AT504172B1 - Vorrichtung zum be- und entladen einer werkzeugmaschine - Google Patents

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AT504172B1 AT0153206A AT15322006A AT504172B1 AT 504172 B1 AT504172 B1 AT 504172B1 AT 0153206 A AT0153206 A AT 0153206A AT 15322006 A AT15322006 A AT 15322006A AT 504172 B1 AT504172 B1 AT 504172B1
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Description

pätfflistiit AT504 172 B1 2009-08-15
Beschreibung [0001] Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Be- und Entladen einer Werkzeugmaschine mit Werkzeugen, wobei die Werkzeuge in einem Werkzeugspeicher gelagert sind und über eine insbesondere entlang mehrerer Achsen bewegbaren Manipulationsvorrichtung zu einer Übergabeposition an der Werkzeugmaschine oder in die Werkzeugmaschine transportierbar sind und nach einem Einsatz in der Werkzeugmaschine aus dieser entfernbar sind und wobei die Manipulationseinrichtung eine Greifvorrichtung zur Aufnahme der Werkzeuge aufweist.
[0002] Im Zusammenhang mit einem insbesondere automatisierten Be- und Entladen einer Werkzeugmaschine, beispielsweise einer Fräsmaschine, ist es bekannt, mit Hilfe von insbesondere automatisierten und entlang mehreren Achsen bewegbarer Vorrichtungen jeweils ein vorbereitetes Werkzeug durch eine mit einer Greifeinrichtung versehenen Manipulationseinrichtung aufzunehmen, worauf nach einem Bewegen der Manipulationseinrichtung zwischen einem Magazin, bzw. Speicher zu einer Übergabeposition an der oder in die Werkzeugmaschine das zugeführte Werkzeug in der Werkzeugmaschine abgelegt, bzw. angeordnet wird und üblicherweise über eine entsprechende Wechselvorrichtung von der Aufnahme - bzw. Übergabestation - in die Werkzeugmaschine eingebaut wird. Gleichzeitig wird einer Aufnahme eines neuen Werkzeuges durch die Wechselvorrichtung der Werkzeugmaschine ein in einem unmittelbar vorangehenden Arbeitsschritt verwendetes Werkzeug an der Aufnahme, bzw. Übergabestation, bzw. -position abgelegt und in weiterer Folge durch die insbesondere entlang mehrerer Achsen bewegbare Manipulationseinrichtung aufgenommen und wiederum zu einem Speicher, bzw. Magazin rückgeführt. Die Bewegung der Greifvorrichtung erfolgt üblicherweise über einfache Linearachsen (Zahnstangen, Spindel- oder Riemengetrieben). Eine Manipulationseinrichtung dieser Art ist beispielsweise aus der AT 501.092 A1 bekannt.
[0003] Aus der DE 10 2004 028 151 A1 ist eine Speicheranordnung für Bearbeitungsmaschinen bekannt, welche mindestens zwei vertikal übereinander angeordnete Lagertablare mit jeweils einer Vielzahl von Werkzeug oder Werkstückhalterungen aufweist, wobei die Werkzeug- oder Werkstückhalterungen auf einem Kreis angeordnet sind. Über einen bewegbaren Greifarm, der drehbar um eine Achse durch den Mittelpunkt des durch die Lagerhalterungen gebildeten Kreises angeordnet ist, können Werkzeuge- oder Werkzeughalterungen aufgenommen oder abgegeben werden vorgesehen.
[0004] Die EP 1 607 174 A1 offenbart eine Ablage- und Bestückungsvorrichtung für Werkzeuge mit einem Manipulator für die Werkzeuge. Der Manipulator kann mittels eines quer zu einer Hochachse, sowie parallel zur Hochachse translatorisch bewegbaren Werkzeuggreifers jeweils ein Werkzeug von der Werkzeugmaschine zu einem vorgegebenen Lagerplatz und umgekehrt transportieren, wobei der Manipulator vor und parallel zu geradlinigen Reihen bewegbar ist.
[0005] Die DE 198 22 765 A1 beschreibt eine Handhabungsvorrichtung mit einem Rahmen, einer an dem Rahmen verschieblich geführten Aufbauplatte, einem Horizontalschlitten und einem Vertikalschlitten. Die Antriebe für die Aufbauplatte, dem Horizontalschlitten und dem Vertikalschlitten sind am Rahmen angebracht und über Kraftübertragungsmittel mit der Aufbauplatte, dem Horizontalschlitten und dem Vertikalschlitten gekoppelt.
[0006] Die DE 10 2005 017 524 A1 zeigt ein Werkzeugwechselsystem für eine Werkzeugmaschine, mit einem Werkzeugmagazin und einem Werkzeuggreifer, über den ein zu wechselndes Werkzeug aus einer spindelseitigen Werkzeugaufnahme mittels einer von einem einzigen Antrieb getriebenen Übergabeeinheit zum Entnehmen und Übergeben eines Werkzeuges zwischen Werkzeugmagazin und Werkzeuggreifer entnehmbar ist. Die Werkzeughalterung ist dabei zwischen dem Werkzeugmagazin und dem Werkzeuggreifer entlang einer Bewegungsbahn bewegbar und zum Entnehmen oder Übergeben des Werkzeuges von, bzw. 1/8 sssrfiiühiscte pätffltiiiit AT504172B1 2009-08-15 an das Werkzeugmagazin entlang einer zur Bewegungsbahn angestellten Ubergabebahn bewegbar.
[0007] Ferner ist auch aus der DE 41 22 821 A1 ein Werkzeugmagazin mit zugeordneter Werkzeugwechseleinheit bekannt, wobei das als Vertikalregal ausgebildete Magazin eine Raster-Rückwand aufweist, die mit einer Vielzahl individueller Trägereinheiten form- und kraftschlüssig bestückt werden kann, sodass in den Trägereinheiten aufgenommene Werkzeuge sowohl horizontal als auch vertikal ausgerichtet und insbesondere ineinander verschachtelt im Magazin gespeichert werden können.
[0008] Nachteilig ist, dass bekannte Antriebe relativ langsam sind und vergleichsweise große zu bewegende Massen aufweisen.
[0009] Aufgabe der Erfindung ist es, diese Nachteile zu vermeiden und die Verfahrgeschwindigkeit der Manipulationseinrichtung zu erhöhen.
[0010] Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, dass die Manipulationseinrichtung zumindest einen in einer vorzugsweise horizontalen ersten Bewegungsrichtung bewegbaren Verschiebearm aufweist, welcher an einem Führungselement verschiebbar gelagert ist und dass die Greifvorrichtung in dieser ersten Bewegungsrichtung verschiebbar am Verschiebearm gelagert ist, wobei vorzugsweise zur Durchführung der Verschiebebewegung der Greifvorrichtung der durch ein Antriebsmittel verschiebbare Verschiebearm zumindest ein über mehrere Umlenkrollen geführtes erstes Zugmittel aufweist. Das erste Zugmittel ist dabei fest mit dem Führungselement und mit der Greifvorrichtung verbunden.
[0011] Dadurch wird erreicht, dass während einer Verschiebebewegung des Verschiebearms die Greifvorrichtung mit doppelter Geschwindigkeit wie der Verschiebearm in der ersten Bewegungsrichtung bewegt wird. Die Bewegung der Greifvorrichtung in der ersten Bewegungsrichtung erfolgt somit im Wesentlichen teleskopartig.
[0012] Als Antriebsmittel kann der Verschiebearm eine Zahnstange aufweisen, welche mit einem am Führungselement gelagerten angetriebenen Zahnrad in kämmendem Eingriff steht. Der Antrieb des Zahnrades kann beispielsweise über eine Drehmomentwelle über den Ständer erfolgen.
[0013] In einer besonders bevorzugten Ausführungsvariante der Erfindung ist vorgesehen, dass der Verschiebearm zumindest ein über eine Antriebseinrichtung antreibbares und über mehrere Umlenkrollen geführtes zweites Zugmittel aufweist. Dieses zweite Zugmittel überträgt eine Dreh- und Linearbewegung über Umlenkrollen an die Greifvorrichtung. Diese Dreh- und Linearbewegung kann dort zum Beispiel zum Antrieb in einer dritten Bewegungsrichtung genutzt werden.
[0014] Zumindest eine der Umlenkrollen, vorzugsweise eine im Führungselement angeordnete Umlenkrolle, dient zum Antrieb des zweiten Zugmittels. Der Antrieb dieser Umlenkrolle erfolgt über zumindest eine Drehmomentwelle, wobei die Antriebseinrichtung für die Drehmomentwelle im oder am Ständer angeordnet sein kann.
[0015] Im Rahmen der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Führungselement in einer im Wesentlichen normal zur ersten Bewegungsrichtung ausgebildeten, vorzugsweise vertikalen zweiten Bewegungsrichtung verschiebbar ist, wobei vorzugsweise das Führungselement in Führungen eines feststehenden Ständers in vertikaler Richtung verschiebbar gelagert ist.
[0016] Die Erfindung wird im Folgenden durch die Figuren näher erläutert.
[0017] Es zeigen Fig. 1 ein Bearbeitungszentrum mit einem erfindungsgemäßen System zum Be- und Entladen einer Werkzeugmaschine in einer Schrägansicht, Fig. 2 das erfindungsgemäße System in einer Schrägansicht, Fig. 3 das System in einer weiteren Schrägansicht, Fig. 4 das System in einem Schnitt gemäß der Linie IV-IV in Fig. 3 und Fig. 5 das System in einem 2/8
äsHrfflciiiiCte asteisK: AT504 172 B1 2009-08-15 weiteren Schnitt.
[0018] Das Bearbeitungszentrum 1 besteht aus einer Werkzeugmaschine 2, einem im Ausfüh-rungsbeispiel durch ein Matrixmagazin gebildeten Werkzeugspeicher 3, einer Manipulationseinrichtung 4 für Werkzeug 5 und einem Werkzeugwechsler 6. Der Werkzeugspeicher 3 weist eine Anzahl von Öffnungen 7 in entsprechenden Lager- bzw. Speicherelementen zur Aufnahme von Werkzeugen 5 auf. Im Werkzeugspeicher 3 ist eine Vielzahl von Werkzeugen 5 in einem x-y-Koordinatensystem gelagert.
[0019] Zur Entnahme der Werkzeuge 5 aus dem Werkzeugspeicher 3 und zur Übergabe an den Werkzeugwechsler 6 dient die Manipulationseinrichtung 4, welche entlang mehrerer Achsen x, y, z oder Richtungen bewegbar oder schwenkbar ist, wobei eine Bewegung in horizontaler Richtung mit dem Doppelpfeil 9 und eine Bewegung in vertikaler Richtung mit dem Doppelpfeil 10 angedeutet ist. Die Manipulationseinrichtung 4 übergibt, bzw. übernimmt Werkzeug 5 zum, bzw. vom Werkzeugwechsler 6, welcher einen um eine Achse 11 schwenkbaren Wechselkreiskopf 12 mit zwei gegenübliegenden Greifern 13 aufweist. Der Werkzeugwechsler 6 setzt das Werkzeug 5 auf die Spindel 14 der Werkzeugmaschine 2 auf, bzw. löst das Werkzeug 5 von dieser. Um dies zu ermöglichen, kann der Wechselkreiskopf 12 des Werkzeugwechslers 6 Schubbewegungen in z-Richtung durchführen.
[0020] Die Manipulationseinrichtung 4 weist einen in Richtung der x-Achse bewegbaren Verschiebearm 40 auf. Auf dem Verschiebearm 40 ist eine Greifvorrichtung 41 in Richtung der x-Achse verschiebbar gelagert. Der Verschiebearm 40 selbst ist an einem Führungselement 42 verschiebbar angeordnet. Das Führungselement 42 wiederum ist entlang eines vertikalen Ständers 43 in Richtung der zweiten Bewegungsrichtung y verfahrbar ausgeführt, wobei Führungen 42a des Führungselementes 42 in Schienen 44 des Ständers 43 geführt sind.
[0021] Das Führungselement 42 weist eine mit den Führungen 42a fest verbundene Grundplatte 42b auf. Die Grundplatte 42b des Führungselementes 42 ist fest mit einem ersten Zugmittel 46 verbunden, welches im Verschiebearm 40 angeordnet ist und über mehrere Umlenkrollen 47 geführt ist. Zumindest zwei dieser Umlenkrollen 47 sind an einander entgegengesetzten Enden des Verschiebearmes 40 angeordnet.
[0022] Der Verschiebearm 40 weist eine Zahnstange 55 auf, welche in ein am Führungselement 42 gelagerten, angetriebenen Zahnrad 56 kämmend eingreift. Durch Verdrehen des Zahnrades 56 wird der Verschiebearm 40 in Richtung der ersten Bewegungsrichtung x verschoben. Da die Grundplatte 42b fest mit dem ersten Zugmittel 46 verbunden ist, wird durch die Verschiebebewegung des Verschiebearmes 40 das erste Zugmittel 46 angetrieben und damit die Greifvorrichtung 41 im gleichen Sinn wie der Verschiebearm 40, aber mit doppelter Geschwindigkeit in der ersten Bewegungsrichtung x bewegt. Die Fig.4 und 5 zeigen den Verschiebearm 40 und die Greifvorrichtung 41 in zwei verschiedenen Endpositionen.
[0023] Das Bezugszeichen 45 verweist auf die Führung der Greifvorrichtung 41 am Verschiebearm 40.
[0024] Zum Entnehmen und Ablegen des Werkzeugs 5 ist es vorteilhaft, wenn die Greifvorrichtung 41 das Werkzeug 5 in der zur ersten Bewegungsrichtung x normalen dritten Bewegungsrichtung z verschieben kann. Um dies zu ermöglichen, weist der Verschiebearm 40 ein zweites Zugmittel 46a auf, welches um Umlenkrollen 47a geführt ist. Weiters wird das zweite Zugmittel 46a um eine Umlenkrolle 48a im Führungskörper 42 geführt. Diese Umlenkrolle 48a dient als Antrieb für das zweite Zugmittel 46a, wobei die Umlenkrolle 48a selbst über eine Drehmomentwelle 49 angetrieben wird. Eine Abtriebswelle 41a der Greifvorrichtung 41 wird durch das zweite Zugmittel 46a angetrieben und dient zur Betätigung einer nicht weiter dargestellten Verschubeinrichtung für die dritte Bewegungsrichtung z, beispielsweise mittels eines Schnecken- oder Kegelradgetriebes.
[0025] Das erste und/oder zweite Zugmittel 46, 46a kann als Riemen, Kette, Seil, oder der- 3/8

Claims (14)

  1. ässpffiehiKfe» asföiiäfr:: AT504172B1 2009-08-15 gleichen ausgebildet sein. [0026] Der Antrieb des Führungskörpers 42 in Richtung der y-Achse kann ebenfalls über ein Zugmittel 50 erfolgen. [0027] Sämtlichen Antriebsmotoren 52 sind nicht mitfahrend angeordnet, die Kraftübertragung der y-Achse und z-Achsen erfolgt über Drehmomentwellen 51. Über diese wird die Drehbewegung an das Antriebsrad 48a weitergegeben. Der Antrieb in z-Richtung erfolgt ebenso über eine Drehmomentwelle 51. [0028] Diese Konstruktion hat den Vorteil, dass für die beweglichen Teile Gewicht eingespart werden kann und dass Daten- und Energieleitungen für die verschiebbaren Elemente der Manipulationseinrichtung 4 entfallen können. Patentansprüche 1. Vorrichtung zum Be- und Entladen einer Werkzeugmaschine (2) mit Werkzeugen (5), wobei die Werkzeuge (5) in einem Werkzeugspeicher (3) gelagert sind und über eine insbesondere entlang mehrerer Achsen (x, y, z) bewegbaren Manipulationseinrichtung (4) zu einer Übergabeposition an der Werkzeugmaschine (2) oder in die Werkzeugmaschine (2) transportierbar sind und nach einem Einsatz in der Werkzeugmaschine (2) aus dieser entfernbar sind, und wobei die Manipulationseinrichtung (4) eine Greifvorrichtung (41) zur Aufnahme der Werkzeuge (5) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Manipulationseinrichtung (4) zumindest einen in einer vorzugsweise horizontalen ersten Bewegungsrichtung (x) bewegbaren Verschiebearm (40) aufweist, welcher an einem Führungselement (42) verschiebbar gelagert ist und dass die Greifvorrichtung (41) in dieser ersten Bewegungsrichtung (x) verschiebbar am Verschiebearm (40) gelagert ist.
  2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der durch ein Antriebsmittel verschiebbare Verschiebearm (40) zumindest ein über mehrere Umlenkrollen (47) geführtes erstes Zugmittel (46) aufweist.
  3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Verschiebearm (40) zumindest ein über eine Antriebseinrichtung antreibbares und über mehrere Umlenkrollen (47a, 48a) geführtes zweites Zugmittel (46a) aufweist.
  4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Umlenkrolle (48a) im Führungselement (42) angeordnet ist.
  5. 5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Greifvorrichtung (41) fest mit dem ersten Zugmittel (46) verbunden ist.
  6. 6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Führungselement (42) fest mit dem ersten Zugmittel (46) verbunden ist.
  7. 7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Verschiebearm (40) eine Zahnstange (55) aufweist, welche mit einem am Führungselement (42) gelagerten angetriebenen Zahnrad (56) in kämmendem Eingriff steht.
  8. 8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Umlenkrolle (48a) für das zweite Zugmittel (46a), vorzugsweise die im Führungselement (42) angeordnete Umlenkrolle (48a), angetrieben ist.
  9. 9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Zugmittel (46a) parallel neben dem ersten Zugmittel (46) angeordnet ist, wobei vorzugsweise jeweils zumindest zwei Umlenkrollen (47, 47a) für das erste und das zweite Zugmittel (46,46a) achsgleich ausgebildet sind. 4/8 SSSrff Iciiiicte SSiöÄ; AT504 172 B1 2009-08-15
  10. 10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Zugmittel (46a) zum Verschieben der Greifvorrichtung (41) in einer vorzugsweise zur ersten Bewegungsrichtung (x) normalen dritten Bewegungsrichtung (z) ausgebildet ist.
  11. 11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb der angetriebenen Umlenkrolle (48a) über zumindest eine Drehmomentwelle (49) erfolgt, wobei vorzugsweise der Antriebsmotor (52) zum Antrieb der Drehmomentwelle (51) an einem feststehenden Ständer (43) angeordnet ist.
  12. 12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei Umlenkrollen (47, 47a) für das Zugmittel (46, 46a) an verschiedenen Enden der Verschiebearmes (40) angeordnet sind.
  13. 13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Führungselement (42) in einer im Wesentlichen normal zur ersten Bewegungsrichtung (x) ausgebildeten, vorzugsweise vertikalen zweiten Bewegungsrichtung (y) verschiebbar ist.
  14. 14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Führungselement (42) über Führungen (42b) in Schienen (44) des feststehenden Ständers (43) in vertikaler Richtung (y) verschiebbar gelagert ist. Hierzu 3 Blatt Zeichnungen 5/8
AT0153206A 2006-09-14 2006-09-14 Vorrichtung zum be- und entladen einer werkzeugmaschine AT504172B1 (de)

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