DE10350657B4

DE10350657B4 - Method for hermetic dirt and chip shielding between a processing space and a tool magazine in machine tools

Info

Publication number: DE10350657B4
Application number: DE10350657A
Authority: DE
Inventors: Karl Bauch; Michael Breg
Original assignee: IOBB PRODUKTIDEEN VORAUSENTWIC; Iobb Produktideen Vorausentwicklungen und Problemlosungen GmbH
Current assignee: IOBB PRODUKTIDEEN VORAUSENTWIC; Iobb Produktideen Vorausentwicklungen und Problemlosungen GmbH
Priority date: 2003-10-29
Filing date: 2003-10-29
Publication date: 2009-07-02
Anticipated expiration: 2023-10-30
Also published as: DE10350657A1

Abstract

Verfahren zur hermetischen Schmutz- und Späneabschirmung zwischen einem Bearbeitungsraum (2) und einem Werkzeugmagazin (1) in Werkzeugmaschinen, insbesondere in Bearbeitungszentren, dadurch gekennzeichnet, dass sich Werkzeuge (4), die vom Bearbeitungsraum (2) in das Werkzeugmagazin (1) und umgekehrt bewegt werden, zwischenzeitlich in einem abgeschlossenen Schleusenraum einer Werkzeugschleuse (3) befinden, so dass zu keiner Zeit eine direkte Verbindung zwischen dem Werkzeugmagazin (1) und dem Bearbeitungsraum (2) besteht.Method for hermetically sealing dirt and chips between a processing space (2) and a tool magazine (1) in machine tools, in particular in machining centers, characterized in that tools (4) from the processing space (2) into the tool magazine (1) and vice versa be moved in the meantime in a closed lock chamber a tool lock (3), so that at no time a direct connection between the tool magazine (1) and the processing space (2).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur hermetischen Schmutz- und Späneabschirmung zwischen einem Bearbeitungsraum und einem Werkzeugmagazin in Werkzeugmaschinen gemäß Oberbegriff von Patentanspruch 1 und eine solche Vorrichtung gemäß Oberbegriff von Patentanspruch 6.The The invention relates to a method for hermetic dirt and chip shielding between a processing room and a tool magazine in machine tools according to the generic term of claim 1 and such a device according to the preamble of claim 6.

Werkzeugmaschinen, insbesondere Bearbeitungszentren und Fräsmaschinen mit automatischem Werkzeugwechsel, verfügen in der Regel über einen Bearbeitungsraum und über zumindest ein so genanntes Werkzeugmagazin, also einen Raum, in dem die Werkzeuge bereitgestellt werden, was die DE 101 01 038 C2 beispielhaft zeigt. Bei Maschinen mit automatischem Werkzeugwechsel findet in unterschiedlichen Zyklen ein Wechsel der Werkzeuge, die aus dem Bearbeitungsraum kommen, mit den im Werkzeugmagazin befindlichen Werkzeugen statt. Durch diesen Austausch werden Späne und Verschmutzung vom Bearbeitungsraum in das Werkzeugmagazin verfrachtet. Zur Abschottung zwischen Werkzeugmagazin und Bearbeitungsraum werden in der Regel Klappen oder Türen, die maschinengesteuert oder direkt durch die Spindel geöffnet und geschlossen werden, verwendet. In seltenen Fällen ist das Werkzeugmagazin ohne direkte Abdeckung in der Maschine bzw. im Bearbeitungsraum positioniert. Zum Teil werden Hilfseinrichtungen, also so genannte Werkzeugwechsler, dazu verwendet, das Werkzeug zwischen Spindel und Werkzeugmagazin auszutauschen. Im Pick-up-Verfahren greift die Spindel direkt auf die Werkzeuge im Werkzeugmagazin zu.Machine tools, in particular machining centers and milling machines with automatic tool change, usually have a processing space and at least one so-called tool magazine, ie a space in which the tools are provided, which the DE 101 01 038 C2 exemplifies. On machines with automatic tool change, a change of tools coming out of the machining area takes place in different cycles with the tools located in the tool magazine. As a result of this exchange, chips and dirt are transported from the processing room into the tool magazine. For partitioning between the tool magazine and the processing chamber, flaps or doors which are opened and closed by the machine or directly by the spindle are generally used. In rare cases, the tool magazine is positioned without direct cover in the machine or in the processing room. In part, auxiliary equipment, so-called tool changer, used to replace the tool between the spindle and tool magazine. In the pick-up process, the spindle directly accesses the tools in the tool magazine.

Während des Durchfahrens der Strecke vom Bearbeitungsraum zum Werkzeugmagazin mit dem Werkzeug sind die Abdeckklappen geöffnet. Dies gibt Spänen und Verschmutzung Gelegenheit, ins Werkzeugmagazin vorzudringen, insbesondere wenn während des Wechsels weitere Arbeits- und Bearbeitungsgänge laufen. Zum Teil reicht jedoch bereits der durch die Spindel verursachte Luftzug aus, um Späne mit in das Werkzeugmagazin zu verfrachten. Verschleiß und sonstige gegebene bzw. notwendige Spalten zwischen den bewegten Klappen oder Türen und den feststehenden Maschinenteilen erlauben es zudem häufig, Spänen den Weg zum Werkzeugmagazin zu öffnen. Späne und Verschmutzungen im Werkzeugmagazin sind ein erhebliches Handicap, da sie von da aus auf die Schäfte der Werkzeuge, also in die in die Spindel eingesetzten Werkzeugteile, gelangen können. Späne zwischen Werkzeugschaft und Spindel verursachen eine Fehlpositionierung des Werkzeuges und daraus folgend Ausschuss am Werkstück.During the Traveling the route from the processing room to the tool magazine The covers are opened with the tool. This gives chips and Pollution opportunity to penetrate the tool magazine, in particular if during the change further work and processing operations run. Partly enough However, already caused by the spindle draft to off Chips with into the tool magazine. Wear and other given or necessary gaps between the moving flaps or doors and The fixed machine parts also often allow chips to Way to open tool magazine. Chips and Dirt in the tool magazine is a major handicap as it from there to the shafts of the tools, that is, in the tool parts inserted into the spindle, can reach. Chips between Tool shank and spindle cause incorrect positioning of the tool and consequent rejects on the workpiece.

Aufgabenstellung der Erfindung ist es deswegen, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, die es der Verschmutzung und den Spänen unmöglich machen, aus dem Bearbeitungsraum in das Werkzeugmagazin und insbesondere auf die Werkzeugschäfte zu gelangen.task The invention is therefore a method and an apparatus to create, which make it impossible for the pollution and the chips, from the processing room to get into the tool magazine and in particular on the tool shanks.

Erfindungsgemäß ist diese Aufgabe mit einem Verfahren mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 1 und für eine Vorrichtung mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 6 gelöst. Weitere Ausgestaltungen sind aus den Unteransprüchen zu entnehmen. Eine Werkzeugschleuse – oder im Folgenden auch Zellenschleuse genannt – schließt das Werkzeug und gegebenenfalls die Spindelnase komplett ein und erlaubt so zu keiner Zeit einen direkten Durchgang zwischen Bearbeitungsraum und Werkzeugmagazin. Wie aus den beigefügten Skizzen ersichtlich, besteht eine Zellenschleuse aus zumindest 2 Abdeckelementen, die zeitlich versetzt die Abriegelung zwischen Bearbeitungsraum und Werkzeugmagazin realisieren. Um den Zellenraum, durch den das Werkzeug in das Werkzeugmagazin oder aus dem Werkzeugmagazin geführt wird, möglichst klein zu halten, werden Zellen, Klappen oder Wände vorgestellt, die beweglich sind. Diese Zellenklappen können aktiv oder passiv angetrieben sein und kombinierte Bewegungen aus Rotation und Schwenkung realisieren. Als flexible Zellenwände werden insbesondere Kombinationen vorgeschlagen, die aus Bürsten, Fluid, Elastomeren und festen Baustoffen bestehen. Eine weitere Variante ist der Einsatz von hochflexiblen Werkstoffen, wie z. B. Schwämmen oder Schäume. Bei den hochflexiblen Materialien ist es möglich, den kompletten Zellenraum auszufüllen und das Werkzeug durch das Abwälzen zweiter gegeneinander stehender Schleusen und Walzen hindurchzuführen. Das Werkzeug ist in diesem Fall hermetisch umschlossen und der direkte Zugang von Verschmutzung und Spänen aus dem Bearbeitungsraum ist unmöglich, obwohl das Werkzeug diese Strecke passiert. In diesem Fall empfiehlt sich das Spülen der „Zellenwalzenoberfläche", so dass anhaftende oder aufgeschleuderte Schmutz- und Spanpartikel nicht miteingeschleust, sondern abgespritzt werden.According to the invention this is Task with a method having the features according to claim 1 and for a device with the features according to claim 6 solved. Further Embodiments are to be taken from the subclaims. A tool lock - or im Also called cell lock below - closes the tool and optionally the spindle nose completely and so does not allow one at any time direct passage between processing room and tool magazine. As from the attached Sketches can be seen, there is a cell lock of at least 2 Cover elements, the time offset the lock between Realize machining space and tool magazine. To the cell space, through which the tool enters the tool magazine or tool magazine guided will, if possible To keep small, cells, flaps or walls are presented that move are. These cell flaps can be active or passive powered and combined movements Realize rotation and tilting. Be as flexible cell walls in particular combinations proposed consisting of brushing, fluid, Elastomers and solid building materials exist. Another variant is the use of highly flexible materials, such. B. sponges or Foams. With the highly flexible materials, it is possible to use the complete cell space to fill out and the tool by rolling pass through the second standing against each other locks and rollers. The Tool is hermetically enclosed in this case and the direct Access of dirt and chips from the editing room is impossible although the tool passes this route. In this case recommends the rinse the "cell roller surface" so that adherent or spin-on dirt and chip particles are not included, but be hosed.

Bei den Kombinationen der Zellenklappen wird aus einer Vielzahl von Möglichkeiten die Kombination von Fluid, Bürsten und geschlossenen Bauteilen, wie z. B. Kunststoffplatten, bevorzugt. Als Beispiel für eine hermetische Abschirmung des Werkzeugmagazins durch eine Zellenschleuse wird eine mittels Fluidvorhang gespülte Borstenklappe auf der einen Seite und eine z. B. aus Kunststoffplatten und Fluidspülung bestehende 2. Klappe gesehen. Die erste, dem Bearbeitungsraum zugewandte Klappe sorgt dafür, dass Späne und Verschmutzung abgehalten und durch den Fluidvorhang ausgespült und abgetragen werden. Beim Hindurchfahren des Werkzeuges sorgen die Bürsten dafür, dass eventuell am Werkzeug und/oder an der Spindelnase anhaftende Späne abgetragen werden. Dieser Bürstenvorhang kann fix angeordnet oder rotatorisch angetrieben sein und so aktiv zur Werkzeugreinigung beitragen und Späne gezielt in den Bearbeitungsraum zurückschleudern. Der Fluidvorhang dient in diesem Falle dazu, Staub und feinen Partikeln den Zutritt zum Werkzeugmagazin zu verwehren und Schmutz und Späne aus den Bürsten auszuwaschen und in den Späneabfluss zu befördern. Durch die Beweglichkeit der Bürsten ist zudem sichergestellt, dass nur exakt der Raum freigegeben wird, den das Werkzeug zum Durchlaufen benötigt. Die zweite zu durchlaufende Schleusenbegrenzung kann aus einer ähnlichen Kombination wie die erste oder auch aus einer geschlossenen starren oder flexiblen Platte mit Fluidspülung bestehen. Wichtig ist, dass der Abstand der beiden zu durchlaufenden Schleusenbegrenzungen so groß ist, dass stets zumindest eine geschlossen ist.In the combinations of cell flaps is the combination of fluid, brushes and closed components, such as. As plastic plates, preferably. As an example of a hermetic shielding of the tool magazine by a cell sluice a flushed by fluid curtain bristle flap on one side and a z. B. seen from plastic plates and fluid flush existing second flap. The first, the processing room facing flap ensures that chips and contamination are held and flushed through the fluid curtain and removed. When passing through the tool, the brushes ensure that any adhering to the tool and / or the spindle nose Chips are removed. This brush curtain can be arranged fixed or rotationally driven and thus actively contribute to the tool cleaning and spin back chips specifically in the processing room. The fluid curtain in this case serves to prevent dust and fine particles from entering the tool magazine and to wash out dirt and chips from the brushes and to convey them into the chip discharge. The mobility of the brushes also ensures that only the exact space that the tool requires to pass through is released. The second to be traversed lock boundary may consist of a similar combination as the first or from a closed rigid or flexible plate with fluid rinse. It is important that the distance of the two to be traversed lock boundaries is so large that always at least one is closed.

Praktikabel ist zudem eine Lösung, bei der die zu durchlaufenden Schleusenbegrenzungen zwar aus beweglichen Abschirmungen, wie z. B. Bürsten, bestehen und bei zu hohem Widerstand, insbesondere bei großen Werkzeugen, zumindest teilweise abkippen oder abdrehen können.Practical is also a solution in the case of which the barrier boundaries to be passed through are movable Shields, such. Brushes, and if the resistance is too high, especially with large tools, at least partially tip or turn off.

Eine Werkzeugschleuse/Zellenschleuse kann aus Sicherheitsgründen auch aus mehr als einer Zelle bestehen. Erhöhte Sicherheit gegen die Schmutzeinbringung ins Werkzeugmagazin bringt eine Schleuse mit 3 zu durchlaufenden Schleusenbegrenzungen und daraus resultierend aus zwei Kammern. Eine zusätzliche Variante, Schmutz aus dem Werkzeugmagazin fernzuhalten, besteht darin, in zumindest einer der Schleusenkammern oder im gesamten Werkzeugmagazin einen Überdruck zu erzeugen, der dazu führt, dass beim Durchfahren ein steter Schmutzaustrag erfolgt. Wird eine der Zellen einer Werkzeugschleuse/Zellenschleuse mit Fluid gefüllt, durch das die Spindelnase und das Werkzeug hindurchtaucht, so lässt sich zusätzlich das Waschen und Reinigen des Werkzeuges realisieren. Mit jedem Durchtauchen ist dabei der Austausch der Flüssigkeit, die zum Beispiel aus der in der Maschine verwendeten Bohremulsion besteht, vorgesehen. Bevorzugte Ausführungen zur Realisierung des Verfahrens bzw. der Vorrichtung sind in der Zeichnung dargestellt.A Tool lock / cell lock can also be for security reasons consist of more than one cell. Increased safety against dirt in the tool magazine brings a lock with 3 to be passed Lock boundaries and resulting from two chambers. An additional Variant to keep dirt out of the tool magazine exists in it, in at least one of the lock chambers or in the whole Tool magazine overpressure to create, which leads that when passing through a steady dirt discharge takes place. Will one the cells of a tool lock / cell lock filled with fluid, through that the spindle nose and the tool penetrate, so can additionally realize the washing and cleaning of the tool. With every dive is the replacement of the liquid, for example, from the drilling emulsion used in the machine exists, provided. Preferred embodiments for the realization of Method and apparatus are shown in the drawing.

Die einzelnen Abbildungen stellen folgendes dar:The single figures represent the following:

1: zeigt eine schematische Darstellung einer Werkzeugmaschine mit einem Bearbeitungsraum 2, Werkzeugmagazin 1 und zwischengeschalteten Werkzeugschleusen 3 1 : shows a schematic representation of a machine tool with a processing space 2 , Tool magazine 1 and intermediate tool locks 3

2: zeigt eine schematische Darstellung mit einteiligen Schleusenabsperrelementen 3.1, 3.2, 3.3 zu Beginn des Werkzeugwechsels 2 : shows a schematic representation with one-piece lock shut-off elements 3.1 . 3.2 . 3.3 at the beginning of the tool change

3: zeigt die gleiche Anordnung beim Hindurchfahren des Werkzeuges 4 durch die Werkzeugschleuse 3 3 : shows the same arrangement when passing through the tool four through the tool lock 3

4: zeigt eine schematische Darstellung mit zweigeteilten Schleusenabsperrelementen 3.1, 3.2 beim Einfahren des Werkzeuges 4 in die Werkzeugschleuse 3 four : shows a schematic representation with two-part lock shut-off elements 3.1 . 3.2 when retracting the tool four into the tool lock 3

5: zeigt die gleiche Anordnung wie 4, jedoch beim Ausfahren des Werkzeuges 4 aus der Werkzeugschleuse 3 in den Bereich des Werkzeugmagazins 1 5 : shows the same arrangement as four , but when extending the tool four from the tool lock 3 in the area of the tool magazine 1

6: zeigt eine schematische Anordnung, bei der die Werkzeugschleuse 3 aus zwei sich gegeneinander abwälzenden Schwamm- oder Schaumstoffhalbwalzen besteht, wenn der Fräser vom Bearbeitungsraum 2 in die Werkzeugschleuse 3 einfährt 6 : shows a schematic arrangement in which the tool lock 3 consists of two mutually rolling sponge or foam half rollers when the cutter from the processing room 2 into the tool lock 3 retracts

7: zeigt die gleiche Anordnung wie 6, jedoch beim Austauschen des Fräsers aus der Werkzeugschleuse 3 in Richtung des Werkzeugmagazins 1 7 : shows the same arrangement as 6 , but when replacing the cutter from the tool lock 3 in the direction of the tool magazine 1

8: zeigt die schematische Darstellung einer Mehrkammerschleuse beim Einfahren des Werkzeuges 4 vom Bearbeitungsraum 2 aus 8th : shows the schematic representation of a multi-chamber lock during retraction of the tool four from the editing room 2 out

9: zeigt die gleiche Anordnung wie 8, wobei das Werkzeug 4 sich innerhalb der Werkzeugschleuse 3 befindet 9 : shows the same arrangement as 8th , where the tool four within the tool lock 3 is

10: zeigt die gleiche Anordnung wie 8 und 9, jedoch beim Ausfahren des Werkzeuges 4 aus der Werkzeugschleuse 3 in Richtung Werkzeugmagazin 1 10 : shows the same arrangement as 8th and 9 , but when extending the tool four from the tool lock 3 towards the tool magazine 1

11: zeigt die schematische Darstellung mit fest fixierten, jedoch in sich flexiblen Schleusenbegrenzungen, wie z. B. Bürsten beim Einfahren in die Werkzeugschleuse 3 11 : shows the schematic representation with firmly fixed, but in itself flexible lock boundaries, such. B. brushes when entering the tool lock 3

12: zeigt die gleiche Anordnung wie 11, jedoch beim Ausfahren aus der Werkzeugschleuse 3 in Richtung Werkzeugmagazin 1 12 : shows the same arrangement as 11 , but when moving out of the tool lock 3 towards the tool magazine 1

11: Werkzeugmagazintool magazine
22: Bearbeitungsraumworking space
33: Werkzeugschleuse/ZellenschleuseTool lock / Rotary valve
3.13.1: erstes Zellenabsperrelementfirst Zellenabsperrelement
3.23.2: zweites Zellenabsperrelementsecond Zellenabsperrelement
3.33.3: drittes Zellenabsperrelementthird Zellenabsperrelement
44: WerkzeugTool

Claims

Method for hermetic dirt and chip shielding between a processing space ( 2 ) and a tool magazine ( 1 ) in machine tools, in particular in machining centers, characterized in that tools ( four ) coming from the processing room ( 2 ) in the tool magazine ( 1 ) and vice versa, in the meantime in a closed lock chamber of a tool lock ( 3 ), so that at no time a direct connection between the tool magazine ( 1 ) and the processing room ( 2 ) consists.

Method according to claim 1, characterized in that in the tool magazine ( 1 ) and through the tool lock ( 3 ) from the processing room ( 2 ) separate medium, such as. As air or coolant, with overpressure against the processing space ( 2 ).

Method according to claim 1 or 2, characterized in that during the presence of the tool ( four ) and adjacent components in the tool lock ( 3 ) a cleaning takes place.

Method according to one of claims 1 to 3, characterized in that at least one cell of the tool lock ( 3 ) is filled with a cleaning medium and / or a barrier fluid through which the tool ( four ) penetrates.

Method according to one of claims 1 to 4, characterized in that a cell of the tool lock ( 3 ) is filled with against each other rolling foam-like or sponge-like bodies that the tools passed through ( four ) while performing.

Device for hermetic dirt and chip shielding between a processing space ( 2 ) and a tool magazine ( 1 ) in machine tools, characterized in that tools ( four ) extending from the processing room ( 2 ) in the tool magazine ( 1 ) and vice versa, in the meantime in a closed lock chamber of a tool lock ( 3 ), so that at no time a direct connection between the tool magazine ( 1 ) and the processing room ( 2 ) consists.

Apparatus according to claim 6, characterized in that the tool lock ( 3 ) of at least two at least the size of the tool ( four ) correspondingly separated cell shut-off elements ( 3.1 ) and ( 3.2 ) consists.

Device according to claim 6 or 7, characterized that several cells with or without interposed Schotträume connect to each other.

Apparatus according to claim 7 or 8, characterized in that the individual cell shut-off elements ( 3.1 . 3.2 . 3.3 ) and attached to two different bearings.

Device according to at least one of claims 7 to 9, characterized in that the cell shut-off elements ( 3.1 . 3.2 . 3.3 passively by a spindle or tool ( four ) or actively driven by a controlled drive for the tool change.

Device according to at least one of claims 7 to 10, characterized in that the individual cell shut-off elements ( 3.1 . 3.2 . 3.3 ) have an elastic and / or movable structure.

Device according to at least one of claims 7 to 11, characterized in that at least one cell shut-off element ( 3.1 . 3.2 . 3.3 ) is a brush.

Device according to at least one of claims 7 to 11, characterized in that at least one cell shut-off element ( 3.1 . 3.2 . 3.3 ) is a fluid curtain.

Device according to at least one of claims 7 to 11, characterized in that at least one cell shut-off element ( 3.1 ) or ( 3.2 ) or ( 3.3 ) is an elastic plate.