DE19529414A1 - Vorrichtung zum Wechsel scheibenförmiger Werkzeuge - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Wech­ sel scheibenförmiger Werkzeuge, die an einer Werkzeugspin­ del magnetisch befestigbar sind.

Die magnetische Befestigung von Schleifscheiben ist be­ kannt (DE 41 19 752 C2). Sie stellt eine einfache und zu­ verlässige Art der Befestigung dar.

Aus DE 85 26 357 U1 ist eine Schleifscheibenwechselvor­ richtung bekannt, die als Magazin eine um eine vertikale Achse drehbare Tragscheibe mit Aufnahmen für die Schleif­ scheiben aufweist. Der Boden jeder Aufnahme ist durch ei­ nen Deckel verschließbar. Die Schleifscheibe wird an der Schleifspindel mit einer Spannzange gehalten. Zum Schleif­ scheibenwechsel wird bei der bekannten Vorrichtung die be­ treffende Aufnahme unter die Schleifspindel gedreht, deren Achse vertikal verläuft. Dann wird der Deckel entfernt und durch die Aufnahme von unten mit einem Hubzylinder ein Stützteller gegen die Schleifscheibe an der Schleifspindel gefahren. Alsdann wird die Spannzange gelöst, die gewech­ selte Schleifscheibe auf dem Stützteller nach unten in die Aufnahme gefahren und die Aufnahme an der Unterseite mit dem Deckel verschlossen. Anschließend wird die Tragscheibe gedreht, um eine neue Schleifscheibe unter der Schleif­ spindel in Position zu bringen, die dann in umgekehrter Reihenfolge an der Schleifspindel fixiert wird.

Die bekannte Schleifscheibenwechselvorrichtung weist also einen relativ verwickelten Aufbau auf. Das gleiche gilt für die Schleifscheibenwechselvorrichtung nach DE 32 46 168. Danach sind am Umfang des um eine vertikale Achse drehbaren Magazins die Schleifscheiben mit Spannvorrich­ tungen befestigt. Die Schleifspindel weist für die Schleifscheiben einen Aufnahmekonus mit einer Zugstange auf, die mit Greifern versehen ist. Wenn das Magazin zur Schleifspindel geschoben wird, greift der Aufnahmekonus in die entsprechende Schleifscheibe am Magazin. Durch Anzie­ hen der Zugstange halten die Greifer einen Spannbolzen an der Schleifscheibe fest, während die Spannvorrichtung an dem Magazin für die betreffende Schleifscheibe dieselbe losläßt.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine einfach aufgebaute Vor­ richtung zum Wechsel scheibenförmiger Werkzeuge bereit zu­ stellen, die an einer Werkzeugspindel magnetisch befestig­ bar sind.

Dies wird erfindungsgemäß mit der im Anspruch 1 gekenn­ zeichneten Vorrichtung erreicht. In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung wiederge­ geben.

Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung können beliebige scheibenförmige Werkzeuge gewechselt werden, die von einer Werkzeugspindel angetrieben werden. Dazu gehören Schleif­ scheiben, insbesondere Stirnschleifscheiben, oder Frässcheiben, ferner Werkzeuge, die mit einer koaxial ange­ ordneten Scheibe versehen sind.

Das Werkzeug ist zur magnetischen Befestigung mit einem ferromagnetischen Material versehen, das durch eine ko­ axiale Scheibe, einen koaxialen Flansch oder dergleichen in der Regel aus Stahl gebildet sein kann. Bei einer Schleifscheibe oder einer Frässcheibe kann die ferromagne­ tische Scheibe koaxial neben der Schleif- bzw. Frässcheibe angeordnet sein. Bei einem Bohrer oder einer Schleifwalze wird die ferromagnetische Scheibe im allgemeinen durch die koaxiale Scheibe gebildet, mit der diese Werkzeuge nach der Erfindung zum Werkzeugwechsel versehen sind.

Zum Halten der ferromagnetischen Scheibe bzw. des ferro­ magnetischen Flansches oder dergleichen, mit dem das Werk­ zeug versehen ist, ist an der Werkzeugspindel ein Aufnah­ mekopf vorgesehen, der wenigstens einen Permanentmagneten aufweist. Der Permanentmagnet kann ein ringförmiger, Ma­ gnet sein, oder es können mehrere um den Aufnahmekopf ver­ teilte Permanentmagneten vorgesehen sein.

Damit das Werkzeug Radialkräfte aufnehmen kann und koaxial an der Schleifspindel positioniert ist, sind das Werkzeug oder der Aufnahmekopf mit wenigstens einem Vorsprung ver­ sehen, der in eine Ausnehmung im Aufnahmekopf bzw. Werk­ zeug eingreift. Der Vorsprung kann beispielsweise durch einen konischen Zentrierdorn an dem scheibenförmigen Werk­ zeug gebildet werden, der eine entsprechende Ausnehmung im Aufnahmekopf eingreift. Der Vorsprung und die Ausnehmung sind ferner vorzugsweise so ausgebildet, daß eine drehfe­ ste Verbindung zwischen Aufnahmekopf und Werkzeug zustan­ dekommt. Dazu kann der koaxial angeordnete Vorsprung einen nicht kreisförmigen Querschnitt aufweisen, also beispiels­ weise oval oder ein Mehrkant, beispielsweise Sechskant, sein. Ferner kann eine Dreipunkteaufnahme zwischen Aufnah­ mekopf und Werkzeug zur drehfesten Verbindung vorgesehen sein.

Zur Kühlung des Werkzeugs können im Aufnahmekopf und in dem Werkzeug miteinander fluchtende Bohrungen angebracht sein, durch die Kühlflüssigkeit zugeführt wird. Bei der Bohrung im Werkzeug kann es sich um eine zentrale Bohrung handeln oder um Bohrungen, die zum Umfang des Werkzeugs führen.

Die Aufnahmen am Magazin für die Werkzeuge sind zum Ein­ stecken der Werkzeuge in wenigstens einer Richtung offen. D.h. das Werkzeug kann von oben, von der Seite oder von unten in die Aufnahme gesteckt werden.

Jede Aufnahme weist auf der Seite, auf der die Werk­ zeugspindel angeordnet ist, wenn sich die Werkzeugspindel von dem in die Aufnahme gesteckte Werkzeug entfernt, einen Anschlag für das Werkzeug auf. Weiterhin ist in jeder Auf­ nahme vorzugsweise ein Halter vorgesehen, der das Werkzeug gegen diesen Anschlag drückt. Dieser Halter wird vorzugs­ weise durch einen gegen das Werkzeug federbelasteten Walz­ körper gebildet, der eine Kugel oder ein Rad sein kann. Dadurch ist eine hohe Reibungskraft zwischen dem Halter und dem Werkzeug beim Einstecken des Werkzeugs in die Auf­ nahme verhindert. Dies ist vor allem bei Stirnschleif­ scheiben wichtig, bei denen der Halter an der Schleifflä­ che angreift und damit einem hohen Abtrieb ausgesetzt ist, wenn er nicht als Walzkörper ausgebildet wird. Durch den Halter wird zugleich gewährleistet, daß in die Aufnahme scheibenförmige Werkzeuge Unterschiedlicher Dicke gesteckt werden können. Wenn der Walzkörper als Rad ausgebildet ist, kann dies beispielsweise ein Gummirad sein. Der Hal­ ter kann zugleich einen mechanischen oder induktiven Schalter betätigen, um anzuzeigen, ob in der Aufnahme ein Werkzeug vorhanden ist oder nicht.

Insbesondere wenn das Werkzeug von unten in die Aufnahme gesteckt wird, ist in dem Werkzeug eine Ausnehmung vorge­ sehen, in die der Halter bzw. der Hohlkörper eingreift.

Das Magazin kann unterschiedlich aufgebaut sein. Bei­ spielsweise kann es durch einen z. B. um eine horizontale Achse drehbaren Träger gebildet sein, an dessen Umfang die Aufnahmen für die Werkzeuge angeordnet sind. Auch kann es sich um ein Magazin handeln, an dem die Aufnahmen entlang einer Geraden nebeneinander angeordnet sind, beispielswei­ se an einer Kette.

Die erfindungsgemäße Werkzeugwechselvorrichtung ist mit geringem Aufwand herstellbar. Denn zum einen ist das Maga­ zin mit den Aufnahmen einfach aufgebaut, zum anderen wer­ den zum Werkzeugwechsel Maschinenbewegungen genutzt, für die derartige Maschinen, beispielsweise eine CNC- Fräsmaschine, ohnehin ausgebildet sind.

Nachstehend ist eine Ausführungsform der erfindungsgemäße Vorrichtung anhand der Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen jeweils schematisch:

Fig. 1 eine Draufsicht auf eine Maschine zur Oberflächen­ verarbeitung der Kanten eines Grabsteins oder dergleichen plattenförmiger Werkstoffe mit einer Schleifscheibe, ein­ schließlich der Schleifscheibenwechselvorrichtung;

Fig. 2 die Vorderansicht einer Aufnahme für eine Schleif­ scheibe; und

Fig. 3 einen Schnitt entlang der Linie III-III in Fig. 2 sowie die sich der Aufnahme nähernde Schleifspindel mit Aufnahmekopf für die Schleifscheibe.

Gemäß Fig. 1 weist eine Maschine zur Oberflächenbearbei­ tung der Kanten eines nicht dargestellten Grabsteins oder dergleichen plattenförmigen Werkstücks eine an einem Schleifspindelstock 1 drehbar gelagerte Stirnschleifschei­ be 2 und einen Tisch 3 zur Aufnahme des Werkstücks auf. Die Maschine ist ferner mit einem parallel zur Tischebene verschiebbaren Tragarm 4 versehen, der um eine vertikale Achse 5 drehbar und parallel zur Tischebene verschiebbar ist. Der Schleifspindelstock 1 ist am Tragarm 4 um eine parallel zur Achse 5 verlaufende Achse schwenkbar und senkrecht zur Tischebene verfahrbar geführt. Ferner ist eine Einrichtung zur elektronischen Steuerung der Schleif­ scheibe 2 entsprechend dem Verlauf der Kanten des Werk­ stücks vorgesehen, in die der Schleifspindelstock 1 und der Tragarm 4 einbezogen sind. Weitere Einzelheiten dieser Maschine gehen aus der Deutschen Patentanmeldung P 44 33 715.9 hervor.

Die Maschine weist eine automatische Vorrichtung zum Schleifscheibenwechsel auf. Diese Vorrichtung besteht aus einem Trommelmagazin 7, das aus dem Grundgestell 8 um eine senkrechte Achse 9 drehbar angeordnet ist. Das Magazin 7 weist am Umfang eine Tragstruktur 10 auf, an der Aufnahmen 11 für die Schleifscheiben 2 angeordnet sind.

Gemäß Fig. 2 und 3 ist in die Aufnahme 11 eine Schleif­ scheibe 2 gesteckt. Dazu ist die Aufnahme 11 an ihrer Oberseite offen, während sie nach vorne durch einen gabel­ förmigen Anschlag 12, nach unten durch einen Boden 13 und seitlich durch die beiden Seitenwände 14, 15 begrenzt und ihre Rückwand durch den Träger 10 gebildet wird. Die Schleifscheibe 2 kann aber auch nur vom Boden 13 oder nur von den Seitenwänden 14 und 15 gehalten werden.

Die Schleifscheibe kann also von oben entsprechend dem Pfeil 17 in die Aufnahme gesteckt werden.

Die im Schleifspindelstock 1 (Fig. 1) drehbar gelagerte Schleifspindel 18 weist gemäß Fig. 3 einen Aufnahmekopf 19 auf, der mit einem nicht dargestellten Permanentmagneten versehen ist. An seiner vorderen, von der Schleifspindel 18 abgewandten Seite ist der Aufnahmekopf 19 mit einem Vorsprung 20, beispielsweise einem Sechskant versehen.

Die Schleifscheibe 2 ist auf der dem Anschlag 12 zugewand­ ten Seite mit einer Scheibe 21 aus einem ferromagnetischen Material versehen, also zum Beispiel einer Stahlscheibe, die an der Trägerscheibe 24 mit dem Schleifbelag 22 befe­ stigt ist.

In der Scheibe 21 ist eine koaxiale Innenausnehmung 23, beispielsweise ein Innensechskant, vorgesehen, in die der Vorsprung 20 am Aufnahmekopf 19 eingreift.

Die ferromagnetische Scheibe 21 wird von der Ausnehmung 25 des Anschlags 12 aufgenommen. Zur Fixierung der Winkelpo­ sition des Werkzeugs 2 gegenüber dem Aufnahmekopf 19, also damit der Innensechskant 23 zum Eingriff des Außensechs­ kants 20 genau winkelpositioniert ist, sind auf gegenüber­ liegenden Seiten der Scheibe 21 gerade Flanken 26 vorgese­ hen, die passend zu den geraden Flanken der U-förmigen Ausnehmung 25 ausgebildet sind.

Statt der zueinanderpassenden Flanken der U-förmigen Aus­ nehmung 25 und der Flanken 26 der Scheibe 21 kann auch ein anderer Formschluß zwischen der Scheibe 21 und der Ausneh­ mung 25 zur Fixierung der Winkelposition der Schleifschei­ be 2 gegenüber dem Aufnahmekopf 19 vorgesehen sein, bei­ spielsweise bei einer kreisförmigen Scheibe 21 und damit einer Ausnehmung 25, deren gerade Flanken entsprechend weiter auseinanderliegen, ein Vorsprung am unteren Rand der Ausnehmung 25, der in eine Ausnehmung am unteren Rand der Scheibe 21 eingreift.

In der Aufnahme 11 ist ein z. B. als Gummirad ausgebildeter Halter 27 für die Schleifscheibe 2 vorgesehen, der mit ei­ ner Feder 28 die Schleifscheibe 2 gegen den Anschlag 12 drückt. Das Gummirad 27 greift dabei in die Ausnehmung 23 in der Schleifscheibe 2 ein, die zum Eingriff des Vor­ sprungs 20 an dem Aufnahmekopf vorgesehen ist. Das Gummi­ rad 27 ist an einer Stange 31 drehbar gelagert, die in dem Träger 10 verschiebbar geführt ist. Mit einer Feder, die sich einerseits über eine Mutter an der Stange 31 und an­ dererseits an dem Träger 10 abstützt, wird das Rad 27 ge­ gen die Schleifscheibe 2 gedrückt. Statt der Feder 28 kann auch eine andere Spannvorrichtung für das Rad 27 vorgese­ hen sein, z. B. ein O-Ring.

Um die Schleifscheibe 2 in der Aufnahme 11 an der Schleif­ spindel 18 zu befestigen, wird der Schleifspindelstock 1 gemäß Fig. 1 auf dem Tragarm 4 so gedreht, daß der Aufnah­ mekopf 19 an der Schleifspindel 18 zum Magazin 7 weist.

Das Magazin 7 wird dann entlang der Führungsbahn 29 in Richtung des Pfeils 30 zum Schleifspindelstock 1 verscho­ ben.

Durch Verfahren des Schleifspindelstocks 1 gegenüber dem Tragarm 4 (Fig. 1) fluchten der Vorsprung 20 am Aufnahme­ kopf 19 und die Innenausnehmung 23 in der Schleifscheibe miteinander (Fig. 3), wobei sich die Schleifspindel 18 in einer entsprechenden Winkelposition zum Eingriff des Sechskants 20 an dem Aufnahmekopf 19 in den Innensechskant 23 der Schleifscheibe 2 befindet.

Wenn das Magazin 7 bzw. die Aufnahme 11 gemäß Fig. 3 an den Aufnahmekopf 19 herangefahren wird, so daß der Vor­ sprung 20 an dem Aufnahmekopf 19 in die Innenausnehmung 23 in der Schleifscheibe 2 eingreift, werden der Aufnahmekopf und die Schleifscheibe 2 durch die Magnetkraft zwischen dem Permanentmagnet im Aufnahmekopf 19 und der Stahlschei­ be 21 miteinander verbunden. Der Schleifspindelstock 1 und damit der Aufnahmekopf 19 werden nun gegenüber dem Tragarm 4 entgegen der Einsteckrichtung 17 nach oben gefahren, wo­ durch die Schleifscheibe 2 aus der Aufnahme 11 gezogen wird, um dann an dem Aufnahmekopf 19 magnetisch zu haften.

Wenn eine am Aufnahmekopf 19 der Schleifspindel 18 magne­ tisch befestigte Schleifscheibe 2 gegen eine andere Schleifscheibe ausgetauscht werden soll, die sich im Trom­ melmagazin 7 befindet, wird entsprechend vorgegangen, wo­ bei eine leere Aufnahme 11 an den mit einer Schleifscheibe 2 versehenen Aufnahmekopf 19 herangefahren wird. Der Schleifspindelstock 1 befindet sich dabei in einer solchen Position gegenüber dem Tragarm 4, daß der Aufnahmekopf 19 mit der auszuwechselnden Schleifscheibe 2 sich in einer Höhe oberhalb der leeren Aufnahme 11 befindet. Die Schleifscheibe 2 am Aufnahmekopf 19 wird dann entsprechend dem Pfeil 17 von oben in die Aufnahme 11 geschoben, wobei sie durch den Halter 27 geführt wird. Dann werden die Schleifspindel 18 und die Tasche 11 auseinanderbewegt und dadurch der Vorsprung 20 am Aufnahmekopf 19 und die Innen­ ausnehmung 23 in der Schleifscheibe 2 außer Eingriff ge­ bracht. Anschließend wird das Trommelmagazin 7 gedreht, bis die Aufnahme 11 mit der gewünschten Schleifscheibe 2 vor dem Aufnahmekopf 19 angeordnet ist. Die Aufnahme 11 mit der gewünschten Schleifscheibe 2 wird an die Schleif­ spindel 18 herangefahren, so daß der Vorsprung 20 in die Ausnehmung 23 der neuen Schleifscheibe 2 eingreift. Durch die Magnetkraft zwischen dem Permanentmagnet am Aufnahme­ kopf 19 und der Stahlscheibe 21 an der neuen Schleifschei­ be 2 kann die neue Schleifscheibe 2 aus ihrer Aufnahme 11 nach oben herausgezogen werden, wie vorstehend geschil­ dert.

Wenn das Werkzeug ein Werkzeug ist, beispielsweise ein Bohrer oder eine Schleifwalze, die von der Stahlscheibe 21 nach innen in die Aufnahme 11 ragt, sind vorzugsweise zwei Halter 27 auf beiden Seiten des nach innen ragenden Werk­ zeugs vorgesehen, oder eine Einsteckvorrichtung an der Aufnahme 11, in die das Werkzeug abgelegt wird.

Auch sind zahlreiche andere Varianten der geschilderten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung denkbar. So ist es beispielsweise möglich, statt der Verschiebbar­ keit des Trommelmagazins 7 entlang der Bahn 29 den Tragarm 4 so auszubilden, daß er mit dem Schleifspindelstock 1 zum Magazin 7 verschoben werden kann.

Claims (10)

1. Vorrichtung zum Wechsel scheibenförmiger Werkzeuge, die an einer Werkzeugspindel magnetisch befestigbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß ein Magazin (7) mit Aufnahmen (11) für die Werkzeuge (2) vorgesehen ist, die Aufnahmen (11) zum Einstecken der Werkzeuge (2) in wenigstens einer Richtung offen sind und das Maga­ zin (7) und die Werkzeugspindel (18) in Einsteck­ richtung (17) und in einer zur Einsteckrichtung (17) querverlaufende Hauptbewegungsrichtung (30) aufeinan­ der zu bewegbar sind, um ein Werkzeug (2) nach magne­ tischer Befestigung an der Werkzeugspindel (18) aus einer Aufnahme (11) zu ziehen und ein an der Werk­ zeugspindel (18) magnetisch befestigtes Werkzeug (2) durch Einstecken in eine Aufnahme (11) und Auseinan­ derbewegen von Magazin (7) und Werkzeugspindel (18) in Hauptbewegungsrichtung (30) zu lösen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkzeug (2) zur magnetischen Befestigung mit einem ferromagnetischen Material versehen ist und die Werkzeugspindel (18) zum Halten der Werkzeugs (2) ei­ nen Aufnahmekopf (19) mit wenigstens einem Permanent­ magneten aufweist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkzeug (2) und der Aufnahmekopf (19) durch wenigstens einen Vorsprung (20) im Aufnahmekopf (19) oder Werkzeug (2), der in eine Ausnehmung (23) im Werkzeug (2) bzw. Aufnahmekopf (19) eingreift, dreh­ fest miteinander verbunden sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Aufnahme (11) in Hauptbewegungsrichtung (30) auf der der Werkzeugspindel (18) zugewandten Seite einen Anschlag (12) aufweist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Anschlag (12) im Bereich des ferro­ magnetischen Materials des in die Aufnahme (11) ge­ steckten Werkzeugs (2) eine Ausnehmung (25) aufweist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Fixierung der Winkelposition des Werkzeugs (2) gegenüber dem Aufnahmekopf (19) ein Formschluß zwischen dem Werkzeug (2) und dem Anschlag (12) vorgesehen ist.

7. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jede Aufnahme (11) wenig­ stens einen Halter (27) aufweist, der das Werkzeug (2) gegen den Anschlag (12) drückt.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkzeug (2) eine Ausnehmung aufweist, in die der Halter (27) eingreift.

9. Vorrichtung nach Anspruch 3 und 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Ausnehmung, in die der Halter (27) eingreift, durch die Ausnehmung (23) zur drehfesten Verbindung des Werkzeugs (2) mit dem Aufnahmekopf (19) gebildet wird.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Halter (27) durch einen gegen das Werkzeug (2) federbelasteten Wälzkörper gebildet wird.