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Title:
TOOL-CHANGING DEVICE FOR A MACHINE TOOL
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2001/068316
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a tool-changing device for a machine tool, comprising a tool spindle (1) which can travel at least in the direction of the spindle axis and into which a tool (3) can be clamped in a spindle transfer position. The device has a tool magazine (2) in which a tool (3) to be changed is held in a magazine ready position of a different orientation to that of the spindle axis. A tool holder device (5) mounted in a transport device (4) rotates the tool (3) about a rotation pin (5a) between its orientation in the ready position in the tool magazine (2) and a parallel orientation to the direction of the spindle axis while the tool is being transported to or from the spindle transfer position, by means of an actuating device (6) with a sliding block guide (6a, 6b). The transport device (4) is configured for a common transport path between the magazine ready position and the spindle transfer position, and is flush with the axis of rotation (3a) of the magazined tools (3). The rotation pin (5a) extends perpendicularly to a plane determined by the transport device (4f) and the spindle axis (1a).

Inventors:
LASCH THORSTEN (DE)
Application Number:
PCT/EP2001/002547
Publication Date:
September 20, 2001
Filing Date:
March 07, 2001
Export Citation:
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Assignee:
DECKEL MAHO SEEBACH GMBH (DE)
LASCH THORSTEN (DE)
International Classes:
B23Q3/155; B23Q3/157; (IPC1-7): B23Q3/155
Foreign References:
DE2107419A11971-10-07
EP0291570A21988-11-23
EP0642880A11995-03-15
DE4009537A11991-10-02
Attorney, Agent or Firm:
Thielking, Bodo (Gadderbaumer Strasse 14 Bielefeld, DE)
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Claims:
PATENTANSPRÜCHE :
1. Werkzeugwechselvorrichtung für eine Werkzeugmaschine mit einer Werkzeugspindel (1), die mindestens in Spindel achsrichtung verfahrbar ist und in die ein Werkzeug (3) in einer Spindelübergabeposition einspannbar ist, mit einem Werkzeugmagazin (2), in dem ein zu wechselndes, eine Rotationsachse (3a) aufweisendes Werkzeug (3) in einer von der Spindelachsrichtung abweichenden Ausrich tung gehaltert ist, und mit einer Transportvorrichtung (4), an der eine Werkzeugaufnahme (5) gelagert ist, die mittels einer eine Kulissenführung (6a, 6b) aufweisenden Betätigungsvorrichtung (6) das Werkzeug (3) während sei nes Transports zwischen der Spindelübergabeposition und einer Bereitstellungsposition um eine Schwenkachse (5a) verschwenkt, wobei die Transportvorrichtung (4) für ei nen gesamten Transportweg zwischen Bereitstellungsposi tion und Spindelübergabeposition ausgebildet ist und die Schwenkachse (5a) senkrecht zu einer durch die Trans portrichtung (4f) und die Spindelachse (la) aufgespann ten Ebene verläuft, dadurch gekennzeichnet, daß die Transportvorrichtung (4) für den gesamten Trans portweg in einer mit der Ausrichtung der Rotationsachse (3a) der magazinierten Werkzeuge (3) fluchtenden Trans portrichtung (4f) ausgebildet ist.
2. Werkzeugwechselvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kulissenstein (6a) der Betätigungsvorrichtung (6) an der beweglichen Werkzeugaufnahme (5) befestigt ist und die Kulisse (6b) stationär angeordnet ist.
3. Werkzeugwechselvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kulisse (6b) an einem starr mit dem Werkzeugma gazin (2) verbundenen Träger (6c) vorgesehen ist.
4. Werkzeugwechselvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Transportvorrichtung (4) einen Schlitten (4a) aufweist, der an dem Werkzeugmagazin (2) in Trans portrichtung (4f) verschieblich geführt ist und an dem die Werkzeugaufnahme (5) verschwenkbar gelagert ist.
5. Werkzeugwechselvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Transportvorrichtung (4) zwei auf einer gemein samen Führung (4e) verschiebliche Schlitten (4a ; 4b) aufweist, von denen der erste (4a) die Werkzeugaufnahme (5) trägt, mit der der zweite (4b) über einen Aus gleichshebel (4c) gelenkig verbunden ist.
6. Werkzeugwechselvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Vorschubantrieb (4d) für die Transportvorrich tung (4) an dem zweiten Schlitten (4b) angreift.
7. Werkzeugwechselvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkzeuge (3) einen Kegelschaft (3b) zu ihrer Aufnahme in der Werkzeugspindel (1) aufweisen, an dem sie im Werkzeugmagazin (2) gehaltert sind, und eine keilförmige Ringnut (3b), mit der sie in der Werkzeug aufnahme (5) aufgenommen sind.
8. Werkzeugwechselvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkzeugaufnahme (5) eine die keilförmige Ring nut (3b) übergreifende Führungsplatte (5b) aufweist, die quer zur Transportrichtung verschieblich ist.
9. Werkzeugwechselvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkzeuge (3) im Werkzeugmagazin (2) umlaufend gehalten sind und in Umlaufrichtung des Werkzeugmagazins (2) zwei unabhängig voneinander antreibbare Transport vorrichtungen (4) nebeneinander vorgesehen sind.
Description:
WERKZEUGWECHSELVORRICHTUNG FÜR EINE WERKZEUGMASCHINE TECHNISCHES GEBIET Die Erfindung betrifft eine Werkzeugwechselvorrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

STAND DER TECHNIK Eine Werkzeugwechselvorrichtung der als bekannt vorausge- setzten Art (DE 43 31 064 Al) weist eine Transportvorrich- tung auf, die längs zweier horizontaler Linearführungen und längs einer dritten vertikalen Linearführung zwischen einer Magazinübergabeposition und einer Spindelübergabeposition bewegbar ist. Die Transportvorrichtung trägt eine Werkzeug- aufnahme mit zwei Greifern, die um eine zur vertikalen Vor- schubrichtung und zur Spindelachse senkrechte Achse zwi- schen der Spindelübergabeposition mit horizontaler Ausrich- tung der Werkzeuge und der vertikalen Magazinübergabeposi- tion schwenkbar sind. Die Verschwenkbewegung wird über eine Kulissenführung von der Bewegung der Transportvorrichtung abgeleitet. Für den Transport des Werkzeugs werden somit drei Vorschubachsen und mindestens eine Schwenkachse benö- tigt. Die Vorschubachsen müssen mit einem Vorschubantrieb versehen sein. Eine derartige Werkzeugwechselvorrichtung ist aufwendig und teuer. Sie benötigt außerdem viel Raum.

Eine weitere bekannte Werkzeugwechselvorrichtung (DE 40 09 537 C2) weist eine Transportvorrichtung auf, die längs ei- ner einzigen Linearführung zwischen einer einem Magazin be-

nachbarten Übergabeposition und einer Spindelübergabeposi- tion bewegbar ist. Die Transportvorrichtung trägt eine Werkzeugaufnahme mit zwei Greifern, die um eine zur Vor- schubrichtung parallele Achse zwischen der Spindel- übergabeposition mit horizontaler Ausrichtung der Werkzeuge und der vertikalen Magazinübergabeposition schwenkbar sind.

Die Verschwenkbewegung wird über eine Kulissenführung von der Bewegung der Transportvorrichtung, die zwischen Maga- zinübergabeposition und Spindelübergabeposition erfolgt, mittels eines Zahnstangengetriebes abgeleitet. Die Werkzeu- ge müssen bei der bekannten Vorrichtung zwischen dem Maga- zin und der in der Magazinübergabeposition stehenden Werk- zeugaufnahme mittels eines besonderen Handhabungsgeräts ge- tauscht werden. Das Zahnstangengetriebe und das zusätzliche Handhabungsgerät verteuern die Vorrichtung erheblich.

DIE ERFINDUNG Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Werkzeugwechselvorrichtung der als bekannt vorausgesetzten Art einfacher, preiswerter und weniger störanfällig auszubilden.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt mit den Merkmalen des Pa- tentanspruchs 1.

Die Werkzeugwechslvorrichtung kommt mit einem einzigen An- trieb für den Werkzeugtransport aus. Die Transportrichtung ist so gewählt, daß mit der Transportbewegung ein Werkzeug direkt in eine Werkzeughalterung im Magazin eingeschoben werden kann. Das Werkzeug wird durch die Transportbewegung

in einem Zug in die Spindelübergabeposition gebracht. Für das Verschwenken des Werkzeugs in Spindelachrichtung wird kein Getriebe benötigt.

Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Werkzeugwechselzeit kann bei einer bevorzugten Ausfüh- rungsform erheblich verkürzt werden, wenn zwei Transport- vorrichtungen nebeneinander angeordnet werden, von denen die eine das genutzte, in der Werkzeugspindel gehaltene Be- arbeitungswerkzeug an einer Spindelübergabeposition abholt und in einen leeren Speicherplatz des Werkzeugmagazins ab- legt, während die andere Transportvorrichtung ein dem Werk- zeugmagazin entnommenes, neues Bearbeitungswerkzeug in der Spindelübergabeposition für die Werkzeugspindel bereithält.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGSABBILDUNG Nachstehend wird eine bevorzugte Ausführungsformen der Er- findung anhand der Zeichnungen im einzelnen beschrieben. Es zeigen : Figur 1-eine schematische Seitenansicht einer Werk- zeugwechselvorrichtung ; Figur 2-eine Frontansicht des Werkzeugmagazins mit der Werkzeugwechselvorrichtung nach Fig. 1.

BESTER WEG ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG Ein Werkzeugmagazin 2 trägt an einer in Fig. 1 nicht darge- stellten, umlaufend angetriebenen Magazinkette 2b eine Vielzahl von Werkzeughalterungen 2c, in die Werkzeuge 3 mit ihrem Kegelschaft 3b aufgenommen sind. In einer Magazinbe- reitstellungspositionen ist eine Werkzeugwechslevorrichtung mit einer von zwei spiegelbildlich ausgebildeten Transport- vorrichtungen 4 vorgesehen, die zwei auf einer in vertika- ler Richtung verlaufenden Führung 4e verschiebliche Schlit- ten 4a und 4b umfaßt. An dem ersten Schlitten 4a ist eine Werkzeugaufnahme 5 um eine Schwenkachse 5a verschwenkbar gelagert. An dem zweiten Schlitten 4b greift ein als Kol- ben-Zylindereinheit ausgebildeter Vorschubantrieb 4d an. An dem zweiten Schlitten 4b ist ein Ausgleichshebel 4c gela- gert, der mit Abstand zur Schwenkachse 5a gelenkig mit der Werkzeugaufnahme 5 verbunden ist.

In der Magazinbereitstellungsposition ist ein Träger 6c ei- ner Betätigungsvorrichtung 6 für die Werkzeugaufnahme 5 stationär an dem Magazin 2 angeordnet. Die Betätigungsvor- richtung 6 verschwenkt die Werkzeugaufnahme 5 während der Verschiebung der Transportvorrichtung 4 zwischen der Be- reitstellungsposition und einer Spindelübergabeposition mittels eines an ihr befestigten Kulissensteins 6d, der in einer im Träger 6c vorgesehenen Kulisse 6b geführt ist.

In der Spindelübergabeposition wird eine Werkzeugspindel 1 einer weiter nicht dargestellten Werkzeugmaschine mit ihrem Werkzeugspannkonus 1b in fluchtende Übereinstimmung mit dem Kegelschaft 3b eines bereitgestellten Werkzeugs 3 gebracht.

Dabei fluchtet auch die Spindelachse la mit der Rotati- onsachse 3a des Werkzeugs 3.

An der Werkzeugaufnahme 5 ist eine Führungsplatte 5b gela- gert, die quer zur durch einen Doppelpfeil gekennzeichneten Transportrichtung 4f der Transportvorrichtung 4 zwischen zwei Positionen verschieblich ist. In einer ersten Position ergreift die Führungsplatte 5b ein Werkzeug 3 unterhalb ih- res Kegelschafts 3b in einer umlaufenden keilförmigen Ring- nut 3c und hält das Werkzeug 3 in seiner Lage relativ zur Werkzeugaufnahme 5 unveränderlich fest. In der zweiten Po- sition gibt die Führungsplatte 5b das Werkzeug 3 frei, so daB es aus der Bereitstellungsposition von der Magazinkette 2b abtransportiert bzw. in der Spindelübergabeposition von der Werkzeugspindel 1 in den Bearbeitungsbereich verfahren werden kann.

Fig. 2 zeigt eine Gesamtansicht des Werkzeugmagazins 2 mit der Werkzeugwechselvorrichtung jedoch ohne die Werkzeugma- schine. An einem Magazingestell 2a ist eine Magazinkette 2b geführt, die von einem Kettenantrieb 2d umlaufend angetrie- ben wird. Die Magazinkette 3 weist mehrere Werkzeughalte- rungen 2c auf, die Werkzeuge 3 tragen. In der Magazinbe- reitstellungsposition weist die Magazinkette 2b eine leere Werkzeughalterung 2c und eine mit dem als nächstes einzu- wechselnden Werkzeug 3 bestückte Werkzeughalterung 2c auf.

Jeder dieser beiden Werkzeughalterungen 2c ist eine der vorstehend beschriebenen Transportvorrichtungen 4 zugeord- net. Zwischen den beiden in der Bereitstellungsposition be- findlichen Werkzeughalterungen 2c ist der Träger 6c ange- ordnet, der zu beiden Seiten jeweils eine Führung 4e trägt.

Auf den Führungen 4e sind jeweils zwei Schlitten 4a und 4b der Transportvorrichtungen 4 in spiegelbildlicher Anordnung zwischen der Bereitstellungsposition und der Spindelüberga- beposition verschieblich.

Ein Werkzeugwechsel erfolgt mit folgendem Bewegungsablauf : Von dem Kettenantrieb 2d wird die Magazinkette 2b solange angetrieben, bis das nächste zur Bearbeitung erforderliche Werkzeug 3 in der Bereitstellungsposition steht. Das ausge- wählte Werkzeug 3 wird von der Führungsplatte 5b der in dieser Position befindlichen Werkzeugaufnahme 5 in seiner Nut 3c erfaßt. Am Anfang der folgenden Transportbewegung des Werkzeugs 3 zur Spindelübergabeposition wird der Kegel- schaft 3b des Werkzeugs aus der Werkzeughalterung 2c her- ausgezogen. Während der weiteren Abwätzsbewegung schwenkt die Werkzeugaufnahme 5 in eine zur Spindelachse la paralle- le Richtung, die das Werkzeug 3 beim Erreichen der Spindel- übergabeposition einnimmt. Neben dieser mit einem neuen Werkzeug 3 bestückten Werkzeugaufnahme 5 befindet sich be- reits die leere Werkzeugaufnahme 5 der zweiten Transport- vorrichtung 4 mit gleicher Neigung in der Spindelübergabe- position.

Die Werkzeugspindel 1 wird in Richtung ihrer Spindelachse la mit dem auszutauschenden Werkzeug 3 in die Spindelüber- gabeposition verfahren. Dort ergreift die Führungsplatte 5b der leeren Werkzeugaufnahme 5 das von der Werkzeugspindel 1 gespannte Werkzeug 3. Ein kurzer Rückhub der Werkzeugspin- del 1 löst den Kegelschaft 3b aus dem Werkzeugspannkonus lb. Die Transporteinrichtung 4 transportiert das gebrauchte Werkzeug 3 nun zur leeren Werkzeughalterung 2c im Magazin 2. Gleichzeitig wird die Werkzeugspindel 1 parallel zu sich

selbst zur zweiten Werkzeugaufnahme 5 verschoben, von der sie durch Absenken in Spindelachsrichtung das neue Werkzeug 3 übernimmt. Nach dessen Übernahme wird die Führungsplatte 5b von dem Werkzeug 3 zurückgezogen. Die Transportvorrich- tung 4 kehrt leer in ihre Ausgangslage zurück, wobei die Betätigungvorrichtung 6 die Werkzeugaufnahme 5 wieder in die zur Übernahme eines nächsten Werkzeugs 3 geeignete Win- kellage verschwenkt. Der Werkzeugwechselvorgang ist damit abgeschlossen und die Werkzeugspindel 1 zum Start eines Be- arbeitungsvorgangs bereit.

Der Werkzeugwechsel kann auch mit einer einzigen Transport- vorrichtung 4 vorgenommen werden. Dabei müssen allerdings die Transportbewegungen mit dem gebrauchten und mit einem neuen Werkzeug 3 nacheinander erfolgen. Auch der Einsatz einer einzigen Transportvorrichtung 4 mit einem Doppelgrei- fer ist möglich, wenn im Werkzeugmagazin 2 jeweils eine leere Werkzeughalterung 2c neben einer jeweils unmittelbar benachbarten Werkzeughalterung 2c mit dem nächsten benötig- ten Werkzeug 3 bereitgestellt werden kann.




 
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