DE10144424A1

DE10144424A1 - Verfahren zum Beschicken eines Werkzeugmagazins und Werkzeugmaschine mit Vorrichtung zum Beschicken eines Werkzeugmagazins

Info

Publication number: DE10144424A1
Application number: DE10144424A
Authority: DE
Original assignee: Alfing Kessler Sondermaschinen GmbH
Current assignee: Alfing Kessler Sondermaschinen GmbH
Priority date: 2001-09-10
Filing date: 2001-09-10
Publication date: 2003-03-27

Abstract

Um das Ein- und Auswechseln von Bearbeitungswerkzeugen (5) in und aus Werkzeugmaschinen (2) von Werkzeugmagazinen (1) zu vereinfachen und zu beschleunigen, werden ein Verfahren zum Beschicken eines Werkzeugmagazins von Ein- oder Mehrspindelwerkzeugmaschinen mit Bearbeitungswerkzeugen und eine Werkzeugmaschine mit einer Beschickungsvorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens vorgeschlagen. Gemäß der vorliegenden Erfindung erfolgt der Transport der Bearbeitungswerkzeuge (5) zur Spindel (3) der Werkzeugmaschine (1) nicht durch eine aufwändige Transportvorrichtung, sondern durch eine einfach aufgebaute Haltevorrichtung (6), welche an einem Drehtisch (4) der Werkzeugmaschine (1) lösbar angebracht ist und über dessen Rotation und/oder Translation in die Reichweite einer Spindel (3) bewegt wird.

Description

Technisches Gebiet

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Beschicken eines Werkzeugmagazins von Ein- oder Mehrspindelwerkzeugmaschinen mit Bearbeitungswerkzeugen. Des weiteren betrifft die vorliegende Erfindung eine Werkzeugmaschine mit einer Vorrichtung zum Beschicken eines Werkzeugmagazins zur Durchführung dieses Verfahrens.

Stand der Technik

Werkzeugmaschinen mit einer oder mehreren Spindeln, die Bearbeitungswerkzeuge NC-gesteuert aus einem Werkzeugmagazin aufnehmen, sind in der Regel zum Schutz der Umgebung in geschlossenen Arbeitsräumen untergebracht, die üblicherweise von Verkleidungselementen gebildet werden. Die Werkzeugmagazine der Werkzeugmaschinen sind daher nicht direkt zugänglich, so dass sich das Bedienpersonal zum Beschicken der Werkzeugmaschine, d. h. zum Ein- und Auswechseln von Bearbeitungswerkzeugen, weit in den Arbeitsraum der Werkzeugmaschine hineinbeugen muss, was insbesondere bei schweren Werkzeugen ergonomisch ungünstig ist. Auch besteht dabei für die Bedienungsperson die Gefahr von Verschmutzungen mit Schmiermittel oder gar Verletzungen.

Zur Vermeidung dieser Nachteile ist es im Stand der Technik bekannt, zum Beschicken der Werkzeugmagazine eine Beschickungsvorrichtung vorzusehen. Aus dem Prospekt der Fa. Alfing Kessler Sondermaschinen GmbH, Aalen, Baureihe "Alfing 2-Spindler", ist eine Werkzeugmaschine mit zwei Spindeln und zwei zugehörigen Werkzeugmagazinen bekannt, bei der das Beschicken der Werkzeugmagazine durch eine Werkzeugtransportvorrichtung erfolgt, die entlang einer separaten Schiene von einer seitlich angeordneten Außenöffnung des Bearbeitungsraumes hin zu den Spindeln der Werkzeugmaschine bewegbar ist.

Zur Beschicken der Werkzeugmaschine wird das einzuwechselnde Bearbeitungswerkzeug von der Seite des Bearbeitungsraumes her in die Transportvorrichtung eingelegt, wofür die Bedienperson den Steuerstand an der Vorderseite des Bearbeitungsraumes verlassen und um den Bearbeitungsraum herumlaufen muss. Danach wird die Transportvorrichtung mit dem eingelegten Bearbeitungswerkzeug in die Reichweite einer Spindel bewegt, indem die Transportvorrichtung über eine zusätzliche Kupplung an den Maschinentisch angeschlossen und durch diesen verfahren wird. Anschließend übernimmt die Spindel das Bearbeitungswerkzeug aus der Transportvorrichtung und wird in eine Übergabeposition mit einem Werkzeugmagazin verfahren, um das Bearbeitungswerkzeug an dieses zu übergeben.

Es ist offensichtlich, dass die Anordnung einer relativ komplexen Transportvorrichtung auf einer separaten Schiene zu zusätzlichen Kosten führt und die effiziente Ausnutzung des verfügbaren Bearbeitungsraumes erschwert. Darüber hinaus muss die Transportvorrichtung einen eigenen Antrieb aufweisen oder an ein angetriebenes Maschinenteil, z. B. den Maschinentisch, in aufwendiger Weise angekoppelt werden, was weitere Kosten sowie einen erhöhte Komplexität des Beschickungsvorganges verursacht. Weiterhin führt die seitliche Anordnung der Transportvorrichtung dazu, dass die Bedienperson von dem Steuerstand der Maschine zum Einlegen oder Entnehmen eines Bearbeitungswerkzeugs um den Bearbeitungsraum herumlaufen muss, was Zeit und Mühe kostet.

Darstellung der Erfindung

Der vorliegenden Erfindung liegt das technische Problem zugrunde, ein Verfahren zum Beschicken eines Werkzeugmagazins bereitzustellen, welches die genannten Nachteile des Standes der Technik beseitigt und einfach durchzuführen ist. Zusätzlich soll eine Werkzeugmaschine mit einer Vorrichtung zum Beschicken eines Werkzeugmagazins bereit gestellt werden, die das Verfahren vorteilhaft ausgestaltet.

Dieses technische Problem wird durch ein Verfahren zum Ein- und Auswechseln eines Bearbeitungswerkzeugs nach den Ansprüchen 1 und 2 sowie durch eine Werkzeugmaschine mit einer Vorrichtung zum Beschicken eines Werkzeugmagazins nach Anspruch 4 gelöst.

Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, dass der Transport des Bearbeitungswerkzeugs zur Spindel nicht durch eine aufwendige Transportvorrichtung, sondern durch eine einfach aufgebaute Haltevorrichtung erfolgt, welche an einem Drehtisch der Werkzeugmaschine lösbar angebracht ist und über dessen Rotation und/oder Translation in die Reichweite einer Spindel bewegt wird.

Die mit der Erfindung erreichten Vorteile bestehen insbesondere darin, dass dank der unmittelbaren Ankopplung einer relativ einfach aufgebauten Haltevorrichtung an den vorhandenen Drehtisch der Werkzeugmaschine kein eigener Fahrweg und Antrieb für das Ein- und Auswechseln des Bearbeitungswerkzeugs erforderlich sind. Auch wird keine aufwendige Kupplung zwischen separater Transportvorrichtung und Drehtisch benötigt. Auf diese Weise werden die Kosten für das Verfahren und die Werkzeugmaschine erheblich reduziert, der vorhandene Bearbeitungsraum wird effizienter ausgenutzt und die Komplexität des Beschickungsvorganges wird vermindert. Darüber hinaus ist es dank der Reichweite des Drehtisches nicht mehr erforderlich, dass die Bedienperson zum Einlegen oder Entnehmen eines Bearbeitungswerkzeugs den Steuerstand verlässt und um den Bearbeitungsraum herumläuft.

Nach einer ersten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung ist die Haltevorrichtung zur Aufnahme mehrerer Bearbeitungswerkzeuge ausgelegt. Hierdurch wird zunächst ermöglicht, dass das Werkzeugmagazin der Werkzeugmaschine in einem Arbeitsgang mit mehreren Bearbeitungswerkzeugen beschickt werden kann, was zu einer Verkürzung des Beschickungsvorganges führt. Darüber hinaus kann das Ein- und Auswechseln der Bearbeitungswerkzeuge in beliebiger Reihenfolge durchgeführt werden, d. h. es müssen nicht zuerst Bearbeitungswerkzeuge ausgewechselt und dann eingewechselt werden. Sofern zumindest ein Steckplatz der Haltevorrichtung unbelegt bleibt ist es möglich, in einem ersten Schritt eine mit neuen Bearbeitungswerkzeugen bestückte Haltevorrichtung in die Reichweite einer Spindel der Werkzeugmaschine zu bewegen. In einem zweiten Schritt entnimmt die Spindel jeweils ein Bearbeitungswerkzeug aus dem Werkzeugmagazin und führt dieses der Haltevorrichtung zu, um anschließend ein neues Bearbeitungswerkzeug aus der Haltevorrichtung zu entnehmen und dem Werkzeugmagazin zuzuführen. In einem abschließenden dritten Schritt wird die Haltevorrichtung mit den aus dem Werkzeugmagazinen entnommenen Bearbeitungswerkzeugen durch Rotation und/oder Translation des Drehtisches in deren Entnahmeposition verfahren.

Um das Einlegen und Entnehmen der Bearbeitungswerkzeuge in und aus der Haltevorrichtung zu erleichtern, weist diese gemäß einer Weiterbildung der Erfindung Aufnahmevorrichtungen zur Aufnahme der Bearbeitungswerkzeuge auf. Diese sind an die Geometrie der Bearbeitungswerkzeuge angepasst, so dass die Werkzeuge mühelos von Hand in die Haltevorrichtung eingelegt werden können, wobei ein falsches Einlegen nicht möglich ist.

Die Aufnahmevorrichtungen stellen zudem sicher, das die Bearbeitungswerkzeuge während des Verfahrens der Haltevorrichtung sicher festgehalten werden und eine problemlose Übergabe der Bearbeitungswerkzeuge an die Spindel der Werkzeugmaschine (beispielsweise im Pick-Up-Verfahren) möglich ist.

Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist die Haltevorrichtung einen Grundträger und einen abnehmbaren Aufsatz zur Aufnahme der Bearbeitungswerkzeuge auf. Durch diese Konstruktion wird eine Reihe von Vorteilen erreicht, die nachfolgend erläutert werden. Zunächst braucht der abnehmbare Aufsatz nur während des Beschickungsvorganges an dem Maschinentisch angebracht zu sein und kann in der übrigen Zeit außerhalb des Bearbeitungsraumes gelagert werden. Dadurch wird eine mögliche Beeinträchtigung des Betriebsablaufes der Werkzeugmaschine durch die Haltevorrichtung weitgehend ausgeschlossen. Gleichzeitig kann die Bestückung der Haltevorrichtung mit Bearbeitungswerkzeugen rationalisiert werden, da die Bestückung des abnehmbaren Aufsatzes, beispielsweise mit mehreren Bearbeitungswerkzeugen, vorab außerhalb des Bearbeitungsraumes erfolgen kann und anschließend Aufsatz und Werkzeuge als Einheit eingesetzt werden. Auf diese Weise muss nur einmal in den Bearbeitungsraum eingegriffen werden, auch wenn die Maschine mit mehreren Bearbeitungswerkzeugen beschickt wird, was den Beschickungsvorgang vereinfacht und verkürzt und die Bedienperson weniger Gefahren aussetzt. Auch kann es vorteilhaft sein, verschiedene Aufsätze zu verwenden, beispielsweise für unterschiedliche Werkzeugarten.

Bei einem abnehmbaren Halter, der zur Aufnahme mehrerer Bearbeitungswerkzeuge vorgesehen ist, ergibt sich insgesamt ein besonders vorteilhafter Ablauf. Dabei wird der Aufsatz zunächst außerhalb des Bearbeitungsraumes mit mehreren einzuwechselnden Bearbeitungswerkzeugen bestückt. Danach wird der Aufsatz an dem Drehtisch der Werkzeugmaschine und der Beschickungsvorgang wird wie oben beschrieben durchgeführt. Abschließend wird der Aufsatz als Einheit mit den ausgewechselten Bearbeitungswerkzeugen entnommen. Bei dieser Vorgehensweise ergeben sich ein minimaler Eingriff in den Betriebsablauf der Werkzeugmaschine und ein geringer Aufwand für die Bedienperson.

Um das Einsetzen des abnehmbaren Aufsatzes weiter zu erleichtern, ist der Aufsatz gemäß einer Weiterbildung der vorliegenden Erfindung bevorzugt mittels eines Schnellverschlusses lösbar an dem Grundträger angebracht und bevorzugt aus leichtgewichtigen Materialien, wie insbesondere Aluminium, hergestellt. Dabei kann der Schnellverschluss beispielsweise als Bajonettverschluss oder Drehverriegelung ausgeführt sein. Diese Merkmale tragen dazu bei, dass das Einsetzen und Entnehmen des Aufsatzes und der Bearbeitungswerkzeuge noch schneller und müheloser erfolgen kann.

Der Bestückungsvorgang des Werkzeugmagazins der Werkzeugmaschine kann weiter optimiert werden, indem gemäß einer Weiterbildung der vorliegenden Erfindung Sekantenmagazine als Werkzeugmagazine verwendet werden. Bei Sekantenmagazinen handelt es sich um Scheibenmagazine, bei denen die Einschubrichtung für die Bearbeitungswerkzeuge auf einer Sekante des Scheibenmagazins liegt. Dies erlaubt einen engeren Abstand der Wechselposition gegenüber herkömmlichen Scheibenmagazinen.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen die vorliegende Erfindung näher erläutert und beschrieben. Es zeigen
Fig. 1 eine schematische isometrische Ansicht einer erfindungsgemäßen Werkzeugmaschine mit einer Haltevorrichtung in der Position zum Einlegen oder Entnehmen des Bearbeitungswerkzeugs;
Fig. 2 eine schematische isometrische Ansicht einer erfindungsgemäßen Werkzeugmaschine mit einer Haltevorrichtung in der Position zur Übergabe des Bearbeitungswerkzeugs an eine der Spindeln der Werkzeugmaschine.
Fig. 3 eine schematische isometrische Ansicht einer erfindungsgemäßen Werkzeugmaschine in der Position, in der das von einer Spindel aus der Haltevorrichtung entnommene Bearbeitungswerkzeug von der Spindel in eine Aufnahmevorrichtung eines Werkzeugmagazins abgelegt wird.

Ausführliche Beschreibung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung

In den Fig. 1, 2 und 3 ist eine erfindungsgemäße Werkzeugmaschine 1 schematisch in einem Ausschnitt dargestellt. Die Werkzeugmaschine besitzt zwei Spindeln 3 sowie zwei zugehörige Werkzeugmagazine 2 (vgl. Fig. 3), die oberhalb der Spindeln 3 angeordnet sind. Die Spindeln 3 und die Werkzeugmagazine 2 sind an ortsfesten Ständern 12 angebracht, wobei die Spindeln 3 in Y- und Z-Richtung verfahrbar sind. Die Werkzeugmagazine 2 sind als Sekantenmagazine ausgebildet, die um ihre Y-Achse drehbar sind und jeweils eine Vielzahl von Aufnahmevorrichtungen 11 zur Aufnahme von Bearbeitungswerkzeugen aufweisen. Darüber hinaus besitzt die Werkzeugmaschine 1 zwei Drehtische 4, die zum Aufspannen der zu bearbeitenden Werkstücke dienen. Die Drehtische 4 sind jeweils um ihre Z-Achse drehbar und in X- Richtung verschiebbar.
An den Drehtischen 4 ist eine Haltevorrichtung 6 zur Aufnahme von Bearbeitungswerkzeugen 5 anbringbar, die einen Grundträger 7 und einen Aufsatz 8 aufweist. Der Aufsatz 8 ist mittels eines Schnellverschlusses 10 an dem Grundträger 7 lösbar befestigt. Der Aufsatz 8 besitzt zwei Aufnahmevorrichtungen 9 zur Aufnahme und Halterung von Bearbeitungswerkzeugen 5 und besteht aus leichtgewichtigen Materialien, bevorzugt aus Aluminium.
Im Folgenden wird ein Verfahren zum Beschicken des Werkzeugmagazins 2 der Werkzeugmaschine 1 mit Bearbeitungswerkzeugen 5 näher erläutert.
In einem ersten Schritt wird gemäß Fig. 1 ein einzuwechselndes Bearbeitungswerkzeug 5 in eine Aufnahmevorrichtung 9 des Aufsatzes 8 der Haltevorrichtung 6 eingelegt. Dabei kann der Aufsatz 8 bereits an dem Grundträger 7 befestigt sein, oder aber das Bearbeitungswerkzeug 5 wird außerhalb des Bearbeitungsraumes in den Aufsatz 8 eingelegt und der Aufsatz 8 zusammen mit dem Bearbeitungswerkzeug 5 an dem Grundträger 7 mit dem Schnellverschluss 10 befestigt. In einem zweiten Schritt wird das Bearbeitungswerkzeug 5 mit der Haltevorrichtung 6 durch Rotation und/oder Translation des Drehtisches 4 in eine erste Übergabeposition, d. h. in Reichweite einer Spindel 3 transportiert. In einem dritten Schritt (Fig. 2) wird das Bearbeitungswerkzeug 5 von der Haltevorrichtung 6 an die Spindel 3 übergeben, indem die Spindel 3 verfahren wird und das Bearbeitungswerkzeug 5 im Pick-Up-Verfahren, aufnimmt. In einem vierten Schritt wird die Spindel 3 von der ersten Übergabeposition in eine zweite Übergabeposition verfahren, von der aus die Spindel 3 das Bearbeitungswerkzeug 5 in das Werkzeugmagazin 2 übergeben kann. Schließlich findet in einem fünften Schritt (Fig. 3) die Übergabe des Bearbeitungswerkzeugs 5 von der Spindel 3 in das Werkzeugmagazin 2 statt.
Dem beschriebenen Einwechselvorgang kann unmittelbar ein Vorgang zum Auswechseln eines Bearbeitungswerkzeugs 5 vor- oder nachgeschaltet sein, der die beschriebenen Verfahrensschritte in umgekehrter Reihenfolge umfasst.
In vielen Fällen wird das Einwechseln eines Bearbeitungswerkzeugs 5 erst möglich sein, wenn das Werkzeugmagazin 2 durch Auswechseln eines Bearbeitungswerkzeugs 5 eine freie Aufnahmevorrichtung 11 aufweist. Damit das Beschicken des Werkzeugmagazins 2 dennoch vorteilhaft mit dem Einlegen eines neuen Bearbeitungswerkzeugs 5 begonnen werden kann, ist es erforderlich und sinnvoll, an der Haltevorrichtung 6 zumindest eine unbelegte Aufnahmevorrichtung 9 vorzusehen. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel kann dann die Haltevorrichtung 6 mit einem neuen Bearbeitungswerkzeug 5 sowie einer unbelegten Aufnahmevorrichtung 9 gemäß den oben beschriebenen Verfahrensschritten 1 und 2 in die Übergabeposition zu einer Spindel verfahren werden. Danach entnimmt die Spindel 3 ein auszuwechselndes Bearbeitungswerkzeug 5 aus dem zugehörigen Werkzeugmagazin 2 und führt es wie oben beschrieben der unbelegten Aufnahmevorrichtung 9 der Haltevorrichtung 6 zu. Anschließend entnimmt die Spindel 3 das neue, einzuwechselnde Bearbeitungswerkzeug 5 aus der Haltevorrichtung 6 und führt es wie oben beschrieben dem Werkzeugmagazin 2 zu. Gleichzeitig kann die Haltevorrichtung 6 zusammen mit dem auszuwechselnden Bearbeitungswerkzeug 5 durch Rotation und/oder Translation des Drehtisches 4 in die Entnahmeposition verfahren und das Bearbeitungswerkzeug von der Bedienperson entnommen werden.

Claims

1. Verfahren zum Einwechseln eines Bearbeitungswerkzeugs (5) in ein Werkzeugmagazin (2) einer Ein- oder Mehrspindelwerkzeugmaschine (1), das der Reihe nach die folgenden Schritte umfasst:

a) Einlegen des Bearbeitungswerkzeugs (5) in eine an einem Drehtisch (4) der Werkzeugmaschine (1) lösbar angebrachte Haltevorrichtung (6);

b) Transport des Bearbeitungswerkzeugs (5) mit der Haltevorrichtung (6) in eine erste Übergabeposition durch Rotation und/oder Translation des Drehtisches (4)

c) Übergabe des Bearbeitungswerkzeugs (5) aus der ersten Übergabeposition der Haltevorrichtung in eine Spindel (3);

d) Verfahren der Spindel (3) von der ersten Übergabeposition in eine zweite Übergabeposition zur Übergabe des Bearbeitungswerkzeugs (5) in das Werkzeugmagazin (2);

e) Übergabe des Bearbeitungswerkzeugs (5) aus der zweiten Übergabeposition der Spindel (3) in das Werkzeugmagazin (2).

2. Verfahren zum Auswechseln eines Bearbeitungswerkzeugs (5) aus einem Werkzeugmagazin (2) einer Ein- oder Mehrspindelwerkzeugmaschine (1), das der Reihe nach die folgenden Schritte umfasst:

a) Übergabe des Bearbeitungswerkzeugs (5) aus dem Werkzeugmagazin (2) in die Spindel (3) in deren zweiten Übergabeposition;

b) Verfahren der Spindel (3) von der zweiten Übergabeposition in die erste Übergabeposition zur Übergabe des Bearbeitungswerkzeugs (5) in die Haltevorrichtung (6);

c) Übergabe des Bearbeitungswerkzeugs (5) aus der Spindel (3) in eine an dem Drehtisch (4) der Werkzeugmaschine (1) lösbar angebrachte Haltevorrichtung (6) in deren ersten Übergabeposition;

d) Transport des Bearbeitungswerkzeugs (5) mit der Haltevorrichtung (6) in eine Entnahmeposition durch Rotation und/oder Translation des Drehtisches (4);

e) Entnahme des Bearbeitungswerkzeugs (5) aus der Haltevorrichtung (6) in deren Entnahmeposition.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Haltevorrichtung (6) von Hand zumindest teilweise von dem Drehtisch (4) lösbar und aus dem Bearbeitungsraum herausnehmbar ist.

4. Werkzeugmaschine (1) mit jeweils mindestens einer Spindel (3), einem Werkzeugmagazin (2) und einem Drehtisch (4) sowie mit einer Vorrichtung zum Beschicken des Werkzeugmagazins mit Bearbeitungswerkzeugen, wobei die Vorrichtung zum Beschicken des Werkzeugmagazins eine Haltevorrichtung (6) zur Aufnahme von Bearbeitungswerkzeugen (5) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Haltevorrichtung (6) an dem Drehtisch angebracht und zumindest teilweise lösbar ist.

5. Werkzeugmaschine (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Haltevorrichtung (6) zur Aufnahme mehrerer Bearbeitungswerkzeuge (5) ausgelegt ist.

6. Werkzeugmaschine (1) nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Bearbeitungswerkzeuge (5) in Aufnahmevorrichtungen (9) gehaltert sind.

7. Werkzeugmaschine (1) nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Haltevorrichtung (6) einen Grundträger (7) und einen abnehmbaren Aufsatz (8) zur Aufnahme der Bearbeitungswerkzeuge (5) aufweist.

8. Werkzeugmaschine (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufsatz (8) mittels eines Schnellverschlusses (10) an dem Grundträger (7) lösbar angebracht ist.

9. Werkzeugmaschine (1) nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufsatz (8) aus leichtgewichtigen Materialien besteht, bevorzugt aus Aluminium.

10. Werkzeugmaschine (1) nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeugmagazin (2) als Sekantenmagazin ausgebildet ist.