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Die
Erfindung bezieht sich auf eine Werkzeugwechselvorrichtung nach
dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Ein
beispielhafter Anwendungsbereich der erfindungsgemäßen Werkzeugwechselvorrichtung besteht
in einem Wechsel von Werkzeugen in einem Bearbeitungszentrum für spanende
Bearbeitung.
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Eine
Werkzeugwechselvorrichtung, auch „Pick and Place"-System genannt, wird für automatische
Handhabungsaufgaben von Werkzeugen verwendet, um Werkzeuge beispielsweise
zu wechseln oder in ihrer Lage zu verändern. Die Werkzeugwechselvorrichtung
besteht zumeist aus einem Arm, der linear oder längs verschiebbar und drehbar
ist. An dem Arm befinden sich ein oder mehrere Greifer zum Greifen,
Halten und Wiederabsetzen eines Werkzeugs. Der Arm ist in einem
Gehäuse
mit einem daran angebrachten Antrieb gelagert und über ein
mechanisches Getriebe mit einem Elektromotor verbunden, so dass
die Welle gedreht und verschoben werden kann. Der Motor ist dabei
meist seitlich des Arms angeordnet. Beim Werkzeugwechsel wird dabei
der Arm abwechselnd linear bewegt und gedreht. Insbesondere wird
der Arm zu dem Werkzeug hin verschoben, und wenn der Greifer sich
in der Werkzeugebene befindet, wird der Arm mit dem Greifer gedreht,
bis der Greifer das Werkzeug greift. Dann wird der Arm linear von
der Werkzeughalterung, z.B. einer Spindel, wegbewegt und wieder
gedreht, so dass das Werkzeug in einer anderen Werkzeughalterung
oder einem Magazin aufgenommen werden kann. Um einen Arbeitsraum
der Werkzeugmaschine nicht einzuschränken, ist die Werkzeugwechselvorrichtung
neben der Werkzeughalterung angeordnet.
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Aus
der
DE 298 21 812
U1 ist eine Werkzeugwechselvorrichtung bekannt, die mit
einem aufrecht stehenden Bearbeitungszentrum zusammenwirkt. Diese
Werkzeugwechselvorrichtung entspricht im Wesentlichen der beschriebenen
Werkzeugwechselvorrichtung.
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Aus
der
US 6 090 026 A ist
eine Werkzeugswechselvorrichtung bekannt, die über eine Welle verfügt, an der
eine Werkzeuggreifvorrichtung vorgesehen ist. Die Werkzeuggreifvorrichtung
ist an einem Rahmen gelagert und relativ zu diesem Rahmen in Richtung
ihrer Längsachse
verschiebbar und weiterhin um ihre Längsachse drehbar. Ein erster
elektrischer Direktantrieb ist zur Erzeugung einer Längsverschiebung
der Welle vorgesehen, und ein zweiter elektrischer Direktantrieb
zum Erzeugen der Drehbewegung der Welle. Beide Antriebe sind an
dem Rahmen der Werkzeugwechselvorrichtung angeordnet.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, eine kompakt bauende Werkzeugwechselvorrichtung
mit einem Greifer zu schaffen, die einen schnellen Werkzeugwechsel
ermöglicht.
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Diese
Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Mit
den Merkmalen des Anspruchs 1 wird eine Werkzeugwechselvorrichtung geschaffen,
die einen vergleichsweise geringen Durchmesser aufweist und somit
ein Rotieren des Greiferarms auch mit bestückten Werkzeugen gestattet.
Diese Konstruktion ermöglicht
es, die Werkzeugwechselvorrichtung gegenüber der Spindel der Werkzeugmaschine
anzuordnen. Dieser Raum wird bei bisherigen Konstruktionen nicht
genutzt. Mit der neuartigen Konstruktion wird daher der Vorteil
erreicht, dass dieser Raum für
die Werkzeugwechselvorrichtung genutzt werden kann und eine Anordnung
der Werkzeugwechselvorrichtung auf Seiten der Spindel der Werkzeugmaschine
nicht länger
erforderlich ist. Dies ermöglicht
es, auf der Seite der Spindel andere Vorrichtungen vorzusehen, die
zur Bearbeitung von Werkstücken
benötigt
werden, wobei der erste und der zweite elektrische Direktantrieb in
Bezug auf die Welle konzentrisch angeordnet sind. Diese Konstruktion
ermöglicht
eine besonders kompakte Bauweise und einen effizienten Antrieb der Welle,
wodurch ein schneller Werkzeugwechsel gewährleistet wird.
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Weiterbildungen
der Erfindung sind in den Unteransprüchen ausgeführt.
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Gemäß der Erfindung
hat die Werkzeugwechselvorrichtung eine Welle, die an einem Rahmen
gelagert ist und die jeweils relativ zu dem Rahmen in Richtung ihrer
Längsachse,
d.h. der Mittelachse, verschiebbar ist und um ihre Längsachse
drehbar ist. Ein erster elektrischer Direktantrieb zum Erzeugen
der Längsverschiebung
der Welle und ein zweiter elektrischer Direktantrieb zum Erzeugen
der Drehbewegung der Welle sind hierbei an dem Rahmen angeordnet.
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Durch
Verwendung von elektrischen Direktantrieben, die ihre Antriebskraft
direkt auf eine Welle aufbringen können, ist eine besonders kompakte Bauweise
der Vorrichtung für
Längsverschiebung und
Drehbewegung der Welle möglich.
Durch die kompakte Ausführung
kann die Werkzeugwechselvorrichtung auch gegenüber einer Spindel im Bereich bzw.
neben einem Bearbeitungsraum einer Werkzeugmaschine angeordnet werden.
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Der
erste elektrische Direktantrieb kann ein Drehmoment erzeugen, das
durch eine erste Welle-Läuferverbindung
direkt auf die Welle übertragbar ist.
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Darüber hinaus
ist die erste Welle-Läuferverbindung
bevorzugt so ausgeführt
ist, dass ein erster Läufer
in Bezug auf die Welle durch Formschluss drehfest und in Längsrichtung
der Welle beweglich ist.
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Hierbei
kann der erste Läufer
in Bezug auf den Rahmen an einer Position gehalten werden, während die
Welle in ihre Längsrichtung
verschiebbar ist.
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In
einer bevorzugten Weiterbildung ist die erste Welle-Läuferverbindung eine Vierkant-Polygonverbindung,
eine Vielkeilprofilverbindung, ein Kugelkeilwellenverbindung oder
eine Kugelnutwellenverbindung.
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Hierdurch
ist eine einfache Längsverschiebung
der Welle in Bezug auf ersten Läufers
möglich, während der
erste Läufer
in Drehrichtung der Welle fest ist und ein Drehmoment auf die Welle übertragen kann.
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Ferner
sind ein erster Stator des ersten elektrischen Direktantriebs und
ein zweiter Stator des zweiten elektrischen Direktantriebs an dem
Rahmen bevorzugt drehfest vorgesehen, so dass sich nur der erste
Läufer
des ersten elektrischen Direktantriebs und der zweite Läufer des
zweiten elektrischen Direktantriebs in Bezug auf den Rahmen bewegen.
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In
einer bevorzugten Weiterbildung hat die Werkzeugwechselvorrichtung
eine elektronische Steuerung, die die Längsverschiebung und Drehbewegung
der Welle steuert.
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Somit
können
beliebige Bewegungsabläufe – Längsverschiebung
und Drehbewegung – der
Welle durchgeführt
werden.
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In
einer besonderen Ausführungsform
kann der zweite elektrische Direktantrieb mit einem zweiten Läufer und
einem zweiten Stator eine Längsverschiebung
der Welle direkt erzeugen, wobei durch eine zweite Welle-Läuferverbindung
der zweite Läufer
fest mit der Welle verbunden ist.
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Dies
ermöglicht
einen besonders einfachen Aufbau des zweiten Direktantriebs mit
wenigen Teilen und kompakter Bauweise.
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In
einem alternativen Ausführungsbeispiel kann
der zweite elektrischen Direktantrieb mit einem zweiten Läufer und
einem zweiten Stator ein Drehmoment erzeugen, das durch die zweite
Welle-Läuferverbindung
in eine Längsverschiebung
der Welle umgewandelt werden kann.
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Hiermit
können
baugleiche elektrische Direktantriebe für den ersten und den zweiten
Direktantrieb verwendet werden.
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Die
zweite Welle-Läuferverbindung
kann mit einer Kugelumlaufbuchse ausgeführt sein.
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Somit
wird besonders wenig Drehmoment durch den zweiten elektrischen Direktantrieb
auf die Welle aufgebracht und das Drehmoment des Motors effizient
in eine lineare Bewegung der Welle umgewandelt.
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Bevorzugt
kann eine Steuerung ein von dem zweiten elektrischen Direktantrieb
auf die Welle aufgebrachtes Drehmoment durch ein Drehmoment des ersten
elektrischen Direktantriebs berücksichtigen.
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Dies
erhöht
die Flexibilität
der Konstruktion des zweiten elektrischen Direktantriebs.
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Bevorzugt
hat Werkzeugwechselvorrichtung eine Bremse, die mit dem Rahmen verbunden
ist und mit der Welle in Eingriff bringbar ist, um sie zu bremsen
oder festzustellen.
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Hiermit
kann die Welle in jeder Position festgesetzt werden, so dass unbeabsichtigtes
Bewegen der Welle verhindert ist.
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Bevorzugt
ist die Bremse zwischen dem ersten elektrischen Direktantrieb und
dem zweiten elektrischen Direktantrieb angeordnet, da hierdurch
der Zwischenraum zwischen den elektrischen Direktantrieben genutzt
werden kann und eine Werkzeugwechselvorrichtung weiterhin kompakt
ausgeführt werden
kann.
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Bevorzugt
bildet der Rahmen der Werkzeugwechselvorrichtung ein zylindrisches
und geschlossenes Gehäuse,
in dem die elektrischen Direktantriebe aufgenommen sind und somit
geschützt
sind, wobei ein Ende der Welle, an dem eine Werkzeuggreifvorrichtung
angeordnet ist, aus dem Gehäuse
ragt.
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Die
Werkzeuggreifvorrichtung hat zumindest einen Greifer zur Aufnahme
eines Werkzeugs, wodurch ein Werkzeug aufgenommen werden kann und an
anderer Stelle oder in anderer Lage durch Längsverschiebung und Drehbewegung
der Welle wieder abgesetzt werden kann.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
sind zwei Greifer vorgesehen, so dass zwei Werkzeuge an zwei Werkzeughalterungen einfach
durch Verschiebung und Drehung der Welle untereinander austauschbar
sind.
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Vorteilhaft
ist der zumindest eine Greifer zum Freigeben oder Sichern eines
Werkstücks
verriegelbar bzw. entriegelbar. Somit ist kann das Werkzeug während der
Bewegung der Welle sicher gehalten werden, während es zum Absetzen auf einer
Werkzeughalterung wieder freigegeben werden kann.
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Die
Werkzeuggreifvorrichtung oder die Welle haben bevorzugt zumindest
einen Eingriffsabschnitt zum Eingreifen mit zumindest einen Eingriffsabschnitt
eines Rahmenabschnitts bei einer vorgegebenen Stellung der Welle
zum Entriegeln oder Verriegeln des zumindest einen Greifers aufweisen.
Somit kann an der gewünschten
Position an der Werkzeughalterung die Freigabe bzw. Sicherung des
Werkstücks
erfolgen.
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Besonders
bevorzugt wird dabei bei Längsverschiebung
der Welle aus dem Rahmen durch den Eingriff der Eingriffsabschnitte
miteinander ein Zugkraft an den Eingriffsabschnitten erzeugt, die
eine Entriegelung des zumindest einen Greifers bewirkt. Hierdurch
ist eine besonders einfache und automatische Entriegelung möglich.
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Der
zumindest eine Greifer wird bevorzugt bei einer maximalen Längsverschiebung
der Welle aus dem Rahmen entriegelt.
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Alternativ
kann der erste Stator des ersten elektrischen Direktantriebs in
Bezug auf den Rahmen längsverschiebbar
aber drehfest sein, so dass eine feste Verbindung des ersten Läufers mit
der Welle möglich
ist. Ferner können
der erste Stator und der erste Läufer
in Bezug auf Rahmen bzw. Welle fest sein, wobei dann der erste Stator
so ausgeführt
sein muss, dass ein erster Läufer
in Bezug auf den ersten Stator längsverschiebar
ist.
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Ferner
kann die zweite Welle-Läuferverbindung
des zweiten elektrischen Direktantriebs mit einer Schneckenverbindung
zwischen dem zweiten Läufer
und der Welle ausgeführt
sein.
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Die
zwei elektrischen Direktantriebe können in beliebiger Reihenfolge
in Bezug auf die Welle angeordnet werden.
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Ferner
kann der Rahmen auch zweigeteilt sein. Beispielsweise kann ein erster
Rahmen mit einem ersten elektrischen Direktantrieb auf einer Seite hinsichtlich
einer Werkzeuggreifvorrichtung angeordnet sein und ein zweiter Rahmen
mit einem zweiten elektrischen Direktantrieb auf einer anderen Seite der
Werkezeuggreifvorrichtung angeordnet sein.
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Darüber hinaus
ist die Erfindung nicht auf zwei elektrische Direktantriebe beschränkt. Es
können
auch mehr als zwei elektrische Direktantriebe eingesetzt werden.
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Ferner
kann auch an dem anderen Ende der Welle eine Werkzeuggreifvorrichtung
angeordnet sein.
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Die
Werkzeuggreifvorrichtung kann auch mehr als zwei Greifer aufweisen.
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Die
Werkzeugwechselvorrichtung kann zum Tausch zweier Werkzeuge zwischen
zwei Werkzeughalterungen eingesetzt werden, aber auch zur Entnahme
eines Werkzeugs aus einem Werkzeugmagazin and anschließenden Aufsetzen
an einer Werkzeughalterung verwendet werden. Sie kann neben dem
Bereich der spanenden Fertigung, wie beispielsweise Drehen, Fräsen und
Schleifen, auch in vielen anderen Bereichen eingesetzt werden.
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1 ist
eine schematische Schnittansicht eines ersten Ausführungsbeispiels
einer Werkzeugwechselvorrichtung gemäß der Erfindung.
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2 ist
eine schematische Schnittansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels
einer Werkzeugwechselvorrichtung gemäß der Erfindung.
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3 ist
eine schematische Schnittansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels
einer Werkzeugwechselvorrichtung gemäß der Erfindung.
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1 zeigt
eine Werkzeugwechselvorrichtung eines ersten Ausführungsbeispiels
der Erfindung mit einer drehbaren und längsverschiebbaren Welle 1,
die in einem Gehäuse 3,
das einen Rahmen bildet, gelagert ist und die durch eine Öffnung in
dem Gehäuse 3 an
einem Ende des Gehäuses
ragt. Die Welle 1 ist in einem in das Gehäuse 3 eingeschobenen
Zustand dargestellt. In dem Gehäuse 3 ist
nahe der Öffnung
des Gehäuses 3 ein
Torquemotor 5 angeordnet, der einen ersten elektrischen
Direktantrieb bildet. Als Torquemotor 5 wird in diesem
Zusammenhang ein Elektromotor bezeichnet, der auf einen Rotor oder
einen Läufer
ein Drehmoment aufbringen kann. Der Stator 7 des Torquemotors 5 ist
fest in dem Gehäuse 3 angebracht.
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Die
erste Welle-Läuferverbindung 11 ist drehsicher
oder drehfest aber in die Richtung der Längsachse der Welle 1 verschiebbar
oder beweglich ausgeführt.
Hier wird eine Kugelkeilwellenverbindung verwendet, die in der Zeichnung
nicht dargestellt ist. Der entsprechende Abschnitt auf der Welle 1 ist
hierbei mit dem entsprechenden Profil vorgesehen, auf das der Läufer 9,
der auf einer Buchse sitzt, die ein entsprechendes Gegenprofil hat,
geschoben ist. Somit ist eine Übertragung
eines Drehmoments von dem Torquemotor 5 auf die Welle 1,
aber auch eine Verschiebung der Welle 1 hinsichtlich des
Läufers 9 bzw.
des Torquemotors 5 möglich.
Der Torquemotor 5 bzw. die Welle-Läuferverbindung 11 sind
so ausgeführt,
dass die Drehmomentübertragung über einen
vorgegebenen Verschiebungsbereich der Welle 1 in ihre Längsrichtung
möglich
ist.
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Ferner
ist ein zweiter elektrischer Direktantrieb 13, d.h. ein
Linearmotor, hinter dem Torquemotor 5 angeordnet (d.h.
links in 1). Der Linearmotor 13 hat
einen Stator 15, der fest in dem Gehäuse 3 angeordnet ist,
und einen Läufer 14,
der auf einer Buchse sitzt, die fest auf die Welle 1 gepasst
ist. Somit ist der Läufer 14 integral
mit der Welle 1 verschiebbar und drehbar. Bei Ansteuerung
des Linearmotors 13 kann der Läufer 14 in Richtung
der Längsachse
der Welle 1 und damit die Welle 1 in einem vorgegebenen
Verschiebungsbereich verschoben werden.
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Wie
aus 1 schematisch ersichtlich ist, ist zwischen dem
Torquemotor 5 und dem Linearmotor 13 eine Bremse 19 in
dem Gehäuse 3 angeordnet. Bei
Betätigung
der Bremse 19 greift die Bremse 19 mit der Welle 1 ein
und kann somit die Welle 1 feststellen, so dass sie weder
in ihre Längsrichtung
verschiebbar noch in ihre Umfangsrichtung drehbar ist.
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An
dem aus dem Gehäuse 3 ragenden
Ende der Welle 1 ist quer zur Längsrichtung der Welle 1 ein Greifarm 21,
der eine Werkzeuggreifvorrichtung gemäß der Erfindung ausbildet,
angebracht. Der Greifarm 21 ist in Bezug auf die Längsachse
der Welle 1 im Wesentlichen symmetrisch aufgebaut. Der
Greifarm 21 hat zwei Enden an denen ein erster bzw. ein zweiter
Greifer 23, 25 angeordnet sind. In 1 ist gezeigt,
dass der erste Greifer 25 ein Werkzeug 27 aufgenommen
bzw. in Griff hat. Ferner haben der erste und der zweite Greifer 23, 25 Verriegelungsvorrichtungen.
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Das
Gehäuse 3 ist
geschlossen, hat eine langgestreckte Form, ist im Wesentlichen zylinderförmig ausgeführt und
ist an dem zu der Öffnung
entgegengesetztem Ende an einem Grundrahmen, beispielsweise von
einer Werkzeugmaschine, fixiert.
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Die
Werkzeugwechselvorrichtung ist in einer Werkzeugmaschine oder einem
Bearbeitungszentrum gegenüber
zweier Spindeln 29, 31, die Werkzeughalterungen
gemäß der Erfindung
ausbilden, der Werkzeugmaschine angeordnet. Die Längsachse
oder Mittelachse der Welle 1 befindet sich parallel zu
den Längsachsen
der beiden Spindeln 29, 31 und in der Mitte zwischen
den beiden Spindeln 29, 31. Ferner befinden sich
die Mittelachsen der Spindeln 29, 31 und der Welle 1 in
einer Ebene. Die zu bearbeitenden Werkstücke, die in 1 nicht
dargestellt sind, sind neben der Werkzeugwechselvorrichtung gegenüber den
Spindeln 29, 31 angeordnet.
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Nachstehend
wird ein Ablauf bzw. eine Funktion der Werkzeugwechselvorrichtung
von 1 unter Bezugnahme auf den schematischen Bewegungsablauf,
der auf der rechten Seite in 2 gezeigt
ist, beschrieben. Ausgehend von einer Ruhestellung, d.h. der Greifarm 21 steht
senkrecht zur Spindelebene und die Welle 1 ist in einer
aus dem Gehäuse 3 herausgeschobenen
Position, wird nach einem Lösen
der Bremse 19 in einer ersten Drehbewegung 51 der
Greifarm 21 mit dem Torquemotor 5 um 90° gedreht, so dass die Greifer 23, 25 die
auf den Spindeln 29, 31 befindlichen Werkzeuge
(nur ein Werkzeug 27 ist in 1 dargestellt)
greifen.
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Die
Greifer 23, 25 sind in dieser Stellung entriegelt.
Dann wird in einer zweiten Bewegung 52 die Welle 1 mit
dem Linearmotor 13 in Richtung Gehäuse 3 bewegt. Damit
verriegeln die Greifer 23, 25. Daraufhin wird
in einer dritten Bewegung 53 der Greifarm 21 mit
dem Torquemotor 5 um 180° gedreht.
Dann wird in einer vierten Bewegung 54 die Welle 1 mit
dem Linearmotor 13 in Richtung der Spindeln 29, 31 bis
zu der Anschlagposition verschoben, bei der die Greifer 23, 25 wieder
gelöst
werden, womit die Werkzeuge 27 auf den Spindeln 29, 31 abgesetzt
werden. Als nächstes
wird in einer fünften
Bewegung 55 der Greifarm 21 mit dem Torquemotor
5 um 90° in
die Ruhestellung senkrecht zu der Spindelebene zurückgedreht,
so dass der Raum vor den Spindeln 29, 31 zur Bearbeitung
des Werkstücks
frei ist. Nun wird die Bremse 19 wieder festgestellt, so
dass der Greifarm 21 sich während der Bearbeitung der Werkstücke nicht
in den Arbeitsraum bewegen kann. Dementsprechend werden also die
Werkzeuge 27 hinsichtlich der Spindeln 29, 31 in
fünf Bewegungsschritten miteinander
vertauscht.
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2 zeigt
ein zweites Ausführungsbeispiel der
Erfindung. Hierbei sind zu dem ersten Ausführungsbeispiel gleiche oder ähnliche
Elemente mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Der dem Torquemotor 5 in
dem ersten Ausführungsbeispiel entsprechende
Torquemotor in dem zweiten Ausführungsbeispiel
ist nachstehend als erster Torquemotor 5 und seine Bestandteile
als erster Stator 7 und erster Läufer 9 bezeichnet.
Das vorliegende Ausführungsbeispiel
unterscheidet sich von dem vorstehenden im Wesentlichen in der Ausführung des
zweiten elektrischen Direktantriebs 41. Der zweite elektrische Direktantrieb
in diesem Ausführungsbeispiel
ist ebenso wie der erste elektrische Direktantrieb 5, also der
erste Torquemotor, als Torquemotor 41 ausgeführt und
wird nachstehend als zweiter Torquemotor 41 bezeichnet.
Eine Welle-Läuferverbindung 47 des Läufers 45 des
zweiten Torquemotors 41, nachfolgend als zweiter Läufer 45 bezeichnet,
mit der Welle 1 ist so ausgeführt, dass sie eine Drehbewegung
des zweiten Läufers 45 in
eine lineare Bewegung oder Längsverschiebung
der Welle 1 umwandeln kann.
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In
diesem Ausführungsbeispiel
wird dies durch einen Kugelumlaufbuchse, auf der der zweite Läufer 45 fest
sitzt, verwirklicht. An einem Endabschnitt der Welle 1,
im Bereich des vorgegebenen Verschiebungsbereichs, befindet sich
hierfür
eine Schneckenbahn. Die Schneckenbahn ist als Laufbahn für die Kugeln
der Kugelumlaufbuchse ausgeführt.
Bei Drehung der Kugelumlaufbuchse zusammen mit dem zweiten Läufer 45 durch
Ansteuern des zweiten Torquemotors 41 wird die Welle 1 entsprechend
der Steigung der Schneckenbahn der Welle 1 relativ zu der
Kugelumlaufbuchse und damit dem zweiten Läufer 45 linear oder
längs verschoben.
Anstelle der Kugelumlaufbuchse könnte
auch eine einfache Gewinde- bzw. Schneckenverbindung eingesetzt
werden. Bevorzugt wird hier eine Verbindung mit möglichst
geringer Reibung eingesetzt, so dass ein möglichst großer Anteil des Drehmoments
in die Längsverschiebung
der Welle 1 umgesetzt wird und der Läufer 45 nicht gedreht
sondern nur verschoben wird.
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In 2 ist
keine Bremse gezeigt, wobei jedoch das zweite Ausführungsbeispiel
entsprechend dem ersten Ausführungsbeispiel
mit einer Bremse ausgeführt
sein kann.
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3 zeigt
ein weiteres Ausführungsbeispiel der
Erfindung. Dieses Ausführungsbeispiel
unterscheidet sich im Wesentlichen hinsichtlich der Verriegelung
der Greifer des Greifarmes 21. Es wird daher folgend nur
auf den Mechanismus zur Ver- und Entriegelung der Greifer 23, 25 eingegangen.
An der Frontseite des Gehäuses 3 ist
ein Schubstangenträger 50 vorgesehen,
der mit der Welle 1 drehfest verbunden ist. Der Schubstangenträger 50 ist
(nicht dargestellt) am Gehäuse 3 gelagert
und mittels eines Dichtelements 51 gegenüber dem
Gehäuse 3 abgedichtet.
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Der
mit der Welle 1 rotierende Schubstangenträger 50 trägt zwei
Schubstangen 52, die dazu dienen, die Kufen 53 der
Greifer 23, 25 zu verriegeln.
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In
der oberen Hälfte
der 3 ist der unverriegelte Zustand dargestellt, in
der unteren Hälfte
der 3 der verriegelte Zustand. Die Kufen 53 sind
verschieblich im Greifarm 21 gelagert und werden durch eine
Druckfeder 54 nach außen,
also in den verriegelten Zustand belastet. Befindet sich die Schubstange 52 nicht
mit der Kufe 53 in Eingriff, wie im oberen Teil der 3 dargestellt,
kann die Greifzange gegen die Kraft der Feder 54 geöffnet werden,
wobei die Kufe 53 nach innen verschoben wird. Diese Verschiebung
ist möglich,
da die Schubstange 52 nicht in Eingriff mit der Kufe 53 ist.
In diesem Zustand können Werkzeuge 27 aufgenommen
oder entnommen werden. Ist der Greifer 23, 25 nicht
bestückt
oder ein Werkzeug 27 in den Greifer 23, 25 eingerastet,
d.h. der Greifer 23, 25 greift in die entsprechende
Nut des Werkzeugs 27 ein, drückt die Druckfeder 54 die
Kufe 53 nach außen.
Fährt in
diesem Zustand die Welle 1 in 3 durch
den zugeordneten Antrieb nach links, zieht also den Greifarm 21 nach
links – wie
im unteren Teil der 3 gezeigt – kommt die Schubstange 52 mit
der Kufe 53 in Eingriff, wobei bei weiterer Bewegung die
Kufe 53 an der äußeren Umfangsfläche der
Schubstange 52 entlang gleitet.
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Um
das in Eingriffkommen der Kufe 53 mit der Schubstange 52 und
das Gleiten der Kufe 53 an der äußeren Umfangsfläche der
Schubstange 52 zu erleichtern, kann die Kufe 53 an
ihrer nach innen gerichteten Stirnseite und die Schubstange 52 an
der rechten Stirnseite mit entsprechenden Schrägen versehen sein, die ein
In-Eingriffkommen erleichtern. Sobald die Schubstange 52 und
die Kufe 53 in Eingriff sind und sich die Kufe 53 an
der äußeren Umfangsfläche der
Schubstange 52 abstützt,
ist der Greifer 23, 25 verriegelt und kann nicht
mehr geöffnet werden.
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Auf
der rechten Seite des Greifarms 21 werden die Schubstangen 52,
die sich gegenüber
dem Greifarm 21 bewegen, durch Abdeckkappen 57 abgedeckt.
Durch die gezeigte Konstruktion ist auf einfache Weise eine hoch
wirkungsvolle Verriegelung und Entriegelung der Greifzangen des
Greifarms 21 möglich.
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In 3 sind
von der Werkzeugwechselvorrichtung aufgenommene Werkzeuge 27 gestrichelt dargestellt,
um deutlich zu machen, dass die Werkzeuge 27 aufgrund der
schlanken Bauweise der Werkzeugwechselvorrichtung mit geringem Durchmesser
vom Greifarm 21 um die Werkzeugwechselvorrichtung herum rotiert
werden können.
Die erfindungsgemäße Werkzeugwechselvorrichtung
kann daher gegenüber
der Spindel der Werkzeugmaschine vorgesehen werden, so dass der
Raum auf der Seite der Spindel für
andere Einrichtungen frei bleibt.
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In
beiden Ausführungsbeispielen
sind die elektrischen Direktantriebe elektronisch angesteuert, so
dass im Rahmen 3 des durch die Konstruktion bedingten vorgegebenen Verschiebungsbereichs
und des vorgegebenen Schwenkbereichs des Greifarmes 21 jede
beliebige Drehung und Längsverschiebung hintereinander
oder auch gleichzeitig ausgeführt
werden kann. Zugleich kann ein nicht gewünschtes Drehmoment, das intern,
wie beispielsweise bei dem zweiten Ausführungsbeispiel durch den zweiten
Torquemotor 41, aufgebracht wird oder extern über den Greifarm 21 aufgebracht
wird, ausgeglichen bzw. berücksichtigt
werden. In anderen Worten kann das System, soweit der Arbeitsraum
für den
Greifarm 21 es zulässt,
beliebige Dreh- und Verschiebebewegungen gleichzeitig und hintereinander
ausführen
und nicht gewünschte
Drehbewegungen und Längsverschiebungen
ausgleichen.