DD236041A1

DD236041A1 - TOOL MAGAZINE FOR AUTOMATIC TOOL EXCHANGE BY INDUSTRIAL ROBOT

Info

Publication number: DD236041A1
Application number: DD85275082A
Authority: DD
Inventors: Herbert Brodmann; Horst Groeger; Carsten Knop
Original assignee: Smab Forsch Entw Rat
Priority date: 1985-04-11
Filing date: 1985-04-11
Publication date: 1986-05-28

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Werkzeugmagazin fuer den automatischen Werkzeugaustausch mittels Industrieroboter in flexiblen Fertigungssystemen und ist besonders geeignet fuer den Austausch von Einzelwerkzeugen oder kompletten Werkzeugsaetzen zwischen einem Werkzeuglager und mehreren Bearbeitungszentren eines flexiblen Fertigungssystems. Das Ziel der Erfindung besteht in einer Reduzierung des technischen Aufwandes bekannter derartiger Loesungen und die Erzielung einer besseren zeitlichen Auslastung des Industrieroboters und der Bearbeitungszentren. Aufgabe ist es daher, ein Werkzeugmagazin in Form eines Trommelspeichers ohne eigene Antriebs- und Steuerungstechnik zu entwickeln, das durch einen Industrieroboter bedienbar ist. Geloest wird die Aufgabe dadurch, dass ein mehretagiger Trommelspeicher auf einem in einem Sockel gelagerten Drehkopf positioniert, drehsicher und abnehmbar angeordnet ist und ueber einen am Sockel befestigten Bewegungs- und Arretierungskipphebel mit einer gleichartigen Greifflaeche wie an den Werkzeugaufnahmen durch einen Industrieroboter bedient wird.The invention relates to a tool magazine for automatic tool replacement by means of industrial robots in flexible manufacturing systems and is particularly suitable for the exchange of individual tools or complete tool sets between a tool storage and multiple machining centers of a flexible manufacturing system. The object of the invention is to reduce the technical complexity of such known solutions and to achieve better utilization of the industrial robot and the machining centers over time. Task is therefore to develop a tool magazine in the form of a drum memory without its own drive and control technology that can be operated by an industrial robot. Geloest the task is characterized in that a multi-tier drum memory positioned on a mounted in a base turret, rotatable and removable and is operated via an attached to the base movement and Arretierungskipphebel with a similar Greifflaeche as on the tool holders by an industrial robot.

Description

Titel der ErfindungTitle of the invention

Werkzeugmagazin für den automatischen Werkzeugaustausch mittels IndustrieroboterTool magazine for the automatic tool exchange by means of industrial robots

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung betrifft ein Werkzeugmagazin für den automatischen Werkzeugaustausch mittels Industrieroboter in flexiblen Fertigungssystemen und ist besonders geeignet für den Austausch von Einzelwerkzeugen oder kompletten Werkzeugsätzen zwischen einem Werkzeuglager und mehreren Bearbeitungszentren eines flexiblen Fertigungssystems.The invention relates to a tool magazine for automatic tool replacement by means of industrial robots in flexible manufacturing systems and is particularly suitable for the exchange of individual tools or complete tool sets between a tool storage and multiple machining centers of a flexible manufacturing system.

Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions

Es sind mehrere Möglichkeiten zum automatischen Austausch von Werkzeugsätzen und Einzelwerkzeugen bekannt. Im WP 86547 wird die Werkzeugversorgung für ein Fertigungssystem beschrieben. Sie besteht aus mehreren mehrstöckigen Ringförderern, deren einzelne Etagen separat drehbar sindThere are several possibilities for the automatic exchange of tool sets and individual tools known. WP 86547 describes the tool supply for a production system. It consists of several multi-storey ring conveyors whose individual floors are separately rotatable

i.i ι η r ii η r

und aus Handhabeeinrichtungen, die die Ringförderer untereinanderund mit den Werkzeugmaschinen verbinden. Der Transport der Werkzeuge erfolgt vom Zentralspeicher aus über Handhabeeirjrichtungen und einen oder mehrere Ringförderer zur Werkzeugmaschine.and from handling means connecting the ring conveyors to each other and to the machine tools. The transport of the tools is carried out from the central memory via Handhabeeirjrichtungen and one or more ring conveyor to the machine tool.

Nachteilig ist, daß dieses System eine sehr komplizierte Steuerung erfordert. Außerdem ist der antriebstechnische Aufwand durch die Vielzahl der Bewegungen sehr hoch. In der DE 0S 2137 841 wird ein mehrstöckiges Werkzeugmagazin in der Form eines Trommelspeichers beschrieben, auf dem pro Etage 6 Werkzeuge tangential angeordnet sind. Das Werkzeugmagazin benötigt einen eigenen Antrieb mit der dazugehörigen SteuerungThe disadvantage is that this system requires a very complicated control. In addition, the drive engineering effort is very high due to the large number of movements. In DE 0S 2137 841 a multi-level tool magazine in the form of a drum memory is described on the 6 per tool tools are arranged tangentially. The tool magazine requires its own drive with the associated control

Es sind aber auch" antriebslose Speicher bekannt.. In dem WP 218 744 wird ein Antrieb für das taktweise Bewegen eines waagerecht gelagerten Werkstückspeichers dargestellt. Dabei wird der Speicher durch die Handhabeeinrichtung für Werkstücke bewegt, in^-dem als Koppelelement eines der im Werkstückspeicher befindlichen Werkstücks benutzt wird. Der Nachteil dieser Lösung besteht darin, daß die formschlüssige Lagepositionierung des Werkstückes im Speicher gleichzeitig die Kraftübertragung 'für das Bewegen des Speichers gewährleisten und daß zusätzlich eine Arretierung des Werkstückspeichers betätigt werden muß. Eine ähnliche Lösung wird im'V/P 211 305 beschrieben. Dabei wird als Arretierung eine federbelastete Feststellvorrichtung verwendet. Der Nachteil dieser Lösung besteht darin, daß der Manipulator zum Lösen der federbelasteten Feststellvorrichtung eine zusätzliche Antriebskraft aufbringen muß, die aber gerade im Moment des Bewegungsbeginns des Speichers für. die Überwindung der Massenträgheit benötigt wird. In the WP 218 744 a drive for the cyclic movement of a horizontally mounted workpiece storage is shown.The memory is moved through the handle for workpieces, in ^ as the coupling element one of the located in the workpiece memory The disadvantage of this solution is that the positive positional positioning of the workpiece in the memory at the same time ensure the transmission of force for the movement of the memory and that in addition a locking of the workpiece memory must be actuated.A similar solution is im'V / P 211 305. The disadvantage of this solution is that the manipulator for releasing the spring-loaded locking device must apply an additional driving force, but just at the moment of movement of the memory for. Overcoming the inertia is needed.

Beiden letztgenannten Lösungen haftet der Nachteil an, daß die zulässige Größe und Belastung des Speichers durch die maximale Kraft des Manipulators begrenzt wird, da diese nichtBoth last-mentioned solutions have the disadvantage that the permissible size and load of the memory is limited by the maximum force of the manipulator, since these are not

zusätzlich übersetzt wird, sondern unmittelbar am Speicher angreift. Weiterhin besteht bei diesen Lösungen der Nachteil, daß die genannten Werkzeugspeicher stationär angeordnet sind und wie die bekannten Rundtaktspeicher am Einsatzort ver- und entsorgt werden müssen.is additionally translated, but attacks directly on the memory. Furthermore, there is the disadvantage in these solutions that said tool storage are arranged stationary and how the known round memory storage on the job site must be disposed of and disposed of.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Das Ziel der Erfindung besteht darin, durch ein einfaches und zuverlässiges Werkzeugmagazin für den automatischen Werkzeugaustausch den technischen Aufwand zu reduzieren und eine bessere zeitliche Auslastung des Industrieroboters und der Bearbeitungszentren zu ermöglichen.The aim of the invention is to reduce the technical complexity by a simple and reliable tool magazine for the automatic tool exchange and to allow a better time utilization of the industrial robot and the machining centers.

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Werkzeugmagazin in Form eines Trommelspeichers zu entwickeln, das ohne eigene Antriebs- und Steuerungstechnik durch einen Industrieroboter bedienbar ist.The object of the invention is to develop a tool magazine in the form of a drum store that can be operated by an industrial robot without its own drive and control technology.

Der Trommelspeicher soll neben einer hohen Speicherkapazität einen einfachen und unkomplizierten Wechsel der Werkzeuge ermöglichen und auch komplett auswechselbar gestaltet sein.The drum memory should not only allow a high storage capacity but also a simple and uncomplicated change of tools and be designed to be completely replaceable.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß ein mehretagiger Trommelspeicher auf einem in einem Sockel gelagerten Drehkopf positioniert, drehsicher, und abnehmbar, angeordnet ist und über einen auf dem Sockel dreh- und schwenk- *bar angeordneten Bewegungs- und Arretierungskipphebel mittels Industrieroboter bewegbar und arretierbar ist.According to the invention, this object is achieved in that a multi-layer drum memory positioned on a mounted in a base turret, non-rotatable, and removable, and arranged on a rotatable and pivotable on the base * motion and Arretierungskipphebel by means of industrial robots movable and lockable is.

Die verdrehsichere Lagerung des Trommelspeichers auf dem Drehkopf erfolgt durch Indexstifte und die des Drehkopfes zum Sockel durch am Bewegungs- und Arretierungskipphebel befestigten Mitnehmer und Arretierungsbolzen, die je nach Hebelstellung in einer am Drehkopf befestigten Lochscheibe und am Sockel angeordneter Bohrungen einrasten. Die TeilungThe twist-proof storage of the drum storage on the turret is done by index pins and the turret to the base by the movement and Arretierungskipphebel attached driver and locking bolts, which engage depending on the lever position in a hole fixed to the turret perforated disk and arranged on the base holes. The division

der Lochscheibe entspricht dabei den Werkzeugpositionen in den radial angeordneten Werkzeugmagazinplätzen des Trommelspeichers.the perforated disc corresponds to the tool positions in the radially arranged tool magazine positions of the drum store.

Durch die Ausbildung einer gleichen Greiffläche am Bewegungs- und Arretierungskipphebel wie an den Werkzeugaufnahmen wird die Bedienung des Werkzeugmagazins durch einen Industrieroboter gewährleistet. Beim Werkzeugaustausch wird durch den Greifer des Roboters das Werkzeug am Werkzeuggreifelement gegriffen und in den internen Werkzeugmaschinenspeicher bzvy.By forming a same gripping surface on the movement and Arretierungskipphebel as on the tool holders, the operation of the tool magazine is ensured by an industrial robot. When exchanging tools, the gripper of the robot grips the tool on the tool gripping element and bends it in the internal machine tool memory.

in den Magazinplatz des Trommelspeichers des Werkzeugmagazins abgelegt.stored in the magazine space of the drum magazine of the tool magazine.

Zur Ausführung der Drehbewegung des Trommelspeichers für eine Positionierung des gewählten Werkzeugmagazinplatzes wird durch den Industrieroboter der Bewegungs- und Arretierungskipphebel erfaßt und durch Anheben aus der Ruhelage in die obere Endlage gebracht. Die Wirkung der Arretierungsbolzen wird dadurch aufgehoben und nach dem Einrasten des Mitnehmerbolzens in eine Bohrung der Lochscheibe wird durch eine Schwenkbewegung des Industrieroboters um einen der Teilung entsprechenden Winkel der Trommelspeicher bewegt. Durch ein Absenken des Bewegungs- und Arretierungskipphebels in die Mittelstellung rastet der Mitnehmerbolzen aus und der Bewegungs- und Arretierungskipphebel wird durch den Roboter in die Ausgangslage zurückgeführt. Danach erfolgt durch ein Ab-To perform the rotational movement of the drum memory for positioning the selected tool magazine slot is detected by the industrial robot of the movement and Arretierungskipphebel and brought by lifting from the rest position in the upper end position. The effect of the locking pin is thereby canceled and after the engagement of the driving pin in a hole in the perforated disc is moved by a pivoting movement of the industrial robot to a pitch corresponding to the angle of the drum memory. By lowering the movement and Arretierungskipphebels in the middle position, the driving pin disengages and the movement and Arretierungskipphebel is returned by the robot in the starting position. Thereafter, a

.25 senken des Bewegungs- und Arretierungskipphebels das Einrasten der Arretierungsbolzen, wodurch eine zufällige Verdrehung des Trommelspeichers verhindert wird. Zur Erhöhung der Verfügbarkeit kann der komplette Werkzeugträger vom Drehkopf abgenommen und durch einen im Werkzeuglager bestückten anderen Werkzeugträger·ersetzt werden..25 Lowering the movement and locking rocker arm, the engagement of the locking bolt, whereby a random rotation of the drum memory is prevented. To increase the availability of the entire tool carrier can be removed from the turret and replaced by a stocked in the tool stock other tool carrier ·.

Ausführungsbeispielembodiment

Die Erfindung wird nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. In der zugehörigen Zeichnung zeigen in schematischer Darstellung:The invention will be explained in more detail using an exemplary embodiment. In the accompanying drawing show in a schematic representation:

Fig. 1 - die Gesamtdarstellung eines Werkzeugmagazines einschließlich Sockel, Drehkopf und Bewegungs- und Arretierungskipphebel in RuhestellungFig. 1 - the overall view of a tool magazine including socket, turret and movement and Arretierungskipphebel in the rest position

Fig. 2 - einen vertikalen Schnitt durch den Drehkopf des Werkzeugmagazines nach Fig. 12 shows a vertical section through the rotary head of the tool magazine according to FIG. 1

Auf dem Sockel 1 sind der Drehkopf 3 mit den Positionierstiften 5 und der Bewegungs- und Arretierungskipphebel 2 drehbar gelagert.On the base 1, the rotary head 3 with the positioning pins 5 and the movement and locking rocker 2 are rotatably mounted.

Der abnehmbare Werkzeugträger 4 ist als zweietagiger Trommel-ΙΟ speicher mit den Magazinplätzen 6 ausgebildet und wird formschlüssig durch die Positionierstifte 5 gehalten. Die Lagerung des Drehkopfes 3 auf dem Sockel 1 erfolgt durch die Kombination aus einem Axial-Pendelrollen-Lager 12 und einem RadiaI-Rillen-Kugellager 13. Der Bewegungs- und Arretierungskipphebel 2 wird durch ein Radial-Rillen-Kugellager 14 auf dem Sockel 1 gelagert. Seine Kippbewegung erfolgt um die Achse 15. Der Bewegungs- und Arretierungskipphebel besitzt ein Greifelement 11, das dem Werkzeuggreifelement 8 entspricht.The removable tool carrier 4 is formed as a two-day drum-ΙΟ memory with the magazine locations 6 and is positively held by the positioning pins 5. The bearing of the rotary head 3 on the base 1 is effected by the combination of an axial spherical roller bearing 12 and a RadiaI grooved ball bearing 13. The movement and Arretierungskipphebel 2 is supported by a radial grooved ball bearing 14 on the base 1 , Its tilting movement takes place about the axis 15. The movement and Arretierungskipphebel has a gripping element 11, which corresponds to the tool gripping element 8.

Die Magazinplätze 6, die im Greifbereich liegen, werden in die >0 Handhabung einbezogen. Durch den Greifer des Roboters wird das Werkzeug am Greifelement 8 gegriffen und durch Einführen der Werkzeugaufnahme 7 in den jeweiligen Magazinplatz 6 eingelegt bzw. aus diesem entnommen.The magazine places 6, which are in the gripping area, are included in the> 0 handling. By the gripper of the robot, the tool is gripped on the gripping element 8 and inserted by inserting the tool holder 7 in the respective magazine location 6 and removed from this.

Wird für die Handhabungein Magazinplatz 6 gewählt, der nicht im Greifbereich liegt, muß der Werkzeugträger 4 so weit gedreht werden, bis das Werkzeug gegriffen werden kann. Zur Ausführung der Drehbewegung wird das Greifelement 11 des Bewegungs- und Arretierungskipphebels durch den Greifer des Industrieroboters erfaßt und durch Anheben aus der Ruhelage 50, in die obere Endlage gebracht. Die Wirkung der Arretierungsbolzen 9 ist somit aufgehoben und der Mitnehmerbolzen 10 greift in die über ihm liegende Bohrung. Durch Schwenken des Bewegungs- und Arretierungskipphebels 2 um einen der Teilung entsprechenden Winkel führt das Werkzeugmagazin eine Drehbewegung um diesen Winkel aus. Danach wird der Hebel 2 in dieIf a magazine location 6 is chosen for the handling, which is not in the gripping area, the tool carrier 4 must be rotated until the tool can be gripped. To carry out the rotational movement, the gripping element 11 of the movement and locking rocker arm is gripped by the gripper of the industrial robot and brought by lifting from the rest position 50, in the upper end position. The action of the locking pin 9 is thus canceled and the driving pin 10 engages in the hole above him. By pivoting the movement and Arretierungskipphebels 2 by an angle corresponding to the pitch of the tool magazine performs a rotational movement about this angle. Thereafter, the lever 2 in the

Mittelstellung abgesenkt und der Mitnehmerbolzen 10 rastet aus. Durch Zurückschwenken des Hebels und Absenken wird er wieder, in die Ausgangslage gebracht und die Arre-tierungsbolzen 9 greifen in die Bohrungen im Sockel 1 und im Drehkopf 3 und verhindern damit eine zufällige Verdrehung des Werkzeugmagazines.Lowered center position and the driving pin 10 snaps off. By pivoting back the lever and lowering it is again brought into the starting position and the Arre-tierungsbolzen 9 engage in the holes in the base 1 and in the turret 3 and thus prevent accidental rotation of the tool magazine.

Der komplette Werkzeugträger 4 ist durch die Positionierstifte 5 abnehmbar gestaltet und kann gegen einen im Werkzeuglager vorbereiteten bestückten anderen Werkzeugträger problemlos ausgetauscht werden.The complete tool carrier 4 is designed to be removable by the positioning pins 5 and can be replaced easily against a prepared in the tool stock stocked other tool carrier.

Claims

- 7 claims

, Tool magazine for automatic tool exchange by means of industrial robots, consisting of a drum memory (tool carrier) with several floors, which is rotatably mounted on a pedestal, characterized in that the drum memory with radially arranged tool magazine positions positioned by positioning pins on a mounted in the base turret, rotationally safe and detachably arranged and on the base a rotatable and pivotable movement and Arretierungskipphebel is attached.

2. Tool magazine according to claim 1, characterized in that the movement and Arretierungskipphebel a driver and two locking pins are arranged and the gripping surface is similar to the tool holder is formed.

3. Tool magazine according to claim 1, characterized in that the rotary head a perforated disc and the base corresponding holes are arranged.

This includes two-page drawings