DE10218236C1 - Vorrichtung zum Wechseln von Werkzeugen und Werkstücken einer Werkzeugmaschine - Google Patents

Vorrichtung zum Wechseln von Werkzeugen und Werkstücken einer Werkzeugmaschine

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Abstract

Die Vorrichtung zum Wechseln von Werkzeugen und Werkstücken einer Werkzeugmaschine enthält einen Doppel-Drehgreifer für die Werkzeuge und die Werkstücke und ein Magazin, das entlang eines Halbkreises angeordnete Aufnahmen für die Werkzeuge und die Werkstücke enthält, wobei die Drehachse des Doppel-Drehgreifers im Kreismittelpunkt angeordnet ist. Der Doppel-Drehgreifer wird von der Steuereinrichtung der Werkzeugmaschine gesteuert. Der erfindungsgemäße kombinierte Werkzeug- und Werkstückwechsler ist kompakt gebaut, so daß der zu seiner Aufstellung erforderliche Platzbedarf gering ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Wechseln von Werkzeugen und Werkstücken einer Werkzeugmaschine gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Es ist bekannt, im Werkzeugmaschinenbau automatische Zuführungs­ einrichtungen für Werkzeuge und Werkstücke einzusetzen. Für automatisierte Fertigungsmaschinen sind Werkzeugwechsler mit mehr als zwanzig Werkzeugplätzen die Regel, wobei automatische Werkstückwechsler oft als Sonderausrüstung angeboten werden. Eine mannlose oder mannarme Fertigung setzt voraus, daß eine Werkzeugmaschine mit beiden Einrichtungen über eine längere Zeit, d. h. in der Regel mindestens einer Schicht von acht Stunden, betrieben werden kann, ohne daß eine Bedienungsperson eingreifen muß.
Bisher sind die Vorrichtungen zum Wechseln von Werkzeugen und Werkstücken als getrennte Automaten ausgebildet, was den Nachteil hat, daß hiermit ein großer Platzbedarf im Verhältnis zum Bearbeitungsraum der Werkzeugmaschine verbunden ist.
Aus ökonomischen und logistischen Gründen ist es wünschenswert, daß der mit dem Wechsel von Werkzeugen und Werkstücken verbundene Platzbedarf möglichst klein ist. Dies ist insbesondere bei automatisierten Werkzeug­ maschinen zur Fertigung von Mikro-Teilen der Fall.
Die DE 33 20 762 C2 offenbart eine Stanzmaschine, die mit einem Drehgreifer versehen ist, der sowohl die Werkzeuge als auch die Werkstücke wechselt. Die Werkzeuge sind in einem kreisbogenförmigen Magazin in mehreren übereinanderliegenden Ebenen angeordnet. Für die Werkstücke sind an getrennten Stellen, die im Schwenkbereich des Drehgreifers liegen, zwei weitere Magazine bzw. Lagerplätze vorgesehen.
Bei der bekannten Wechselvorrichtung sind sowohl die Werkzeuge als auch die Werkstücke in ihren Magazinen jeweils in zugehörigen Haltern gelagert. Beim Wechsel eines Werkzeuges oder Werkstücks ergreift der Drehgreifer entweder mit einem Zangenpaar oder mit zwei Zangenpaaren den zugehörigen Halter mit dem Werkzeug bzw. Werkstück. Der Halter bleibt solange von dem Drehgreifer erfaßt, bis er zusammen mit einem Werkzeug oder Werkstück wieder in dem zugehörigen Magazin abgelegt wird.
Mit dieser vorbekannten Wechselvorrichtung kann immer nur ein Werkstück oder ein Werkzeug transportiert und eingewechselt bzw. abgelegt werden, was mit einem beträchtlichen Zeitaufwand für die notwendigen Bewegungen des Drehgreifers verbunden ist. Außerdem ist der mit dem Wechsel von Werkzeugen und Werkstücken verbundene Platzbedarf beträchtlich, da an getrennten Stellen die Magazine für die Werkzeuge und Werkstücke vorgesehen sind.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Wechselvorrichtung anzugeben, bei der der mit dem Wechseln von Werkzeugen und Werkstücken verbundene Zeitaufwand verringert ist. Außerdem soll auch der Platzbedarf verkleinert sein.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
Die Erfindung sieht einen kombinierten Werkzeug- und Werkstückwechsler vor, der aus einem Doppel-Drehgreifer für Werkstücke und Werkzeuge und einem Magazin besteht, das entlang eines Kreisabschnitts angeordnete Aufnahmen für die Werkzeuge und die Werkstücke enthält, wobei der Drehgreifer für den Werkzeugwechsel und den Werkstückwechsel jeweils zwei nebeneinander angeordnete Zangen aufweist, und wobei das Magazin außerdem Aufnahmen für die Werkstücke enthält, wobei die Aufnahmen für die Werkzeuge und die Aufnahmen für die Werkstücke in übereinanderliegenden horizontalen Ebenen angeordnet sind. Bei dieser Ausbildung kann die erfindungsgemäße Wechselvorrichtung gleichzeitig ein Werkzeug und ein Werkstück transportieren, in die Arbeitsspindel einwechseln bzw. im Magazin ablegen, wodurch der damit verbundene Zeitaufwand reduziert wird. Die notwendigen Bewegungen des Doppeldrehgreifers beim Wechseln von Werkzeugen und Werkstücken werden auch dadurch reduziert, daß die Werkstücke und die Werkzeuge jeweils in horizontalen Ebenen übereinanderliegend in dem kreisbogenförmigen Magazin gelagert sind, womit zudem der zugehörige Platzbedarf auf ein Minimum reduziert ist.
Durch die Kombination des Beladesystems bzw. Wechselsystems für Werkzeuge und Werkstücke aus einem gemeinsamen Magazin und einem gemeinsamen Drehgreifer ist eine kompakte Bauweise geschaffen, die einen erheblich kleineren Aufstellplatz erfordert als herkömmliche Beladesysteme.
Die Lage der Werkzeuge und der Werkstücke im Magazin ist bevorzugt durch die Lage der Spindel (für das Werkzeug) und die Lage der Werkstück­ spannvorrichtung definiert. Um mit dem Drehgreifer möglichst wenige Bewegungen durchführen zu müssen, sollte die Lage der Werkzeuge und Werkstücke beibehalten werden. Bei vertikaler Lage der Spindel und horizontaler Ausrichtung der Werkstückspannvorrichtung ist bevorzugt vorgesehen, daß sich die Aufnahmen für die Werkzeuge in der oberen Ebene befinden, wobei die Werkzeuge in diesen Aufnahmen stehend oder hängend, mit im wesentlichen vertikal verlaufender Längsachse angeordnet werden. Die Aufnahmen für die Werkstücke befinden sich in der unteren Ebene und sind so gestaltet, daß die Werkstücke im wesentlichen horizontal in die Aufnahmen abgelegt werden, wobei ihre Längsachsen radial auf den Kreismittelpunkt gerichtet sind.
Es gibt neben den Vertikalspindeln aber auch horizontale Spindelanordnungen, die Werkstücke könnten auch vertikal gespannt werden. In diesem Fall werden die Werkzeuge horizontal und die Werkstücke vertikal im Magazin angeordnet.
In einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung sind die Aufnahmen für die Werkzeuge und die Werkstücke jeweils in einem Bereich des Kreisabschnitts in beiden Ebenen angeordnet, d. h. daß in einem Teil des Kreisabschnitts, der sich beispielsweise über einen Viertelkreis erstreckt, in der oberen und unteren Ebene die Werkzeuge aufbewahrt werden, während in dem übrigen Teil des Magazins oben und unten Werkstücke abgelegt werden. In diesem Fall muß der Doppel- Drehgreifer vertikal bewegbar sein, wozu er eine Hebestation bzw. einen Vertikal-Lift haben kann.
Der Doppel-Drehgreifer ist zum Wechseln der Werkzeuge und Werkstücke an seinem freien Ende mit jeweils zwei nebeneinander angeordneten Zangen versehen, die sich in den beiden horizontalen Ebenen befinden, in denen die Werkstücke bzw. Werkzeuge beim Wechsel ergriffen werden.
Dabei kann der Doppel-Drehgreifer einen einzigen drehbaren Arm enthalten, der an seinem freien Ende die vier Zangen enthält.
Alternativ hierzu kann der Doppel-Drehgreifer zwei dicht übereinander angeordnete Arme aufweisen, die an ihren freien Enden jeweils zwei Zangen enthalten. Diese beiden Arme können gemeinsam oder auch unabhängig voneinander drehbar sein.
Wie bereits oben erwähnt, ist bevorzugt vorgesehen, daß der Doppel-Drehgreifer von der Steuereinrichtung der Werkzeugmaschine gesteuert wird. Der Beladevorgang erfolgt dabei folgendermaßen: Beim Werkzeugwechsel wird das neue Werkzeug mittels der zugehörigen Zange aus dem Magazin entnommen, woraufhin der Doppel-Drehgreifer aus dem Magazinraum in den Arbeitsraum unter die Spindel der Werkzeugmaschine gedreht wird. Dort wird zuerst das alte Werkzeug mittels der anderen Zange aus der Spindel genommen, woraufhin das neue Werkzeug in die Spindel eingeführt wird. Der Doppel-Drehgreifer wird dann zurück in den Magazinraum gedreht und legt das alte Werkzeug in die zugehörige Aufnahme ab.
Beim Werkstückwechsel wird ähnlich verfahren wie beim Werkzeugwechsel, wobei das Werkstück in den Werkstückhalter aus- und eingewechselt wird.
Das kreisbogenförmige Magazin kann aus Einzelsegmenten für jede Werkzeug- und Werkstückposition zusammengesetzt sein. Alternativ hierzu kann das Magazin aus Segmenten für jeweils mehrere Werkzeug- und Werkstückpositionen bestehen, wobei auch eine Kombination aus Einzel- und Mehrfachsegmenten für das Magazin in Betracht kommt.
Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit Bezug auf die beigefügte Zeichnung. Diese zeigt in einer perspektivischen Ansicht ein halbkreisförmiges Magazin mit einem Doppel-Drehgreifer.
Der erfindungsgemäße kombinierte Werkstück- und Werkzeugautomat für Werkzeugmaschinen enthält einen Doppel-Drehgreifer 1, dessen Drehachse sich im Kreismittelpunkt eines halbkreisförmigen Magazins 2 befindet. Das Magazin enthält in der oberen Ebene radial auf den Kreismittelpunkt hin gerichtete Aufnahmen 3 für nicht dargestellte Werkzeuge, die in vertikaler Ausrichtung in diese Aufnahmen 3 eingehängt werden.
Auf der unteren Ebene befinden sich die Aufnahmen 4, in die Werkstücke eingelegt werden, die in horizontaler Lage mit ihren Längsachsen radial auf den Kreismittelpunkt ausgerichtet sind.
Die Aufnahmen 3 und 4 sind durch Einzelsegmente 5, 6 gebildet, die von einer im wesentlichen halbkreisförmigen Grundplatte 7 getragen werden, auf der auch der Doppel-Drehgreifer 1 angeordnet ist.
Der Doppel-Drehgreifer 1 enthält an seinem Ende in zwei Ebenen die jeweils zwei Zangen 8, die auf einer solchen Höhe angeordnet sind, daß sie auf der oberen Ebene die Werkzeuge und auf der unteren Ebene die Werkstücke ergreifen können. Unter der Grundplatte 7 befindet sich die Drehantriebseinrichtung für den Doppel-Drehgreifer 1, durch dessen Arm die Betätigungselemente für die Zangen verlaufen, die ebenso wie die Antriebseinrichtung von der Steuereinrichtung der Werkzeugmaschine gesteuert werden.

Claims (6)

1. Vorrichtung zum Wechseln von Werkzeugen und Werkstücken einer Werkzeugmaschine mit einem Drehgreifer für die Werkzeuge und die Werkstücke und einem Magazin, das entlang eines Kreisbogens angeordnete Aufnahmen für die Werkzeuge enthält, dadurch gekennzeichnet,
daß der Drehgreifer als Doppel-Drehgreifer (1) ausgebildet ist, der für den Werkzeugwechsel und den Werkstückwechsel jeweils zwei nebeneinander angeordneten Zangen (8) aufweist,
und daß das Magazin (2) außerdem Aufnahmen (4) für die Werkstücke enthält, wobei die Aufnahmen (3) für die Werkzeuge und die Aufnahmen (4) für die Werkstücke in übereinander liegenden horizontalen Ebenen angeordnet sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Kreisbogen über einen Halbkreis erstreckt.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Doppel-Drehgreifer (1) einen drehbaren Arm (9) enthält, der an seinem freien Ende die vier Zangen (8) enthält.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Doppel-Drehgreifer (1) zwei dicht übereinander angeordnete Arme enthält, die an ihren freien Enden jeweils zwei Zangen enthalten.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Arme unabhängig voneinander drehbar sind.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Doppel-Drehgreifer (1) von der Steuereinrichtung der Werkzeugmaschine gesteuert wird.
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