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Patent Searching and Data


Title:
TOOL-CHANGING DEVICE, MACHINE TOOL HAVING SUCH A TOOL-CHANGING DEVICE, AND ASSOCIATED METHOD
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2019/012059
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to improvements in the area of so-called tool-changing devices (1) which are used on machine tools (18). Here, provision is made to carry out positioning of a tool holder (2) in the working position (6) of the tool holder with the aid of the locking element (7) of the drive device (4) of the tool-changing device (1). An adjusting movement (22) of the locking element (7) into the locking position (9) of the locking element on the tool holder (2) that is required for the use of the tool (3) is used to position the tool holder (2) in the working position (6) thereof, by the adjusting movement (22) of the locking element (7) being converted into a positioning movement (21) of the tool holders (2) (cf. Fig. 3).

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Inventors:
FEHRENBACHER FLORIAN (DE)
RETTICH THORSTEN (DE)
JÖRG REINER (DE)
Application Number:
PCT/EP2018/068991
Publication Date:
January 17, 2019
Filing Date:
July 12, 2018
Export Citation:
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Assignee:
J G WEISSER SOEHNE GMBH & CO KG (DE)
International Classes:
B23B29/32
Foreign References:
GB101696A1916-10-12
GB173967A1922-01-19
US1406339A1922-02-14
DE1402926A11968-11-21
US3371566A1968-03-05
Other References:
None
Attorney, Agent or Firm:
MAUCHER JENKINS PATENT - UND RECHTSANWÄLTE et al. (DE)
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Claims:
Ansprüche

Werkzeugwechselvorrichtung (1) mit wenigstens zwei Werkzeugaufnahmen (2) zur Aufnahme jeweils eines Werkzeugs (3) und mit einer Antriebsvorrichtung (4), mit der die Werkzeugaufnahmen (2) relativ zu einem Gestell (5) und/oder einem Grundkörper (5a) der Werkzeugwechselvorrichtung (1) in eine Arbeitsposition (6) bewegbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsvorrichtung (4) wenigstens ein Arretierelement (7) und wenigstens ein zumindest mittelbar mit den wenigstens zwei Werkzeugaufnahmen (2) verbundenes Gegenelement (8) umfasst, wobei die Werkzeugaufnahmen (2) durch eine relative Verstellbewegung (22) zwischen dem Arretierelement (7) und dem Gegenelement (8) in eine Ar¬ beitsposition (6) positionierbar und dort arretierbar sind .

Werkzeugwechselvorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Arretierelement (7) und das Ge¬ genelement (8) derart, vorzugsweise mechanisch, zusammen¬ wirken, dass eine relativ zu dem Gegenelement (8) ausge¬ führte Verstellbewegung (22) des Arretierelements (7) in eine Arretierstellung (9) und/oder dass eine relativ zu dem Arretierelement (7) ausgeführte Verstellbewegung (22) des Gegenelements (8) in eine Arretierstellung (9) an dem Arretierelement (7) in eine Positionierbewegung (21) des Gegenelements (8) umwandelbar ist/sind, durch die die Werkzeugaufnahmen (2) in eine Arbeitsposition (6) positionierbar sind.

Werkzeugwechselvorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine oder die Positionierbe¬ wegung (21) des Gegenelements (8) eine lineare Bewegung oder eine rotatorische Bewegung, insbesondere um eine Ro¬ tationsachse des Werkzeugkopfes (23) , ist, vorzugsweise wobei die Werkzeugaufnahmen (2) entlang einer um die Rotationsachse (R) geschlossenen Bahn umlaufen, und/oder dass die Verstellbewegung (22) des Arretierelements (7) und/oder des Gegenelements (8) eine lineare und/oder eine rotatorische Bewegung ist.

4. Werkzeugwechselvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Gegenelement (8) ein zu dem wenigstens einen Arre¬ tierelement (7) korrespondierend ausgebildetes Zahnprofil und/oder Klauenprofil (10) aufweist, vorzugsweise wobei das Arretierelement (7) und das Gegenelement (8) korres¬ pondierende Zahnprofile und/oder Klauenprofile (10) auf¬ weisen .

5. Werkzeugwechselvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkzeug¬ aufnahmen (2) derart mit dem Gegenelement (8) verbunden sind, dass eine Relativbewegung zwischen den Werkzeugaufnahmen (2) und dem Gegenelement (8) unterbunden ist, ins¬ besondere wobei die Werkzeugaufnahmen (2) drehfest mit dem Gegenelement (8) verbunden sind.

6. Werkzeugwechselvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkzeug¬ wechselvorrichtung (1) einen Werkzeugkopf (23) aufweist, an dem die wenigstens zwei Werkzeugaufnahmen (2) angeord¬ net oder ausgebildet sind und der relativ zu dem Gestell (5) und/oder zu dem Grundkörper (5a) der Werkzeugwechsel¬ vorrichtung (1) bewegbar, insbesondere rotierbar, ist.

7. Werkzeugwechselvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Arre¬ tierelement (7) an dem Gestell (5) und/oder an dem Grund¬ körper (5a) und das Gegenelement (8) an einem oder dem be¬ wegbaren Werkzeugkopf (23) angeordnet sind oder dass das Arretierelement (7) an einem oder dem bewegbaren Werkzeugkopf (23) und das Gegenelement (8) an dem Gestell (5) an¬ geordnet sind.

8. Werkzeugwechselvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Arre¬ tierelement (7) in Bezug auf das Gegenelement (8) als axial fixiertes Klauenelement (13) und das Gegenelement (8) als drehbares, in Bezug auf seine Rotationsachse (R) und/oder auf das Gegenelement (8) axial verschiebliches Gegenklauenelement (12) ausgebildet sind und jeweils we¬ nigstens eine zu der Rotationsachse (R) des Gegenelements (8) schrägstehende Klauenflanke (15) aufweisen, wobei die Klauenflanken (15) korrespondierend zueinander ausgebildet sind, sodass die Verstellbewegung (22) über die Klauenflanken (15) in eine rotatorische Positionierbewegung (21) des Gegenelements (8) übertragbar ist.

9. Werkzeugwechselvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkzeug¬ wechselvorrichtung (1) eine Stellvorrichtung (16) aufweist, mit der eine Stellkraft, zumindest mittelbar, auf die Werkzeugaufnahmen (2), insbesondere über das Gegenelement (8), übertragbar ist, wobei das nicht-arretierte Gegenelement (8) zusammen mit den Werkzeugaufnahmen (2) mithilfe der Stellkraft automatisch aus der Arbeitsposi¬ tion (6) in eine Eingriffsposition (17) positionierbar oder weiterbewegbar ist, in der das Arretierelement (7) erneut in Eingriff mit dem Gegenelement (8) oder umgekehrt bringbar ist.

10. Werkzeugwechselvorrichtung (1) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine Größe der Stellkraft von einer Relativposition des Arretierelements (7) und des Gegen¬ elements (8) zueinander abhängt, vorzugsweise wobei die Stellkraft bei in Arretierstellung befindlichem Arretierelement (7) in Richtung einer oder der Positionierbewegung (21) der Werkzeugaufnahmen (2) wirkt, besonders bevorzugt wobei die Stellkraft bei in Arretierstellung be¬ findlichem Arretierelement (7) ein Maximum annimmt.

11. Werkzeugwechselvorrichtung (1) nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Stellkraft bei in Ein¬ griffsposition (17) befindlichem Gegenelement (8) ein Minimum einnimmt, vorzugsweise Null ist, und ansonsten in Richtung oder entgegen der Richtung einer Positionierbewegung (21) der Werkzeugaufnahmen (2) wirkt, vorzugsweise wobei eine auf das Gegenelement (8) wirkende, insbesondere radiale, Haltekraft der Stellvorrichtung (16) bei in Ein¬ griffsposition (17) befindlichem Gegenelement (8) ein Maximum annimmt.

12. Werkzeugwechselvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Stellvorrichtung

(16) zwischen dem Gestell (5) oder dem Grundkörper (5a) der Werkzeugwechselvorrichtung (1) und dem Gegenelement

(8) angeordnet ist und/oder als magnetische Stellvor¬ richtung (16) ausgebildet ist, insbesondere wobei die Stellvorrichtung (16) zur Erzeugung der Stellkraft und/oder einer Haltekraft wenigstens einen relativ zu dem Gegenelement (8) feststehenden Magneten (20a) und we- nigstens einen an dem Gegenelement (8) angeordneten Gegenmagneten (20b) umfasst, mit denen das Gegenelement (8) in eine Eingriffsposition (17) bringbar ist.

13. Werkzeugwechselvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsvor¬ richtung (4) einen, vorzugsweise elektrischen und/oder elektromagnetischen und/oder pneumatischen und/oder hydraulischen, Antrieb zur Erzeugung der Verstellbewegung (22) aufweist, insbesondere wobei die Antriebsvorrichtung (4) eine Antriebsvorrichtung einer Werkzeugmaschine (18) zur Erzeugung eines Werkzeugvorschubs ist.

14. Werkzeugmaschine (18) mit einer Werkzeugwechselvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 13.

15. Werkzeugmaschine (18) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkzeugmaschine (18) eine Antriebsvor¬ richtung (4) aufweist, die zur Erzeugung eines vorzugs¬ weise mit einer Werkstückrotation synchronisierten Werkzeugvorschubs und der vorzugsweise zum Werkzeugvorschub parallelen Verstellbewegung (22) zwischen dem Arretierelement (7) und dem Gegenelement (8) eingerichtet ist, und/oder dass die Werkzeugmaschine (18) eine Arretiervor¬ richtung (24), insbesondere mit einem Arretierstößel (25), aufweist, mittels derer das Arretierelement (7) der Werk¬ zeugwechselvorrichtung (1) zumindest während eines Werkzeugwechsels relativ zu einem Gestell (5) der Werkzeugma¬ schine (18) fixierbar ist.

16. Verfahren zum Wechseln eines Werkzeugs (3) unter Verwendung einer Werkzeugwechselvorrichtung (1), insbesondere einer solchen nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei eine das Werkzeug (3) tragende Werkzeugaufnahme (2) der Werkzeugwechselvorrichtung (1) durch eine relative Verstellbewegung (22) zwischen einem Arretierelement (7) und einem Gegenelement (8) der Werkzeugwechselvorrichtung (1) in eine Arbeitsposition (6) positioniert wird.

17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Arretierelement (7) zur Positionierung der Werkzeug¬ aufnahme (2) in eine das Gegenelement (8) arretierende Arretierstellung (9) bewegt wird, und/oder dass das Gegenelement (8) zur Positionierung der Werkzeugaufnahme (2) in eine Arretierstellung (9) bewegt wird, wobei die Verstell¬ bewegung (22) in eine Positionierbewegung (21) des Gegenelements (8) umgewandelt wird, vorzugsweise wobei die Werkzeugaufnahme (2) in der Arbeitsposition (6) festgelegt wird, wenn das Arretierelement (7) und/oder das Gegen¬ element (8) seine Arretierstellung (9) erreicht.

18. Verfahren nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkzeugaufnahme (2), insbesondere das Ge¬ genelement (8), aus der Arbeitsposition (6) in eine Zwi¬ schenposition oder Eingriffsposition (17), vorzugsweise automatisch, verstellt wird, nachdem das Arretierelement (7) oder das Gegenelement (8) aus der Arretierstellung (9) ausgerückt ist.

19. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkzeugaufnahme (2), insbesondere das Gegenelement (8), mittels einer Stellvorrichtung (16), vorzugsweise einer Stellvorrichtung (16) wie sie in einem der Ansprüche 9 bis 12 beschrieben ist, aus der Arbeitsposition (6) in eine Zwischenposition oder Eingriffsposition (17) verstellt wird. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass vor und/oder nach dem Wechseln des Werkzeugs mit der Antriebsvorrichtung ein vorzugsweise zu der Verstellbewegung paralleler und/oder mit einer Werkstückrotation synchronisierter Werkzeugvorschub während einer Spanbearbeitung ausgeführt wird.

Description:
Werkzeugwechselvorrichtung, Werkzeugmaschine mit einer solchen Werkzeugwechselvorrichtung und zugehöriges Verfahren

Die Erfindung betrifft eine Werkzeugwechselvorrichtung mit wenigstens zwei Werkzeugaufnahmen zur Aufnahme jeweils eines Werkzeugs und mit einer Antriebsvorrichtung, mit der die Werkzeugaufnahmen relativ zu einem Gestell einer Werkzeugmaschine und/oder einem der Werkzeugwechselvorrichtung in eine Arbeitsposition bewegbar sind.

Die Erfindung betrifft ferner eine Werkzeugmaschine mit einer derartigen Werkzeugwechselvorrichtung und ein Verfahren zum Wechseln von Werkzeugen an einer Werkzeugmaschine unter Verwendung einer Werkzeugwechselvorrichtung.

Derartige Werkzeugwechselvorrichtungen, Werkzeugmaschinen und auch Verfahren zum Wechseln von Werkzeugen sind aus dem Stand der Technik in unterschiedlichen Ausführungsformen vorbekannt. Insbesondere bei hochpräzisen Bearbeitungen spielt dabei die Möglichkeit der Arretierung des Werkzeugs eine besondere Rolle. Bei den aus dem Stand der Technik vorbekannten Werkzeugwechselvorrichtungen werden motorisch angetriebene Antriebsvorrichtungen verwendet, mit denen sich die Werkzeugaufnahmen in die gewünschte Position verstellen lassen. Ist die gewünschte Posi ¬ tion der Werkzeugaufnahme erreicht, wird die Werkzeugaufnahme mit Hilfe eines Arretierelements, das von einem weiteren An ¬ trieb zugestellt wird, in der eingenommenen Position arretiert, so dass anschließend eine Bearbeitung eines Werkstücks erfolgen kann. Somit müssen sowohl eine Antriebsvorrichtung als auch eine Arretiervorrichtung, die jeweils über eigene Antriebe ver- fügen, bereitgehalten werden, was einen vergleichsweise großen Aufwand darstellt.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Werkzeugwechselvorrichtung, eine Werkzeugmaschine sowie ein Verfahren der eingangs genannten Art bereitzustellen, bei denen der Aufwand zur Positionierung der Werkzeugaufnahmen in eine Arbeitsposition und zu deren Arretierung in der Arbeitsposition reduziert werden kann.

Diese Aufgabe wird durch eine Werkzeugwechselvorrichtung der eingangs genannten Art mit den Mitteln und Merkmalen des unabhängigen, auf eine Werkzeugwechselvorrichtung gerichteten Anspruchs gelöst. Insbesondere wird zur Lösung dieser Aufgabe bei einer Werkzeugwechselvorrichtung der eingangs genannten Art vorgeschlagen, dass die Antriebsvorrichtung wenigstens ein Arretierelement und wenigstens ein zumindest mittelbar mit den wenigstens zwei Werkzeugaufnahmen verbundenes Gegenelement um- fasst, wobei die Werkzeugaufnahmen durch eine relative Ver ¬ stellbewegung zwischen dem Arretierelement und dem Gegenelement in eine Arbeitsposition positioniert und dort arretiert werden. Dabei sind die Werkzeugaufnahmen bei in Arretierstellung zueinander angeordnetem Arretierelement und Gegenelement arre ¬ tiert .

Der Kern der Erfindung besteht somit in der Idee, die Werkzeug ¬ wechselvorrichtung derart auszugestalten, dass eine zur Arretierung der Werkzeugaufnahmen erforderliche Verstellbewegung, die von einem Arretierelement und/oder einem Gegenelement rela ¬ tiv zueinander ausgeführt wird, zur Positionierung der Werkzeugaufnahmen in eine Arbeitsposition genutzt wird. Mit anderen Worten ist die Werkzeugwechselvorrichtung somit dazu eingerichtet, durch das Arretieren ein Positionieren der Werkzeug- aufnahmen in die Arbeitsposition zu bewirken.

Somit kann bei der erfindungsgemäßen Werkzeugwechselvorrichtung also auf einen separaten Antrieb zur Verstellung der Werkzeugaufnahmen in ihre Arbeitsposition verzichtet werden. Dies ist günstig, da sich somit einerseits der benötigte Bauraum und an ¬ dererseits der Energiebedarf zur Verstellung und Arretierung der Werkzeugaufnahmen reduzieren lassen.

Das Arretierelement und das Gegenelement können derart vorzugs ¬ weise mechanisch zusammenwirken, dass eine relativ zu dem Gegenelement ausgeführte Verstellbewegung des Arretierelements in seine Arretierstellung in eine Positionierbewegung des Gegenelements umwandelbar ist. Durch diese Positionierbewegung können die Werkzeugaufnahmen in die Arbeitsposition gelangen und mithilfe des schließlich in Arretierstellung an dem Gegenelement befindlichen Arretierelements festgelegt werden. Hier ¬ bei kann das Gegenelement als Kraftübertragungselement dienen, über das die Antriebskraft des Arretierelements zur Positio ¬ nierung der Werkzeugaufnahmen in die Arbeitsposition auf diese übertragen werden kann.

Es ist aber auch möglich, dass das Arretierelement und das Ge ¬ genelement derart, vorzugsweise mechanisch, zusammenwirken, dass eine relativ zu dem Arretierelement ausgeführte Verstell ¬ bewegung des Gegenelements in eine Arretierstellung an dem Arretierelement in eine Positionierbewegung des Gegenelements umwandelbar ist, durch die die Werkzeugaufnahmen in eine Arbeitsposition positionierbar sind.

Bevorzugt können das Arretierelement und das Gegenelement der ¬ art mechanisch zusammenwirken, dass eine lineare Verstellung des Arretierelements oder des Gegenelements eine rotatorische Positionierbewegung des Gegenelements bewirkt. Die lineare Ver ¬ stellung des Arretierelements erfolgt dabei durch eine relativ zu dem Gegenelement ausgeführte Verstellbewegung des Arretier ¬ elements in die Arretierstellung. Die lineare Verstellung des Gegenelements erfolgt durch eine relativ zu dem Arretierelement ausgeführte Verstellbewegung des Gegenelements in die Arretier ¬ stellung. Die rotatorische Positionierbewegung des Gegenelements kann in eine zu der Arbeitsposition korrespondierende Stellung erfolgen. Auf diese Weise kann die Werkzeugwechselvorrichtung zum Beispiel bei Werkzeugrevolvern an Werkzeugmaschinen eingesetzt werden. In diesem Zusammenhang kann es vorteilhaft sein, wenn das Gegenelement drehbar an dem Grundkörper der Werkzeugwechselvorrichtung gelagert ist.

Die mit dem Arretierelement auf die wenigstens zwei Werkzeug ¬ aufnahmen und/oder auf einen Werkzeugkopf, an dem die wenigstens zwei Werkzeugaufnahmen ausgebildet sein können, übertrag ¬ bare Positionierbewegung kann eine Linearbewegung oder eine rotatorische Bewegung sein. Eine rotatorische Positionierbewegung kann um eine Rotationsachse des Werkzeugkopfes erfolgen. Dabei können die Werkzeugaufnahmen entlang einer um die Rotationsachse geschlossenen Bahn umlaufen.

Eine mit dem Arretierelement zur Verstellung ausführbare Ver ¬ stellbewegung kann vorzugsweise eine lineare, gegebenenfalls aber auch eine rotatorische Bewegung sein.

Die Umwandlung der Verstellbewegung des Arretierelements in eine Positionierbewegung der Werkzeugaufnahmen lässt sich auf konstruktiv vergleichsweise einfache Weise erzielen, wenn das wenigstens eine Gegenelement ein zu dem wenigstens einen Arre ¬ tierelement korrespondierend ausgebildetes Zahnprofil oder Klauenprofil aufweist. Das Zahnprofil oder das Klauenprofil können derart korrespondierend zu dem Arretierelement ausgebil ¬ det sein, sodass ein Eingreifen des Arretierelements in das Zahnprofil oder in das Klauenprofil des Gegenelements eine Ro ¬ tation des Gegenelements bewirkt.

Die Umsetzung der Verstellbewegung des Arretierelements in eine Rotation des Gegenelements kann weitgehend verlustfrei erfol ¬ gen, wenn das Gegenelement dabei in axialer Richtung ortsfest verbleibt, also durch eine Zustellung des Arretierelements axial nicht verschoben, sondern nur gedreht wird. Somit bilden das Arretierelement und das Gegenelement eine Art Getriebe ¬ stufe, mit der sich eine erste Bewegung, die Verstellbewegung, in eine zweite Bewegung, die Positionierbewegung, umwandeln lässt. Zudem wird das Gegenelement mittels dieser Getriebestufe arretiert, wenn zumindest eine der Werkzeugaufnahmen ihre Ar ¬ beitsposition und das Arretierelement seine Arretierstellung eingenommen haben.

Besonders bevorzugt weisen das Arretierelement und das Gegen ¬ element korrespondierende Zahn- oder Klauenprofile auf. Die Zähne oder Klauenvorsprünge der Zahn- oder Klauenprofile sind dabei vorzugsweise gleichmäßig verteilt um eine Rotationsachse des Gegenelements angeordnet.

Die Werkzeugaufnahmen können derart mit dem Gegenelement verbunden sein, dass eine Relativbewegung zwischen den Werkzeugaufnahmen und dem Gegenelement unterbunden und damit ausge ¬ schlossen ist. Mit anderen Worten kann gesagt werden, dass die Werkzeugaufnahmen und das Gegenelement drehfest miteinander verbunden sein können. Auf diese Weise lässt sich eine mit dem Arretierelement verursachte Bewegung des Gegenelements zuver ¬ lässig auf die Werkzeugaufnahmen übertragen. Die Werkzeugwechselvorrichtung kann einen Werkzeugkopf aufweisen. An diesem Werkzeugkopf können die wenigstens zwei Werk ¬ zeugaufnahmen angeordnet oder ausgebildet sein. Ferner ist es möglich, den Werkzeugkopf relativ zu dem Gestell und/oder zu dem Grundkörper der Werkzeugwechselvorrichtung zu bewegen, insbesondere zu rotieren.

Bei einer Ausführungsform der Werkzeugwechselvorrichtung kann vorgesehen sein, dass das Arretierelement an dem Gestell oder dem Grundkörper und das Gegenelement an einem, beispielsweise dem bereits zuvor erwähnten, bewegbaren Werkzeugkopf angeordnet sind. Es ist auch möglich, dass das Arretierelement an einem, beispielsweise dem bereits zuvor erwähnten bewegbaren Werkzeug ¬ kopf und das Gegenelement an dem Gestell angeordnet sind.

Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Werkzeugwechselvorrichtung ist vorgesehen, dass das Arretierelement als axial fixiertes, vorzugsweise relativ zu dem Grundkörper der Werkzeugwechselvorrichtung drehfestes oder nicht drehbares, Klauenelement und das Gegenelement als drehbares, in Bezug auf seine Rotationsachse axial verschiebliches Gegenklauenelement ausgebildet sind. Sowohl das Arretierelement als auch das Ge ¬ genelement weisen dann jeweils wenigstens eine zu der Rota ¬ tionsachse des Gegenelements schrägstehende Klauenflanke auf ¬ weisen. Die Klauenflanken der beiden Klauenelemente sind korrespondierend zueinander ausgebildet und können zur Rota ¬ tionsachse des Gegenelements schrägstehende Eingriffsflächen aufweisen, sodass durch eine Verstellung des Gegenelements in seine Arretierstellung an dem Arretierelement eine Antriebs ¬ kraft über die Klauenflanken und ihre Eingriffsflächen auf das Gegenelement übertragen werden kann.

Das als Klauenelement ausgebildete Arretierelement und das als Gegenklauenelement ausgebildete Gegenelement bilden in Arretierstellung eine Art Klauenkupplung.

Ferner kann es vorteilhaft kann es sein, wenn die Werkzeug ¬ wechselvorrichtung eine Stellvorrichtung aufweist. Mit einer solchen Stellvorrichtung kann eine Stellkraft, zumindest mit ¬ telbar, vorzugsweise über das Gegenelement, auf die Werkzeug ¬ aufnahmen übertragen werden. Die Stellkraft lässt sich auch auf einen Werkzeugkopf, insbesondere auf einen solchen der zuvor beschriebenen Art, übertragen, an dem die Werkzeugaufnahmen ebenfalls ausgebildet sein können.

Die Stellvorrichtung kann dazu eingerichtet sein, die Werkzeug ¬ aufnahmen durch die Stellkraft automatisch aus der Arbeitsposi ¬ tion in eine Zwischenposition oder Ruheposition zu bewegen. Dabei kann das Gegenelement durch die Stellkraft aus einer zu der Arbeitsposition korrespondierenden Position in eine Eingriffsposition bewegt werden. Dies insbesondere dann, wenn die Stell ¬ vorrichtung auf das Gegenelement wirkt. In dieser Eingriffspo ¬ sition kann das Gegenelement derart angeordnet sein, dass das Arretierelement erneut in Eingriff mit dem Gegenelement ge ¬ bracht werden kann oder umgekehrt, um anschließend eine andere der wenigstens zwei Werkzeugaufnahmen mit Hilfe des Arretierelements in eine Arbeitsposition zu verstellen. Auf diese Weise wird eine Werkzeugwechselvorrichtung geschaffen, bei der das Gegenelement mithilfe der Stellvorrichtung automa ¬ tisch in eine Eingriffsposition gelangt, sobald die Arretierung des Gegenelements durch das Arretierelement aufgehoben und das Gegenelement freigegeben oder nicht-arretiert ist.

Das Gegenelement kann somit automatisch aus einer Position in eine Eingriffsposition gelangen, in der keine der Werkzeugaufnahmen mehr in Arbeitsposition angeordnet ist und in der ein erneuter Eingriff und eine erneute Betätigung des Gegenelements zur Positionierung zumindest einer der Werkzeugaufnahmen in eine Arbeitsposition mit Hilfe des Arretierelements möglich ist .

Die Größe der Stellkraft kann von einer Relativposition des Arretierelements und des Gegenelements zueinander abhängen. Da ¬ bei kann die Stellkraft bei in Arretierstellung befindlichem Arretierelement in Richtung einer, beispielsweise der bereits zuvor erwähnten, Positionierbewegung der Werkzeugaufnahmen wirken. Besonders vorteilhaft kann es sein, wenn die Stellkraft dann ein Maximum annimmt, wenn das Arretierelement in seiner Arretierstellung und zumindest eine der Werkzeugaufnahmen in ihrer Arbeitsposition angeordnet sind. Auf diese Weise kann si ¬ chergestellt werden, dass das Gegenelement zusammen mit der Werkzeugaufnahme aufgrund der in Richtung der Positionierbe ¬ wegung wirkenden Stellkraft mit einer ausreichenden Stellkraft weiterbewegt werden kann, sobald das Arretierelement das Gegen ¬ element wieder freigegeben hat.

Ferner kann die Stellkraft in aufeinanderfolgenden Relativpositionen abwechselnd in Richtung und entgegen der Richtung einer Positionierbewegung der Werkzeugaufnahmen, insbesondere des Gegenelements, wirken und ausgerichtet sein. Auf diese Weise kann die Stellvorrichtung dazu genutzt werden, die auto ¬ matische Positionierung oder Weiterpositionierung des Gegenelements und der Werkzeugaufnahmen relativ zu dem Arretierelements in eine bestimmte Zwischenposition oder Eingriffsposi ¬ tion zu bewirken. Aufgrund der in Bezug auf zwei aufeinanderfolgenden Relativpositionen einander entgegen gerichteten Stellkraftvektoren, kann die Stellvorrichtung eine Zentrierung Werkzeugaufnahmen in einer Zwischenposition und/oder des Gegenelements in einer Eingriffsposition bewirken, in der das Arre- tierelement in einem weiteren Betätigungsschritt erneut mit dem Gegenelement in Eingriff treten kann. Besonders bevorzugt kann die Stellkraft bei in Eingriffsposition befindlichem Gegenelement ein Minimum aufweisen. Um das Gegenelement zuverlässig in der Eingriffsposition zu halten, kann es ferner vorteilhaft sein, wenn die Stellvorrichtung zur Erzeugung einer, vorzugsweise radialen, auf das Gegenelement wirkenden Haltekraft ein ¬ gerichtet ist. Diese Haltekraft kann ein Maximum annehmen, wenn das Gegenelement in einer Eingriffsposition angeordnet ist.

Die Stellvorrichtung kann zwischen dem Gestell oder einem Grundkörper der Werkzeugwechselvorrichtung und dem Gegenelement mit den wenigstens zwei Werkzeugaufnahmen angeordnet oder aus ¬ gebildet sein. Besonders bevorzugt kann die Stellvorrichtung als magnetische Stellvorrichtung ausgebildet sein. Bei einer magnetischen Stellvorrichtung mit Permanentmagneten ist eine Energieversorgung der Stellvorrichtung entbehrlich. Wenn die Stellvorrichtung als magnetische Stellvorrichtung ausgebildet ist, kann sie zur Erzeugung der Stellkraft wenigstens einen re ¬ lativ zu dem Gegenelement feststehenden Magneten und wenigstens einen an dem Gegenelement angeordneten Gegenmagneten umfassen. Mit dem wenigstens einen Magneten und dem wenigstens einen Ge ¬ genmagneten lässt sich das Gegenelement in eine Eingriffsposi ¬ tion bringen, insbesondere dann, wenn das Arretierelement nicht mehr im Eingriff mit dem Gegenelement ist.

Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Werkzeugwechselvorrichtung kann die magnetische Stellvorrichtung mehrere, vorzugsweise vier einzelne Magnete aufweisen, die in ent ¬ sprechender Polausrichtung gleichmäßig verteilt, insbesondere um eine Rotationsachse des Gegenelements, an einem Haltering angeordnet sind. Das Gegenelement kann seinerseits mit einer gleichen Anzahl entsprechend angeordneter Gegenmagnete bestückt sein. Bei in Gebrauchsstellung befindlichem Gegenelement können die Magnete und die Gegenmagnete durch eine gegenseitige An ¬ ziehung die zuvor beschriebene Stellkraft und/oder Haltekraft der Stellvorrichtung erzeugen und das Gegenelement automatisch in eine Eingriffsposition bewegen, in der es zum erneuten Eingriff des Arretierelements bereitsteht, um die Werkzeugauf ¬ nahmen erneut zu positionieren.

Besonders vorteilhaft kann es sein, wenn eine Anzahl an Mag ¬ neten und eine Anzahl an Gegenmagneten einer Anzahl oder einem ganzzahligen Vielfachen einer Anzahl von einzelnen Werkzeugaufnahmen der Werkzeugwechselvorrichtung entspricht. So lässt sich das Gegenelement mithilfe der magnetischen Stellvorrichtung für jede Werkzeugaufnahme in eine eigene Eingriffsposition bewegen, in der dann beispielsweise keine Werkzeugaufnahme in einer Ar ¬ beitsposition angeordnet ist.

Als Stellvorrichtung können auch eine federbetätigte Stellvorrichtung oder eine Stellvorrichtung mit einem Kugelrastmechanismus dienen.

Zur Verstellung des Arretierelements kann die Antriebsvorrichtung einen Antrieb aufweisen. Dieser Antrieb kann vorzugsweise elektrisch, pneumatisch oder hydraulisch oder auch elektromagnetisch sein.

Besonders vorteilhaft kann es sein, wenn die Antriebsvorrichtung eine Antriebsvorrichtung einer Werkzeugmaschine zur Erzeugung eines Werkzeugvorschubs ist. Auf diese Weise kann die Antriebsvorrichtung eine Doppelfunktion übernehmen und auch die Werkzeugwechselbewegung bewirken .

Die zuvor erwähnte Aufgabe wird auch durch eine Werkzeug- maschine mit einer Werkzeugwechselvorrichtung nach einem der auf die Werkzeugwechselvorrichtung gerichteten Ansprüche gelöst.

In diesem Zusammenhang kann es vorteilhaft sein, wenn die Werkzeugmaschine eine Antriebsvorrichtung aufweist, die zur Er ¬ zeugung eines Werkzeugvorschubs und der relativen Verstellbe ¬ wegung zwischen dem Arretierelement und dem Gegenelement einge ¬ richtet ist. Ein zusätzlicher Antrieb für den Werkzeugwechsel ¬ vorgang ist somit verzichtbar. Bevorzugt ist der Werkzeugvorschub mit einer Werkstückrotation synchronisiert, um beispiels ¬ weise unrunde Werkstücke herstellen zu können. Günstig ist es, wenn die Verstellbewegung und der Werkzeugvorschub parallel zu ¬ einander ausgerichtet sind, beispielsweise auf ein und dersel ¬ ben Geraden verlaufen.

Um zwischen einem Verstellbetrieb und einem Vorschubbetrieb um ¬ schalten zu können, kann die Werkzeugmaschine eine Arretiervorrichtung, insbesondere mit einem Arretierstößel, aufweisen. Mit dieser Arretiervorrichtung kann das Arretierelement der Werkzeugwechselvorrichtung zumindest während eines Werkzeugwechsels relativ zu einem Gestell der Werkzeugmaschine und/oder relativ zu dem Gegenelement fixierbar sein.

Zur Lösung der Aufgabe wird auch ein Verfahren zum Wechseln eines Werkzeugs unter Verwendung einer Werkzeugwechselvorrichtung, insbesondere einer solchen, nach einem der auf die Werkzeugwechselvorrichtung gerichteten Ansprüche, vorgeschlagen, bei dem eine das Werkzeug tragende Werkzeugaufnahme der Werk ¬ zeugwechselvorrichtung durch eine relative Verstellbewegung zwischen einem Arretierelement und einem Gegenelement der Werk ¬ zeugwechselvorrichtung in eine Arbeitsposition positioniert wird. Auf diese Weise kann das insbesondere bei hochpräzise arbeitenden Werkzeugmaschinen notwendige Arretierelement eine Doppelfunktion übernehmen und nicht nur die Arretierung der Werkzeugaufnahmen bewirken, sondern auch deren Positionierung in eine Arbeitsposition.

Das Arretierelement kann hierbei zur Positionierung der Werkzeugaufnahme in eine das Gegenelement arretierende Arretier ¬ stellung bewegt werden. Es ist aber auch möglich, das Gegenelement zur Positionierung der Werkzeugaufnahme in eine Arre ¬ tierstellung relativ zu dem Arretierelement zu bewegen. Die Verstellbewegung kann dabei in eine Positionierbewegung des Gegenelements umgewandelt werden. Eine der Werkzeugaufnahmen kann dann in ihrer Arbeitsposition festgelegt werden oder sein, wenn das Arretierelement und/oder das Gegenelement die Arretier ¬ stellung erreichen.

Die Werkzeugaufnahme kann nach Ausrücken des Arretierelements und/oder des Gegenelements aus der Arretierstellung von der Arbeitsposition in eine Zwischenposition verstellt werden. Ferner kann das freigegebene, also nicht mehr arretierte Gegenelement von einer zu der Arbeitsposition korrespondierenden Position in eine Eingriffsposition bewegt werden, in der ein erneutes Arretieren des Gegenelements und der Werkzeugaufnahme möglich ist. Beides kann vorzugsweise automatisch erfolgen, nachdem das Arretierelement und/oder das Gegenelement aus der Arretier ¬ stellung ausgerückt ist/sind. Die automatische Verstellung der Werkzeugaufnahme und/oder des Gegenelements kann mittels einer Stellvorrichtung erfolgen. Dabei kann eine Stellvorrichtung zum Einsatz kommen, wie sie beispielsweise in einem der Ansprüche 9 bis 12 genauer beschrieben ist.

Ist die Werkzeugaufnahme in ihre Arbeitsposition bewegt, kann mit dem Werkzeug eine spanende Bearbeitung, beispielsweise eine Drehbearbeitung oder eine fräsende Bearbeitung und/oder eine Schleifbearbeitung eines Werkstücks durchgeführt werden. Dies kann - insbesondere zur Fertigung unrunder Drehteile in einer Aufspannung - synchronisiert zu einer Werkstückrotation sein. Die spannende Bearbeitung kann auch vor dem Werkzeugwechsel durchgeführt werden.

Nachstehend ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen in zum Teil stark schematisierter Darstellung:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen

Werkzeugmaschine mit einer Werkzeugwechselvorrichtung mit mehreren Werkzeugaufnahmen,

Fig. 2 eine perspektivische Darstellung der in Figur 1 abgebildeten WerkzeugwechselVorrichtung,

Fig. 3 eine perspektivische Darstellung der in den Figuren 1 und 2 dargestellten Werkzeugwechselvorrichtung, wobei hier ein Gegenelement der Werkzeugwechselvorrichtung mit einem Trägerteller für den in den Figuren 1 und 2 dargestellten Werkzeugkopf zu erkennen ist,

Fig. 4 eine Seitenansicht der in den Figuren 1 bis 3 darge ¬ stellten Werkzeugwechselvorrichtung, wobei das Gegenelement mit seinem (Gegen- ) Klauenprofil und das mit dem Gegenelement zusammenwirkende Arretierelement mit einem korrespondierend zu dem Klauenprofil des Gegen ¬ elements ausgebildeten Klauenprofil zu erkennen sind,

Fig. 5 ein Querschnitt der Werkzeugwechselvorrichtung entlang der in Figur 4 mit A-A gekennzeichneten Linie, Fig. 6a ein Querschnitt der Werkzeugwechselvorrichtung entlang der Linie B-B in Figur 6b mit dem in Arretierstellung befindlichen Arretierelement,

Fig. 6b eine zu Fig. 6a korrespondierende Seitenansicht der in den vorherigen Figuren dargestellten Werkzeugwechselvorrichtung mit in Eingriff befindlichen Klauenprofilen,

Fig. 7a ein Querschnitt der Werkzeugwechselvorrichtung entlang der in Figur 7b mit C-C gekennzeichneten Linie,

Fig. 7b die zu Figur 7a korrespondierende Seitenansicht der

Werkzeugwechselvorrichtung, wobei hier das Arretierelement in seiner Ausgangsposition, in der es nicht im Eingriff mit dem Klauenprofil des Gegenelements ist, dargestellt ist,

Fig. 8a und 8b

ein Querschnitt sowie eine Seitenansicht der in den vorherigen Figuren dargestellten Werkzeugwechselvorrichtung, wobei hier das Gegenelement aufgrund der Wirkung der Stellvorrichtung seine Eingriffsposition eingenommen hat, in der das Gegenelement relativ so zu dem Arretierelement angeordnet ist, dass das Arretierelement zur weiteren Positionierung der Werkzeugaufnahmen erneut in Eingriff mit dem Klauenprofil des Gegenelements gelangen kann,

Fig. 9a bis 10b

weitere Querschnitte und Seitenansichten der in den vorherigen Figuren dargestellten Werkzeugwechselvor- richtung, wobei in Figur 9b das Arretierelement in einer Zwischenposition auf seinem Weg in die Arretierstellung und das Gegenelement in einer korrespondierenden Zwischenposition auf seinem Weg einer der Werkzeugaufnahmen in ihre arretierte Arbeitsposition dargestellt sind, während das Gegenelement in den Figuren 10a und 10b eine zu der Arbeitsposition einer der Werkzeugaufnahmen korrespondierende Position und das Arretierelement seine Arretierposition vollständig erreicht haben, sowie

Fig. 11 bis 16

Seitenansichten einer erfindungsgemäßen Werkzeugmaschine mit einer erfindungsgemäßen Werkzeugwechsel ¬ vorrichtung zur Veranschaulichung eines Werkzeugwechselvorgangs unter Verwendung der Antriebsvorrichtung der Werkzeugmaschine.

Sämtliche Figuren zeigen eine im Ganzen mit 1 bezeichnete Werk ¬ zeugwechselvorrichtung. Die Werkzeugwechselvorrichtung 1 kommt an der zumindest ausschnittsweise in Figur 1 und 11 bis 16 dar ¬ gestellten Werkzeugmaschine 18 zum Einsatz. Die übrigen Figuren 2 bis 10b zeigen unterschiedliche Ansichten der Werkzeug ¬ wechselvorrichtung 1.

Die Werkzeugwechselvorrichtung 1 ist mit einem Werkzeugkopf 23 bestückt. An dem Werkzeugkopf 23 sind insgesamt vier um 90 Grad zueinander versetzt angeordnete Werkzeugaufnahmen 2 ausgebildet. An jeder Werkzeugaufnahme 2 ist jeweils ein Werkzeug 3 angeordnet. Die Werkzeugwechselvorrichtung 1 weist eine Antriebsvorrichtung 4 auf, mit der die Werkzeugaufnahmen 2 relativ zu einem Gestell 5 der Werkzeugmaschine 18 und auch relativ zu einem Grundkörper 5a der Werkzeugwechselvorrichtung 1 in eine Arbeitsposition bewegt werden. Die Arbeitsposition ist in Figur 1 anhand der mit dem 6 bezeichneten gestrichelten Linie verdeutlicht .

Die Antriebsvorrichtung 4 umfasst ein Arretierelement 7 und ein Gegenelement 8. Der Werkzeugkopf 23 mit den Werkzeugaufnahmen 2 ist mit dem Gegenelement 8 verbunden. Das Arretierelement 7 und das Gegenelement 8 wirken derart mechanisch zusammen, dass die insgesamt vier Werkzeugaufnahmen 2 am Werkzeugkopf 23 nacheinander in die Arbeitsposition 6 positioniert und dort mit dem Arretierelement 7 festgelegt werden können. Die Positionierung der Werkzeugaufnahmen 2 geschieht bei dem in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiel, indem das Gegenelement 8 in seine zum Beispiel in Figur 10a mit dem Bezugszeichen 9 gekennzeichnete Arretierstellung relativ zu dem Arretierelement 7 bewegt wird .

Das Arretierelement 7 wirkt während dieser Verstellung derart mit dem Gegenelement 8 mechanisch zusammen, dass eine lineare Verstellbewegung des Gegenelement 8 in seine Arretierstellung 9, die anhand des Pfeils 22 in den Figuren 9b und 10b veran ¬ schaulicht ist, eine Positionierbewegung des Gegenelements 8 in Richtung des Pfeiles 21 (Figuren 9a und 9b) bewirkt.

Dabei nimmt das Gegenelement 8 eine zu der Arbeitsposition 6 der Werkzeugaufnahmen 2 korrespondierende Stellung oder Relativposition ein. Diese korrespondierende Stellung oder Relativposition des Gegenelements 8 ist in den Figuren 6a und 6b sowie 10a und 10b zu erkennen.

Die mithilfe des Arretierelements 7 und des Gegenelements 8 auf die Werkzeugaufnahmen 2 an dem Werkzeugkopf 23 übertragbare Po ¬ sitionierbewegung 21 ist eine rotatorische Bewegung, die um eine Rotationsachse R des Werkzeugkopfes 23 und des Gegen ¬ elements 8 erfolgt. Die mit dem Gegenelement 8 ausführbare Ver ¬ stellbewegung 22 ist eine lineare Bewegung, die in Richtung der Rotationsachse R des Werkzeugkopfes 23 und des Gegenelements 8 relativ zu dem axial fixierten Arretierelement 7 erfolgt.

Das Gegenelement 8 weist ein Klauenprofil 10 auf. Das Arretier ¬ element 7 weist ein korrespondierendes Klauenprofil 10 auf. So kann bei einem Eingreifen des Gegenelement 8 in das Klauenpro ¬ fil 10 des Arretierelements 7 eine Rotation des Gegenelements 8 bewirkt werden. Das Arretierelement 7 verbleibt dabei aufgrund seiner Lagerung 19 an dem Grundkörper 5a der Werkzeugwechselvorrichtung 1 in axialer Richtung ortsfest, ist also in Bezug auf die Rotationsachse R axial fixiert. Dies wird beim Ver ¬ gleich der unterschiedlichen Lagen des Arretierelements 7, die in den Figuren 2 bis 10b und vor allem 11 bis 16 dargestellt sind, deutlich.

Die Werkzeugaufnahmen 2 sind über den Werkzeugkopf 23 derart mit dem Gegenelement 8 verbunden, dass eine Relativbewegung zwischen den Werkzeugaufnahmen 2 und dem Gegenelement 8 unterbunden ist. Die Werkzeugaufnahmen 2 sind über den Werkzeugkopf 23 drehfest mit dem Gegenelement 8 verbunden.

Insbesondere die Figuren 3 und 4 zeigen, dass das Gegenelement 8 an seinem dem Werkzeugkopf 23 in Gebrauchsstellung zugewandten Ende einen Trägerteller 11 umfasst. Über diesen Trägerteller 11 ist der Werkzeugkopf 23 in Gebrauchsstellung mit dem Gegenelement 8 befestigt. Über den Trägerteller 11 lässt sich ein von dem Arretierelement 7 auf das Gegenelement 8 übertra ¬ genes Drehmoment letztendlich auf den Werkzeugkopf 23 und die daran ausgebildeten Werkzeugaufnahmen 2 übertragen, um die Werkzeugaufnahmen 2 nacheinander in ihre gewünschte Arbeits- Position 6 bewegen zu können. Der Trägerteller 11 dient einer komfortablen Befestigung des Werkzeugkopfes 23 an dem Gegenelement 8. Durch seine Festlegung an dem drehbar gelagerten Gegenelement 8 ist der Werkzeugkopf 23 der Werkzeugwechselvor ¬ richtung 1 relativ zu dem Gestell 5 der Werkzeugmaschine 18 und auch relativ zu dem Grundkörper 5a der Werkzeugwechselvorrichtung 1 rotierbar.

Das Arretierelement 7 ist an dem Grundkörper 5a angeordnet. Das Gegenelement 8 ist auf der Seite mit dem bewegbaren Werkzeug ¬ kopf 23 angeordnet. Der Grundkörper 5a weist eine in den Figuren erkennbare, außenseitige Halterung 5b auf. Diese Hal ¬ terung 5b dient zur Befestigung eines Glasmaßstabs (nicht dar ¬ gestellt) , mit dem eine Bewegung des Grundkörpers 5a relativ zu einem Gestell 5 der Werkzeugmaschine 18 überwacht werden kann.

Zur Befestigung des Grundkörpers 5a an einem entsprechenden Gegenpart der Werkzeugmaschine 18 dient ein umlaufender Flansch 5c .

Das Gegenelement 8 ist ein Gegenklauenelement 12, an dem eines der bereits zuvor erwähnten Klauenprofile 10 ausgebildet ist. Das Arretierelement 7 ist als in Bezug auf die Rotationsachse R und relativ zu dem Gegenelement 8 axial fixiertes Klauenelement 13 ausgebildet, das seinerseits das weitere, bereits zuvor er ¬ wähnte Klauenprofil 10 aufweist und zudem relativ zu dem Grund ¬ körper 5a drehfest ist. Das als Klauenelement 13 ausgebildete Arretierelement 7 ähnelt in seiner Funktion einer axial fixierten Klauenbacke, die in Bezug auf die Rotationsachse R während des Wechselvorgangs axial nicht verschoben wird, während das als Gegenklauenelement 12 ausgebildete Gegenelement 8 einer axial verschieblichen Klauenmuffe ähnelt. Somit wird in diesem Ausführungsbeispiel das Gegenelement 8 während des Wechselvor- gangs relativ zu dem zumindest während des Wechselvorgangs statischen Arretierelement 7 verschoben.

Das Arretierelement 7 und das Gegenelement 8 weisen an den Klauenflanken 15 ihrer Klauenprofile 10 zueinander passende Eingriffsflächen 14 auf. Die Eingriffsflächen 14 und die Klauenflanken 15 sind dabei schräg zur Rotationsachse R ausge ¬ richtet. Über die Schrägstellung der Eingriffsflächen 14 kann eine Antriebskraft des Gegenelements 8 umgelenkt und die axiale Verstellbewegung 22 des Gegenelements 8 in die rotatorische Po ¬ sitionierbewegung 21 des Gegenelements 8 umgewandelt werden. Durch ihre Schrägstellung geben die Eingriffsflächen 14 und die Klauenflanken 15 die Drehrichtung der Positionierbewegung 21 vor .

Sowohl das Arretierelement 7 als auch das Gegenelement 8 weisen insgesamt jeweils vier Klauenvorsprünge 15a mit Klauenflanken 15 auf. Die Klauenvorsprünge 15a und Klauenflanken 15 sind um 90 Grad zueinander versetzt um die Rotationsachse R des Gegen ¬ elements 8 angeordnet. So kann das Arretierelement 7 das Gegen ¬ element 8 in vier unterschiedliche Positionen bewegen und dort festlegen. Die Anordnung der Klauenvorsprünge 15a und Klauenflanken 15 entspricht dabei der Anordnung der Werkzeugaufnahmen 2. Zudem stimmt die Anzahl der an dem Arretierelement 7 vorge ¬ sehenen schrägen Klauenflanken 15 mit der Anzahl der an dem Gegenelement 8 vorgesehenen Anzahl an schrägen Klauenflanken 15 und auch mit der Anzahl der Werkzeugaufnahmen 2 überein. Zudem sind vier Klauenvorsprünge 15a an dem Arretierelement 7 und vier (Gegen- ) Klauenvorsprünge 15a an dem Gegenelement 8 ausge ¬ bildet .

Die Werkzeugwechselvorrichtung 1 weist ferner eine Stellvorrichtung 16 auf. Diese Stellvorrichtung 16 dient dazu, das Ge- genelement 8, wenn es von dem Arretierelement 7 freigegeben ist, automatisch weiterzubewegen. Dies mit dem Ziel, einen erneuten Eingriff des Arretierelements 7 an dem Gegenelement 8 zur Positionierung einer nächsten Werkzeugaufnahme 2 in die Arbeitsposition 6 und schließlich zur Arretierung des Gegenelements 8 und der positionierten Werkzeugaufnahme 2 zu ermög ¬ lichen .

Zu diesem Zweck ist die Stellvorrichtung 16 zur Erzeugung einer Stellkraft eingerichtet, die über das Gegenelement 8 auf den Werkzeugkopf 23 und die Werkzeugaufnahmen 2 übertragen werden kann. Die Stellkraft wird dazu genutzt, jede der vier Werkzeug ¬ aufnahmen 2 und insbesondere das Gegenelement 8 bei aus der Arretierstellung 9 bewegtem Gegenelement 8 automatisch aus der Arbeitsposition 6 in eine Zwischenposition zu bewegen. In dieser Zwischenposition ist das Gegenelement 8 in einer Eingriffsposition 17 relativ zu dem Arretierelement 7 angeordnet.

Die Eingriffsposition 17 ist anhand der in Figur 8a gestrichelt dargestellten Linie veranschaulicht. In dieser Eingriffsposi ¬ tion 17 kann das Gegenelement 8 durch eine axiale Verstellung, wie es in den Figuren 9a und 9b zu erkennen ist, erneut in Eingriff mit dem Arretierelement 7 gebracht werden, um die Positi ¬ onierung einer nächsten der Werkzeugaufnahmen 2 in die Arbeitsposition 6 vorzunehmen (vgl. Fig. 6a und 6b sowie 10a und Fig. 10b) .

Die Größe der von der Stellvorrichtung 16 aufgebrachten Stellkraft hängt dabei von einer Relativposition des Gegenelements 8 zu dem Arretierelement 7 ab. So nimmt die Stellkraft in einer zu der Arbeitsposition 6 korrespondierenden Relativposition des Gegenelements 8 zu dem Arretierelement 7, also dann wenn das Gegenelement 8 durch das Arretierelement 7 fixiert ist (Figuren 6a und 6b sowie 10a und 10b), einen maximalen Wert an. Auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass die Stellkraft, die zur Weiterbewegung der Werkzeugaufnahmen 2 und letztendlich auch des Gegenelements 8 in Richtung der mit dem Pfeil 21 be ¬ zeichneten Positionierbewegung der Werkzeugaufnahmen 2 wirkt, ausreicht, um das Gegenelement 8 zusammen mit den Werkzeugauf ¬ nahmen 2 nach Freigabe durch das Arretierelement 7 in die Ein ¬ griffsposition 17 weiterzubewegen.

Die zuvor erwähnte Stellkraft wirkt in aufeinanderfolgenden Re ¬ lativpositionen des Gegenelements 8 zu dem Arretierelement 7 abwechselnd in Richtung und entgegen der Richtung der Positionierbewegung 21 der Werkzeugaufnahmen 2 und nimmt in der Eingriffsposition 17 den Wert Null an. Dies hat die Folge, dass das von dem Arretierelement 7 freigegebene Gegenelement 8 durch die Stellkraft der Stellvorrichtung 16 eine stabile Zwischenposition einnimmt. In Figur 8a sind das Gegenelement 8 und die Stellvorrichtung 16 in einer solchen Zwischenposition zwischen zwei aufeinanderfolgenden Relativpositionen dargestellt. Diese Zwischenposition entspricht dabei der bereits zuvor erwähnten Eingriffsposition 17.

In der Eingriffsposition 17 bringt die Stellvorrichtung 16 eine Haltekraft auf, mit der das Gegenelement 8 in seiner Eingriffs ¬ position 17 für einen erneuten Eingriff des Arretierelements 7 gehalten wird. Egal in welche Richtung das Gegenelement 8 aus dieser Eingriffsposition 17 bewegt wird, bringt die Stellvorrichtung 16 automatisch eine in entgegengesetzter Richtung und in Richtung der Eingriffsposition 17 wirkende Stellkraft auf.

Die Stellvorrichtung 16 ist zwischen dem Grundkörper 5a der Werkzeugwechselvorrichtung 1 und dem relativ zu diesem rotierbaren Gegenelement 8 ausgebildet. Die Stellvorrichtung 16 ist eine magnetische Stellvorrichtung und weist einen Haltering 20 mit vier gleichmäßig um die Rotationsachse R des Gegenelements 8 verteilt angeordneten Magneten 20a auf. Über zwei Lager 19 ist das Gegenelement 8 drehbar in dem Grundkörper 5a der Werkzeugwechselvorrichtung 1 gelagert. Der Grundkörper 5a der Werkzeugwechselvorrichtung 1 kann daher auch als Gehäuse bezeichnet werden .

Der Haltering 20 mit den Magneten 20a umschließt das in Gebrauchsstellung befindliche Gegenelement 8 außenseitig und ist an dem Grundkörper 5a der Werkzeugwechselvorrichtung 1 festgelegt. An dem Gegenelement 8 sind gleichmäßig verteilt um die Rotationsachse R des Gegenelements 8 vier Gegenmagnete 20b an ¬ geordnet, die den Magneten 20a an dem Haltering 20 zugeordnet und ebenfalls Teil der magnetischen Stellvorrichtung 16 sind. Die Magnete 20a und die Gegenmagnete 20b sind hinsichtlich ihrer Polung so angeordnet, dass sie sich in der in Figur 8a dargestellten Eingriffsposition 17 des Gegenelements 8 zu dem Arretierelements 7 gegenseitig anziehen, also für eine stabile Lage des Gegenelements 8 in dieser Eingriffsposition 17 sorgen. In der Eingriffsposition 17 bauen die Magnete 20a und die Gegenmagnete 20b aufgrund ihrer gegenseitigen Anziehung und Polung eine radial wirkende Halterkraft auf.

Werden die Magnete 20a und Gegenmagnete 20b aus der in Figur 8 dargestellten Relativposition zueinander verschoben, indem das Gegenelement 8 relativ zu dem feststehenden Haltering 20 gedreht wird, bauen die Magnete 20a und Gegenmagnete 20b die in Richtung der Eingriffsposition 17 wirkende Stellkraft auf. Diese Stellkraft hat zumindest eine tangentiale Komponente und muss von dem Gegenelement 8 zur Positionierung des Gegenelements 8 durch seine axiale Zustellung zu dem Arretierelement 7 überwunden werden. Die von den Magneten 20a und Gegenmagneten 20b aufgebrachte Stellkraft ist kleiner als die von dem Gegenelement 8 aufge ¬ brachte Kraft, die über die Klauenflanken 15 des klauenartigen Arretierelements 7 und des klauenartigen Gegenelements 8 in eine Positionierkraft umgewandelt wird. Somit kann die Stell ¬ kraft der Stellvorrichtung 16 mithilfe des Gegenelements 8 überwunden und das Gegenelement 8 weiter gedreht werden, um eine nächste Werkzeugaufnahme 2 in die Arbeitsposition 6 zu verstellen. Das Gegenelement 8 kann somit als Drehschieber be ¬ zeichnet werden, mit dem eine axiale Stellbewegung des Gegenelements 8 in eine rotatorische Positionierbewegung 21 des Ge ¬ genelements 8 umgewandelt werden kann.

Den vier Werkzeugaufnahmen 2 an dem Werkzeugkopf 23 sind jeweils ein Magnet 20a und ein Gegenmagnet 20b zugeordnet, sodass die Stellvorrichtung 16 insgesamt vier Magnete 20a und vier Magnete 20b aufweist, die jeweils um 90 Grad zueinander ver ¬ setzt um die Rotationsachse R des Gegenelements 8 verteilt sind .

Die Antriebsvorrichtung 4 umfasst einen Antrieb zur axialen Verstellung des Arretierelements 7 auf. Dieser Antrieb ist Teil der Antriebsvorrichtung 4 der Werkzeugmaschine 18 und ist als elektromagnetische Antriebsvorrichtung 4, mit der Hubbewegungen in hohen Frequenzen ausgeführt werden können.

Somit weist die Werkzeugmaschine 18 eine Antriebsvorrichtung 4 auf, die zur Erzeugung eines Werkzeugvorschubs und der Ver ¬ stellbewegung 22 zwischen dem Arretierelement 7 und dem Gegenelement 8 eingerichtet ist. Eine separate Antriebsvorrichtung für die Verstellbewegung zum Werkzeugwechsel ist daher nicht notwendig . Die Werkzeugmaschine 18 umfasst ferner eine Arretiervorrichtung 24 mit einem Arretierstößel 25. Mithilfe der Arretiervor ¬ richtung 24 und des Arretierstößels 25 kann das Arretierelement

7 der Werkzeugwechselvorrichtung 1 zumindest während eines Werkzeugwechsels relativ zu dem Gestell 5 der Werkzeugmaschine 18 fixiert werden. Dazu wird der Arretierstößel 25 in eine ent ¬ sprechende Ausnehmung 26 an dem Arretierelement 7 eingeschoben. In dieser zum Beispiel in Fig. 13 dargestellten Position hält der Arretierstößel 25 das Arretierelement 7 fest und sorgt da ¬ für, dass bei einer entsprechenden Vorschubbewegung der Antriebsvorrichtung 4 der Werkzeugmaschine 18 das Gegenelement 8 von dem Arretierelement 7 gelöst wird, um den Werkzeugwechsel, wie er zuvor ausführlich beschrieben wurde, durchzuführen.

Um bei einer hochfrequent oszillierenden Vorschubbewegung der Antriebsvorrichtung 4, ein ungewolltes Lösen des Gegenelements

8 von dem Arretierelement 7 zu verhindern, ist eine Druckfeder 27 vorgesehen, die das Arretierelement 7 in seiner Arretierstellung an dem Gegenelement 8 hält.

Fig. 11 zeigt die Werkzeugmaschine 18 im Betriebsmodus. Im Be ¬ triebsmodus ist der Arretierstößel 25 ausgerückt und das Arre ¬ tierelement 7 durch die Antriebsvorrichtung 4 der Werkzeugmaschine 18 frei beweglich. Im Betriebsmodus dient die An ¬ triebsvorrichtung 4 als Vorschubantrieb für den Werkzeugkopf 23 mit den daran angeordneten Werkzeugen 3.

In Fig. 12 ist der Werkzeugkopf 23 im Vergleich zu Fig. 11 zurückgezogen. Nun ist das Arretierelement 7 so relativ zu der Arretiervorrichtung 25 angeordnet, dass der Arretierstößel 25 in die Ausnehmung 26 an dem Arretierelement 7 eingeschoben werden kann. Der Arretierstößel 25 wird dazu pneumatisch und/oder hydraulisch bewegt.

In Fig. 13 ist der Arretierstößel 25 in die Ausnehmung 26 ein ¬ gefahren. Dadurch wird das Arretierelement 7 relativ zu dem Arretierstößel 25 und dem Gestell 5 der Werkzeugmaschine 18 festgelegt. Die Werkzeugmaschine 18 befindet sich nun im Werk ¬ zeugwechselmodus. Die Antriebsvorrichtung 4 der Werkzeug ¬ maschine 18 dient nun als Werkzeugwechselantrieb.

In Fig. 14 ist der Werkzeugkopf 23 mithilfe der Antriebsvorrichtung 4 nach vorne verschoben. Da das Arretierelement 7 durch den Arretierstößel 25 fixiert ist, werden das Gegenele ¬ ment 8 und das Arretierelement 7 durch die lineare, von der An ¬ triebsvorrichtung 4 verursachte Verstellbewegung 22 voneinander gelöst. Sobald das Gegenelement 8 vollständig von dem Arre ¬ tierelement 7 gelöst ist, kann die Stellvorrichtung 16 das Ge ¬ genelement 8 relativ zu dem Arretierelement 7 in die Eingriffs ¬ position 17 drehen und den Werkzeugwechsel einleiten.

In Fig. 15 wurde der Werkzeugkopf 23 mit dem Gegenelement 8 von der Antriebsvorrichtung 4 wieder in seine hintere Position bewegt. Über die Eingriffsflächen 14 an den Klauenflanken 15 ist die lineare Rückstellbewegung des Werkzeugkopfes 23 sind die Positionierbewegung 21 umgewandelt und das Werkzeug 3 ge ¬ wechselt worden.

In Fig. 16 ist der Arretierstößel 25 aus der Ausnehmung 26 des Arretierelements 7 zurückgezogen. Das Arretierelement 7 wird durch die Feder 27 wieder an das Gegenelement 8 gepresst. Das Gegenelement 8 wird durch das Arretierelement 7 arretiert. Der Werkzeugwechsel ist abgeschlossen. Die Werkzeugmaschine 18 be ¬ findet sich wieder im Betriebsmodus und die Antriebsvorrichtung 4 der Werkzeugmaschine 4 kann zur Erzeugung einer Vorschubbe- wegung verwendet werden.

Mit der zuvor beschriebenen Werkzeugwechselvorrichtung 1 lässt sich das nachfolgend beschriebene Verfahren zum Wechseln eines Werkzeugs 3 an der Werkzeugmaschine 18 durchführen.

Dabei wird eine das Werkzeug 3 tragende Werkzeugaufnahme 2 der Werkzeugwechselvorrichtung 1 in eine Arbeitsposition 6 positioniert, indem das Gegenelement 8 der Werkzeugwechselvorrichtung 1 in eine Arretierstellung 9 am dem Arretierelement 7 gebracht wird. Zur Positionierung der Werkzeugaufnahme 2 greift das Gegenelement 8 dabei in das Arretierelement 7 ein und wird relativ zu diesem bewegt.

Wie bereits zuvor ausgeführt, sind die Werkzeugaufnahmen 2 und das Gegenelement 8 drehfest miteinander verbunden. Allgemein könnte man auch sagen, dass die Werkzeugaufnahmen 2 und das Gegenelement 8 derart miteinander verbunden sind, dass eine Rela ¬ tivbewegung zwischen diesen ausgeschlossen ist. Sobald das Gegenelement 8 in seine Arretierstellung 9 an dem Arretierelement 7 gelangt, erreicht die Werkzeugaufnahme 2 die Arbeitsposition 6 und wird durch das Arretierelement 7 in dieser festgelegt. Sobald das Gegenelement 8 aus seiner Arretierstellung 9 (Figu ¬ ren 6a und 6b, 10a und 10b sowie Fig. 14) wieder ausgerückt ist, wird die Werkzeugaufnahme 2 automatisch aus der Arbeitspo ¬ sition 6 wegbewegt und das Gegenelement 8 in eine Eingriffs ¬ position 17 verstellt. Dies geschieht mittels der bereits zuvor beschriebenen Stellvorrichtung 16. Die Werkzeugaufnahmen 2 bewegen sich bei der Positionierung entlang einer geschlossen umlaufenden Bahn. So ist ein voller Umlauf der Bahn notwendig, bevor eine Werkzeugaufnahme 2 erneut in dieselbe Arbeitsposi ¬ tion 6 gelangt. Die Erfindung befasst sich mit Verbesserungen im Bereich von sogenannten Werkzeugwechselvorrichtungen 1, die an Werkzeugmaschinen 18 zum Einsatz kommen. Hierbei ist vorgesehen, eine Positionierung einer Werkzeugaufnahme 2 in ihre Arbeitsposition 6 mit Hilfe des Arretierelements 7 der Antriebsvorrichtung 4 der Werkzeugwechselvorrichtung 1 vorzunehmen. Dabei wird eine Verstellbewegung 22 des Arretierelements 7 in seine für die Be ¬ nutzung des Werkzeugs 3 erforderliche Arretierstellung 9 zur Positionierung der Werkzeugaufnahme 2 in ihre Arbeitsposition 6 genutzt, indem die Verstellbewegung 22 des Arretierelements 7 in eine Positionierbewegung 21 der Werkzeugaufnahme 2 umgewandelt wird.

/ Bezugszeichenliste

Bezugszeichenliste Werkzeugwechselvorrichtung

Werkzeugaufnahmen

Werkzeug

Antriebsvorrichtung

Gestell

a Grundkörper von 1

b Halterung

c Flansch

Arbeitsposition

Arretierelement

a Führungselement an 7

Gegenelement

Arretierstellung

0 Klauenprofil

1 Trägerteller

2 Gegenklauenelement

3 Klauenelement

4 Eingriffsfläche

5 Klauenflanke

5a Klauenvorsprünge an 7 und 8

6 Stellvorrichtung

7 Eingriffsposition

8 Werkzeugmaschine

9 Lager

0 Haltering

0a Magnet

0b Gegenmagnet

1 Positionierbewegung

2 Verstellbewegung

3 Werkzeugkopf

4 Arretiervorrichtung Arretierstößel

Ausnehmung

Druckfeder

Rotationsachse von 8

/ Ansprüche