DE4112706C2 - Werkzeugwechselvorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Werkzeugwechselvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Aus der DE-OS 35 39 662 ist eine derartige Werkzeugwechselvorrichtung mit mehreren in Reihen angeordneten und axial verschiebbaren Werkzeughaltern bekannt, die in einem Werkzeugmagazin einer Werkzeugmaschine angeordnet sind. Koaxial zur Bearbeitungsspindel der Werkzeugmaschine ist ein axial verschiebbarer Niederhalter angeordnet, an dessen unterem Ende ein konisch zulaufendes Druckstück vorgesehen ist. Das Druckstück ist so ausgelegt, daß bei der Abwärtsbewegung der Spindel die das gewünschte Werkzeug umgebenden anderen Werkzeuge durch das Druckstück entgegen einer Federkraft in das Werkzeugmagazin eingedrückt werden. Dadurch wird erreicht, daß nur das gewünschte Werkzeug in der angehobenen Stellung verbleibt. Die Bearbeitungsspindel kann dadurch so nahe an die ausgewählte Werkzeughalterung herangefahren werden, daß ein Werkzeug dort abgelegt bzw. entnommen werden kann. Die für den Werkzeugwechsel erforderlichen Vertikalbewegungen werden bei dieser bekannten Vorrichtung jedoch ausschließlich von der Bearbeitungsspindel durchgeführt.

Aus der JP-A-62-94210 ist eine Bohrmaschine zum Bohren gedruckter Leiterplatten bekannt, an deren Maschinentisch eine in der JP-U-62-201638 offenbarte Werkzeughalterung zur Aufnahme von mehreren Bohrern befestigt ist. Diese bekannte Werkzeughalterung hat den Vorteil, daß eine Vielzahl von Werkzeugen gehaltert werden kann. Das Werkzeug kann jedoch nicht direkt zwischen der Werkzeughalterung und der Spindel ausgetauscht werden, da der Abstand zwischen den gehalterten Werkzeugen sehr klein gemacht wurde. Die Anordnung weist deshalb eine gesonderte Übergabestation auf, durch die das Werkzeug zeitweise gehalten und dann an die Spindel weitergereicht wird. Der in der Spindel befindliche Bohrer wird an die Übergabestation übergeben, bevor er von dieser zur Werkzeughalterung bewegt wird. Bei derartigen Werkzeughalterungen ergibt sich aber der Nachteil, daß aufgrund der Übergabestation zum Abgeben und Annehmen von Werkzeugen lange Werkzeugwechselzeiten auftreten, was insgesamt die Arbeitseffektivität verringert.

Aus der DE-PS 33 01 036 ist eine Werkzeugmaschine mit einer automatischen Werkzeugwechselvorrichtung bekannt, bei der die in einem Werkzeugmagazin gehaltenen Werkzeuge von einem gesonderten Werkzeuggreifer entnommen und von diesem an die Bearbeitungsspindel übergeben werden. Der Werkzeugwechsel findet bei dieser bekannten Werkzeugmaschine nicht unmittelbar von dem Werkzeugmagazin an die Bearbeitungsspindel statt, sondern durch einen Zwischenschritt der Übergabe an den gesonderten Werkzeuggreifer.

Bei einer in der EP-A-0 287 071 offenbarten Werkzeugwechselanordnung erfolgt der Werkzeugwechsel durch Absenken der Bearbeitungsspindel auf ein in einem Werkzeugmagazin abgespeichertes Werkzeug. Damit die Bearbeitungsspindel möglichst nahe an den Einspannschaft des entsprechenden Werkzeuges heranfahren kann, sind an der Unterseite eines koaxial zur Bohrspindel angeordneten Niederhalters Aussparungen im Rastermaß der Speicherplätze im Magazin vorgesehen. So können die aus den besetzten Speicherplätzen herausragenden Einspannschäfte der Werkzeuge in diese Aussparungen einfahren, damit die Spannzange das ausgewählte Werkzeug ergreifen kann.

Aus der US-A-4 000 954 ist ferner eine automatische Werkzeugwechselvorrichtung bekannt, die ein Werkzeugmagazin mit mehreren in Reihen angeordneten Werkzeughaltern aufweist. Die einzelnen Werkzeughalter sind jeweils in pneumatisch betätigten Spanneinrichtungen zum Klemmen bzw. Lösen der Werkzeughalter aufgenommen. Die für den Werkzeugwechsel erforderliche Relativbewegung zwischen Werkzeughalterung und Bearbeitungsspindel wird auch bei dieser Vorrichtung von der Bearbeitungsspindel durchgeführt.

Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine Werkzeugwechselvorrichtung mit einer einfach betätigbaren Antriebseinrichtung zur Axialverschiebung der in einer Werkzeughaltevorrichtung aufgereihten Werkzeughalterung zu schaffen.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Mit der erfindungsgemäßen Werkzeugwechselvorrichtung können Werkzeuge, die unter geringen Abständen in der Werkzeughalterung angeordnet sind, direkt von der Werkzeughalterung an die Spindel übergeben werden. Der Zwischenschritt mittels einer Übergabestation kann somit vermieden werden, so daß die für den Werkzeugwechsel benötigte Zeit entscheidend verkürzt werden kann. Dadurch ergibt sich eine Verbesserung der Arbeitseffektivität. Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Bezugnehmend auf die Zeichnungen werden einzelne Ausfüh­ rungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine teilweise geschnittene Vorderansicht einer erfindungsgemäßen Ausführungsform der Vorrichtung für den Werkzeugwechsel;

Fig. 2 die perspektivische Ansicht einer Maschine, die mit einer erfindungsgemäßen Wechselvorrichtung für Werkzeuge ausgerüstet ist;

Fig. 3 und 4 sind eine vergrößerte, teilweise geschnit­ tene Seitenansicht und eine teilweise geschnitte­ ne Vorderansicht der Antriebseinrichtung aus Fig. 1;

Fig. 5 ein Beispiel eines Druck-Fluid-Kreislaufes zur Verwendung in einer Fluidversorgungseinrichtung,

Fig. 6A bis 6E die aufeinanderfolgenden Schritte beim Wechseln von Werkzeugen;

Fig. 7 eine Draufsicht auf eine andere erfindungsgemäße Ausführungsform der Werkzeugwechseleinrichtung;

Fig. 8 eine teilweise geschnittene Seitenansicht der in Fig. 7 dargestellten Werkzeugwechselvorrichtung; und

Fig. 9 die Tätigkeit beim Abschicken/Entgegennehmen eines Werkzeugs, wie sie durch die Werkzeugwechselvor­ richtung aus Fig. 8 durchgeführt wird.

In Fig. 2 bezeichnet Bezugszeichen 1 ein Bett einer Bohr­ maschine, die in der Lage ist, in gedruckte Leiterplatten Löcher zu bohren. Bezugsziffer 2 bezeichnet Führungen, die am Bett befestigt sind. Bezugszeichen 3 bezeichnet einen Tisch, der durch die Führungen 2 derart beweglich gelagert wird, daß der Tisch 3 in eine Richtung längs des Pfeiles X durch ein Schraubengetriebe (nicht dargestellt) bewegt werden kann. Bezugsziffer 4 bezeichnet einen Ständer, der mit dem Bett 1 derartig verbunden ist, daß der Ständer 4 den Tisch 3 überspannt. Bezugsziffer 5 bezeichnet Führun­ gen, die an der vorderen Oberfläche des Ständers 4 befe­ stigt sind. Bezugsziffer 6 bezeichnet einen Schlitten, der durch die Führungen 5 beweglich gelagert wird. Bezugszif­ fer 7 bezeichnet einen durch den Ständer 4 gehaltenen Mo­ tor. Bezugsziffer 8 bezeichnet eine Antriebsschnecke, die mit dem Motor 7 verbunden ist, durch den Ständer 4 dreh­ bar gelagert wird und die funktionell mit einer im Schlit­ ten 6 ausgebildeten Mutter (nicht dargestellt) in Eingriff steht. Somit kann der Schlitten 6 in Richtung des Pfeils Y bewegt werden, wenn sich der Motor 7 dreht. Bezugsziffer 9 bezeichnet einen Sattel, der am Schlitten 6 beweglich ge­ lagert wird, so daß er in Richtung des Pfeiles Z mittels eines Schraubengetriebes, das durch einen Motor 10 ange­ trieben wird, bewegt werden kann. Bezugsziffer 11 bezeich­ net Spindeln, die durch den Sattel 9 gelagert werden, wo­ bei jede Spindel 11 einen Rotor 12 und ein Bohrfutter 13, wie in Fig. 1 dargestellt, hat, so daß jedes der Werkzeuge 14, die an sich einen Positionierungsring 15 aufweisen, durch das Bohrfutter 13 gehalten wird.

Bezugsziffer 16 bezeichnet mehrere gedruckte Leiterplat­ ten, die in vorbestimmten Positionen auf dem Tisch 3 be­ festigt sind.

Bezugsziffer 20 bezeichnet mehrere, am Tisch 3 mittels Klammern 19 befestigte Werkzeugwechselvorrichtungen. Wie in Fig. 1 dargestellt, besteht jede Werkzeugwechselvor­ richtung 20 aus einer Werkzeughaltevorrichtung 21 und einer Antriebsvorrichtung 31, wobei die Werkzeugwechsel­ vorrichtungen 20 in vorbestimmten Abständen so angeordnet sind, daß sie sich gegenüberstehen.

Bezugsziffer 22 bezeichnet eine Kassette mit mehreren, ma­ trixartig unter vorbestimmten Abständen angeordneten Lö­ chern. Bezugsziffer 23 bezeichnet mehrere Werkzeughalter, die axial ver­ schiebbar durch die Kassette 22 gelagert sind. Jeder Werk­ zeughalter 23 hat in seinem oberen Bereich eine Bohrung, um einen Ring 15 eines Werkzeugs 14 zu halten und um den End­ bereich des Werkzeugs 14 aufzunehmen, außerdem weist er einen an seiner Außenseite angebrachten Anschlag 24 auf. Bezugsziffer 25 bezeichnet einen am unteren Endbereich des Werkzeughalters 23 angebrachten Ring. Bezugsziffer 26 be­ zeichnet eine um den Werkzeughalter 23 herumliegende und sich zwischen Kassette 22 und Ring 25 erstreckende Schraubenfe­ der.

Bezugsziffer 32 bezeichnet einen Zylinderkörper, innerhalb dessen mehrere Zylinder 33 ausgebildet sind, die unter denselben Abständen wie die der Löcher in der Kassette 22 angeordnet sind. Der Zylinderkörper 32 weist mehrere Fluidleitungen 34 auf, die mit den unteren Enden derjeni­ gen Zylinder verbunden sind, die in den entsprechenden Spalten der oben erwähnten Matrix angeordnet sind. Bezugs­ ziffer 35 bezeichnet einen Deckel, der Löcher hat, die mit dem Zylinder 33 verbunden sind, wobei der Deckel 35 am Zy­ linderkörper 32 befestigt ist. Der Deckel 35 weist außer­ dem mehrere Fluidleitungen 36 auf, die mit den oberen End­ bereichen jeweils derjenigen Zylinder 33 verbunden sind, die in einer Zeile der oben beschriebenen Matrix angeord­ net sind. Bezugsziffer 37 bezeichnet einen Kolben, der beweglich in jedem der Zylinder 33 eingepaßt ist.

Bezugnehmend auf Fig. 5 erkennt man, daß die oben be­ schriebenen Fluidleitungen 34 und 36 mit einer Druckluft­ quelle 60 über Druckregler X und Y sowie über Magnet­ ventile X1 bis X5 und Y1 bis Y9 verbunden sind. Bezugszif­ fer 40 bezeichnet eine Steuerungseinheit, um die Fluidlei­ tungen mittels der Magnetventile X1 bis X5 und Y1 bis Y9 umzuschalten.

Im folgenden wird die Arbeitsweise der bisher beschriebe­ nen Werkzeugwechselvorrichtung erläutert.

Wenn die Magnetventile X1 bis X5 betätigt werden, ist die Fluidleitung 34 mit der Atmosphäre verbunden. Wenn die Magnetventile Y1 bis Y9 betätigt werden, wird den Fluid­ leitungen 36 Druckluft zugeführt. Somit werden die Kolben 37 jeweils herabgedrückt, so daß jeder der Werkzeughalter 23 durch die Wirkung der Feder 26 in eine Warteposition herabgedrückt wird, bei der der Anschlag 24 an der Kasset­ te 22 anliegt.

In diesem Zustand wird die Spindel 11, die ein Werkzeug 14 hält und die eine gewünschte Tätigkeit soeben beendet hat, mittels einer Relativbewegung zwischen Tisch 3 und Schlit­ ten 6 in eine Position bewegt, bei der die Spindel axial mit dem entsprechenden Werkzeughalter 23 wie in Fig. 6A dargestellt ausgerichtet ist. Die Spindel 11 wird dadurch in eine Werkzeugwechselposition gebracht, wie in Fig. 6B dargestellt.

Nimmt man nun an, daß sich der fragliche Werkzeughalter 23 an der Position X1-Y9 befindet, wie in Fig. 5 darge­ stellt, wird das Magnetventil Y9 auf einen von der Steue­ rungseinheit 40 ausgegebenen Befehl hin betätigt, so daß die mit dem Magnetventil Y9 verbundene Fluidleitung 36 mit der Atmosphäre verbunden wird. Gleichzeitig wird das Ma­ gnetventil X1 betätigt, so daß der mit diesem verbundenen Fluidleitung 34 Druckluft zugeführt wird.

Demzufolge wird nun all den Zylindern 33 Druckluft zuge­ führt, die mit einer Druckluft führenden Fluidleitung 34 verbunden sind. Da aber die mit den Magnetventilen Y1 bis Y8 verbundenen Zylinder 33 über Fluidleitungen 36 mit Druckluft versorgt werden, werden deren Kolben 37 nicht bewegt. Da aber, andererseits die mit dem Magnetventil Y9 verbundene Fluidleitung 36 mit der Atmosphäre in Verbin­ dung steht, wird der Kolben 37 des mit dem Magnetventil Y9 in Verbindung stehenden Zylinders 33 durch die Druckluft, die durch die Fluidleitung 34 zugeführt wird, aufwärts bewegt. Somit wird der Werkzeughalter 23 nach oben ge­ schoben, wie in Fig. 6B dargestellt. Der Werkzeughalter 23 hält dann den Ring 15 des von der Spindel 11 gehaltenen Werkzeugs 14, das an der Werkzeugwechselposition wartet. Daraufhin wird das Bohrfutter 13 der Spindel 11 geöffnet, so daß das Werkzeug 14 freigegeben und an den Werkzeughalter 23 übergeben wird.

Wenn das Werkzeug 14 von der Spindel 11 an den Werkzeug­ halter 23 wie oben beschrieben übergeben wurde, wird die Spindel 11 wie in Fig. 6C dargestellt nach oben bewegt. Gleichzeitig werden die Magnetventile X1 und Y9 betätigt, so daß die Fluidleitung 34 mit der Atmosphäre verbunden ist und Druckluft der Fluidleitung 36 zugeführt wird. So­ mit wird der Kolben 37 durch die Druckluft in eine Warte­ position herabgedrückt. Daraufhin wird der das Werkzeug 14 haltende Werkzeughalter 23 aufgrund der treibenden Kraft der Feder 26 in die Warteposition herabgedrückt wie in Fig. 6C dargestellt.

In diesem Zustand wird der Tisch 3 und der Schlitten 6 so bewegt, daß die Spindel 11 zu einer Position über einem als nächstes zu benutzendem Werkzeug 14a bewegt wird, wie in Fig. 6D dargestellt. Somit wird die Spindel 11 in eine Werkzeugwechselposition bewegt, wie in Fig. 6E darge­ stellt.

Wenn sich nun der in Fig. 6D und 6E dargestellte Werk­ zeughalter 23 an der in der Fig. 5 dargestellten Position X3-Y5 befindet, wird das Magnetventil Y5 betätigt, so daß die mit diesem in Verbindung stehende Fluidleitung 36 mit der Atmosphäre verbunden wird. Gleichzeitig wird das Ma­ gnetventil X3 betätigt, so daß die mit diesem in Verbin­ dung stehende Fluidleitung 34 mit Druckluft versorgt wird.

Somit wird nun allen mit der Druckluft führenden Fluidlei­ tung 34 verbundenen Zylindern 33 Druckluft zugeführt. Da aber auch denjenigen Zylindern 33, die mit den Magnetven­ tilen Y1 bis Y4 und Y6 bis Y9 verbunden sind, Druckluft zugeführt wird, werden die mit diesen Ventilen verbundenen Kolben nicht bewegt. Da aber andererseits die mit dem Ven­ til Y5 verbundene Fluidleitung 36 mit der Atmosphäre ver­ bunden ist, wird der Kolben 37 des mit dem Ventil Y5 ver­ bundenen Zylinders 33 durch die über die Fluidleitung 34 zugeführte Druckluft nach oben bewegt. Der Werkzeughalter 23 wird also nach oben bewegt, wie in Fig. 6E dargestellt, so daß der Schaftbereich des Werkzeugs 14a in das Bohrfut­ ter 13 der in der Werkzeugwechselposition wartenden Spin­ del 11 eingeführt wird. Die Spindel 11 verschließt dann ihr Bohrfutter 13, um das Werkzeug 14a vom Werkzeughalter 23 zu übernehmen.

Nachdem somit das Werkzeug 14 vom Werkzeughalter 23 an die Spindel 11 übergeben wurde, wird die Spindel 11 nach oben in die selbe Höhe wie in Fig. 6A dargestellt bewegt. Gleichzeitig werden die Magnetventile X3 und Y5 betätigt, so daß die Fluidleitung 34 mit der Atmosphäre in Verbin­ dung steht und der Fluidleitung 36 Druckluft zugeführt wird. Durch die Druckluft wird somit der Kolben 37 in eine Warteposition herabgedrückt, dadurch werden dann auch die Werkzeughalter 23 durch die treibende Kraft der Federn 26 in die Warteposition herabgedrückt.

Danach werden Tisch 3 und Schlitten 6 so bewegt, daß das Werkzeug 14a in eine Bearbeitungsposition gebracht wird, so daß die Bearbeitung begonnen werden kann.

Somit erübrigt es sich bei dieser Ausführungsform, ein Werkzeug an eine Übergabestation zu übergeben, wenn es ausgewechselt werden soll, statt dessen kann es direkt an einen Werkzeughalter zurückgegeben werden und ein ande­ res Werkzeug von einem anderen Werkzeughalter her ange­ nommen werden. Die für den Werkzeugwechsel benötigte Zeit kann dadurch merklich verkürzt werden.

In der oben beschriebenen Ausführungsform kann der Druck der Druckluft, die den Zylindern 33 zugeführt wird, um deren Kolben 37 nach oben zu bewegen, denselben Druck ha­ ben wie der Druck, um den Kolben 37 abwärts zu bewegen.

Außerdem können die Zylinder 33 unabhängig voneinander an­ geordnet sein und individuell bedient werden.

Es wird nun eine andere erfindungsgemäße Ausführungsform beschrieben.

In dieser Ausführungsform sind die im Druckfluidkreislauf enthaltenen Druckregler X und Y, wie sie in Fig. 5 darge­ stellt sind, so eingestellt, daß der Druck am Ausgang des Druckreglers Y größer als der des Druckreglers X ist.

Werden die Magnetventile X1 bis X5 und Y1 bis Y9 betätigt, werden die Fluidleitungen 34 und 36 mit Druckluft ver­ sorgt. Aufgrund der Druckdifferenz der zugeführten Druck­ luft wird jeder Kolben 37 herabgedrückt, und durch die Federn wird ebenso jeder Werkzeughalter 23 in eine War­ teposition herabgedrückt, bei der der Anschlag 24 an der Kassette 22 anliegt.

In diesem Zustand wird die Spindel 11, die das Werkzeug 14 hält und die soeben eine bestimmte Arbeit beendet hat, mittels der Relativbewegung zwischen Tisch 3 und Schlitten 6 in eine Position bewegt, bei der die Spindel 11 axial mit dem entsprechenden Werkzeughalter 23 ausgerichtet ist wie in Fig. 6A dargestellt. Die Spindel 11 befindet sich dadurch in der Werkzeugwechselposition wie in Fig. 6B dar­ gestellt.

Nimmt man nun an, daß der in Fig. 6A dargestellte Werk­ zeughalter sich an der Position X1-Y9 wie in Fig. 5 dar­ gestellt befindet, werden die Magnetventile X2 bis X5 und Y9 auf von der Steuerungseinheit 40 ausgegebene Befehle hin so betätigt, daß die mit den Magnetventilen X2 bis X5 in Verbindung stehenden Fluidleitungen 34 und die mit dem Ventil Y9 verbundene Fluidleitung 36 mit der Atmosphäre verbunden werden.

Somit fällt die herabdrückende Kraft weg, die dem mit dem Magnetventil Y9 verbundenen Zylinder 33 zugeführt wurde. Genauso fallen aber die Kräfte weg, die die Kolben in den mit den Magnetventilen X2 bis X5 in Verbindung stehenden Zylindern heben könnten, so daß die Kolben der Zylinder an den Positionen X2-Y9, X3-Y9, X4-Y9 und X5-Y9 nicht bewegt werden.

Da aber andererseits über die Fluidleitung 34 dem Zylinder 33, der mit den Magnetventilen X1 und Y9 in Verbindung steht und der sich an der Position X1-Y9 befindet, Druck­ luft zugeführt wird, während die mit diesem Zylinder ver­ bundene Fluidleitung 36 mit der Atmosphäre verbunden ist, wird der Kolben 37 dieses Zylinders nach oben in die in Fig. 6B dargestellte Position bewegt, so daß auch der Werkzeughalter nach oben bewegt wird. Der Werkzeughalter 23 hält dann den Ring 15 des Werkzeugs 14, das von der in der Werkzeugwechselposition wartenden Spindel (Fig. 6B) gehalten wird. Die Spindel 11 öffnet danach ihr Bohrfutter 13, um das Werkzeug 14 freizugeben, dadurch wird das Werkzeug 14 an den Werkzeughalter 23 übergeben.

Nachdem das Werkzeug 14 von der Spindel 11 an den Werk­ zeughalter 23 wie oben beschrieben übergeben wurde, wird die Spindel 11 wie in Fig. 6C dargestellt nach oben be­ wegt. Gleichzeitig werden die Magnetventile X2 bis X5 und Y9 betätigt, so daß Druckluft den mit diesen Ventilen ver­ bundenen Fluidleitungen 34 und 36 zugeführt wird. Dadurch wird der Kolben 37 des Zylinders 33, der sich an der Po­ sition X1-Y9 befindet aufgrund der Druckdifferenz der Druckluft in die Warteposition herabgedrückt. Zu diesem Zeitpunkt wird das Magnetventil X1 zeitweilig betätigt, so daß die Fluidleitung 34 mit der Atmosphäre verbunden wird und sich die Geschwindigkeit, mit der der Kolben 37 nach unten bewegt wird, erhöht. Durch die treibende Kraft der Feder 26 wird somit der Werkzeughalter 23, der das Werk­ zeug 14 hält, in die in Fig. 6C dargestellte Warteposi­ tion herabgedrückt.

Wie in Fig. 6D dargestellt wird nun der Tisch 3 und der Schlitten 6 so bewegt, daß sich die Spindel 11 in einer Position über einem als nächstes zu verwendenden Werkzeug 14a befindet. Dadurch befindet sich die Spindel 11 in der in Fig. 6E gezeigten Werkzeugwechselposition.

Wenn sich der in den Fig. 6D und 6E dargestellte Werk­ zeughalter 23 an der Position X3-Y5 wie in Fig. 5 dar­ gestellt befindet, werden die Magnetventile X1, X2, X4, X5 und Y5 auf von der Steuerungseinheit 40 ausgegebene Be­ fehle hin betätigt. Dadurch stehen die mit den Magnetven­ tilen X1, X2, X4 und X5 verbundenen Fluidleitungen sowie die mit dem Magnetventil Y5 verbundene Fluidleitung 36 mit der Atmosphäre in Verbindung.

Die herabdrückende Kraft, die in dem mit dem Magnetventil Y5 verbundenen Zylinder 33 wirkt, fällt somit weg. Da aber die anhebenden Kräfte, die in den mit den Magnetventilen X1, X2, X4 und X5 verbundenen Zylindern 33 wirken, ebenso wegfallen, werden die Kolben 37 jeder derjenigen Zylinder, die sich an den Positionen X3-Y1, X3-Y2, X3-Y4 und X3-Y5 befinden, nicht bewegt. Andererseits wird der Kolben 37 des Zylinders 33, der sich an der Position X3-Y5 befindet und der mit den Magnetventilen X3 und Y5 in Verbindung steht, nach oben bewegt, da die Fluidleitung 36 mit der Atmosphäre in Verbindung steht und Druckluft über die Fluidleitung 34 dem Zylinder 33 zugeführt wird. Dadurch bewegt sich der Werkzeughalter 23 nach oben. Der Schaft­ bereich des Werkzeugs 14 wird somit in das Bohrfutter 13 der Spindel 11 eingeführt, die in der Werkzeugwechselposi­ tion wartet. Die Spindel 11 schließt dann ihr Bohrfutter 13, um das Werkzeug 14a zu erfassen und vom Werkzeughalter 23 her zu übernehmen.

Nachdem somit das Werkzeug 14a vom Werkzeughalter 23 an die Spindel 11 übergeben wurde, wird die Spindel 11 nach oben auf dieselbe Höhe wie in Fig. 6A gezeigt bewegt. Gleichzeitig werden die Magnetventile X1, X2, X4, X5 und Y5 betätigt, so daß Druckluft den mit diesen Ventilen verbundenen Fluidleitungen 34 und 36 zugeführt wird. Auf­ grund der Druckdifferenz der Druckluft wird somit der Kolben 37 herabgedrückt. Aufgrund der treibenden Kraft der Feder 26 werden dann auch alle Werkzeughalter 23 in ihre Warteposition herabgedrückt.

Danach werden Tisch 3 und Schlitten 6 so bewegt, daß das Werkzeug 14a in eine Arbeitsposition bewegt wird, so daß die Bearbeitung beginnen kann.

Es erübrigt sich somit, beim Werkzeugwechsel ein Werkzeug an eine Übergabestation zu übergeben, statt dessen kann das Werkzeug direkt an die Werkzeughalter zurückgegeben werden und ein neues Werkzeug direkt von einem anderen Werkzeughalter her aufgenommen werden. Die für einen Werkzeugwechsel benötigte Zeit kann dadurch merklich ver­ kürzt werden. Außerdem wird jedem der Zylinder 33 Druck­ luft zugeführt, so daß die anhebende Kraft für alle Lei­ tungen mit Ausnahme derjenigen Leitung (eine der Leitun­ gen X1 bis X5), die den zu betätigenden Zylinder 33 ent­ hält, wegfällt und so daß die herabdrückende Kraft, die an derjenigen Leitung (eine der Leitungen Y1 bis Y9) wirkt, die den zu betätigenden Zylinder 33 beinhaltet, ebenfalls wegfällt. Dadurch kann der Zeitraum, der zur Betätigung des Zylinders 33 benötigt wird, verkürzt werden, selbst dann, wenn jede der Fluidleitungen 34 und 36 vergleichs­ weise lang ist.

In den obigen Ausführungsformen wird ein Werkzeug von der Spindel an einen Werkzeughalter übergeben. Es ergeben sich somit zwei Auf- und Abwärtsbewegungen der Werkzeug­ halter, einmal wird der Werkzeughalter nach oben bewegt, um ein zurückzugebendes Werkzeug von der Spindel her zu übernehmen, danach wird der Werkzeughalter abwärts be­ wegt, danach wird ein anderer Werkzeughalter, der ein anderes Werkzeug hält, nach oben bewegt, um dieses an die Spindel zu übergeben, danach wird auch dieser wieder ab­ wärts bewegt.

Die sich somit ergebende Werkzeugwechselzeit kann weiter verkürzt werden.

Da außerdem für jeden Werkzeughalter ein eigener Zylinder vorgesehen ist und die so vorgesehenen Zylinder einzeln betätigt werden, hat die Zylinderantriebsvorrichtung einen komplizierten Aufbau und ist somit vergleichsweise groß und teuer.

Demzufolge wird eine andere Ausführungsform angegeben, bei der die Werkzeugwechselzeit weiter verkürzt ist, die einen einfacheren Aufbau hat und somit billiger ist.

Fig. 7 bis 9 stellen eine weitere erfindungsgemäße Aus­ führungsform der Werkzeugwechselvorrichtung dar. Bezugs­ ziffer 41 bezeichnet eine Gruppe von Werkzeughaltern mit mehreren Werkzeughaltern 43, die in vorbestimmten Abständen angebracht sind, wobei die Werkzeughalter 43 Werkzeuge 42 aufnehmen. Die Gruppe 41 der Werkzeughalter wird durch eine Halteeinrichtung 44 so gehaltert, daß die Werkzeughalter 43 vertikal in Richtung einer Spindel 45 bewegt werden können.

Jeder Werkzeughalter 43 hat eine zylindrische Form mit einem Boden. Die Werkzeughalter 43 sind oben offen und haben eine Ringaufnahmevertiefung 48, in die ein um ein Werkzeug 42 herum angebrachter Positionierungsring 47 eingeführt werden kann. Die Werkzeughalter 43 weisen außerdem einen ringförmigen Flanschbereich 49 auf, der im unteren Abschnitt der äußeren Umfangsfläche angebracht ist, so daß der Flanschbereich 49 an der inneren Umfangs­ fläche eines später zu beschreibenden, den Werkzeughalter aufneh­ menden Loches gleiten kann.

Die Halteeinrichtung 44 hat ein Bohrungsbauteil 52, in dem Aufnahmebohrungen 51 zur beweglichen Aufnahme der Werk­ zeughalter 43 ausgebildet sind, wobei genausoviele Aufnahmebohrungen 51 wie Werkzeughalter 43 vorgesehen sind. Die Aufnahmebohrungen 51 sind nach oben in einen recht­ winkligen Kasten 50 geöffnet und ihr Unterende ist durch die Bodenplatte 53 des rechtwinkligen Kastens 50 ver­ schlossen.

Zwischen dem rechtwinkligen Kasten 50 und dem Bohrungs­ bauteil 52 befindet sich ein Spalt 54, der eine Luftlei­ tung 55 darstellt, die mit den offenen Oberenden der Aufnahmebohrungen 51 in Verbindung steht. Außerdem weist die Bo­ denplatte 53 des rechtwinkligen Kastens 50 Luftlöcher 56 auf. Die Luftleitung 55 und die Luftlöcher 56 sind mit einer Druckluftquelle verbunden, so daß Luft in die Aufnahmebohrungen 51 eingeleitet bzw. von diesen weggeführt werden kann.

Wird durch die Luftlöcher 56 Druckluft in die Aufnahmebohrungen 51 eingeleitet, werden die Werkzeughalter 43 gemeinsam nach oben geschoben. Wird der Luftleitung 55 Druckluft zugeführt, werden die nach oben geschobenen Werkzeughalter 43 gemeinsam wieder herabgeschoben.

Der Luftdruck zum Aufwärtsbewegen der oben beschriebenen Werkzeughalter 43 wird auf einen relativ niedrigen Wert so eingestellt, daß jeder der Werkzeughalter 43 dann, wenn er durch die Spindel 45 belastet wird, zurück­ geschoben, d. h., nach unten bewegt werden kann. Bezugszif­ fer 57 bezeichnet einen für jeden Werkzeughalter 43 vorgesehenen Dichtungsring.

Bezugnehmend auf Fig. 9 wird nun die Arbeitsweise der er­ findungsgemäßen Werkzeugwechselvorrichtung beschrieben.

Zunächst wird die Spindel 45 in eine Position über dem Werkzeughalter 43 der Gruppe 41 von Werkzeughaltern, der ein Werkzeug 42 von der Spindel aufnehmen muß, bewegt.

Daraufhin wird durch die Luftlöcher 56 den Aufnahmebohrungen 51 Luft zugeführt, so daß alle Werkzeughalter 43 nach oben auf die Spindel 45 zu geschoben werden.

Dann wird die Spindel 45 nach unten bewegt, um das Werk­ zeug 42 an den Werkzeughalter 43 unterhalb der Spin­ del 45 zurückzugeben. Die Spindel 45 drückt dabei die der Spindel benachbarten und von Werkzeughalter 43 gehal­ tenen Werkzeuge 42 nach unten. Die Spindel 45 drückt dabei die oberen Endbereiche der Werkzeuge 42 in dieselbe Rich­ tung, in die die Werkzeughalter 43 zurückgezogen wer­ den, also nach unten und somit gegen den oben beschriebe­ nen Luftdruck. Das Werkzeug kann somit durch die Abwärts­ bewegung der Spindel 45 sanft übergeben werden.

Nachdem das Werkzeug 42 an den entsprechenden Werkzeug­ halter 43 wie oben beschrieben zurückgegeben wurde, wird die Spindel 45 nach oben und in eine Position über demjenigen Werkzeughalter 43 bewegt, der das als nächstes zu verwendende Werkzeug beinhaltet. Die Werkzeug­ halter 43, die durch die Abwärtsbewegung der Spindel 45 nach unten gedrückt wurden, werden durch die Druckluft, die durch die Luftlöcher 56 in die Aufnahmebohrungen 51 ein­ geleitet wurde, wieder in die obere Position zurückge­ bracht.

Daraufhin wird die Spindel 45 wieder nach unten bewegt, so daß sie vom Werkzeughalter 43 das gewünschte Werkzeug 42 aufnimmt. Die Spindel drückt dabei auf andere Werkzeuge 42, die dem gewünschten Werkzeug 42 benachbart sind, so daß die Werkzeughalter 43, die diese benachbarten Werkzeuge 42 aufnehmen, nach unten bewegt werden. Somit kann das neue Werkzeug 42 sanft an der Spindel 45 befe­ stigt werden.

Danach wird die Spindel 45 mit dem nun gehaltenen Werkzeug 42 nach oben bewegt und in eine bestimmte Richtung bewegt, bevor sie wieder nach unten bewegt wird. Andererseits wird den Aufnahmebohrungen 51 der Halteeinrichtung 44 über die Luftlöcher 56 keine Luft mehr zugeführt, gleichzeitig wird den Aufnahmebohrungen 51 über die Luftleitung 55 Luft zuge­ führt. Dadurch werden die Werkzeughalter 43 gemeinsam nach unten bewegt. Die Werkzeugwechseltätigkeit ist damit beendet.

Die obige Tätigkeit kann automatisch mittels elektrischer Steuerungseinrichtungen (nicht dargestellt) durchgeführt werden.

Da wie oben beschrieben die Auf- und Abwärtsbewegungen der Werkzeughalter auf eine einzige Aktion reduziert werden können, kann die für den Werkzeugwechsel benötigte Zeit weiter verkürzt werden. Dadurch ergibt sich eine Er­ höhung der Arbeitseffizienz. Da außerdem die Auf- und Ab­ wärtsbewegungen der Werkzeughalter so durchgeführt werden, daß alle Werkzeughalter der Halteeinrichtung gemeinsam aufwärts bzw. abwärts bewegt werden, ist der Aufbau der Ansteuerungsvorrichtung für die Auf- und Ab­ wärtsbewegung der Werkzeughalter vergleichsweise ein­ fach. Dadurch können Größe und Kosten der Werkzeugwechsel­ vorrichtung merklich verringert werden.

Claims (5)

1. Werkzeugwechselvorrichtung zum Auswechseln von Werkzeu­ gen zwischen einer Werkzeughalteeinrichtung mit mehreren in Reihen angeordneten axial verschiebbaren Werkzeughaltern (23) und einer Spindel (11), dadurch gekennzeichnet,

• - das den Werkzeughaltern (23) in Reihen angeordnete und jeweils axial zu den Werkzeughaltern ausgerichtete fluid-betätigte Zylinder (33, 51) zur Axialverschiebung der Werkzeughalter (23) zugeordnet sind,
• - daß die Zylinder (33, 51) einer ersten Gruppe von Reihen mit einer ersten Gruppe von Fluidleitungen (36) zur Beaufschlagung der jeweiligen Zylinder mit einer abwärts gerichteten Kraft verbunden sind,
• - daß eine erste Ventikgruppe (Y1-Y9) zum jeweiligen Öffnen bzw. Schließen der Fluidleitungen (36) der ersten Gruppe vorgesehen ist,
• - daß die Zylinder (33, 51) einer zweiten Gruppe von Reihen mit einer zweiten Gruppe von Fluidleitungen (34) zur Beaufschlagung der jeweiligen Zylinder mit einer aufwärts gerichteten Kraft verbunden sind und
• - daß eine zweite Ventilgruppe (X1-X5) zum jeweiligen Öffnen bzw. Schließen der Fluidleitungen (34) der zweiten Gruppe vorgesehen ist.

2. Werkzeugwechselvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Werkzeughalter (23) ein Federelement (26) zur Beaufschlagung jedes Werkzeughalters (23) mit einer abwärts gerichteten Kraft aufweist, die geringer ist als die durch den zugehörigen Zylinder (33) erzeugte aufwärts gerichtet Kraft.

3. Werkzeugwechselvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventile der ersten und zweiten Ventilgruppe (Y1-Y9, X1-X5) mit einer Steuerungseinheit (40) verbunden sind, die die Ventile so steuert, daß zum Halten aller Werkzeughalter alle Fluidleitungen der ersten Gruppe (36) mit Druck beaufschlagt und alle Fluidleitungen der zweiten Gruppe (34) mit der Atmosphäre verbunden sind, und daß zum Abheben eines Werkzeughalters einer gewünschten Reihe die zugehörige Fluidleitung der ersten Gruppe (36) mit der Atmosphäre verbunden und die zugehörige Fluidleitung der zweiten Gruppe (34) mit Druck beaufschlagt sind.

4. Werkzeugwechselvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fluidleitungen (34, 36) mit Druckreglern (X, Y) verbunden sind, die den Fluiddruck so steuern, daß der Fluiddruck in den Fluidleitungen der ersten Gruppe (36) höher ist als der Fluiddruck in den Fluidleitungen der zweiten Gruppe (34).

5. Werkzeugwechselvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventile der ersten und zweiten Ventilgruppe (Y1-Y9, X1-X5) mit einer Steuerungseinheit (40) verbunden sind, die die Ventile so steuert, daß zum Halten aller Werkzeughalter in einer unteren Warteposition alle Fluidleitungen der ersten und zweiten Gruppe (34, 36) mit Druck beaufschlagt sind und daß zum Anheben eines Werkzeughalters einer gewünschten Reihe die zugehörige Fluidleitung der ersten Gruppe (36) mit der Atmosphäre verbunden und die Fluidleitungen der zweiten Gruppe (34) mit Ausnahme derjenigen Leitung, die der entsprechenden Werkzeughalterung entspricht, mit der Atmosphäre verbunden sind.