DE19853589A1

DE19853589A1 - Changer for tools and grinder heads of milling machines has holder on telescopic arm to serve individual machine spindles

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Publication number: DE19853589A1
Application number: DE19853589A
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1998-11-20
Filing date: 1998-11-20
Publication date: 2000-05-31

Abstract

The tool changer consists of a holder (3) attached to a telescopic arm projecting into the working chamber from above to be able to serve each spindle of the milling machine. The holder has jaws which can be pivoted through 360 degrees and has a hub positioned in the longitudinal direction of the tool (4).

Description

Die Erfindung betrifft ein Versorgungsturm-Wechselsystem für Werkzeuge und Vorsatzfräsköpfe bestehend aus einem Drehturm-Magazin und einem Handhabungssystem in Teleskoparm-Bauweise. Der äußere Teil des Magazins besteht aus einem feststehenden Ablagering von kreissegmentförmigen Werkzeugkassetten, die von einer Stelle am Umfang des Drehturms, der den inneren Teil bildet, aufgepickt werden können. Die 360° drehbare Greifereinheit macht einen Hub in Richtung Werkzeugmittelachse und ist um die Teleskoparmachse 90° schwenkbar.The invention relates to a supply tower change system for tools and milling heads consisting of a rotating tower magazine and a handling system in telescopic arm design. The outer part of the Magazine consists of a fixed storage ring of circular segment-shaped tool cartridges, which one Point on the circumference of the turret, which forms the inner part, can be picked. The 360 ° rotatable Gripper unit makes a stroke in the direction of the tool center axis and is 90 ° around the telescopic arm axis swiveling.

Die bisherigen Werkzeugwechselsysteme für eine mittlere bis größere Werkzeuganzahl, bestehen in der Regel aus einem Magazinteil und dem Werkzeugübergabeteil. Diese beiden Teile haben meistens eine feste Position zueinander weil die Aufstellmöglichkeiten des Magazinteils aus Platzgründen eingeschränkt sind, und der Handhabungsteil parallel oder rechtwinklig zu den Maschinenachsen angebracht ist. Dadurch ergibt sich, daß überwiegend alle Werkzeugwechselsysteme für einen Maschinentyp und eine Maschinengröße ausgelegt sind und durch die separaten Teile eine große Aufstellfläche benötigen. Ebenso müssen die Handhabungssysteme und Magazine, bei der Aufstellung links oder rechts der Werkzeugmaschine, spiegelbildlich ausgeführt werden. Gerade bei Bearbeitungszentren mittlerer Größe gibt es eine Vielzahl von Werkzeugwechselsystemen, die sich sowohl im Magazinteil wie im Handhabungsteil unterscheiden. Weiterhin werden die Bearbeitungszentren ebenfalls verändert, da das Handhabungssystem nicht in den Arbeitsraum der Maschine reicht. Dies hat hauptsächlich 2 Gründe. Das Handhabungssystem des Magazinteils kann nicht in den Arbeitsraum fahren, da die Bewegungsebene dies nicht ermöglicht und man ein zusätzliches separates Handhabungssystem vermeiden möchte. Zum Anderen ist es aus Kollisionsgründen nicht möglich, eine Führungsbahn im Arbeitsraum unterzubringen, da diese Führungsbahn abgestützt werden muß und die Bewegungsfreiheit der Fräseinheit im Arbeitsraum nicht eingeschränkt werden darf.The previous tool changing systems for a medium to large number of tools usually consist of a magazine part and the tool transfer part. These two parts usually have a fixed position to each other because the space for setting up the magazine part is limited due to space constraints, and the Handling part is attached parallel or at right angles to the machine axes. This means that predominantly all tool changing systems are designed for one machine type and one machine size and need a large footprint due to the separate parts. The handling systems and Magazines, when installed on the left or right of the machine tool, are executed in mirror image. Just for medium-sized machining centers, there are a large number of tool changing systems, which can be found both in Distinguish the magazine section as in the handling section. Furthermore, the machining centers are also changed because the handling system does not reach into the working area of the machine. This has mainly 2 Reasons. The handling system of the magazine part cannot go into the work area because the plane of movement this does not allow and you want to avoid an additional separate handling system. Second is it is not possible for collision reasons to accommodate a guideway in the work area, as this The guideway must be supported and the freedom of movement of the milling unit in the work area is not may be restricted.

Zum Beispiel bei Linienportalen muß die Ausladung der Greiferzangeneinheit so ausgelegt sein, daß die Fräseinheit nicht mit dem Kreuzschlitten des Linienportals kollidiert.For example, with line portals, the reach of the gripper tongs unit must be designed so that the Milling unit did not collide with the cross slide of the line portal.

Dies hat zur Folge, daß es fast eine unüberschaubare Variantenvielfalt von Werkzeugwechselsystemen gibt, vorallem weil die Anzahl der Ablageplätze im Magazinteil die Variante wesentlich mitbestimmt.As a result, there is an almost unmanageable variety of tool change systems, especially because the number of storage spaces in the magazine section significantly determines the variant.

Die gleiche Problemsituation existiert bei Fräskopfwechselsystemen.The same problem situation exists with milling head changing systems.

Der Erfindung liegt die Aufgabe Zugrunde, ein Werkzeugwechselsystem zu schaffen, das an jedes Bearbeitungs zentrum der zerspanenden Bearbeitung nachträglich anzubauen ist, ohne die übrige Maschinenperipherie nennenswert zu verändern. Fräsköpfe bzw. Motorspindeln sollen ebenfalls eingewechselt werden können, allerdings mit der Einschränkung, daß die Fräsköpfe auf einen festen Übergabeplatz gesetzt werden.The invention is based on the object to provide a tool changing system that each machining the center of the machining is to be retrofitted without the rest of the machine periphery to change significantly. Milling heads or motor spindles should also be able to be replaced, however with the restriction that the milling heads are placed in a fixed transfer location.

Das Magazin und das Handhabungssystem sollen eine platzsparende kompakte Einheit bilden, die in jede Peripherie einer mittleren Werkzeugmaschine zu integrieren ist. Das Magazin soll die Möglichkeit bieten ganze Werkzeugsätze auszutauschen. Das Handhabungssystem soll so beschaffen sein, daß der Zugang zum Maschinenarbeitsraum durch minimale Öffnungen möglich ist, wie zum Beispiel durch einen schmalen Zwischenraum von 2 Maschinenständern oder über die obenliegende Führungsbahn einer Gantry- Maschine für HSC-Bearbeitung. Der ideale Zugang wäre: von oben, über die feststehenden Schutzwände hinweg, in den Arbeitsraum einzutauchen.The magazine and the handling system should form a space-saving, compact unit that fits into each Periphery of a medium-sized machine tool is to be integrated. The magazine is supposed to offer the possibility of whole Exchange tool sets. The handling system should be such that access to the Machine work space is possible through minimal openings, such as through one Narrow space between 2 machine stands or over the overhead guideway of a gantry Machine for HSC processing. The ideal access would be: from above, over the fixed protective walls, plunge into the work space.

Diese Aufgabe wird erfindungsmäßig dadurch gelöst, daß das Magazin die Raumhöhe ausnutzt, so daß eine größere Werkzeuganzahl nichts an der benötigten Aufstellfläche ändert, und daß die Greifereinheit jede Frässpindelanordnung bedienen und durch die Anordnung des Teleskoparmes in jeden Arbeitsraum eintauchen kann.This object is achieved according to the invention in that the magazine takes advantage of the height of the room, so that a larger number of tools does not change the required footprint, and that the gripper unit each Operate the milling spindle arrangement and, thanks to the arrangement of the telescopic arm, immerse it in every work area can.

Das Handhabungssystem wird zur Werkzeugentnahme im Magazin und zum Transport der Werkzeuge in den Arbeitsraum verwendet. Um in den Arbeitsraum eines Bearbeitungszentrums zukommen, ist der Schwenkpunkt des Teleskoparmes auf dem Werkzeugturm angebracht, so daß der eingefahrene Teleskoparm nach einer Schwenkbewegung geradlinig von oben in den Arbeitsraum eintauchen kann. Dadurch ist es möglich über Arbeitsraumschutzwände, sonstige Maschineneinrichtungen oder durch kleine Öffnungen in jeden Arbeitsraum zu gelangen. Da das Handhabungssystem ohne Führungsbahnen im Arbeitsraum auskommt und das Magazin durch die platzsparende Bauform nahe an der Werkzeugmaschine aufgestellt werden kann, können Werkzeuge weit im Arbeitsraum gewechselt werden. Gerade die Kombination und die spezifischen Vorteile der Konstruktions elemente: Drehturmmagazin (kreisförmiges Regalmagazin), schwenkbarer Teleskopzylinder und Greiferzangeneinheit in Hakenform, mit Extra-Hub, um in den Werkzeugkegel einzutauchen, ermöglichen die folgend genannten Vorteile. Die 90° Schwenkbewegung, um die Mittelachse des Teleskoparmes, ermöglicht den Werkzeugwechsel bei Waagrecht-Bearbeitungszentren mit starrer Frässpindel.The handling system is used for tool removal in the magazine and for transporting the tools in the Workspace used. The pivot point is to get into the workspace of a machining center of Telescopic arm attached to the tool tower, so that the retracted telescopic arm after a Swivel movement can plunge straight into the work area from above. This makes it possible to over Work area protection walls, other machine equipment or through small openings in each work area reach. Because the handling system does not need guideways in the work area and the magazine through the space-saving design can be set up close to the machine tool, tools can be placed far away Work space to be changed. Especially the combination and the specific advantages of the construction elements: revolving tower magazine (circular shelf magazine), swiveling telescopic cylinder and Gripper pliers unit in the form of a hook, with an extra stroke to plunge into the tool cone, make this possible advantages mentioned below. The 90 ° swivel movement around the central axis of the telescopic arm enables the Tool change in horizontal machining centers with rigid milling spindle.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß durch die Universalität dieses Systems ein Baustein geschaffen wird, der bei dem überwiegendem Teil der zerspanenden Werkzeugmaschinen eingesetzt werden kann. Vorallem der nachträgliche Anbau schafft neue Möglichkeiten im Bereich der Maschinen überholung und der nachträglichen Automatisierung.The advantages achieved with the invention are, in particular, that the universality of this system a building block is created that is used in the majority of metal-cutting machine tools can be. Retrofitting in particular creates new opportunities in the area of machines overhaul and subsequent automation.

Ebenso kann das Wechselsystem, das eine kompakte Einheit ist, bei Bedarf an eine andere Maschine gestellt werden, da keine Veränderung der Maschine notwendig ist. Ebenso ist die Aufstellung links und rechts der Maschine ohne Modifikation möglich. Das Drehturmmagazin bietet den Vorteil, daß Werkzeugkassetten, zum Austausch von Werkzeugsätzen, zum Handhabungssystem transportiert werden und dieses die Werkzeuge in die oberen Ablageplätze ablegt.Likewise, the change system, which is a compact unit, can be placed on another machine if required as no change to the machine is necessary. The list on the left and right is the same Machine possible without modification. The rotating tower magazine has the advantage that tool cartridges for Exchange of tool sets, are transported to the handling system and this the tools in the upper storage spaces.

Insbesondere ist durch dieses mögliche Standard-Wechselsystem eine Herstellung in hohen Stückzahlen möglich, so daß die Herstellkosten deutlich gesenkt werden können.In particular, this possible standard change system enables production in large quantities, so that the manufacturing costs can be significantly reduced.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.An embodiment of the invention is shown in the drawings and will be described in more detail below described.

Es zeigt:It shows:

das Magazin bestehend aus einer Grundstufe Fig. 1 und Fig. 2 (innerer Teil) und einer Ausbaustufe Fig. 3 und Fig. 4 (innerer und äußerer Teil).the magazine consists of a basic level Fig. 1 and Fig. 2 (inner part) and an expansion level Fig. 3 and Fig. 4 (inner and outer part).

Der äußere Magazinteil ist ein feststehender Ring (6), bestehend aus kreissegmentförmigen Werkzeugkassetten, welche von einem Drehturmsegment aufgenommen werden können.The outer magazine part is a fixed ring ( 6 ) consisting of circular segment-shaped tool cartridges which can be picked up by a turret segment.

Der innere Magazinteil ist ein sich drehender Magazinturm (7), der hauptsächlich aus einem Rohr mit Halterungen (3) am Umfang besteht, in denen die Werkzeuge (4) in einer bestimmten Schräglage stehend abgelegt werden. Die Vorsatzfräsköpfe (5) werden ebenfalls auf Halterungen am Umfang abgelegt.The inner magazine part is a rotating magazine tower ( 7 ), which mainly consists of a tube with brackets ( 3 ) on the circumference, in which the tools ( 4 ) are stored standing in a certain inclined position. The front milling heads ( 5 ) are also placed on brackets on the circumference.

Der Handhabungsteil besteht aus einem Teleskoparm mit kombinierter Kugelumlaufspindel- und Hydraulikzylinder-Verstellung. Die Befestigung des Teleskoparms befindet sich auf dem Magazin, ebenso der Verstellantrieb (1) für die Schwenkbewegung und das Schwenklager (2).The handling part consists of a telescopic arm with a combined ball screw and hydraulic cylinder adjustment. The telescopic arm is attached to the magazine, as is the adjustment drive ( 1 ) for the swivel movement and the swivel bearing ( 2 ).

Die Greiferzangen sind am Greiferarm in Hakenform angeordnet. Die Greiferzangen sind für mehrere Bundgrößen ausgelegt. Der Greiferarm ist um seine Mittelachse stufenlos 360° drehbar und um die Teleskoparmmittelachse 90° schwenkbar. Der Antrieb für die 360° Drehung wird über einen Ringlinearmotor realisiert und der Antrieb für die 90° Schwenkbewegung erfolgt über einen hydraulischen Schwenkmotor. Hydraulikzylinder und Führung für die Hubbewegung befindet sich am Greiferarm.The gripper tongs are arranged in a hook shape on the gripper arm. The gripper tongs are for several coil sizes designed. The gripper arm can be rotated continuously 360 ° around its central axis and 90 ° around the telescopic arm central axis swiveling. The drive for the 360 ° rotation is realized via a ring linear motor and the drive for the 90 ° swivel movement takes place via a hydraulic swivel motor. Hydraulic cylinder and guide for the The lifting movement is on the gripper arm.

Fig. 5 zeigt den Teleskoparm in den Arbeitsraum geschwenkt und den Greiferarm für die Entnahme aus einer Waagrecht-Frässpindel gedreht. Fig. 5 shows the telescopic arm pivoted into the work area and rotated the gripper arm for removal from a horizontal milling spindle.

Fig. 6 zeigt die Greifereinheit in räumlicher Darstellung mit Angabe der Bewegungen. Die mögliche 360° Drehbe wegung zum unmittelbaren Werkzeugaustausch (notwendiger Drehwinkel für den Austausch ist 180°), die 90° Schwenkbewegung zur seitlichen Bedienung von Waagrecht-Frässpindeln und der Aushub aus dem Aufnahmekegel. Fig. 6 shows the gripper unit in a spatial representation with details of the movements. The possible 360 ° rotation for direct tool exchange (the required rotation angle for the exchange is 180 °), the 90 ° swivel movement for lateral operation of horizontal milling spindles and the excavation from the mounting cone.

Claims

Change system for tools and front milling heads on machining centers, characterized in that the handling system, which is attached to the magazine, consists of a swiveling telescopic arm with a hook-shaped gripper unit,

the gripper unit is characterized in that it can be rotated as desired about the central axis of the gripper arm, to which the gripper tongs are attached, and continues to perform a pivoting movement about the telescopic arm central axis and a stroke in the longitudinal direction of the tool,
- The magazine is characterized in that the fixed part of the magazine is used as a carrier for the handling system and the rotatable part is used to hold tools and end milling heads.
Furthermore, an outer deposit ring can be attached to the fixed part, consisting of tool cartridges that can be received by a free ring segment of the rotatable part.