzeugs 36 in Axialrichtung aus dem Köcher. Dies wird im Folgenden noch näher erläutert. Diese Aushubbewegung kann durch eine nicht dargestellte rückwärtige Schieberanordnung unterstützt werden

Figur 6 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel eines Manipulators 62, der vorzugs- weise in Z- und Y-Richtung verfahrbar an dem Maschinengestell 6 gehalten ist. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel hat der Manipulator 62 einen Rechen 64, der über die genannte Linearachsenkinematik in Y- und Z-Richtung verstellbar ist. Diese Linear- achsenkinematik ermöglicht eine lagegeregelte Positionierung des Rechens 64. Dieser hat entsprechend der Anzahl an Arbeitsspindeln 2, 4, 48, 50, ... für jede Arbeitsspindel bzw. für jedes dort einzusetzende Werkzeug 36a, 36b, 36c, 36d eine Werkzeugaufnahme 66a, 66b, 66c, 66d sowie benachbart zu diesen Werkzeugaufnahmen jeweils einen Leerplatz 68a, 68b, 68c, 68d. Die Werkzeugaufnahmen 66 und die Leerplätze 68 haben jeweils einen Greifer, der beispielsweise wie der vorbeschriebene Greifer des Werkzeugmagazins ausgeführt sein kann. Der sich nach unten, zur Arbeitsspindel hin öffnende U- oder V-förmige Greifer greift mit seinen Greiferschenkeln in Greiferrillen des Werkzeugkegels ein, so dass die Werkzeuge 36 zuverlässig in ihrer dargestellten Horizontalposition gehalten sind. Das Öffnen und Schließen des Greifers kann zwangsgesteuert oder über eigene Antriebe erfolgen. Der Greiferabstand ist dabei in Abhängigkeit vom Abstand der Arbeitsspindeln 2, 4, 48, 50 gewählt und kann verstellbar sein, um eine Anpassung an unterschiedliche Pinolenabstände zu ermöglichen.

Die Y- und Z-Linearführungen des Rechens 64 sind in der Darstellung gemäß Figur 6 stark schematisiert angedeutet. Figur 7 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem der Rechen 64 etwas anders als beim Ausführungsbeispiel gemäß Figur 6 ausgebildet ist. Dabei ist der Rechen 64 mit einer Rechenplatte 70 ausgeführt, an der die Werkzeugaufnahmen 66 und die Leerplätze 68 (in Figur 7 lediglich jeweils ein Bezugszeichen verwendet) mit ihren Greifern 72 gehalten sind. Diese winkelförmige Rechenplatte 70 kann dann - wie das Aus- führungsbeispiel gemäß Figur 6 - in Vertikalrichtung (Y-Achse) und in Richtung der Spindelachse (Z-Richtung) verstellt werden, um die oben genannte Übergabeposition/Bereitstellungsposition anzufahren, in der die Werkzeuge 36 bei synchroner Bewegung der Arbeitsspindeln 2, 4, 48, 50 gewechselt werden. Dieser Werkzeugwechsel wird anhand Figur 8 erläutert. Diese zeigt Schritte des Werkzeugwechsels in einer schematisierten Darstellung, wobei in den Einzeldarstellungen a) bis i) der am Maschinengestell 6 in X-Richtung verfahrbare Rahmen 8 dargestellt ist, entlang dem der Schlitten 5 in Y-Richtung entlang Y-Führungen 74 verstellbar ist. Im Schlitten 5 ist die Monoblockpinole 46 mit den Arbeitsspindeln 2, 4, 48, 50 in Z-Richtung verfahrbar geführt. Es sei angenommen, dass jede Arbeitsspindel mit einem HSK-Spannsystem ausgeführt ist und jeweils ein Werkzeug 36 ' trägt, über das ein Werkstück bearbeitet wird, das an einem Rundtisch 76 des Doppelwendespanners 22 gehalten ist. Dieser kann während der Bearbeitung um eine sich senkrecht zur Zeichenebene erstreckende A-Rundachse verschwenkt werden. In der Figur 8a oben rechts ist das horizontal umlaufende Werkzeugmagazin 13 dargestellt, das - wie vorstehend erwähnt - nicht mit Greifern sondern mit Köchern 78 ausgeführt ist. Wie erwähnt, umgreift jeder Köcher 78 die Kegelseite des zugeordneten Werkstückes 36. Der Rechen 64 des in Y- und Z-Richtung verfahrbaren Manipulators 62 befindet sich zunächst oberhalb der Werkzeuge 36, die für eine Auswechselung vorgesehen sind. D.h. bei einer Monoblockpinole 46 mit vier Arbeitsspindeln 2, 4, 48, 50 ist der Greifer mit seinen Werkzeugaufnahmen 66 oberhalb von vier Werkzeugen 36 angeordnet. Während der spanabhebenden Bearbeitung des Werkstückes 76 wird dann zum Werk- zeugwechsel der Rechen 64 - wie in Figur 8a angedeutet - in Y-Richtung nach unten gefahren, so dass die Greifer 72 in Wirkeingriff mit einer Greiferrille 80 jedes zu übernehmenden„neuen" Werkzeugs 36 gelangt. Durch ein Verfahren des Rechens 64 in Z- Richtung (siehe Figur 8b) werden die Werkzeuge 36 dann aus dem Köcher 78 heraus gezogen. Im Anschluss daran fährt der Rechen 64 in Y-Richtung nach unten in Rich- tung der in den Figuren 8b und 8c dargestellten Übergabe- oder Bereitstellungsposition. Während dieser Herauszieh- und Absenkbewegung des Rechens 64 wird der Schlitten 5 mit den„alten" Werkzeugen 36 ' weg vom Werkstück und nach oben, hin zur Bereitstellungsposition verfahren. Ab einer bestimmten Z-Position des Schlittens 5 (oder der Arbeitsspindeln 2, 4, 48, 50) wird die Manipulatorachse steuerungstechnisch oder auch mechanisch synchronisiert, so dass der Werkzeugwechsel durch synchronische Bewegung des Manipulators 62 (Rechen 64) und der Arbeitsspindeln durchgeführt wird. Dabei werden zunächst, wie in Figur 8d dargestellt, die„alten" Werkzeuge 36 ' und die „neuen" Werkzeuge 36 in einer Ebene zu einander positioniert, so dass die„alten" Werkzeuge 36 ' mit Bezug zu den Leerplätzen 68 des Rechens 64 ausgerichtet sind. Durch ein Verfahren des Rechens 64 oder des Schlittens 5 in Z-Richtung werden dann die„alten" Werkzeuge 36 ' an die Leerplätze 68 des Rechens 64 übergeben und dann durch eine Ausfahrbewegung in Z-Richtung und einen Versatz in X-Richtung des Schlittens 5 die„neuen" Werkzeuge 36 in die Arbeitsspindeln 2, 4, 48, 50 eingesetzt. Dies ist in Figur 8f dargestellt, die eine Draufsicht auf den Arbeitsraum 18 zeigt. D.h. die „alten" Werkzeuge 36' und die„neuen" Werkzeuge 36 sind in dieser Position nebeneinander liegend an dem Rechen 64 gehalten, wobei alle Leerplätze 68 und Werkzeugaufnahmen 66 besetzt sind. Dieser eigentliche Werkzeugwechsel (altes Werkzeug 36' entnehmen und in Leerplatz 68 des Rechens 64 einsetzen, Positionierung zum neuen Werkzeug 36, neues Werkzeug 36 an Arbeitsspindel 2, 4, 48, 50 übergeben und Manipulator 62/Rechen 64 in Y-Richtung wegfahren) erfolgt bei synchroner Bewegung von Rechen 64 und Arbeitsspindeln 2, 4, 48, 50. Die Z-Achse der Maschine führt dabei eine U-förmige, verrundete Bahn aus, wodurch eine sehr schnelle effektive Wechselzeit be- wirkt wird. Die einstellbare Span-Zu-Span-Zeit kann bei einer derartigen Kinematik bei weniger als 2 Sekunden liegen.

In Figur 8g ist derjenige Schritt des Werkzeugwechsels gezeigt, bei dem die neuen Werkzeuge 36 an die Arbeitsspindeln 2, 4, 48, 50 übergeben sind und dann in der Fol- ge der Rechen 64 in Z-Richtung von den Arbeitsspindeln 2, 4, 48, 50 weg und dann gemäß Figur 8h in Y-Richtung nach oben, hin zum Werkzeugmagazin 13 verfahren wird, so dass die alten Werkzeuge 36' in Köcher 78 von Leerplätzen 68 des Werkzeugmagazins 13 eingesetzt werden können. Dieses Einsetzen erfolgt durch ein Verstellen des Rechens 64 in Z-Richtung. Parallel dazu werden die in den Arbeitsspindeln angeordneten„neuen" Werkzeuge 36 über die Linearachsenkinematik zur Bearbeitung des Werkstücks verfahren.

Figur 8i zeigt schließlich diese Endposition nach dem durchgeführten Werkzeugwechsel. Demgemäß sind die alten Werkzeuge 36' an dem Rechen 64 gehalten oder in das Werkzeugmagazin 13 eingesetzt. Die„neuen" Werkzeuge 36 bearbeiten die in Figur 8i nicht sichtbaren Werkstücke, die an einem in den Arbeitsraum 18 verschwenkten Werkstückträger 82 eines Doppelwendespanners 22 gehalten sind. Dabei können die Werkstücke auf Rundtischen gespannt sein, die eine Verschwenkung des Werkstücks um eine B-Achse ermöglichen. Ein zweiter Werkstückträger 84 des Doppelwendespanners 22 ist dann aus dem Arbeitsraum 18 heraus in einen Beladeplatz 20 eingeschwenkt, an dem die bearbeiteten Werkstücke entnommen und der Werkstückträger 84 mit Werkstückrohlingen beladen wird.

Eine Besonderheit des beschriebenen Werkzeugwechselverfahrens besteht darin, dass der Werkzeugwechsel im Prinzip aufgrund der synchronen Bewegung des

Rechens 64 und der Arbeitsspindeln 2, 4, 48, 50 ohne Stillstand erfolgt und somit sehr schnell durchgeführt wird. Die Synchronisierung wird über eine mechanische Kopplung des Rechens 64 mit der Werkzeugwechselbewegung der Arbeitsspindeln 2, 4, 48, 50 oder aber über eine steuerungstechnische Kopplung gewährleistet.

Die Greifer 72 des Rechens 64 können beispielsweise über eine Kulisse oder dergleichen betätigt werden. Prinzipiell ist jedoch auch eine individuelle Ansteuerung über die Maschinensteuerung möglich.

Das Werkzeugmagazin 13 mit der umlaufenden Kette 34 ist für Werkzeuge 36 bis zu einer vorbestimmten Länge geeignet. Besonders lange Werkzeuge 86 (siehe auch Figur 1 ) werden an diesem Werkzeugmagazin 13 nicht gehalten, da die dafür erforder- liehen Durchbrüche 32 am Maschinengestell 6 relativ groß wären und somit die Statik negativ beeinflussen.

Erfindungsgemäß sind derartige lange Werkzeuge 86 in dem Torpedowechsler 17 aufgenommen. Dieser Torpedowechsler 17 ist gemäß der Darstellung in den Figuren 1 und 9 auf den Schlitten 5 aufgesetzt, an dem die Monoblockpinole 46 in Z-Richtung verfahrbar gehalten ist. Ein Torpedomagazin des Torpedowechslers 17 hat beispielsweise entsprechend der Anzahl der Arbeitsspindeln 2, 4, 48, 50 Platz für vier lange Werkzeuge 86. Diese können dabei ebenfalls in einer Art Köcher des Torpedomagazins gehalten werden und sind mittels eines Ausschiebeantriebes 88 in Pfeilrichtung (siehe Figur 9a) ausfahrbar, so dass sie dann gemäß Figur 9b in den Arbeitsraum 18 hinein ragen. Üblicherweise ist der Bereich, in dem das Torpedomagazin mit den darin aufgenommenen langen Werkzeugen 86 aufgenommen ist, von einer Achsenabdeckung, beispielsweise in Form einer Gliederschürze, überdeckt. Für das Einwechseln eines langen Werkzeugs 86 muss diese Achsabdeckung aufgefahren werden, so dass das lange Werkzeug 86 gemäß der Darstellung in Figur 9b in den Arbeitsraum 18 eingefahren werden kann. Durch Verfahren des Schlittens 5 in Y-Richtung können die langen Werkzeuge 86 dann entweder in einen Greifer 61 oder einen Köcher 78 des Werkzeugmagazins 13 eingesetzt werden. Je nach Werkzeughalterung kann dabei gemäß Figur 9c auch noch eine Verstellung in Z-Richtung zum Übergeben erfolgen, so dass die langen Werkzeuge 86 dann im Werkzeugmagazin 13 positioniert sind. In der Folge können dann die langen Werkzeuge 86 über den Manipulator 46 gemäß der in Figur 8 dargestellten Abfolge gegen„alte" Werkzeuge ausgewechselt werden oder aber die Werkzeugübergabe erfolgt nach dem herkömmlichen„Pick-Up-System", bei dem die Arbeitsspindeln 2, 4, 48, 50 über die Linearachsenkinematik in Y-und Z-Richtung verfahren werden, um beispielsweise ein altes, nicht dargestelltes Werkzeug an einen Leerplatz zu übergeben und da- für das neue, lange Werkzeug 86 zu übernehmen, so dass dann nach einem Vorschub in Z- und Y-Richtung (Figur 9e) die die langen Werkzeuge 86 aufnehmenden Arbeitsspindeln 2, 4, 48, 50 in Wirkeingriff mit dem zu bearbeitenden Werkstück 76 gebracht werden, das auf dem Werkstückträger 82 des Wendespanners 22 (oder Doppelwendespanners) gespannt ist.

Prinzipiell können die einzuwechselnden langen Werkzeuge 86 auch direkt an den Manipulator 62 übergeben werden und dann in der anhand Figur 8 vorbeschriebenen Weise anstelle der„alten" Werkzeuge 36 ' in die Arbeitsspindel 2, 4, 48, 50 eingesetzt werden.

Figur 10 zeigt schließlich eine Werkzeugmaschinenanordnung mit drei Werkzeugmaschinen 1 , V, 1 ", die in der vorbeschriebenen Bauweise ausgeführt und die mit einer Werkzeugverkettung 90 ausgebildet sind. Alle drei Werkzeugmaschinen 1 , V, 1 " weisen ein Werkzeugmagazin 13, 13', 13" auf, ggf. auch nicht dargestellte Torpedowechsler sowie rückwärtig angeordnete Zusatz-Werkzeugmagazine 42, 42', 42". Der Werkzeugmaschinenanordnung ist ein gemeinsamer Verkettungsmanipulator 92 zugeordnet, über den Werkzeuge 36 aus einem oder mehreren der genannten Werkzeugmagazine 13, 42, 17 entnommen und einem anderen Werkzeugmagazin zugeführt werden können. Zu diesem Zweck ist der Verkettungsmanipulator 92 mit einem Verkettungsmagazin 94 ausgeführt, das entlang von zwei oder drei Achsen (X-, Y-, Z-Achse) verfahrbar ist, um Werkzeuge 36 zu übernehmen und an ein anderes Werkzeugmagazin zu übergeben. Das Verkettungsmagazin 94 ist entsprechend mit Köchern oder Greifern zum Halten der Werkzeuge ausgeführt.

Auf diese Weise wird eine hochflexible Werkzeugmaschinenanordnung 90 geschaffen, die sozusagen über die Maschinensteuerung selbstverwaltend, ohne Eingriff von außen die für eine Vielzahl von Fertigungsaufgaben erforderlichen Werkzeuge aus den Werkzeugmagazinen auswählt und dann gemäß den anhand der Figuren 8 und 9 erläuterten Werkzeugwechselprozessen in die Arbeitsspindeln der Werkzeugmaschinen 1 , 1 ', 1 " einsetzt oder übernimmt. D.h. über diesen Verkettungsmanipulator ist ein Übernehmen, Freifahren, Entnehmen oder Quervertakten von Werkzeugen möglich. Der Verkettungsmanipulator 92 kann auch in Wirkverbindung mit einem nicht darge- stellten Einstellraum stehen, so dass diesem das jeweils benötigte Werkzeug zugeführt werden kann.

Bei den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen ist der Manipulator 62 mit einem Rechen 64 ausgeführt, der einer oder mehreren Arbeitsspindeln 48, 50 zugeord- net ist.

Anhand der Figuren 1 1 und 12 wird ein Ausführungsbeispiel erläutert, bei dem jeder Arbeitsspindel 48, 50 jeweils ein Manipulator 62 mit einem Rechen 64 zugeordnet ist. D.h. der Manipulator 62 ist bei einem Mehrspindler entsprechend aus einer Vielzahl von Manipulatoren mit jeweils einem Rechen 64 zusammengesetzt, die jeweils in Z- und Y-Richtung verfahrbar an einem Maschinengestell 6 gehalten sind. Dabei können die Rechen auch an einer gemeinsamen Rechenhalterung befestigt sein, die in Y- und Z-Richtung verfahrbar ist. Die zur Verstellung in Y- und Z-Richtung verwendete Line- arachsenkinematik ermöglicht eine lagegeregelte Positionierung der Rechen 64.

Bei dem in den Figuren 1 1 und 12 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Rechen 64 jeweils nicht starr, sondern verschwenkbar ausgeführt. Dabei hat der Manipulator 62 eine Konsole 96, die mittels der Linearachsenkinematik in Y- und Z-Richtung (und ggf. auch in X-Richtung) verfahrbar ist. In der U-förmigen Konsole 96 ist der Rechen 64 gelagert, der mittels eines Schwenkantriebs 98 um eine Schwenkachse C verschwenkbar ist. Die Konsole 96 hat zwei Konsolenwangen 100, 102, wobei der Schwenkantrieb 98 an die Konsolenwange 100 angesetzt und der Rechen 64 zwischen den beiden Konsolenwangen 100, 102 gelagert ist.

Beim dargestellten Ausführungsbeispiel hat der Rechen 64 einen mit dem Schwenkantrieb 98 verbundenen Rechenarm 104, an dessen Endabschnitten schwenkbar eine Werkzeugaufnahme 66 und ein Leerplatz 68 angeordnet sind. Wie bei den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen, sind die Werkzeugaufnahme 66 und der Leerplatz 68 jeweils mit einem Greifer ausgeführt, der sich nach unten, hin zur Arbeitsspindel öffnet und mit seinen Greiferschenkeln in Greiferrillen des Werkzeugkegels eingreift, so dass das angedeutete Werkzeug 36 in der Horizontalposition gehalten wird.

Etwas nach unten versetzt zum Rechenarm 104 (Ansicht nach Figur 1 1 ) ist an der Konsolenwange 102 ein Parallelogrammarm 106 gelagert, der mit dem Rechenarm 104 ein Parallelogramm ausbildet, wobei die Endabschnitte des Rechenarms 104 und des Parallelogrammarms 106 jeweils an einem Halter 108, 1 10 angelenkt sind. Die Anlenk- punkte des Parallelogrammarms 106 an den Haltern 108, 1 10 sind ebenfalls gegenüber den Anlenkpunkten des Rechenarms 104 nach unten versetzt. Die Werkzeugaufnahme 66 ist dabei am Halter 108 und der Greifer des Leerplatzes 68 am Halter 1 10 befestigt. Diese Parallelogramm-Hebelkinematik ist so ausgebildet, dass sich die Greifer während der Schwenkbewegung des Rechens 64 stets nach unten, hin zur Arbeitsspindel 48, 50 hin öffnen.

Figur 1 1 zeigt den Rechen 64 in einer Grundposition, in der beispielsweise das„alte" Werkzeug über den Greifer des Leerplatzes 68 aus der Arbeitsspindel 48 entnommen werden kann und das vorher aus dem Werkzeugmagazin 13 über die Werkzeugauf- nähme 66 entnommene„neue" Werkzeug in diese Arbeitsspindel 48 eingesetzt wird. D.h. in der in Figur 1 1 dargestellten Grundposition erfolgt der Werkzeugwechsel . Zum Verfahren nach dem Entnehmen eines neuen Werkzeugs 36 aus dem Werkzeugmagazin 13 oder nach dem Entnehmen des„alten" Werkzeugs aus der Arbeitsspindel 48 kann der Rechen 64 über den Schwenkantrieb 98 in die in Figur 12 gezeigte Verfahrposition verstellt werden. In dieser Position ist die Parallelogrammanordnung mit dem Rechenarm 104 und dem Parallelogrammarm 106 aus der in Figur 1 1 dargestellten Horizontalposition in eine Vertikalposition verschwenkt. Da der Parallelogrammarm 106 gegenüber dem Rechenarm 104 und die Anlenkpunkte des Parallelogrammarms 106 an den beiden Haltern 108, 1 10 gegenüber der Anlenkung des Rechenarms 104 nach unten, hin zu den Greifern der Werkzeugaufnahme 66 bzw. des Leerplatzes 68 versetzt sind, wird bei einer derartigen Verschwenkung des Rechenarms 104 mittels des

Schwenkantriebs 98 der jeweilige Greifer in seiner dargestellten Orientierung hin zur Arbeitsspindel gehalten. Dies führt dazu, dass beispielsweise das in Figur 1 1 gehaltene Werkzeug 36 entlang einer gekrümmten Bewegungsbahn in die in Figur 12 dargestellte Verfahrstellung nach unten geschwenkt wird. Auch der Leerplatz 68 wird verschwenkt, wobei dieser allerdings während dieser Verschwenkung ebenfalls seine Orientierung beibehält, so dass er in der Verfahrstellung gemäß Figur 12 in den Raum zwischen den beiden Konsolenwangen 100, 102 eintaucht und dabei zwischen den zugehörigen Endabschnitten des Parallelogrammarms 106 und des Rechenarms 104 zu liegen kommt, während die Werkzeugaufnahme 66 mit dem Halter 108 in etwa in Verlängerung des Parallelogrammarms 106 und des Rechenarms 104 angeordnet ist. In der in Figur 12 gezeigten Position wird beispielsweise das neue Werkzeug 36 aus dem Werkzeugma- gazin übernommen. Mit einem sich anschließenden Y-Hub kann dann der Manipulator 62 durch die im Werkzeugmagazin 13 entstehende Gasse nach unten verfahren werden, ohne dass eine Kollision mit den seitlich davon angeordneten, im Werkzeugmagazin 13 gehaltenen Werkzeugen zu befürchten ist. Dementsprechend ist die Breite des Manipulators 62 etwas geringer als die Breite eines Kettenglieds (Werkzeugab- stand) des Werkzeugmagazins 13.

Beim Einfahren in den Arbeitsraum wird dann der Rechen 64 in seine in Figur 1 1 dargestellte Grundposition verschwenkt, so dass für den schnellen Werkzeugwechsel jetzt der Leerplatz 68 bereit ist, das„alte" Werkzeug 36 aufzunehmen. Das„neue" Werkzeug 36 befindet sich dann etwa in Horizontalrichtung neben dem Leerplatz 68 bzw. dem darin gehaltenen„alten" Werkzeug. Das neue Werkzeug 36 wird dann in die Arbeitsspindel 48 eingesetzt und dann über den Schwenkantrieb 98 der Rechen 64, genauer gesagt, dessen Parallelogrammkinematik (Rechenarm 104, Parallelo- grammarm 106, Halter 108, 1 10) so verschwenkt, dass der Leerplatz 68 mit dem„alten" Werkzeug 36 in die in Figur 12 dargestellte Position gebracht wird. Das Werkzeug kann dann wieder in Y-Richtung hin zum Werkzeugmagazin 13 verfahren und nach dem Zurückverschwenken des Rechens 64 in diesem abgelegt werden.

Ein derartiger schwenkbarer Rechen 64 ist dann bei einem Mehrspindler entsprechend jeder Arbeitsspindel 48, 50 zugeordnet.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist der Manipulator 62 zum schnellen Werkzeugwechsel zusätzlich noch mit einer Werkzeuglängenmessvor- richtung ausgeführt, über die die Werkzeuglänge erfassbar und bei der Ansteuerung berücksichtigt werden kann.

Wie bereits erwähnt, können die den Arbeitsspindeln zugeordneten Konsolen 96 an einem gemeinsamen Tragarm gehalten werden. Prinzipiell ist es auch möglich, die einzelnen Konsolen 96 direkt am Maschinengestell zu halten.

Prinzipiell kann auch ein einziger Schwenkantrieb 98 vorgesehen werden, um alle Rechen 64 parallel zwischen der Grundposition und der Verfahrstellung zu ver- schwenken.

Die Selbstverwaltung wird noch vereinfacht, wenn jedes Werkzeug mit einer Datenschnittstelle ausgeführt ist, so dass über die Maschinensteuerung Parameter der jeweiligen Werkzeuge, wie beispielsweise die Werkzeuglänge und sonstige Werkzeug- daten abgerufen werden können.

Alle vorbeschriebenen Werkzeugwechselsysteme sind so ausgeführt, dass bei einem Mehrspindler die Werkzeuge satzweise verfahren oder übernommen werden. Offenbart ist eine Werkzeugmaschine, bei der ein schneller Werkzeugwechsel ermöglicht ist. Offenbart ist des Weiteren ein Torpedowechsler für lange Werkzeuge. Bezuqszeichenliste:

1 Werkzeugmaschine

2 Arbeitsspindel

4 Arbeitsspindel

5 Schlitten

6 Maschinengestell

8 Rahmen

10 Linearmotor

12 Linearmotor

13 Werkzeugmagazin

14 Hydraulikaggregat

16 Verkleidung

17 Torpedowechsler

18 Arbeitsraum

20 Beladeraum/Beladeplatz

22 Doppelwendespanner

24 Linearachse

26 Horizontalführung

28 Horizontalführung

30 Späneförderer

32 Durchbruch

34 Kette

36 Werkzeug

37 Seitenwange

38 Seitenwange

40 Aufnahme

42 Zusatz-Werkzeugmagazin

44 Kette

46 Monoblockpinole

48 Arbeitsspindel

50 Arbeitsspindel

52 Z-Führung 54 Kettenführung

56 Antriebsmotor

58 Anthebsmotor

60 Werkzeughalter

61 Greifer

62 Manipulator

64 Rechen

66 Werkzeugaufnahme

68 Leerplatz

70 Rechenplatte

72 Greifer

74 Y-Führung

76 Rundtisch

78 Köcher

80 Greiferrille

82 Werkstückträger

84 Werkstückträger

86 langes Werkzeug

88 Ausschiebeantrieb

90 Werkzeuganordnung

92 Verkettungsmanipulator

94 Verkettungsmagazin

96 Konsole

98 Schwenkantrieb

100 Konsolenwange

102 Konsolenwange

104 Rechenarm

106 Parallelogrammarm

108 Halter

1 10 Halter




 
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