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Die Erfindung betrifft einen Werkzeughalter für Werkzeuge, insbesondere in einem Werkzeugmagazin und findet insbesondere zur Aufnahme von Werkzeugen einer Werkzeugmaschine Anwendung.
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Aus der Druckschrift
DE 10 2011 081 199 B4 ist eine Werkzeughaltevorrichtung bekannt, bei welcher die Halteeinrichtung an einem Tragegestell einseitig angelenkt ist. Der Werkzeughalter stützt das Werkzeug an zwei Punkten (zwei Bereichen) ab. Die Hauptlast des Werkzeugs wird durch eine erste Abstützung getragen, wobei die zweite Abstützung im Werkzeughalter an einer Stelle positioniert ist, an der sie sich näher zum Schwerpunkt des Werkzeugs befindet als der zweite Abstützpunkt. Der zweite Abstützpunkt ist an dem Endbereich der Werkzeugaufnahme, der dem Werkzeughauptkörper entgegengesetzt ist, ausgebildet. Der zweite Abstützpunkt kann das Kippmoment des durch den ersten Abstützpunkt abgestützten Werkzeugs aufnehmen. Dabei bildet der zweite Abstützpunkt eine zu der Seite, die vom Werkzeug weg weist, wegbewegbare Abstützung. Diese Lösung weist einen komplizierten konstruktiven Aufbau auf und die Fertigung der für die Abstützung benötigten Teile ist aufwendig und kostenintensiv.
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In der Druckschrift
DE 699 02 974T2 wird der Wechsel eines Werkzeuges in einem Hochgeschwindigkeitsbearbeitungszentrum beschrieben, wobei dieses aus einem Modul zur Werkzeuglagerung besteht, welches in einem geschlossenen Raum eine Vielzahl fluchtender Aufnahmen umfasst, wobei diese Aufnahmen die Werkzeuge derart aufnehmen, dass deren Achsen parallel zur Achse des Schiebers verlaufen. Des Weiteren gehören sie einer selben vertikalen Lagerungsebene an. Das Handhabungsmodul weist zwei Greifer auf, die das Bestücken und das Entnehmen wenigstens eines Werkzeugs in beziehungsweise aus einer Aufnahme gewährleisten. Die in der Druckschrift beschriebene Werkzeuglagerung erfordert einen komplizierten konstruktiven Aufbau und sowie eine aufwändige Herstellung der erforderlichen Bauteile.
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Die Druckschrift
DE 196 51 277A1 beschreibt eine Fräs- und Bohrmaschine, welche ein Werkzeugmagazin und mindestens einen zwischen dem Werkzeugmagazin und der Arbeitsspindel beweglichen Werkzeuggreifer aufweist. In dieser Druckschrift wird ein einzelnes Tellermagazin dargestellt, wobei die Tellerscheibe über eine hohlzylindrische Lagerbuchse auf einem an der Stütze befestigbaren Lagerzapfen um eine Vertikalachse drehbar gelagert ist. An dem Außenumfang der Tellerscheibe sind die regelmäßig beabstandeten zangenförmigen Aufnahmen mit oberen Federlaschen befestigt, wobei die Werkzeugaufnahme mit nach oben ragendem Aufnahmekegel zur Fixierung der Werkzeuge im Tellermagazin an die zangenförmigen Aufnahmen angedrückt wird. Diese Lösung erfordert eine aufwendige Bearbeitung der Tellerscheibe.
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Aus der Druckschrift
DE 195 10 498 C1 ist eine Werkzeugwechseleinrichtung für Werkzeugmaschinen, insbesondere Fräsbearbeitungszentren, mit einem aus mehreren Teilspeichern bestehenden Werkzeugspeicher, einem längs der Teilspeicher verfahrbaren Wechslerständer, einem am Wechslerständer vertikal verfahrbaren Greiferschlitten und einem am Greiferschlitten angeordneten Greiferkopf, der zwischen dem Werkzeugspeicher und einer Arbeitsspindel oder einer der Arbeitsspindel zugeordneten Handhabungseinrichtung längs einer Horizontalen, die eine zum Verfahrweg des Wechslerständers parallele Ebene senkrecht schneidet, bewegbar ist, bekannt. In dieser Lösung werden drehbare Werkzeugspeicher mit Werkzeugspeicherplätzen offenbart, bei welchen zumindest der dem Greiferkopf zugewandte erste Teil der Werkzeugspeicherplätze achsparallel zur Arbeitsspindel ausrichtbar ist. Die konkrete Ausgestaltung der Werkzeugspeicherplätze wird nicht offenbart. Derartige Lösungen werden als Turmmagazin bezeichnet. In MM Maschinenmarkt, das Industrieportal; 31.07.2014 wird in „Turmmagazin erhöht produktiven Zeitanteil bei Bearbeitungszentren“ von Alexander Ludewig, Rüdiger Kroh ein derartiges Turmmagazin vorgestellt. Derartige Turmmagazine ermöglichen Wartung und Tausch von Werkzeugen während der Bearbeitung und erhöhen so die Maschinenproduktivität.
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Das Turmmagazin bietet hinsichtlich der Werkzeugeigenschaften noch weitere Vorteile bei der Maschinenproduktivität und Bedienbarkeit, welche die Alleinstellungsmerkmale dieser Lösung ausmachen.
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Die Werkzeuge sind entsprechend der Lage der Hauptspindel in horizontaler Lage übereinander in Kämmen gespeichert. Diese bilden einen Bestandteil des Werkzeugturms, der über eine angetriebene vertikal liegende Drehachse verfügt, um die die Kämme in definierter Anzahl im Winkelversatz angeordnet sind. Dabei liegt immer genau ein Kamm eines Turms im Zugriffsbereich des Zubringers, der über drei Achsen verfahrbar das Werkzeug vom Kamm in den Werkzeugwechsler übergeben kann. Gleichzeitig ist genau ein Kamm so orientiert, dass der Bediener über eine Tür Einsicht und Zugriff auf alle darin liegenden Werkzeuge gleichzeitig hat.
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Wenn die Maschine kein bestimmtes Werkzeug für eine anstehende Bearbeitung aus einem bestimmten Kamm beansprucht und den zugehörigen Turm im Automatikbetrieb für den Zubringerzugriff in die entsprechende Orientierung bringt, kann der Bediener jedes im Magazin gespeicherte Werkzeug über das Drehen der Türme in seinen Kontrollbereich bringen. Im Sinne einer hohen Produktivität ermöglicht das Turmmagazin folglich Wartung und Tausch von Werkzeugen, ohne damit die Bearbeitung eines Werkstückes zu behindern.
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Die Aufnahme der Werkzeuge in den „Kämmen“ erfordert derzeitig eine Aufwendige spanende Bearbeitung der Kämme um die Werkzeuge darin sicher zu positionieren.
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Aufgabe der Erfindung ist es, einen Werkzeughalter für Werkzeuge, insbesondere in einem Werkzeugmagazin, zu entwickeln, welches einen einfachen konstruktiven Aufbau und eine sichere Ablage und Handhabung bzw. Entnahme der Werkzeuge ermöglicht.
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Diese Aufgabe wird mit den kennzeichnenden Merkmalen des ersten Schutzanspruchs gelöst.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Erfindungsgemäß wird ein Werkzeughalter für mindestens ein Werkzeug in einem Werkzeugmagazin beschrieben, wobei der Werkzeughalter in Form eines Blechverbundes in Sandwichbauweise aus wenigstens drei Blechen ausgebildet ist. Die Bleche weisen jeweils eine Aussparung auf, wobei diese Aussparungen der Bleche eine gemeinsame Öffnung zum Einlegen und Entnehmen eines Werkzeuges in einer Werkzeugmaschine bilden. Dabei ist die Größe der Aussparung an den Durchmesser der Werkzeugaufnahme des Werkzeuges angepasst.
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Beim Einlegen des Werkzeuges korrespondiert eine erste Umfangsfläche des Werkzeuges mit dem Bogenelement der ersten Aussparung des ersten Blechs und eine dazu axial beabstandete zweite Umfangsfläche der Werkzeugaufnahme des Werkzeugs mit dem Bogenelement der Aussparung des dritten Blechs derart, dass eine radiale Lageänderung entlang der z-Achse verhindert wird und somit das Werkzeug radial fixiert ist.
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Eine axiale Lagefixierung des Werkzeuges entlang einer y-Achse gewährleistet eine insbesondere umlaufende Nut der Werkzeugaufnahme des Werkzeuges, welche mit dem Bogenelement einer zweiten Aussparung des zweiten Bleches korrespondiert, wobei die Aussparung einen abweichenden Bogenradius im Vergleich zu den Bogenelementen des ersten und dritten Bleches aufweist, so dass das zweite Blech in die Nut der Werkzeugaufnahme des Werkzeuges der Werkzeugmaschine eingreift.
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Der letzte verbleibende radiale Freiheitsgrad in Richtung der x-Achse und somit in Öffnungsrichtung der Aussparungen wird von dem zweiten Blech begrenzt. Das zweite Blech, welches sich mittig zwischen dem ersten und dritten Blech befindet, weist dazu wenigstens eine Kontur in der Art einer Zunge auf, welche federnd ausgebildet das Werkzeug in Richtung der x-Achse gegen Herausrutschen oder Herausrollen sichert. Des Weiteren wird diese Kontur von den links- und rechtsseitig befestigten Blechen axial geführt.
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Für eine kostengünstige und schnelle Herstellung werden die drei Bleche oder zumindest die Aussparungen der Bleche mittels Lasern, Wasserstrahlschneiden oder anderweitigen Schnittverfahren hergestellt. Eine weitere mechanische Bearbeitung ist nicht notwendig. Die drei Bleche werden nach der Herstellung zu einem Blechverbund verschraubt, vernietet oder verschweißt. Um die Freigängigkeit der federnden Kontur zu gewährleisten, können Abstandshalter zwischen den Blechen eingesetzt werden. Ein Verklemmen kann so vermieden werden.
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Der unbeabsichtigte Verlust der Position beziehungsweise das unerwünschte Herausrollen des Werkzeuges, oder eine Drehung des Werkzeuges im Werkzeughalter kann über radial nach innen weisende Profile in Form von Erhebungen im Bogenelement des ersten oder dritten Bleches vermieden werden. Diese greifen in mindestens eine der Aussparungen, welche seitlich beziehungsweise umfangsseitig an der Werkzeugaufnahme des Werkzeuges vorhanden sind, ein.
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Die Werkzeuge weisen dabei üblicherweise genormte Schnittstellen zum Spannen in einer Hauptspindel auf. Die Anlageplätze sind im Wesentlichen gleich ausgebildet und nehmen die genormten Schnittstellen der Werkzeuge beziehungsweise Werkzeugaufnahme auf.
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Die drei Bleche werden zu einem Verbund (Sandwich) gefügt, wodurch ein oder mehrere nebeneinander oder übereinander liegende Werkzeughalter entstehen.
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Durch die Gestaltung der Ausschnitte in den Blechen werden die radiale Lage der Werkzeuge (2 Freiheitsgerade) sowie die axiale Lage (1 Freiheitsgrad) gesichert. Dabei realisieren das erste Blech mit einer Umfangsfläche der Aussparung und das dritte Blech mit einer Umfangsfläche der Aussparung im dritten Blech die radiale Lage des Werkzeuges, welches mit zwei Außendurchmessern an den Umfangsflächen (Siehe 1) anliegt. Das mittlere zweite Blech weist zwei im Wesentlichen plane Flächen auf, welche in eine Nut des Werkzeuges eingreifen, und dessen axiale Lage fixieren. Weiterhin verfügt das mittlere zweite Blech über eine Kontur in der Art einer Zunge, die federnd die radiale Lage des Werkzeuges in der Horizontalen sichert, d.h. ein unbeabsichtigtes Herausrutschen oder Herausrollen des Werkzeuges durch von außen wirkende Kräfte aus seiner definierten Lage verhindert. Die Feder ist als Bestandteil von Blech 2 ausgebildet und zwischen den anderen beiden Blechen angeordnet, so dass die Feder von diesen axial gestützt bzw. geführt wird.
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Die Erfindung wird nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel und zugehörigen Zeichnungen näher erläutert.
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Es zeigen:
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1 Detaildarstellung eines einzelnen Werkzeughalters,
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2 Seitenansicht mit dargestellten abgelegtem Werkzeug,
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3 Detaildarstellung mit abgelegtem Werkzeug (Schnitt),
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4 Explosionsdarstellung,
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5 Werkzeughalter als Zusammenbau
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6 Teil eines Turmmagazins
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Ein einzelner nicht bestückter Werkzeughalter für Werkzeuge ist in 1 dargestellt. Der Werkzeughalter besteht aus 3 Blechen, die in Sandwichbauweise miteinander verbunden sind, wobei das erste Blech 1 eine Aussparung 1.1 mit einem ersten Bogenelement B1, das zweite Blech 2 eine Aussparung 2.1 mit einem zweiten Bogenelement B2 und das dritte Blech 3 eine Aussparung 3.1 mit einem dritten Bogenelement B3 aufweist. Die zweite Aussparung 2.1 besitzt einen kleineren Bogenradius des Bogenelementes B2 gegenüber den Bogenelementen B1, B3 der ersten und dritten Aussparung 1.1, 3.1. und fixiert axial ein gemäß 2 eingelegtes Werkzeug 4, welches eine erste Umfangsfläche 4.1, eine Nut 4.2 und eine zweite Umfangsfläche 4.3 aufweist, wobei das Bogenelement B2 des zweiten Bleches 2 in die Nut der Werkzeugaufnahme des Werkzeugs 4.2 eingreift.
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Zusätzlich kann ein Verdrehen mittels eines Profils 1.2 in der Aussparung 1.1 des ersten Bleches 1 oder in der Aussparung 3.1 des dritten Bleches 3.1 welche in eine Aussparung 4.4 des Werkzeuges 4 eingreift verhindert werden. In radialer Lage wird das Werkzeugs 4 mittels der ersten und dritten Aussparung 1.1, 3.1 des ersten und dritten Bleches in z-Richtung fixiert, wobei die Innendurchmesser D1, D3 des ersten Bleches 1 und des dritten Bleches 3 mit den Umfangsflächen 4.1, 4.3 des Werkzeugs korrespondieren. Das Eingreifen der einzelnen Bleche 1, 2, 3 in das Werkzeug 4 wird in 3 dargestellt. Als letzter Freiheitsgrad verbleibt so dem Werkzeug eine Bewegung in x-Richtung, wodurch das Werkzeug 4 entlang der x-Richtung aus dem Werkzeughalter entnommen werden kann. Gegen ein unbeabsichtigtes Herausrutschen oder Rollen des Werkzeuges 4 aus seiner definierten Lage ist das zweite Blech 2 derart geformt, dass es eine Kontur in Form einer Zunge 2.2 an der Aussparung 2.1 aufweist, welche federnd ausgeführt ist, wobei die federnde Kontur über eine elastische Verformung des länglich ausgebildeten Steges 2.3 umgesetzt wird. Diese Kontur 2.2 wird bei der Herstellung des zweiten Bleches 2 mittels Schnittverfahren hergestellt, wobei das erste und dritte Blech ebenfalls mittels eines Schnittverfahrens bzw. eines trennenden Bearbeitungsverfahrens, vorzugsweise Lasern oder Wasserstrahlschneiden hergestellt werden.
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In 4 ist eine Explosionszeichnung mehrerer Werkzeughalter dargestellt. Die einzelnen Bleche 1, 2, 3 sind kammartig ausgebildet. Das zweite Blech 2 ist mittig zwischen dem ersten Blech 1 und dem dritten Blech 3 angeordnet, wobei die federnde Kontur in Form einer Zunge 2.2 zwischen dem ersten Blech 1 und dem dritten Blech 3 aufgrund des kleineren Bogenelementes B2 des zweiten Bleches gegenüber den Bogenelementen B1, B3 des ersten Bleches 1 und des dritten Bleches 3 axial gestützt und geführt ist. Es ist auch möglich, ein zweites federndes Element am oben liegenden Ende der Aussparung zu befestigen beziehungsweise auszubilden. An das Bogenelement B1 des ersten Bleches schließen sich aufgrund der kammartigen Ausbildung horizontal erstreckende erste Stege S1 an, an das Bogenelement B2 Stege S2 und an das Bogenelement B3 Stege S3, wobei sich die Stege S2 und S3 im, Wesentlichen fluchtend zu den Stegen S1 ebenfalls horizontal erstrecken. An den sich jeweils an das untere Ende eines Bogenelementes B2 anschließenden Steg S2 ist das Federelement in Form der Zunge 2.2 ausgeschnitten.
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Die Verbindung der Bleche 1, 2, 3 untereinander erfolgt vorzugsweise mittels nicht dargestellter Verschraubung, Nieten oder mittels Schweißverfahren, wodurch diese einen gemeinsamen Kamm K bilden, der sich vertikal erstreckt. 5 zeigt die Werkzeugablage aus den drei Blechen 1, 2, 3 im zusammengebauten Zustand, wodurch die Stege S1, S2, S3 (s. 4) der einzelnen Bleche 1, 2, 3 nun einen gemeinsamen Steg S des Kamms K der Werkzeugaufnahme bilden. Jeweils zwischen zwei Stegen S des Kamms K kann ein Werkzeug sicher aufgenommen und daraus wieder entnommen werden. Um eine sichere Funktionsfähigkeit der Zunge 2.2 (Feder) zu gewährleisten, können zwischen dem ersten und zweiten und dem zweiten und dritten Blech (1, 2, 3) nicht dargestellte Abstandshalter vorgesehen sein, welche ein Klemmen der Feder verhindern.
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Gemäß 4 und 5 ist eine Anordnung mehrerer Ablageplätze über- und/oder nebeneinander möglich.
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Vorzugsweise findet die Erfindung in einem Turmmagazin Anwendung. Die Werkzeuge 4 sind gem. 6 entsprechend der Lage der nicht dargestellten Hauptspindel einer Werkzeugmaschine in horizontaler Lage übereinander in hier mehreren Kämmen K gespeichert, welche aus den drei hier nicht separat dargestellten Blechen zusammengesetzt sind und einen Bestandteil des Werkzeugturms T bilden, der über eine nicht dargestellte angetriebene vertikal liegende Drehachse verfügt, um welche die Kämme K in definierter Anzahl im Winkelversatz angeordnet sind. Dabei liegt immer genau ein Kamm eines Turms im Zugriffsbereich eines Zubringers, der vorzugsweise in mehreren Achsen verfahrbar ist und das Werkzeug vom Kamm K in den Werkzeugwechsler übergeben kann. Jedes Werkzeug 4 wird zwischen zwei Stegen 2 eines Kamms K aufgenommen. Vorzugsweise bildet das erste Blech 1 einen sich vertikal erstreckenden Bereich des drehbaren Werkzeugturms T, der sich auch in Richtung zur Drehachse erstreckt und die anderen beiden Bleche 2 und 3 sind streifenförmig ausgebildet, dargestellt durch die gestrichelte Linie, und an dem ersten Blech 1 befestigt.
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Das Blech 1 bildet ein tragendes Teil und wird an der Dreheinrichtung des Werkzeugturms T befestigt und bildet einen Bestandteil der Werkzeugaufnahme.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- erstes Blech
- 1.1
- erste Aussparung
- 1.2
- Profil
- 2
- zweites Blech
- 2.1
- zweite Aussparung
- 2.2
- Federelement, Zunge
- 2.3
- länglicher Steg
- 3
- drittes Blech
- 3.1
- dritte Aussparung
- 4
- Werkzeug
- 4.1
- erste Umfangsfläche
- 4.2
- Nut
- 4.3
- zweite Umfangsfläche
- 4.4
- Aussparung
- D1
- Innendurchmesser der Aussparung des ersten Bleches
- D2
- Innendurchmesser der Aussparung des zweiten Bleches
- B1
- erstes Bogenelement
- B2
- zweites Bogenelement
- B3
- drittes Bogenelement
- K
- Kamm
- S
- Stege
- S1
- Stege am ersten Blech 1
- S2
- Stege am zweiten Blech 2
- S3
- Stege am dritten Blech 3
- T
- Werkzeugturm
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102011081199 B4 [0002]
- DE 69902974 T2 [0003]
- DE 19651277 A1 [0004]
- DE 19510498 C1 [0005]
