DE102014226969A1

DE102014226969A1 - Werkzeughalter zum Einsatz an einem Werkzeugwechsler zum Ein- bzw. Auswechseln eines Werkzeugs an einer Werkzeugmaschine, Werkzeugwechsler und Werkzeugmaschine

Info

Publication number: DE102014226969A1
Application number: DE102014226969.5A
Authority: DE
Inventors: Matthias Mayr; Axel Kienberger
Original assignee: Deckel Maho Pfronten GmbH
Current assignee: Deckel Maho Pfronten GmbH
Priority date: 2014-12-23
Filing date: 2014-12-23
Publication date: 2016-06-23
Anticipated expiration: 2034-12-24
Also published as: DE102014226969B4

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Werkzeughalter 510 zum Einsatz an einem Werkzeugwechsler 300 zum Ein- bzw. Auswechseln eines Werkzeugs 730 an einer Werkzeugmaschine 100, wobei der Werkzeugwechsler 300 zumindest einem ersten Greiferabschnitt 311 zum Greifen eines Greiferaufnahmeabschnitts einer ersten Werkzeugschnittstelle 600 aufweist. Der Werkzeughalter 510 umfasst einen ersten Greiferaufnahmeabschnitt 513a der ersten Werkzeugschnittstelle zur Aufnahme an dem ersten Greiferabschnitt 311 des Werkzeugwechslers 300 und einen zweiten Greiferabschnitt 512 zum Greifen eines zweiten Greiferaufnahmeabschnitts einer zweiten Werkzeugschnittstelle 600. Des Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung einen Werkzeugwechsler 300 mit einem derartigen Werkzeughalter 510 und eine Werkzeugmaschine 100 mit einem derartigen Werkzeugwechsler 300 bzw. ein Werkzeugmagazin 200 mit zumindest einem derartigen Werkzeughalter 510.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Werkzeughalter zum Einsatz an einem Werkzeugwechsler zum Ein- bzw. Auswechseln eines Werkzeugs an einer Werkzeugmaschine, wobei der Werkzeugwechsler insbesondere zumindest einen ersten Greiferabschnitt zum Greifen eines Greiferaufnahmeabschnitts einer ersten Werkzeugschnittstelle aufweist.
Der Werkzeughalter umfasst einen ersten Greiferaufnahmeabschnitt der ersten Werkzeugschnittstelle zur Aufnahme an dem ersten Greiferabschnitt des Werkzeugwechslers und einen zweiten Greiferabschnitt zum Greifen eines zweiten Greiferaufnahmeabschnitts einer zweiten Werkzeugschnittstelle.
Des Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung einen Werkzeugwechsler mit einem derartigen Werkzeughalter und eine Werkzeugmaschine mit einem derartigen Werkzeugwechsler bzw. ein Werkzeugmagazin mit zumindest einem derartigen Werkzeughalter bzw. ein System eines Werkzeugagazins mit einem derartigen Werkzeugwechsler und zumindest einem derartigen Werkzeughalter.
Hintergrund der Erfindung
Im Stand der Technik sind Werkzeugmaschinen zur Bearbeitung von Werkstücken bekannt, wie z. B. numerisch gesteuerte Fräsmaschinen, numerisch gesteuerte Drehmaschinen, numerisch gesteuerte Fräs/Drehwerkzeugmaschinen, numerisch gesteuerte Universalmaschinen und Universalbearbeitungszentren.
An derartigen numerisch gesteuerten Werkzeugmaschinen kommen häufig zusätzlich zu den reinen Bearbeitungsfunktionen der Werkzeugmaschine weitere Steuerungsfunktionen hinzu, wie z. B. das automatische Ein- bzw. Auswechseln eines Werkzeugs bzw. Werkstücks. Hierfür können z. B. automatische Werkzeug- bzw. Werkstückwechsler vorgesehen sein.
Beispielhaft sei hierbei auf die DE 10 2011 082 050 A1 verwiesen. Die DE 10 2011 082 050 A1 zeigt eine Werkzeugmaschine mit einer Arbeitsspindel zum Antreiben eines Fräs- bzw. Bohrwerkzeugs, wobei die Werkzeugmaschine weiterhin mit einem Werkzeugwechsler ausgestattet ist zum Aus- bzw. Einwechseln eines Werkzeugs an der Arbeitsspindel der Werkzeugmaschine.
Weiterhin ist die Werkzeugmaschine mit einem Werkzeugmagazin, beispielhaft als Radmagazin ausgebildet, ausgestattet, an dem eine Mehrzahl von vorrätig gehaltenen Werkzeugen aufgenommen ist, wobei der automatische Werkzeugwechsler dazu eingerichtet ist, ein an der Spindel der Werkzeugmaschine ausgewechseltes Werkzeug in eine entsprechende Aufnahme des Werkzeugmagazins einzuführen bzw. ein aus einer Aufnahme des Werkzeugmagazins herausgenommenes Werkzeug an der Arbeitsspindel der Werkzeugmaschine einzuwechseln. Neben der Ausführung des Radmagazins sind weitere Ausgestaltungen für Werkzeugmagazine für Werkzeugmaschinen bekannt, wie z. B. Regalmagazine oder Kettenmagazine und weitere.
Zum Durchführen eines Werkzeugwechsels an der Werkzeugmaschine mittels des Werkzeugwechslers wird die Arbeitsspindel an eine Werkzeugwechselposition verfahren, an der der Werkzeugwechsler das Werkzeug an der Spindel ein- bzw. auswechseln kann. Der Werkzeugwechsler ist dementsprechend dazu ausgebildet, zwischen einer Entnahmeposition am Werkzeugmagazin und der Werkzeugwechselposition der Arbeitsspindel zu verfahren, wobei die Verfahrbarkeit bzw. Mobilität des automatischen Werkzeugwechslers herkömmlich auf diese kurze Verfahrstrecke zwischen Entnahmeposition des Werkzeugmagazins und Werkzeugwechselposition der Arbeitsspindel begrenzt ist, da der Werkzeugwechsler möglichst einfach und platzsparend ausgebildet sein soll.
Für spezielle Bearbeitungsvorgänge an der Werkzeugmaschine kann es jedoch vorkommen, dass ein Bediener der Werkzeugmaschine das Werkzeug zur Bearbeitung nicht direkt an der Spindel einsetzen möchte, sondern an einer zusätzlich vorgesehenen Spindelaufsatzvorrichtung, wie z. B. einem Winkelkopf oder einer sogenannten Vorsatzspindel.
Hierdurch wird jedoch die Werkzeugposition im Gegensatz zur Werkzeugposition eines direkt an der Spindel aufgenommenen Werkzeugs in Abhängigkeit der Dimensionen der verwendeten Spindelaufsatzvorrichtung verändert, sodass sich auch die Werkzeugposition geändert hat, wenn sich die Spindel in der numerischen Steuerung hinterlegten Werkzeugwechselposition der Arbeitsspindel befindet. Hierdurch wird ein automatisches Ein- bzw. Auswechseln des Werkzeugs an der an der Spindel gehaltenen Spindelaufsatzvorrichtung durch den herkömmlichen automatischen Werkzeugwechsler ausgeschlossen bzw. signifikant erschwert.
Dies kann gewöhnlich nur dadurch umgangen werden, dass der Werkzeugwechsler mit einer größeren Bewegungsfreiheit bzw. weiteren und/oder mehreren Verfahrbarkeiten ausgestattet wird, wodurch für herkömmliche Bearbeitungen unnötig viel Platz des Arbeitsraums der Werkzeugmaschine von dem Werkzeugwechsler eingenommen wird. Mit herkömmlichen Werkzeugwechslern wie z. B. dem aus der DE 10 2011 082 050 A1 bekannten Werkzeugwechslers ist es bei der Verwendung von Spindelaufsatzvorrichtungen nicht möglich, einen automatischen Werkzeugwechsel durchzuführen, weshalb der Bediener das Werkzeug an der Spindelaufsatzvorrichtung manuell ein- bzw. auswechseln muss, wodurch Maschinenstillstandzeiten entstehen und ein zusätzliches Verletzungsrisiko für den Bediener entsteht.
Ausgehend von den vorstehend genannten Problemen ist es eine Aufgabe der Erfindung eine Lösung zu finden, bei der selbst bei Verwendung von Spindelaufsatzvorrichtungen wie z. B. einem Winkelkopf oder einer Vorsatzspindel an der Arbeitsspindel der Werkzeugmaschine mit einem herkömmlichen kompakten Werkzeugwechsler dennoch automatisierte und effiziente Werkzeugwechsel durchführbar sind.
Zusammenfassung der Erfindung
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Werkzeughalter zum Einsatz an einem Werkzeugwechsler zum Ein- bzw. Auswechseln eines Werkzeugs an einer Werkzeugmaschine gemäß Anspruch 1 vorgeschlagen. Weiterhin werden ein Werkzeugwechsler zum Wechseln eines Werkzeugs an einer Werkzeugmaschine gemäß Anspruch 17, ein Werkzeugmagazin zum Einsatz an einer Werkzeugmaschine in Verbindung mit einem Werkzeugwechsler zum Ein- bzw. Auswechseln eines Werkzeugs an der Werkzeugmaschine gemäß Anspruch 18, und eine Werkzeugmaschine gemäß Anspruch 19 vorgeschlagen. Abhängige Ansprüche betreffen bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung.
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird ein Werkzeughalter zum Einsatz an einem Werkzeugwechsler zum Ein- bzw. Auswechseln eines Werkzeugs an einer Werkzeugmaschine vorgeschlagen. Der erfindungsgemäße Werkzeughalter umfasst gemäß zweckmäßigen Ausführungsbeispielen zumindest einen ersten Greiferaufnahmeabschnitt und/oder einen zweiten Greiferabschnitt.
Der erste Greiferaufnahmeabschnitt ist vorzugsweise dazu eingerichtet an einem ersten Greiferabschnitt des Werkzeugwechslers aufgenommen, gehalten bzw. aktiv oder passiv gegriffen zu werden, wobei der erste Greiferabschnitt des Werkzeugwechslers dazu eingerichtet ist, zumindest Greiferaufnahmeabschnitte einer ersten Werkzeugschnittstelle aufzunehmen, zu halten bzw. aktiv oder passiv zu greifen. Der zweite Greiferabschnitt des Werkzeughalters ist vorzugsweise dazu eingerichtet, einen zweiten Greiferaufnahmeabschnitt einer zweiten Werkzeugschnittstelle aufzunehmen, zu halten bzw. aktiv oder passiv zu greifen.
Werkzeugschnittstellen im Sinne der Erfindung sind hierbei insbesondere Werkzeugschnittstellen, an denen ein Werkzeug fixiert bzw. eingesetzt werden kann, wobei die Werkzeugschnittstelle weiterhin die Aufnahme durch einen Greifer eines Werkzeugwechslers ermöglicht und/oder den Einsatz der Werkzeugschnittstelle in eine Werkzeugschnittstellenaufnahme einer Arbeitsspindel einer Werkzeugmaschine. Derartige Werkzeugschnittstellen können z. B. als Werkzeugkegel, als Element oder Vorrichtung mit Abschnitten eines Werkzeugkegels oder als System mit einem oder mehreren Werkzeugkegeln ausgeführt sein. Werkzeugkegel können z. B. als Steilkegel oder Hohlschaftkegel ausgebildet sein.
Dem ersten Aspekt der Erfindung liegt hierbei die Idee zu Grunde, einen zusätzlichen Werkzeughalter bzw. ein zusätzliches Werkzeughalterelement vorzusehen, welches einerseits einen Greiferaufnahmeabschnitt aufweist, an dem der Werkzeughalter von einem Greifer eines Werkzeugwechslers aufgenommen werden kann, und zudem einen Greiferabschnitt aufweist, an dem ein Greiferaufnahmeabschnitt einer weiteren Werkzeugschnittstelle (z. B. mit Werkzeug) aufgenommen bzw. gegriffen werden kann.
Somit wird vorteilhaft ein Werkzeughalter bzw. Adapter bereitgestellt, der den Einsatz bzw. die Reichweite einer Greifereinrichtung des Werkzeugwechslers erweitert, wobei eine Positionsverschiebung des Werkzeugs zwischen Aufnahmeposition der Arbeitsspindel und Aufnahmeposition der Spindelaufsatzvorrichtung an der Werkzeugwechselposition der Werkzeugmaschine ausgeglichen werden kann, durch eine geometrische Beziehung des ersten Greiferaufnahmeabschnitts und des zweiten Greiferabschnitts des Werkzeughalters, die z. B. relativ zueinander verschoben und/oder verschwenkt sein können. Somit wird es vorteilhaft ermöglicht, selbst bei Verwendung von Spindelaufsatzvorrichtungen wie z. B. einem Spindelkopf oder einer Vorsatzspindel an einer Werkzeugmaschine automatische Werkzeugwechsel durchzuführen, indem der Greiferabschnitt des Werkzeugwechslers nur durch den zusätzlich gehaltenen Werkzeughalter erweitert wird, ohne dass zusätzliche Verfahrbarkeiten bzw. Mobilitätsmöglichkeiten des Werkzeugwechslers erforderlich sind.
Gemäß einem bevorzugten Aspekt der Erfindung kann der Werkzeughalter weiterhin ein Basiskörperelement aufweisen, an dem z. B. der erste Greiferaufnahmeabschnitt der ersten Werkzeugschnittstelle und/oder der zweite Greiferabschnitt zum Greifen des zweiten Greiferaufnahmeabschnitts der zweiten Werkzeugschnittstelle angeordnet sein kann.
Hierbei kann die Geometrie des Basiskörperelements vorteilhaft dazu verwendet werden, eine geometrische Beziehung zwischen dem ersten Greiferaufnahmeabschnitt und dem zweiten Greiferabschnitt des Werkzeughalters festzulegen, wobei geometrische Beziehung insbesondere einen Abstand bzw. einen Winkel zwischen dem Greiferaufnahmeabschnitt und dem Greiferabschnitt des Werkzeughalters meint.
In bevorzugten Ausführungsbeispielen kann das Basiskörperelement z. B. aus einem oder mehreren Formelementen aus Metall, Kunststoff und/oder faserverstärktem Verbundstoff (z. B. kohlefaserverstärkter Kunststoff) gebildet sein.
Bevorzugt können hierbei der erste Greiferaufnahmeabschnitt der ersten Werkzeugschnittstelle und/oder der zweite Greiferabschnitt des Werkzeughalters als Formabschnitt des einen oder der mehreren Formelemente ausgebildet sein.
In zweckmäßigen Ausführungsbeispielen kann der erste Greiferaufnahmeabschnitt der ersten Werkzeugschnittstelle dadurch bereit gestellt werden, dass ein erstes Werkzeugschnittstellenelement, das den ersten Greiferaufnahmeabschnitt aufweist, an einem ersten Ende des Basiskörperelements angeordnet bzw. angebracht ist. Alternativ oder zugleich kann der zweite Greiferaufnahmeabschnitt des Werkzeughalters dadurch bereit gestellt werden, dass ein zweites Greiferelement bereit gestellt wird, das den zweiten Greiferabschnitt aufweist und an einem zweiten Ende des Basiskörperelements angeordnet bzw. angebracht ist.
Bezüglich der vorstehend genannten Ausführungsbeispiele ist es möglich, diese derart zu kombinieren, dass entweder der Greiferabschnitt oder der Greiferaufnahmeabschnitt des Werkzeughalters als Abschnitt eines separat angeordneten bzw. angebrachten Elements bereitgestellt wird, wobei der jeweils andere Abschnitt, d. h. der Greiferabschnitt oder der Greiferaufnahmeabschnitt als Formabschnitt des Formelements des Basiskörperelements bereitgestellt wird.
In besonders zweckmäßigen Ausführungsbeispielen können die erste Werkzeugschnittstelle und/oder die zweite Werkzeugschnittstelle einen Werkzeugkegel oder zumindest einen Werkzeugkegelabschnitt mit Greiferaufnahmeabschnitt eines Werkzeugkegels umfassen. Alternativ kann die erste Werkzeugschnittstelle einen ersten Werkzeugkegel oder zumindest einen Werkzeugkegelabschnitt mit Greiferaufnahmeabschnitt eines ersten Werkzeugkegels umfassen und/oder die zweite Werkzeugschnittstelle einen zweiten Werkzeugkegel oder zumindest einen Werkzeugkegelabschnitt mit Greiferaufnahmeabschnitt eines zweiten Werkzeugkegels umfassen, wobei der erste und zweite Werkzeugkegel jeweils unterschiedlich ausgestaltet sind, d. h. insbesondere als unterschiedliche Werkzeugkegeltypen und/oder als Werkzeugkegel unterschiedlicher Größen.
Hierbei kann der Werkzeugkegel der ersten Werkzeugschnittstelle als Steilkegel oder Hohlschaftkegel ausgebildet sein und/oder der Werkzeugkegel der zweiten Werkzeugschnittstelle als Steilkegel oder Hohlschaftkegel ausgebildet sein.
Gemäß bevorzugten Ausführungsbeispielen kann der erste Greiferaufnahmeabschnitt der ersten Werkzeugschnittstelle zumindest eine Greiferrille aufweisen (z. B. die Greiferrille eines Werkzeugkegels bzw. insbesondere eines Steilkegels oder Hohlschaftkegels), wobei die Greiferrille insbesondere umfänglich des ersten Greiferaufnahmeabschnitts der ersten Werkzeugschnittstelle oder zumindest teilumfänglich des ersten Greiferaufnahmeabschnitts der ersten Werkzeugschnittstelle angeordnet sein.
In besonders zweckmäßigen beispielhaften Ausgestaltungen der Erfindung kann der Werkzeughalter derart ausgestaltet sein, dass eine erste Symmetrieachse des ersten Greiferaufnahmeabschnitts der ersten Werkzeugschnittstelle und eine zweite Symmetrieachse des zweiten Greiferabschnitts zum Greifen des zweiten Greiferaufnahmeabschnitts der zweiten Werkzeugschnittstelle relativ zueinander einen vorbestimmten Winkel einnehmen.
Hierbei ist es Insbesondere zweckmäßig, wenn der vorbestimmte Winkel zwischen der ersten Symmetrieachse des ersten Greiferaufnahmeabschnitts der ersten Werkzeugschnittstelle und der zweiten Symmetrieachse des zweiten Greiferabschnitts zum Greifen des zweiten Greiferaufnahmeabschnitts der zweiten Werkzeugschnittstelle im Wesentlichen rechtwinklig ist.
Derartige Ausführungsbeispiele des Werkzeughalters sind insbesondere dann von Vorteil, wenn automatische Ein- bzw. Auswechslungen eines Werkzeugs an einer Werkzeugschnittstellenaufnahme eines Winkelkopfs eingesetzt werden sollen, bei dem die Aufnahme beim Einsatz des Winkelkopfs an der Arbeitsspindel relativ zur Spindelachse im Wesentlichen einen rechten Winkel aufweist.
In weiteren bevorzugten Ausführungsbeispielen kann der vorbestimmte Winkel zwischen der ersten Symmetrieachse und der zweiten Symmetrieachse kleiner oder gleich 90° sein, und insbesondere einem Winkel entsprechen, der einem Winkelkopf zugeordnet ist, bei dem die Werkzeugschnittstellenaufnahmeachse des Winkelkopfs und der Spindelachse einen Winkel kleiner oder gleich 90° aufweist.
In weiteren bzw. den oben genannten Ausführungsbeispielen kann die erste Symmetrieachse und die zweite Symmetrieachse derart orientiert sein, dass sie an dem Werkzeughalter in einer gemeinsamen Ebene liegend angeordnet sind, wobei hierbei möglich ist, dass die erste und zweite Symmetrieachse parallel bzw. axial verlaufen oder in einer gemeinsamen Ebene liegend einen Winkel zueinander aufweisen.
In weiteren oder den vorgenannten Ausführungsbeispielen ist es weiterhin möglich, dass der Werkzeughalter derart ausgestaltet ist, dass die erste Symmetrieachse des ersten Greiferaufnahmeabschnitts und die zweite Symmetrieachse des zweiten Greiferabschnitts des Werkzeughalters relativ zueinander verschoben orientiert angeordnet sind, insbesondere derart, dass die erste Symmetrieachse und die zweite Symmetrieachse keinen gemeinsamen Schnittpunkt aufweisen.
In besonders zweckmäßigen Ausgestaltungen zum Einsatz an einer Werkzeugmaschine mit an der Arbeitsspindel aufgenommener Vorsatzspindel (wobei Spindelachse der Vorsatzspindel und eigentliche Spindelachse axial oder zumindest parallel angeordnet sind) kann der Werkzeughalter bevorzugt derart ausgestaltet sein, dass eine erste Symmetrieachse des ersten Greiferaufnahmeabschnitts und eine zweite Symmetrieachse des zweiten Greiferabschnitts zum Greifen des zweiten Greiferaufnahmeabschnitts der zweiten Werkzeugschnittstelle relativ zueinander parallel angeordnet sind, d. h. insbesondere axial oder parallel jedoch zueinander parallel verschoben. In derartigen Ausführungsbeispielen kann der Werkzeughalter weiterhin derart ausgestaltet sein, dass die Positionen des zweiten Greiferabschnitts und des ersten Greiferaufnahmeabschnitts zueinander axial verschoben sind.
Gemäß den vorstehend genannten Ausführungsbeispielen können unterschiedliche Werkzeughalter bereitgestellt werden, die jeweilig unterschiedliche Orientierungen bzw. Positionsverschiebungen des ersten Greiferaufnahmeabschnitts relativ zu dem zweiten Greiferabschnitt am Werkzeughalter ermöglichen. Hierbei kann der Winkel bzw. die Orientierung bzw. die Positionsverschiebung derart gewählt werden, dass der Werkzeughalter an eine bestimmte Spindelaufsatzvorrichtung angepasst ist, d. h. z. B. an eine bestimmte Vorsatzspindel einer vorbestimmten axialen Länge bzw. einem Winkelkopf mit vorbestimmtem Winkel zwischen Spindelachse und Winkelkopfaufnahmeachse bzw. Positionsbeabstandung zwischen Spindelaufnahme und Winkelkopfaufnahme.
In besonders zweckmäßigen Ausführungsbeispielen ist es weiterhin möglich Werkzeughalter mit Greiferaufnahmeabschnitt und Greiferabschnitt vorzusehen, bei denen die jeweiligen Abschnitte relativ zueinander positionierbar bzw. schwenkbar sind, sodass eine Beabstandung und/oder Orientierung relativ zueinander eingestellt und bevorzugt in dieser Positionierung fixiert werden kann. Dies ermöglicht es den jeweiligen Werkzeughalter durch Einstellen der Positionierung und/oder Orientierung zwischen Greiferaufnahmeabschnitt und Greiferabschnitt des Werkzeughalters an die jeweilig verwendete Spindelaufsatzvorrichtung anzupassen, d. h. z. B. an eine Vorsatzspindel und/oder einen Winkelkopf mit rechtem Winkel oder von dem rechten Winkel unterschiedlichen Winkel.
Dementsprechend ist es möglich, den Werkzeughalter gemäß zweckmäßiger Ausführungsbeispiele derart auszugestalten, dass eine erste Symmetrieachse des ersten Greiferaufnahmeabschnitts der ersten Werkzeugschnittstelle und eine zweite Symmetrieachse des zweiten Greiferabschnitts zum Greifen des zweiten Greiferaufnahmeabschnitts der zweiten Werkzeugschnittstelle relativ zueinander verschiebbar und/oder verschwenkbar sind bzw. der Greiferaufnahmeabschnitt und der Greiferabschnitt des Werkzeughalters relativ zueinander verschiebbar und/oder verschwenkbar sind.
Vorzugsweise ist der Werkzeughalter in derartigen Ausführungsbeispielen insbesondere derart ausgestaltet, dass die Orientierung der Symmetrieachsen des ersten Greiferaufnahmeabschnitts und des zweiten Greiferabschnitts und/oder die Positionen des ersten Greiferaufnahmeabschnitts relativ zum zweiten Greiferabschnitt des Werkzeughalters einstellbar und/oder fixierbar sind.
In besonders zweckmäßigen Ausführungsbeispielen weist der Werkzeughalter weiterhin einen Einsatzabschnitt der ersten Werkzeugschnittstelle auf, der dazu eingerichtet ist in eine Werkzeugschnittstellenaufnahme eines Werkzeugmagazins für die Werkzeugmaschine eingesetzt zu werden und/oder in eine Werkzeugschnittstellenaufnahme einer Arbeitsspindel der Werkzeugmaschine eingesetzt zu werden.
Dies ermöglicht es insbesondere, nach einem automatischen Werkzeugwechsel an einer Spindelaufsatzvorrichtung, wie z. B. einer Vorsatzspindel oder einem Winkelkopf, den Werkzeughalter in dem Werkzeugmagazin der Werkzeugmaschine abzulegen und dann bei Bedarf ggf. wieder aus dem Werkzeugmagazin zu entnehmen, wobei hierfür der herkömmliche Werkzeugwechsler verwendet werden kann. Somit ist es vorteilhaft möglich, an dem gleichen Werkzeugmagazin Werkzeuge zu rüsten, bei denen einige Aufnahmen des Werkzeugmagazins herkömmliche Werkzeugschnittstellen mit Werkzeug aufnehmen und andere Aufnahmen des Werkzeugmagazins den Einsatzabschnitt des Werkzeughalters aufnehmen, wobei das ein- bzw. auszuwechselnde Werkzeug am Greiferabschnitt des Werkzeughalters gehalten werden kann. Hierbei fungiert der Werkzeughalter beispielhaft als Adapter mit dem Werkzeuge indirekt in Werkzeugaufnahmen des Werkzeugmagazins eingesetzt werden können.
In besonders zweckmäßigen Ausgestaltungen kann die erste Werkzeugschnittstelle und/oder die zweite Werkzeugschnittstelle wiederum einen Werkzeugkegel, wie z. B. einen Steilkegel oder Hohlschaftkegel umfassen bzw. zumindest einen Werkzeugkegelabschnitt mit Einsatzabschnitt eines Werkzeugkegels, insbesondere eines Steilkegels oder Hohlschaftkegels. Hierbei können die erste Werkzeugschnittstelle und die zweite Werkzeugschnittstelle mit den gleichen bzw. unterschiedlichen Werkzeugkegeln oder Werkzeugkegelabschnitten ausgestattet sein, wobei „unterschiedliche Werkzeugkegel” bedeuten kann, dass unterschiedliche Typen von Werkzeugkegeln bereitgestellt sind und/oder Werkzeugkegel unterschiedlicher Größen bereitgestellt sind.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird gemäß Ausführungsbeispielen zusätzlich ein Werkzeugwechsler zum Wechseln eines Werkzeugs an einer Werkzeugmaschine vorgeschlagen, der zumindest einen ersten Greiferabschnitt zum Greifen eines ersten Greiferaufnahmeabschnitts einer ersten Werkzeugschnittstelle aufweist, wobei weiterhin an dem Werkzeugwechsler zumindest ein Werkzeughalter gemäß einem oder mehreren der vorhergehend genannten Ausführungen und Ausführungsbeispiele vorgesehen sein kann, wobei insbesondere der erste Greiferabschnitt des Werkzeugwechslers dazu ausgebildet ist, den ersten Greiferaufnahmeabschnitt des Werkzeughalters zu halten, aufzunehmen oder aktiv bzw. passiv zu greifen.
In diesem Zusammenhang sei darauf verwiesen, dass „aktives Greifen” bedeutet, dass ein steuerbarer Greifmechanismus vorgesehen sein kann, der eine steuerbare Zugreifbewegung ausführen kann. Dementgegen bedeutet „passives Greifen”, dass ein Greiferabschnitt einen Greiferaufnahmeabschnitt allein dadurch hält bzw. greift, indem der Greiferaufnahmeabschnitt in den Greiferabschnitt eingeführt wird. Hierbei können lockere Haltemechanismen vorgesehen sein, die z. B. mit Federn bzw. Federelementen ausgestattet sind (z. B. zum Einrasten von Halteelementen in Haltenuten aufgrund von Federkraft).
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung kann ein Werkzeugmagazin zum Einsatz an einer Werkzeugmaschine in Verbindung mit einem Werkzeugwechsler zum Ein- bzw. Auswechseln eines Werkzeugs an der Werkzeugmaschine bereit gestellt werden, wobei das Werkzeugmagazin eine Mehrzahl von Werkzeugschnittstellenaufnahmen zur Aufnahme von Werkzeugschnittstellen umfasst, und zumindest ein Werkzeughalter gemäß einem oder mehreren der vorstehend genannten Ausführungen bzw. Ausführungsbeispielen an einer der Werkzeugschnittstellenaufnahmen des Werkzeugmagazins aufgenommen ist, insbesondere z. B. idem der Werkzeughalter einen Einsatzabschnitt der ersten Werkzeugschnittstelle aufweist, der dazu eingerichtet ist, in zumindest eine der Mehrzahl von Werkzeugschnittstellenaufnahmen des Werkzeugmagazins eingesetzt zu werden.
Des Weiteren ist es gemäß weiterer Ausführungsbeispiele der Erfindung möglich ein System bereitzustellen, das einen Werkzeugwechsler und ein Werkzeugmagazin der vorstehend genannten Ausführungen bzw. Ausführungsbeispiele umfasst, ggf. insbesondere mit einer Werkzeugmaschine.
Schließlich wird in weiteren Ausführungsbeispielen gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung eine Werkzeugmaschine vorgeschlagen, mit einer Arbeitsspindel mit einer ersten Werkzeugschnittstellenaufnahme. Hierbei kann an der ersten Werkzeugschnittstellenaufnahme der Arbeitsspindel eine Spindelaufsatzvorrichtung anbringbar bzw. angebracht sein, wobei die Spindelaufsatzvorrichtung vorzugsweise eine zweite Werkzeugschnittstellenaufnahme zum Aufnehmen einer zweiten Werkzeugschnittstelle aufweisen kann (hierbei können diese Werkzeugschnittstellen entweder vom gleichen Typ und gleicher Größe sein, oder sich in Größe und/oder Werkzeugschnittstellentyp unterscheiden).
Weiterhin umfasst die Werkzeugmaschine vorzugsweise einen Werkzeugwechsler gemäß einem der vorstehend genannten Ausführungen bzw. Ausführungsbeispiele.
Der Werkzeugwechsler ist vorzugsweise dazu eingerichtet, die an der zweiten Werkzeugschnittstellenaufnahme der an der ersten Werkzeugschnittstellenaufnahme der Arbeitsspindel aufgenommenen Spindelaufsatzvorrichtung aufgenommene zweite Werkzeugschnittstelle auszuwechseln, insbesondere wenn der erste Greiferabschnitt des Werkzeugwechslers den ersten Greiferaufnahmeabschnitt des Werkzeughalters hält, und insbesondere dadurch, dass der zweite Greiferaufnahmeabschnitt der zweiten Werkzeugschnittstelle mittels des zweiten Greiferabschnitts des an dem ersten Greiferabschnitt gehaltenen Werkzeughalters gegriffen wird und/oder der erste Greiferabschnitt des Werkzeugwechslers relativ zur Arbeitsspindel der Werkzeugmaschine verfahren wird (wobei hier entweder der erste Greiferabschnitt verfahren wird, während die Arbeitsspindel fest steht, oder die Arbeitsspindel verfahren wird, wenn der erste Greiferabschnitt des Werkzeugwechslers fest steht, oder sowohl der erste Greiferabschnitt des Werkzeugwechslers und die Arbeitsspindel der Werkzeugmaschine verfahren werden).
Alternativ oder weiterhin ist der Werkzeugwechsler vorzugsweise dazu eingerichtet, insbesondere wenn der erste Greiferabschnitt des Werkzeugwechslers den ersten Greiferaufnahmeabschnitt des Werkzeughalters hält und der zweite Greiferabschnitt des Werkzeughalters den zweiten Greiferaufnahmeabschnitt der zweiten Werkzeugschnittstelle hält, die zweite Werkzeugschnittstelle an der zweiten Werkzeugschnittstellenaufnahme der an der ersten Werkzeugschnittstellenaufnahme der Arbeitsspindel aufgenommenen Spindelaufsatzvorrichtung einzuwechseln, insbesondere dadurch, dass der erste Greiferabschnitt, der den die zweite Werkzeugschnittstelle haltenden Werkzeughalter hält relativ zur Arbeitsspindel der Werkzeugmaschine verfahren wird (wobei dies wiederum bedeutet, dass die Arbeitsspindel der Werkzeugmaschine verfahren wird, während der erste Greiferabschnitt des Werkzeugwechslers fest steht, oder der erste Greiferabschnitt des Werkzeugwechslers verfahren wird, während die Arbeitsspindel fest steht, oder sowohl die Arbeitsspindel der Werkzeugmaschine als auch der erste Greiferabschnitt des Werkzeugwechslers verfahren werden).
Zusammenfassend ermöglichen es Ausführungsbeispiele der Erfindung, Lösungen bereitzustellen, die selbst bei Verwendung von Spindelaufsatzvorrichtungen wie z. B. einem Winkelkopf oder einer Vorsatzspindel an der Arbeitsspindel der Werkzeugmaschine mit einem herkömmlichen kompakten Werkzeugwechsler dennoch automatisierte und effiziente Werkzeugwechsel ermöglichen.
Kurzbeschreibung der Figuren
1 zeigt beispielhaft eine Werkzeugmaschine mit einem Werkzeugwechsler und einem Werkzeugmagazin gemäß dem Stand der Technik (insbesondere gemäß DE 10 2011 082 050 A1 ).
2A bis 2G illustrieren beispielhaft unterschiedliche Ansichten eines Werkzeughalters gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
3A und 3B zeigen unterschiedliche Ansichten eines beispielhaften Hohlschaftkegels als beispielhaftes Ausführungsbeispiel einer Werkzeugschnittstelle.
4 zeigt einen Hohlschaftkegel mit am Hohlschaftkegel angebrachten Bohrwerkzeug.
5A und 5B zeigen einen Hohlschaftkegel als Werkzeugschnittstelle mit einem an dem Hohlschaftkegel angebrachten Fräswerkzeug.
6A und 6B zeigen beispielhafte Ansichten eines Werkzeughalters gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel mit an dem Greiferabschnitt des Werkzeughalters aufgenommenem Werkzeug mit Werkzeugschnittstelle.
7 zeigt eine schematische Darstellung eines beispielhaften Systems mit einem Werkzeugmagazin und einem Werkzeugwechsler.
8 zeigt beispielhaft eine Arbeitsspindel einer Werkzeugmaschine mit einem beispielhaften Winkelkopf als beispielhafte Ausführung einer Spindelaufsatzvorrichtung mit aufgenommenem Werkzeug mit Werkzeugschnittstelle.
9A bis 9C illustrieren schematisch einen Einwechselvorgang eines Werkzeugs an einem Winkelkopf mit einem Werkzeugwechsler mit Werkzeughalter gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel.
10A bis 10G illustrieren einen Einwechselvorgang eines Werkzeugs an einem Winkelkopf mittels eines Werkzeugwechslers mit Werkzeughalter gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel mit zusätzlicher Entnahme aus einem Werkzeugmagazin.
11 zeigt ein Bauteil einer Werkzeugmaschine mit Arbeitsspindel und an der Arbeitsspindel aufgenommener Vorsatzspindel als weiteres Ausführungsbeispiel einer Spindelaufsatzvorrichtung.
12A bis 12D zeigen beispielhaft schematische Darstellungen eines Werkzeughalters gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
13A zeigt ein Bauteil einer Werkzeugmaschine mit Arbeitsspindel und einem Spindelkopf mit nicht rechtwinkligem Winkel gemäß einer weiteren Ausführung einer beispielhaften Spindelaufsatzvorrichtung.
13B zeigt eine beispielhaft schematische Darstellung eines weiteren Werkzeughalters gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Detaillierte Beschreibung der Figuren und bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung
Im Folgenden werden Beispiele der vorliegenden Erfindung detailliert unter Bezugnahme auf die Figuren beschrieben. Gleiche bzw. ähnliche Elemente in den Figuren können hierbei mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet sein, manchmal allerdings auch mit unterschiedlichen Bezugszeichen, wobei dies insbesondere die nachfolgend beschriebenen ersten, zweiten und dritten Ausführungsbeispiele betrifft.
Es sei hervorgehoben, dass die vorliegende Erfindung jedoch in keinster Weise auf die im folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiele und deren Ausführungsmerkmale begrenzt ist, sondern weiterhin Modifikationen der Ausführungsbeispiele umfasst, die durch Modifikationen der Merkmale der beschriebenen Beispiele bzw. Kombination von Merkmalen der beschriebenen Beispiele im Rahmen des Schutzumfangs der unabhängigen Ansprüche umfasst sind.
1 zeigt beispielhaft eine Perspektivdarstellung einer Werkzeugmaschine mit Werkzeugwechsler und Werkzeugmagazin gemäß dem Stand der Technik (beispielhaft entnommen aus der DE 10 2011 082 050 A1 ).
Die Werkzeugmaschine 100 umfasst ein Maschinenbett 160 auf dem endseitig ein horizontal verfahrbares Bauelement 150 (Maschinenständer) angeordnet ist, an dem wiederum ein Spindelkopfträger 130 horizontal verfahrbar angeordnet ist. Der Spindelkopfträger 130 trägt eine horizontal ausgerichtete Arbeitsspindel 110.
Auf dem Maschinenbett 160 sind schematisch Horizontalführungen vorgesehen, auf denen ein weiterer Bearbeitungstisch vorgesehen sein kann (beispielhaft nicht gezeigt), auf dem ein zu bearbeitendes Werkstück eingespannt werden kann. Die Arbeitsspindel 110 ist dazu eingerichtet, ein Werkzeug (z. B. Fräs- oder Bohrwerkzeug) aufzunehmen, um das eingespannte Werkstück zu bearbeiten, wobei durch die drei Linearachsen der Werkzeugmaschine die Position des an der Arbeitsspindel 110 aufgenommenen Werkzeugs relativ zu dem Werkstück in drei Raumrichtungen ermöglicht ist, insbesondere durch numerische Steuerung.
Des Weiteren können ein, zwei oder mehr Rund-, Schwenk- bzw. Drehachsen vorgesehen werden, die eine Orientierungsänderung des Werkstücks relativ zum Werkzeug ermöglichen (d. h. rotatorisches Verfahren).
Die Werkzeugmaschine 100 ist weiterhin mit einer Werkzeugwechselvorrichtung 300 (im Folgenden Werkzeugwechsler genannt) ausgestattet, die eine Drehachse 320 aufweist, an deren Ende ein Greiferelement 310 angeordnet ist, das um die Rotationsachse der Drehachse 320 rotiert werden kann.
Des Weiteren ist die Werkzeugmaschine 100 mit einem Werkzeugmagazin 200 ausgestattet, das beispielhaft als Radmagazin ausgebildet ist, und ein Radelement 210 umfasst, um dessen Umfang eine Mehrzahl von Werkzeug- bzw. Werkzeugschnittstellenaufnahmen 220 bereit gestellt sind, die dazu eingerichtet sind Werkzeuge bzw. Werkzeugschnittstellen bzw. an Werkzeugschnittstellen gehaltene Werkzeuge aufzunehmen.
Beispielhaft ist hierbei das Werkzeug 730 dargestellt, das an einer Werkzeugschnittstelle 600 gehalten ist, die wiederum in einer der Werkzeugschnittstellenaufnahmen 220 des Radmagazins 200 aufgenommen ist.
Gemäß dem Stand der Technik ist der Werkzeugwechsler dazu eingerichtet, mittels Greiferabschnitten des Greiferelements 310 Werkzeuge an der Spindel in einer Werkzeugwechselposition herauszunehmen bzw. auszuwechseln bzw. an einer Bereitstellungsposition des Werkzeugmagazins 200 zu entnehmen bzw. abzulegen, und aus dem Werkzeugmagazin an der Bereitstellungsposition entnommene Werkzeuge an der Arbeitsspindel 110 an der Werkzeugwechselposition einzusetzen bzw. einzuwechseln. Hierzu ist der Werkzeugwechsler 300 zumindest dazu eingerichtet, zwischen der Werkzeugwechselposition der Arbeitsspindel 110 und der Bereitstellungsposition des Werkzeugmagazins 200 verfahren zu werden.
Wie allerdings bereits beschrieben, kann es vorkommen, dass ein Bediener für bestimmte besondere Arbeitsvorgänge ein Werkzeug nicht direkt an der Arbeitsspindel 110 einsetzen bzw. einwechseln will, sondern an einer zusätzlich an der Arbeitsspindel 110 angebrachten Spindelaufsatzvorrichtung, wie z. B. einem Spindelkopf bzw. einer Vorsatzspindel. Hierdurch wird die Werkzeugposition jedoch an der Wechselposition der Arbeitsspindel 110 verändert, d. h. insbesondere verschoben und/oder verschwenkt bzw. anders orientiert.
Bei Verwendung einer Vorsatzspindel als Spindelaufsatzvorrichtung wird zumindest die Position des Werkzeugs im Vergleich zur Position an der Arbeitsspindel in Spindelachsrichtung um zumindest die Länge der Vorsatzspindel verschoben. Bei Verwendung eines Winkelkopfs wird zusätzlich zu der Positionsverschiebung zudem entsprechend des Winkels des Winkelkopfs eine Orientierung des Werkzeugs verändert. Dies bedeutet, dass der Werkzeugwechsler der 1 bei Verwendung einer zusätzlichen Spindelaufsatzvorrichtung an der Arbeitsspindel 110 nicht mehr dazu in der Lage ist, das Werkzeug an der Spindelaufsatzvorrichtung automatisch ein- bzw. auszuwechseln, sodass der Bediener gezwungen ist, Werkzeuge an der Spindelaufsatzvorrichtung manuell ein- bzw. auszuwechseln, wobei unerwünschte Stillstandzeiten der Maschine in Kauf genommen werden müssen und zudem das Verletzungsrisiko des Bedieners erhöht ist, da dieser in den Arbeitsraum der Werkzeugmaschine eingreifen muss, der nach Bearbeitungsgängen regelmäßig mit scharfkantigen Werkstückspänen der vorherigen Bearbeitungsphasen verschmutzt ist.
Um dennoch bei Verwendung von Spindelaufsatzvorrichtungen an der Arbeitsspindel 110 (z. B. Vorsatzspindel oder Winkelkopf) automatische Werkzeugwechsel zu ermöglichen, ohne den Werkzeugwechsler 300 auswechseln zu müssen oder weitere Verfahrbarkeiten des Werkzeugwechslers 300 bereit zu stellen, werden in den folgenden Ausführungsbeispielen Werkzeughalter vorgeschlagen, die als Adapterstücke bzw. Zwischenstücke verwendet werden können, um mit dem unveränderten Werkzeugwechsler 300 gemäß 1 (oder anderer herkömmlicher Werkzeugwechsler) Werkzeuge weiterhin automatisch ein- bzw. auswechseln zu können.
2A bis 2G zeigen hierbei eine Vielzahl von schematischen beispielhaften Darstellungen eines Werkzeughalters 510 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Der Werkzeughalter 510 umfasst beispielhaft ein mittig angeordnetes Basiskörperelement 511 an dessen einem Ende 511a beispielhaft ein Abschnitt einer beispielhaft als Hohlschaftkegelabschnitt ausgebildeter Abschnitt einer Werkzeugschnittstelle 513 angebracht ist. Die Werkzeugschnittstelle 513 umfasst einen Greiferaufnahmeabschnitt 513a mit einer umfänglichen Greiferrille gemäß der Ausgestaltung eines Greiferaufnahmeabschnitts eines Hohlschaftkegels.
Zudem weist die Werkzeugschnittstelle 513 weiterhin einen Einsatzabschnitt 513b auf, der beispielhaft als Einsatzabschnitt eines Hohlschaftkegels ausgebildet ist. Der Einsatzabschnitt 513b der Werkzeugschnittstelle 513 ist dazu ausgebildet, in die Werkzeugschnittstellenaufnahme einer Arbeitsspindel, eines Winkelkopfs, einer Vorsatzspindel oder einer anderen Spindelaufsatzvorrichtung, sowie in Aufnahmen eines Werkzeugmagazins eingesetzt zu werden.
Der Greiferaufnahmeabschnitt 513a insbesondere mit einer Greiferrille eines Hohlschaftkegelabschnitts, ist dazu eingerichtet, von einem Greiferabschnitt des Werkzeugwechslers 310, insbesondere eines Greiferabschnitts 311 des Greiferelements 310 des Werkzeugwechslers 300 gegriffen, gehalten bzw. aufgenommen zu werden.
Beispielhaft ist in diesem ersten Ausführungsbeispiel der Basiskörper 511 des Werkzeughalters 510 als Formelement mit einem ersten Endabschnitt 511a, einem Mittelabschnitt 511c und einem anderen zweiten Endabschnitt 511b ausgestaltet, an dessen Ende 511a ein Werkzeugschnittstellenelement 513 angebracht ist, mit einem Greiferaufnahmeabschnitt 513a und einem Einsatzabschnitt 513b.
Beispielhaft ist das Werkzeugschnittstellenelement 513 als Hohlschaftkegel bzw. Hohlschaftkegelabschnitt ausgebildet, wobei die Erfindung in keinster Weise auf die Verwendung von Hohlschaftkegeln bzw. Hohlschaftkegelabschnitten begrenzt ist und weiterhin eine Vielzahl von andersartigen Werkzeugschnittstellen, insbesondere Werkzeugkegeln bereit gestellt werden können, d. h. insbesondere neben der Ausgestaltung als Hohlschaftkegel bzw. Hohlschaftkegelabschnitt des Weiteren auch als Steilkegel bzw. Steilkegelabschnitte.
Des Weiteren können für jede der genannten Werkzeugschnittstellen Werkzeughalter gemäß 2A bereitgestellt werden, mit unterschiedlichen Größen der Werkzeugschnittstelle, d. h. insbesondere unterschiedlichen Werkzeugschnittstellendurchmessern.
An dem Werkzeughalter 510 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel ist an dem anderen Ende 511b des Basiskörperelements 511 ein Greiferabschnitt 512 ausgebildet, der beispielhaft Teil des Formelements ist, das den Basiskörper 511 ausbildet. In weiteren Ausführungsbeispielen ist es jedoch möglich separate Greiferaufnahmeabschnittelemente vorzusehen, die an dem anderen Ende 511b des Basiskörpers 511 des Werkzeughalters 510 angebracht bzw. fixiert sein können.
Der Greiferabschnitt 512 ist hierbei beispielhaft derart ausgebildet, dass ein Greiferaufnahmeabschnitt einer Werkzeugschnittstelle gegriffen, gehalten bzw. aufgenommen werden kann, insbesondere z. B. ein Greiferaufnahmeabschnitt mit einer Greiferrille eines Werkzeugkegels, insbesondere Hohlschaftkegels oder Steilkegels. Wiederum können verschiedene Werkzeughalter 510 bereitgestellt werden, mit unterschiedlichen Durchmessern des Greiferabschnitts 512 bzw. mit anderen Formen des Greiferabschnitts 512.
2A bis 2D zeigen beispielhaft unterschiedliche Perspektivdarstellungen des Werkzeughalters gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel.
2E zeigt eine Seitenansicht des beispielhaften Werkzeughalters 510 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel, wobei hierbei dargestellt ist, dass die Symmetrieachse SA2 des Werkzeugschnittstellenelements 513 und die Symmetrieachse SA1 des Greiferabschnitts 512 einen rechten Winkel einnehmen, sodass ein derartiger Werkzeughalter 510 insbesondere für die Verwendung zum Ein- bzw. Auswechseln von Werkzeugen an einem rechtwinkligen Winkelkopf als beispielhafte Spindelaufsatzvorrichtung verwendet werden kann.
Schließlich zeigen die 2F und 2G jeweils eine Draufsicht bzw. Vorderansicht des Werkzeughalters 510 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel.
Beispielhaft ist der Greiferabschnitt 512 derart eingerichtet, dass an dem Greiferabschnitt 512 ein Greiferaufnahmeabschnitt einer weiteren Werkzeugschnittstelle gegriffen werden kann, wie z. B. eine Greiferrille 620 eines Hohlschaftkegels gemäß 3A und 3B.
3A und 3B zeigen beispielhaft verschiedene Perspektivdarstellungen eines Hohlschaftkegels als beispielhafte Ausführung einer Werkzeugschnittstelle. Der Hohlschaftkegel 600 weist einen Einsatzabschnitt 610 auf, an dem der Hohlschaftkegel 600 in eine Werkzeugschnittstellenaufnahme einer Arbeitsspindel, eine Werkzeugschnittstellenaufnahme einer Spindelaufsatzvorrichtung oder in eine Werkzeugschnittstellenaufnahme eines Werkzeugmagazins eingesetzt werden kann.
Des Weiteren weist der Hohlschaftkegel 600 einen Greiferaufnahmeabschnitt 620 mit Greiferrille auf, an der der Hohlschaftkegel 600 von einem Greifer eines Werkzeugwechslers 300 bzw. dem Greiferabschnitt 512 des Werkzeughalters 510 gegriffen, gehalten bzw. aufgenommen werden kann.
Des Weiteren, als dritter Abschnitt, weist der Hohlschaftkegel 600 einen Werkzeugaufnahmeabschnitt 630 auf, an dem ein Werkzeug gehalten bzw. eingesetzt bzw. fixiert werden kann.
Beispielhaft zeigt hierbei 4 eine Perspektivdarstellung des Hohlschaftkegels 600, wobei an dem Werkzeugaufnahmeabschnitt 630 der 3A und 3D ein Werkzeugaufsatz 710 angesetzt bzw. fixiert ist mit einem Werkzeugaufsatzelement 711, an dem ein Bohrwerkzeug 712 eingesetzt und fixiert ist. Die 5A und 5B zeigen beispielhaft einen Hohlschaftkegel 600 gemäß den 3A und 3B, an dessen Werkzeugaufnahmeabschnitt 630 ein größer dimensioniertes Fräswerkzeug 720 angesetzt und fixiert ist.
Beispielhaft sei darauf hingewiesen, dass das beispielhafte Werkzeugschnittstellenelement 513 der 2A bis 2G entweder identisch mit dem Hohlschaftkegel 600 der 3A und 3B ausgestaltet sein kann, oder als Teilelement eines Hohlschaftkegels, das nur den Einsatzabschnitt 610 und den Greiferaufnahmeabschnitt 620, jedoch ohne Werkzeugaufnahmeabschnitt 630 aufweist.
6A und 6B zeigen den Werkzeughalter 510 gemäß den 2A bis 2G mit einem beispielhaften an dem Greiferabschnitt 512 aufgenommenen Werkzeug 730, das an einem Hohlschaftkegel 600 gemäß 3A und 3B angebracht ist.
Insbesondere hält bzw. greift der einseitig geöffnete Greiferabschnitt 512 des Werkzeughalters 510 den Greiferaufnahmeabschnitt 620 des Hohlschaftkegels 600, der auf der einen Seite das Werkzeug 730 hält bzw. fixiert und auf der anderen Seite den herausstehenden Einsatzabschnitt 610 aufweist, mit dem der Hohlschaftkegel 600 in eine Werkzeugschnittstellenaufnahme einer Arbeitsspindel einer Werkzeugmaschine, in eine Werkzeugschnittstellenaufnahme einer Spindelaufsatzvorrichtung, wie z. B. einem Winkelkopf oder einer Vorsatzspindel, und/oder einer Werkzeugschnittstellenaufnahme eines Werkzeugmagazins aufgenommen werden kann. Aufgrund der Anordnung bzw. Orientierung der Symmetrieachsen SA1 und SA2 des Greiferabschnitts 512 und des Werkzeugschnittstellenelements 513 ist die Rotationsachse des Werkzeugs 730 rechtwinklig orientiert zu der Symmetrieachse des Werkzeugschnittstellenelements 513, bzw. die Symmetrieachse des Hohlschaftkegels 600 ist rechtwinklig orientiert zu der Symmetrieachse SA2 des Werkzeugschnittstellenelements 513. Zudem bewirkt die Ausgestaltung des Basiskörperelements 511 beispielhaft eine relative Positionsverschiebung zwischen dem Werkzeugschnittstellenelement 513 des Werkzeughalters 510 und des an dem Greiferabschnitt 512 des Werkzeughalters 510 aufgenommenen Hohlschaftkegels 600.
7 zeigt beispielhaft ein Werkzeugmagazin 200, das beispielhaft als Radmagazin ausgestaltet ist (z. B. gemäß 1). Das Werkzeugmagazin 200 umfasst analog zur 1 ein Radelement 510, an dessen Umfang eine Vielzahl von Werkzeugschnittstellenaufnahmen 220 angeordnet sind, in denen Werkzeugschnittstellen aufgenommen werden können, insbesondere derart, dass die Symmetrieachsen der Werkzeugschnittstellen radial in Bezug auf das Radelement 210 ausgerichtet sind.
Beispielhaft ist in 7 gezeigt, dass eine der Werkzeugschnittstellenaufnahmen 220 eine Werkzeugschnittstelle mit dem Werkzeug 720 gemäß den 5A und 5B aufnimmt, und dass eine andere Werkzeugschnittstellenaufnahme 220 des Werkzeugmagazins 200 eine Werkzeugschnittstelle mit einem Werkzeug 710 gemäß 4 aufnimmt. Beispielhaft nimmt eine weitere Werkzeugschnittstellenaufnahme 220 des Werkzeugmagazins 200 einen Werkzeughalter 510 mit einem an dem Werkzeughalter 510 gehaltenen Werkzeug 730 auf.
Hierbei ist zu beachten, dass die Werkzeugschnittstellenaufnahme 220 insbesondere den Einsatzabschnitt 513b des Werkzeugschnittstellenelements 513 des Werkzeughalters 510 aufnimmt, wobei das Werkzeug 730 an einem Hohlschaftkegel 600 befestigt ist, dessen Greiferrille des Greiferaufnahmeabschnitts 620 an dem Greiferabschnitt 512 des Werkzeughalters 510 aufgenommen ist. Dementsprechend ist das Werkzeug 730 gemäß der Aufnahmeposition an dem Werkzeugmagazin 200 nicht radial relativ zu dem Radelement 210 ausgerichtet, sondern tangential, gemäß dem rechtwinkligen Winkel der Symmetrieachsen SA1 und SA2 des Werkzeugschnittstellenelements 513 und des Greiferabschnitts 512 des Werkzeughalters 510.
7 zeigt weiterhin einen Werkzeugwechsler 300 mit einem verfahrbaren Bauteil 330, das eine Rundachseinrichtung 320 hält, in dem eine Welle 340 aufgenommen ist, an deren anderem Ende ein Greiferelement 310 angebracht ist.
Das Greiferelement 310 ist senkrecht zu der Achse des Wellenelements 340 ausgerichtet und umfasst an seinen jeweiligen Enden Greiferabschnitte 311 bzw. 312 zum Greifen eines Greiferaufnahmeabschnitts einer Werkzeugschnittstelle.
Analog zu 1 ist das Bauteil 330 des Werkzeugwechslers 300 linear verfahrbar, insbesondere in einer Richtung senkrecht zu der Ebene des Radelements 210. Hierbei ist der Werkzeugwechsler 300 insbesondere zwischen dem Werkzeugmagazin 200 und der in 7 nicht dargestellten Arbeitsspindel 110 der Werkzeugmaschine 100 verfahrbar.
Zudem kann die Welle 340 in axialer Richtung verfahren werden, um zu ermöglichen, dass eine von einer der Greiferabschnitte 311 bzw. 312 des Greiferelements 310 gegriffene Werkzeugschnittstelle in radialer Richtung an der Entnahmeposition des Werkzeugmagazins 200 aus einer Werkzeugschnittstellenaufnahme 220 entnommen bzw. in diese eingesetzt werden kann, oder in Spindelachsrichtung an der Arbeitsspindel eingesetzt bzw. herausgenommen zu werden.
Der genauere Ablauf des Werkzeugwechsels bzw. des Ein- bzw. Auswechselns eines Werkzeugs an der Arbeitsspindel wird weiter unten beschrieben. Es sei jedoch darauf hingewiesen, dass die axiale Verfahrbarkeit der Welle 340 an dem Drehachselement 320 nur einen kleinen Verfahrweg von wenigen Millimetern bis wenigen Zentimetern betragen kann, um die Entnahme bzw. das Einsetzen von Werkzeugschnittstellen in Werkzeugschnittstellenaufnahmen zu ermöglichen.
Für den Werkzeugwechsel ist die Drehachseinrichtung 320 weiterhin dazu ausgebildet, die Welle 340 zu rotieren, insbesondere zumindest um 180°, um das Greiferelement 310 zu verschwenken und dabei die Positionen der Greiferabschnitte 311 bzw. 312 auszutauschen bzw. umzuflippen.
Beispielhaft sei darauf hingewiesen, dass eine der Werkzeugschnittstellenaufnahmen 220 des Werkzeugmagazins 200 gemäß 7 weiterhin einen Werkzeughalter 520 gemäß einer weiteren Ausführung der Erfindung hält, die im Folgenden unter Bezugnahme auf die 12A bis 12D beschrieben wird.
8 zeigt beispielhaft eine Perspektivdarstellung einer Arbeitsspindel 110 einer Werkzeugmaschine 100 (z. B. gemäß 1) mit einer Werkzeugschnittstellenaufnahme 111. An der Arbeitsspindel 110 ist in 8 beispielhaft ein rechtwinkliger Winkelkopf 800 als Ausführungsbeispiel einer Spindelaufsatzvorrichtung aufgesetzt, wobei wiederum an der Arbeitsspindel 110 an dessen Werkzeugschnittstellenaufnahme 111 ein Hohlschaftkegel 600 zum Einsatz kommt.
Der Winkelkopf 800 umfasst beispielhaft eine Werkzeugschnittstellenaufnahme 810, die an der Oberseite eines Winkelkopfgehäuses 820 angeordnet ist, wobei das Winkelkopfgehäuse 820 beispielhaft an einem Befestigungselement 830 angeordnet ist, mit dem der Winkelkopf 800 an der Arbeitsspindel 110 befestigt ist.
An der Werkzeugschnittstellenaufnahme 810 des Winkelkopfgehäuses 820 des Winkelkopfs 800 ist eine Werkzeugschnittstelle, insbesondere ein Hohlschaftkegel 600, mit einem daran angebrachten Werkzeug 730 aufgenommen.
Der Winkelkopf 800 ist beispielhaft über das Befestigungselement 830 drehfest und ortsfest an der Arbeitsspindel 110 befestigt, wobei im Inneren des Winkelkopfgehäuses 820 z. B. ein Getriebe mit Getriebeübertragungen vorgesehen sein kann (nicht gezeigt) über das die Arbeitsspindel 110 über das an der Werkzeugschnittstellenaufnahme 111 aufgenommene Werkzeugschnittstellenelement (z. B. Hohlschaftkegel 600), die an der Werkzeugschnittstellenaufnahme 810 des Winkelkopfs 800 aufgenommene Werkzeugschnittstelle 600 bzw. darüber das Werkzeug 730 rotatorisch antreiben kann.
Aufgrund der rechtwinkligen Ausgestaltung des Winkelkopfs beträgt die Rotationsachse des Werkzeugs 730 relativ zu der Spindelachse der Arbeitsspindel 110 beispielhaft einen rechten Winkel. Dieser rechte Winkel bzw. die Beabstandung des Werkzeugs 730 relativ zu der Werkzeugschnittstellenaufnahme 111 der Arbeitsspindel 110 kann vorteilhaft durch die Ausgestaltung des Werkzeughalters 510 gemäß des ersten Ausführungsbeispiels ausgeglichen werden, sodass ohne Anpassung des Werkzeugwechslers 300 weiterhin eine automatisierte Ein- bzw. Auswechslung des Werkzeugs 730 an der Werkzeugschnittstellenaufnahme 810 des Winkelkopfs 800 ermöglicht ist.
Zur Verdeutlichung dieses Sachverhalts zeigt 9A beispielhaft den Werkzeugwechsler 300 gemäß 7, wobei an den Greiferabschnitten 311 bzw. 312 des Greiferelements 310 des Werkzeugwechslers 300 jeweils die jeweiligen Werkzeughalter 510 aufgenommen sind, d. h. insbesondere deren Greiferaufnahmeabschnitte 513a der Werkzeugschnittstellenelemente 513. Weiterhin sind wiederum die Werkzeuge 730 bzw. die Greiferaufnahmeabschnitte der die Werkezeuge 730 haltenden Hohlschaftkegel 600 an den jeweiligen Greiferabschnitten 512 der Werkzeughalter 510 gehalten.
Die 9B und 9C zeigen den Werkzeugwechsler 300 mit an den Greiferabschnitten 311 bzw. 312 des Greiferelements 310 gehaltenen Werkzeughaltern 510 gemäß 9A und die Arbeitsspindel 110 mit Winkelkopf 800 gemäß 8, wobei die Positionierung des Werkzeugwechslers und der Arbeitsspindel an der Werkzeugwechselposition der Arbeitsspindel 110 gezeigt ist, an der der Werkzeugwechsler 300 das Werkzeug 730 an dem Winkelkopf 800 ein- bzw. auswechseln kann.
Die 10A bis 10G illustrieren hierbei schrittweise den Einwechselvorgang des Werkzeugs 730 an dem Werkzeugschnittstellenaufnahmeabschnitt 810 des Winkelkopfs 800. 10A zeigt hierbei die Situation gemäß 7, wobei die Werkzeugschnittstellenaufnahme 220 des Werkzeugmagazins 200, das den Werkzeughalter 510 mit dem Werkzeug 730 aufnimmt, bereits zu der Entnahmeposition verfahren ist.
Zuvor kann ein weiterer Schritt vorangegangen sein, in dem diese Werkzeugschnittstellenaufnahme 220 durch Rotation des Radelements 210 zu dieser Werkzeugentnahmeposition rotiert wurde. In dieser Werkzeugentnahmeposition ist die Symmetrieachse der Werkzeugschnittstellenaufnahme 220 bzw. des in dieser Werkzeugschnittstellenaufnahme 220 aufgenommenen Werkzeugschnittstellenelements parallel orientiert relativ zu der Symmetrieachse des Greiferabschnitts 312 des Greiferelements 310 des Werkzeugwechslers 300.
In einem weiteren Schritt wird der Werkzeugwechsler 300 senkrecht zur Ebene des Radelements 210 zu dem Werkzeugmagazin 200 hin verfahren, bis der Greiferabschnitt 312 des Greiferelements 310 des Werkzeugwechslers 300 an den Greiferaufnahmeabschnitt des Werkzeughalters 510 kommt bzw. diesen greift (s. 10B). Durch Verfahren des Greiferelements 310 (z. B. mittels Verfahren der Welle 340 gemäß 9A) in radialer Richtung des Radelements 210 weg von dem Werkzeugmagazin 200 kann der Werkzeughalter 510 aus der Werkzeugschnittstellenaufnahme 220 des Werkzeugmagazins 200 entnommen werden, woraufhin der Werkzeugwechsler 300 wiederum weg von dem Werkzeugmagazin und hin zur Arbeitsspindel 110 in Richtung Senkrechte zur Ebene des Radelements 210 verfahren werden kann (s. 10C).
Zwischen der Entnahmeposition an dem Werkzeugmagazin 200 und der Werkzeugwechselposition der Arbeitsspindel 110 wird das Greiferelement 310 um 180° verdreht, sodass die Positionen der Greiferabschnitte 311 und 312 des Greiferelements 310 vertauscht werden (s. 10D). Anschließend kann der Werkzeugwechsler 300 weiter zu der Werkzeugspindel 110 verfahren werden, bis das Werkzeug 730, das an dem Werkzeughalter 510 gehalten wird, der an dem Greiferabschnitt 312 des Greiferelements 310 des Werkzeugwechslers 300 gehalten wird, in die Werkzeugschnittstellenaufnahme 810 des Winkelkopfs 800 an der Arbeitsspindel 110 eingesetzt bzw. eingewechselt werden kann (s. 10E und 10F).
Anschließend wird der Werkzeugwechsler 300 von der Arbeitsspindel 110 wegverfahren, um zu ermöglichen, dass ein Werkstück bearbeitet wird mit dem Werkzeug 730, das an der Werkzeugschnittstellenaufnahme 810 des Winkelkopfs 800 aufgenommen ist. Hierbei zeigt 10G die Situation nach Abschluss des Einwechselns des Werkzeugs 730 am Winkelkopf 800 mit dem automatischen Werkzeugwechsler 300.
Es sei darauf hingewiesen, dass die 10A bis 10G beispielhaft einen Ablauf eines Vorgangs zeigen, bei dem ein Werkzeughalter 510 mit Werkzeug 730 aus dem Werkzeugmagazin entnommen wird und an dem Winkelkopf 800 eingewechselt wird. Um das Werkzeug 730 an dem Winkelkopf 800 herauszunehmen und in dem Werkzeugmagazin 200 abzulegen werden diese Schritte in umgekehrter Reihenfolge durchgeführt.
Aufgrund der Bereitstellung von zwei Greiferabschnitten 311 und 312 an dem Greiferelement 310 des Werkzeugwechslers 300 kann zudem ein gleichzeitiger Werkzeugwechsel durchgeführt werden, an dem zuerst ein Werkzeug an dem Werkzeugmagazin 200 entnommen wird, daraufhin das andere an dem Winkelkopf 800 eingesetzte Werkzeug mittels des anderen Greiferabschnitts herausgenommen wird, das Greiferelement 310 rotiert wird um das aus dem Werkzeugmagazin entnommene Werkzeug einzusetzen und erst danach das entnommene Werkzeug wieder zu dem Werkzeugmagazin hinzufahren und dort abzulegen.
11 zeigt eine weitere beispielhafte Situation, in der ein Bauteil 130 (z. B. ein Spindelkopfträger 130 analog 1) mit einem beispielhaften Schwenkkopf 120, an dem eine Arbeitsspindel 110 gehalten wird, eine zusätzliche Vorsatzspindel 900 als weiteres Ausführungsbeispiel einer Spindelaufsatzvorrichtung bereit gestellt ist.
Die Vorsatzspindel 900 umfasst eine Werkzeugschnittstellenaufnahme 910 und ist insgesamt auf die Spindel 110 aufgesetzt. Durch ein nicht gezeigtes Getriebe im Inneren der Vorsatzspindel 900 kann das an der Werkzeugschnittstellenaufnahme 910 aufgenommene Werkzeug 730 mit Werkzeugschnittstelle 600 (beispielhaft Hohlschaftkegel) von der Spindel 110 angetrieben werden, wobei die jeweiligen Spindelachsen bevorzugt parallel und weiter bevorzugt axial zueinander ausgerichtet sind.
Um bei einer derartigen Situation einen automatisierten Werkzeugwechsel zu ermöglichen wird ein Werkzeughalter 520 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung vorgeschlagen.
12A zeigt den Werkzeughalter 520 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung, wobei der Werkzeughalter 520 sich von dem Werkzeughalter 510 des ersten Ausführungsbeispiels nur durch die Form des Basiskörperelements 521 unterscheidet, sodass die Orientierung der Symmetrieachsen des Greiferabschnitts 522 und des Werkzeugschnittstellenelements 523 unterscheiden.
12B bis 12D zeigen weitere Ansichten des Werkzeughalters 520 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Der Werkzeughalter 520 umfasst das Basiskörperelement 521 mit einem ersten Endabschnitt 521a an dem das Werkzeugschnittstellenelement 523 angeordnet bzw. angebracht ist. Das Werkzeugschnittstellenelement 523 weist den Greiferaufnahmeabschnitt 523a und den Einsatzabschnitt 523b auf (analog zu dem Werkzeugschnittstellenelement 513). Das Basiskörperelement 521 weist weiterhin einen mittleren Abschnitt 521c und einen zweiten Endabschnitt 521b auf, wobei der Endabschnitt 521b beispielhaft den Greiferabschnitt 522 des Werkzeughalters 520 aufweist, an dem ein Hohlschaftkegel 600 mit Werkzeug 730 gehalten bzw. gegriffen wird.
Gemäß 12C wird beispielhaft verdeutlicht, dass die Symmetrieachse SA1 des Werkzeugs 730 bzw. des Hohlschaftkegels 600 bzw. demzufolge des Greiferabschnitts 522 des Werkzeughalters 520 parallel ausgerichtet ist zu der Symmetrieachse SA2 des Werkzeugschnittstellenelements 523. Jedoch sind diese Symmetrieachsen SA1 und SA2 beispielhaft parallel verschoben.
Durch die parallele Anordnung der Symmetrieachsen SA1 und SA2 ist der Werkzeughalter 520 dazu eingerichtet, dazu genutzt zu werden, ein Werkzeug an einer Vorsatzspindel automatisch ein- bzw. auszuwechseln, die als beispielhafte Spindelaufsatzvorrichtung an eine Arbeitsspindel 110 der Werkzeugmaschine 100 aufgesetzt sein kann.
13A zeigt beispielhaft eine weitere Situation, die sich im Vergleich zu 11 nur dadurch unterscheidet, dass statt der Vorsatzspindel 900 ein Winkelkopf 850 angeordnet ist, wobei dieser Winkelkopf 850 im Unterschied zu dem beispielhaften Winkelkopf 800 gemäß 8 keinen rechten Winkel zwischen Spindelachse 110 und Achse der Werkzeugschnittstellenaufnahme 851 aufweist, sondern einen von 90° abweichenden Winkel.
Dementsprechend wird gemäß 13B in einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ein weiterer Werkzeughalter 530 vorgeschlagen.
Der Werkzeughalter 530 gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung umfasst ein Basiskörperelement 530 an dem ein Werkzeugschnittstellenelement 533 analog zu den vorherigen Ausführungsbeispielen angeordnet bzw. angebracht sein kann. Das Werkzeugschnittstellenelement 533 umfasst den Greiferaufnahmeabschnitt 533a und den Einsatzabschnitt 533b. Am anderen Ende des Basiskörperelements 531 des Werkzeughalters 530 gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist der Greiferabschnitt 532 vorgesehen, dessen Symmetrieachse entsprechend dem Winkel des Winkelkopfs 850 relativ zu der Symmetrieachse des Werkzeugschnittstellenelements 533 geneigt ist.
Insbesondere kann der Winkel zwischen der Symmetrieachse des Greiferabschnitts 532 bzw. des in dem Greiferabschnitt 532 aufgenommenen Hohlschaftkegels 600 oder dessen Werkzeug 730 relativ zu der Symmetrieachse des Werkzeugschnittstellenelements 533 um einen Winkel < 90° geneigt sein.
Gemäß den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen werden Werkzeughalter verschiedenster Ausführungen bereitgestellt, die jeweils Hohlschaftkegel bzw. Hohlschaftkegelabschnitte als beispielhafte Werkzeugschnittstellen bzw. Werkzeugschnittstellenabschnitte aufweisen, wobei die Werkzeughalter zudem einen Greiferabschnitt zum Greifen einer weiteren Werkzeugschnittstelle entweder des gleichen Typs oder eines unterschiedlichen Typs und/oder der gleichen Größe oder einer unterschiedlichen Größe zu greifen, wobei die jeweiligen Symmetrieachsen entsprechend der zu verwendenden Spindelaufsatzvorrichtung ausgebildet sind.
Hierfür können jedoch für jede Spindelaufsatzvorrichtung entsprechende Werkzeughalter mit entsprechenden geometrischen Beziehungen vorgehalten werden. Es ist daher in weiteren Ausführungsbeispielen möglich, die beschriebenen Werkzeughalter derartig weiterzubilden, dass der Greiferabschnitt und/oder der Greiferaufnahmeabschnitt an dem Werkzeughalter relativ zueinander verschoben und/oder verschwenkt werden können, sodass ein einziger Werkzeughalter an die jeweilige Dimension bzw. geometrische Beziehung der Spindelaufsatzeinrichtung angepasst werden kann, insbesondere durch Einstellen der Positionierung bzw. der Orientierung der Greiferabschnitte und Greiferaufnahmeabschnitte des Werkzeughalters zueinander.
Zusammenfassend wird gemäß der vorliegenden Erfindung ein Werkzeughalter bereitgestellt, der einfach und mit wenig Teilen kostengünstig hergestellt werden kann, der es jedoch zugleich ermöglicht an bekannten Werkzeugmaschinen mit automatischen Werkzeugwechslern auch dann automatische Werkzeugwechsel durchzuführen, wenn zusätzliche Spindelaufsatzvorrichtungen, wie z. B. Winkelköpfe oder Vorsatzspindeln verwendet werden, ohne dass der Werkzeugwechsler modifiziert, umgebaut oder ausgetauscht werden muss, insbesondere mit größeren und platzraubenderen Werkzeugwechslern mit höherer Verfahrbarkeitsmobilität.
Die vorliegende Erfindung ermöglicht es somit vorteilhaft, den automatischen Einsatzbereich mit Werkzeugwechsler mit einfachen und kostengünstigen Mitteln signifikant zu erhöhen, wobei gleichzeitig neben der Erweiterung des automatisierten Anwendungsbereichs der Werkzeugmaschine zudem die Sicherheit des Bedieners durch Reduzierung des Verletzungsrisikos bei manuellem Auswechseln von Werkzeugen an Spindelaufsatzvorrichtungen erhöht werden kann.
Gemäß der vorliegenden Erfindung können sowohl einzelne als auch Gruppen von Werkzeughaltern unterschiedlicher Orientierung und/oder Dimension bereit gestellt werden, insbesondere für unterschiedliche Werkzeugschnittstellentypen und Werkzeugschnittstellengrößen.
Des Weiteren können Werkzeugwechsler mit einem oder mehreren dieser Werkzeughalter bereitgestellt werden. Des Weiteren können Werkzeugmagazine, insbesondere Radmagazine, Regalmagazine oder Kettenmagazine bereit gestellt werden, die an einer oder mehrerer der Werkzeugschnittstellenaufnahmen erfindungsgemäße Werkzeughalter aufweisen. Des Weitern können Systeme mit Werkzeugmagazin, Werkzeugwechsler und einem oder mehrerer Werkzeughalter bereitgestellt werden. Schließlich können Werkzeugmaschinen mit Werkzeugmagazin und/oder Werkzeugwechsler bereitgestellt werden, wobei der Werkzeugwechsler und/oder das Werkzeugmagazin mit einem oder mehreren erfindungsgemäßen Werkzeughaltern ausgestattet ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102011082050 A1 [0006, 0006, 0011, 0051, 0067]

Claims

Werkzeughalter zum Einsatz an einem Werkzeugwechsler zum Ein- bzw. Auswechseln eines Werkzeugs an einer Werkzeugmaschine, umfassend: – einen ersten Greiferaufnahmeabschnitt (513a; 523a; 533a) einer ersten Werkzeugschnittstelle (513; 600) zur Aufnahme an einem ersten Greiferabschnitt (311; 312) des Werkzeugwechslers (300), und – einen zweiten Greiferabschnitt (512; 522; 532) zum Greifen eines zweiten Greiferaufnahmeabschnitts (620) einer zweiten Werkzeugschnittstelle (600).
Werkzeughalter gemäß Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein Basiskörperelement (511; 512; 513), an dem der erste Greiferaufnahmeabschnitt (513a; 523a; 533a) der ersten Werkzeugschnittstelle und/oder der zweite Greiferabschnitt (512; 522; 532) zum Greifen des zweiten Greiferaufnahmeabschnitts (620) der zweiten Werkzeugschnittstelle angeordnet (600) sind/ist.
Werkzeughalter gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Basiskörperelement ein Formelement aus Metall, Kunststoff oder faserverstärktem Verbundstoff umfasst.
Werkzeughalter gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Greiferaufnahmeabschnitt (513a; 523a; 533a) der ersten Werkzeugschnittstelle und/oder der zweite Greiferabschnitt (512; 522; 532) als Formabschnitt des Formelements ausgebildet ist.
Werkzeughalter gemäß Anspruch 3 oder 4, gekennzeichnet durch ein den ersten Greiferaufnahmeabschnitt (513a; 523a; 533a) der ersten Werkzeugschnittstelle aufweisendes erstes Werkzeugschnittstellenelement (513; 523; 533), das an einem ersten Ende (511a; 521a; 531a) des Basiskörperelements (511; 521; 531) angeordnet ist; und/oder ein den zweiten Greiferabschnitt (512; 522; 532) aufweisendes zweites Greiferelement, das an einem zweiten Ende (511b; 521b; 531b) des Basiskörperelements (511; 521; 531) angeordnet ist.
Werkzeughalter gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Werkzeugschnittstelle und/oder die zweite Werkzeugschnittstelle einen Werkzeugkegel (600) oder zumindest einen Werkzeugkegelabschnitt mit Greiferaufnahmeabschnitt (620; 513a; 523a; 533a) eines Werkzeugkegels umfasst; oder die erste Werkzeugschnittstelle einen ersten Werkzeugkegel (600) oder zumindest einen Werkzeugkegelabschnitt mit Greiferaufnahmeabschnitt (620; 513a; 523a; 533a) eines ersten Werkzeugkegels umfasst und/oder die zweite Werkzeugschnittstelle einen zweiten Werkzeugkegel (600) oder zumindest einen Werkzeugkegelabschnitt mit Greiferaufnahmeabschnitt (620; 513a; 523a; 533a) eines zweiten Werkzeugkegels umfasst.
Werkzeughalter gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkzeugkegel der ersten Werkzeugschnittstelle ein Steilkegel oder ein Hohlschaftkegel (600) ist und/oder der Werkzeugkegel der zweiten Werkzeugschnittstelle ein Steilkegel oder ein Hohlschaftkegel (600) ist.
Werkzeughalter gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Greiferaufnahmeabschnitt (513a; 523a; 533a) der ersten Werkzeugschnittstelle zumindest eine Greiferrille aufweist, die umfänglich des ersten Greiferaufnahmeabschnitts (513a; 523a; 533a) der ersten Werkzeugschnittstelle oder zumindest teilumfänglich des ersten Greiferaufnahmeabschnitts (513a; 523a; 533a) der ersten Werkzeugschnittstelle angeordnet ist.
Werkzeughalter gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkzeughalter (510; 520; 530) derart ausgestaltet ist, dass eine erste Symmetrieachse (SA2) des ersten Greiferaufnahmeabschnitts (513a; 523a; 533a) der ersten Werkzeugschnittstelle und eine zweite Symmetrieachse (SA1) des zweiten Greiferabschnitts (512; 522; 532) zum Greifen des zweiten Greiferaufnahmeabschnitts der zweiten Werkzeugschnittstelle relativ zueinander einen vorbestimmten Winkel einnehmen.
Werkzeughalter gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der vorbestimmte Winkel zwischen der ersten Symmetrieachse (SA2) des ersten Greiferaufnahmeabschnitts (513a) der ersten Werkzeugschnittstelle und der zweiten Symmetrieachse (SA1) des zweiten Greiferabschnitts (512) zum Greifen des zweiten Greiferaufnahmeabschnitts der zweiten Werkzeugschnittstelle im Wesentlichen rechtwinklig ist; oder der vorbestimmte Winkel zwischen der ersten Symmetrieachse (SA2) des ersten Greiferaufnahmeabschnitts (513a; 533a) der ersten Werkzeugschnittstelle und der zweiten Symmetrieachse (SA1) des zweiten Greiferabschnitts (512; 532) zum Greifen des Greiferaufnahmeabschnitts der zweiten Werkzeugschnittstelle kleiner oder gleich 90 Grad ist.
Werkzeughalter gemäß Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Symmetrieachse (SA2) des ersten Greiferaufnahmeabschnitts (513a; 523a; 533a) der ersten Werkzeugschnittstelle und die zweite Symmetrieachse (SA1) des zweiten Greiferabschnitts (512; 522; 532) zum Greifen des zweiten Greiferaufnahmeabschnitts der zweiten Werkzeugschnittstelle in einer gemeinsamen Ebene liegend angeordnet sind; oder die erste Symmetrieachse des ersten Greiferaufnahmeabschnitts der ersten Werkzeugschnittstelle und die zweite Symmetrieachse des zweiten Greiferabschnitts zum Greifen des zweiten Greiferaufnahmeabschnitts der zweiten Werkzeugschnittstelle relativ zueinander verschoben orientiert angeordnet sind, insbesondere derart, dass die erste Symmetrieachse und die zweite Symmetrieachse keinen gemeinsamen Schnittpunkt aufweisen.
Werkzeughalter gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkzeughalter (530) derart ausgestaltet ist, dass eine erste Symmetrieachse (SA2) des ersten Greiferaufnahmeabschnitts (533a) der ersten Werkzeugschnittstelle und eine zweite Symmetrieachse (SA1) des zweiten Greiferabschnitts (532) zum Greifen des zweiten Greiferaufnahmeabschnitts der zweiten Werkzeugschnittstelle relativ zueinander parallel angeordnet sind.
Werkzeughalter gemäß Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkzeughalter (530) derart ausgestaltet ist, dass die erste Symmetrieachse (SA2) des ersten Greiferaufnahmeabschnitts (533a) der ersten Werkzeugschnittstelle und die zweite Symmetrieachse (SA1) des zweiten Greiferabschnitts (532) zum Greifen des zweiten Greiferaufnahmeabschnitts der zweiten Werkzeugschnittstelle relativ zueinander parallel verschoben angeordnet sind.
Werkzeughalter gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkzeughalter derart ausgestaltet ist, dass eine erste Symmetrieachse des ersten Greiferaufnahmeabschnitts der ersten Werkzeugschnittstelle und eine zweite Symmetrieachse des zweiten Greiferabschnitts zum Greifen des zweiten Greiferaufnahmeabschnitts der zweiten Werkzeugschnittstelle relativ zueinander verschiebbar und/oder verschwenkbar sind, wobei der Werkzeughalter insbesondere derart ausgestaltet ist, dass die Orientierung der ersten Symmetrieachse des ersten Greiferaufnahmeabschnitts der ersten Werkzeugschnittstelle und die Orientierung der zweiten Symmetrieachse des zweiten Greiferabschnitts zum Greifen des zweiten Greiferaufnahmeabschnitts der zweiten Werkzeugschnittstelle relativ zueinander fixierbar sind.
Werkzeughalter gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, weiterhin gekennzeichnet durch einen Einsatzabschnitt (513b; 523b; 533b) der ersten Werkzeugschnittstelle, der dazu eingerichtet ist, in eine Werkzeugschnittstellenaufnahme (220) eines Werkzeugmagazins (200) für die Werkzeugmaschine (100) eingesetzt zu werden und/oder in eine Werkzeugschnittstellenaufnahme (111) einer Arbeitsspindel (110) der Werkzeugmaschine (100) eingesetzt zu werden.
Werkzeughalter gemäß Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Werkzeugschnittstelle und/oder die zweite Werkzeugschnittstelle einen Werkzeugkegel, insbesondere einen Steilkegel oder Hohlschaftkegel (600), oder zumindest einen Werkzeugkegelabschnitt mit Einsatzabschnitt (610; 513a; 523a; 533a) eines Werkzeugkegels, insbesondere eines Steilkegels oder Hohlschaftkegels (600), umfasst; oder die erste Werkzeugschnittstelle einen ersten Werkzeugkegel, insbesondere einen Steilkegel oder Hohlschaftkegel (600), oder zumindest einen Werkzeugkegelabschnitt mit Einsatzabschnitt (610; 513b; 523b; 533b) eines ersten Werkzeugkegels, insbesondere eines Steilkegels oder Hohlschaftkegels (600), umfasst und/oder die zweite Werkzeugschnittstelle einen zweiten Werkzeugkegel, insbesondere einen Steilkegel oder Hohlschaftkegel (600), oder zumindest einen Werkzeugkegelabschnitt mit Einsatzabschnitt (610; 513b; 523b; 533b) eines zweiten Werkzeugkegels, insbesondere eines Steilkegels oder Hohlschaftkegels (600), umfasst.
Werkzeugwechsler zum Wechseln eines Werkzeugs an einer Werkzeugmaschine, mit: – zumindest einem ersten Greiferabschnitt (311; 312) zum Greifen eines ersten Greiferaufnahmeabschnitts einer ersten Werkzeugschnittstelle, und – zumindest einem Werkzeughalter (510; 520; 530) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der erste Greiferabschnitt (311; 312) dazu ausgebildet ist, den ersten Greiferaufnahmeabschnitt (513a; 523a; 533a) des Werkzeughalters (510; 520; 530) zu greifen.
Werkzeugmagazin zum Einsatz an einer Werkzeugmaschine in Verbindung mit einem Werkzeugwechsler zum Ein- bzw. Auswechseln eines Werkzeugs an der Werkzeugmaschine, umfassend: – eine Mehrzahl von Werkzeugschnittstellenaufnahmen (220) zur Aufnahme von Werkzeugschnittstellen (600) und – zumindest einen Werkzeughalter (510; 520; 530) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 17, wobei der Werkzeughalter (510; 520; 530) einen Einsatzabschnitt (513b; 523b; 533b) der ersten Werkzeugschnittstelle aufweist, der dazu eingerichtet ist, in zumindest eine der Mehrzahl von Werkzeugschnittstellenaufnahmen (220) des Werkzeugmagazins (200) eingesetzt zu werden.
Werkzeugmaschine mit: – einer Arbeitsspindel (110) mit einer ersten Werkzeugschnittstellenaufnahme (11), – einer an der ersten Werkzeugschnittstellenaufnahme (111) der Arbeitsspindel (110) anbringbaren Spindelaufsatzvorrichtung (800; 900; 850) mit einer zweiten Werkzeugschnittstellenaufnahme (810; 910; 851) zum Aufnehmen einer zweiten Werkzeugschnittstelle, und – einem Werkzeugwechsler (300) gemäß Anspruch 17; wobei der Werkzeugwechsler (300) dazu eingerichtet ist, die an der zweiten Werkzeugschnittstellenaufnahme der an der ersten Werkzeugschnittstellenaufnahme der Arbeitsspindel aufgenommenen Spindelaufsatzvorrichtung aufgenommene zweite Werkzeugschnittstelle auszuwechseln, wenn der erste Greiferabschnitt des Werkzeugwechslers den ersten Greiferaufnahmeabschnitt des Werkzeughalters hält, indem der zweite Greiferaufnahmeabschnitt der zweiten Werkzeugschnittstelle mittels des zweiten Greiferabschnitts des an dem ersten Greiferabschnitt gehaltenen Werkzeughalters gegriffen wird und der erste Greiferabschnitt des Werkzeugwechslers relativ zur Arbeitsspindel der Werkzeugmaschine verfahren wird; und/oder wobei der Werkzeugwechsler dazu eingerichtet ist, wenn der erste Greiferabschnitt des Werkzeugwechslers den ersten Greiferaufnahmeabschnitt des Werkzeughalters hält und der zweite Greiferabschnitt des Werkzeughalters den zweiten Greiferaufnahmeabschnitt der zweiten Werkzeugschnittstelle hält, die zweite Werkzeugschnittstelle an der zweiten Werkzeugschnittstellenaufnahme der an der ersten Werkzeugschnittstellenaufnahme der Arbeitsspindel aufgenommenen Spindelaufsatzvorrichtung einzuwechseln, indem der erste Greiferabschnitt, der den die zweite Werkzeugschnittstelle haltenden Werkzeughalter hält, relativ zur Arbeitsspindel der Werkzeugmaschine verfahren wird.