-
Technisches Gebiet
-
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Werkzeugträgermagazin mit Werkzeughalterzangen, insbesondere für eine CNC-Werkzeugmaschine.
-
Stand der Technik
-
Auf dem Gebiet der mechanischen Bearbeitungen ist die Verwendung automatischer CNC-Werkzeugmaschinen bekannt, die mit einem Werkzeugmagazin und mit einem automatischen Werkzeugwechselsystem versehen sind, das zwischen der Werkzeugmaschine und dem Werkzeugmagazin zwischengeschaltet ist.
-
Je nach Typ der verwendeten Werkzeugmaschine und/oder der vorgesehenen Bearbeitungen sind an Bord der Werkzeugmaschine verschiedene Typen von Werkzeugträgermagazinen vorgesehen, wie zum Beispiel unter anderem ringförmige Werkzeugträgermagazine vom „kettenlosen“ Typ, die mit elastischen Halter- und Haltezangen versehen sind, die von diesen Werkzeugen lösbar sind.
-
In diesem Typ von Werkzeugträgermagazin wird jede elastische Zange von einem bzw. einer entsprechenden Wagen oder Palette getragen, der bzw. die entlang eines vordefinierten ringförmigen Vorschubweges beweglich ist, der geradlinige Streckenabschnitte und konvexe gekrümmte Streckenabschnitte, das heißt mit im Inneren des Vorschubwegs angeordnetem Krümmungszentrum, aufweist.
-
Wie bekannt, sind in einem Werkzeugträgermagazin vom „kettenlosen“ Typ die Wägen oder Paletten aneinander angrenzend, aber nicht durch eine Mitnahmevorrichtung aneinander gebunden und der Vorschub entlang des Wegs ist das Ergebnis des Schubs, den die Wägen von einem Stellantrieb, normalerweise ein motorisiertes Zahnrad, das mit den Wägen ineinandergreift, an einem bestimmten Streckenabschnitt des Vorschubwegs empfangen, während jeder Wagen oder jede Palette während des gesamten Rests des Vorschubwegs vom Schub vorgeschoben wird, der ihm oder ihr von dem ihm folgenden Wagen verliehen wird.
-
Jede/r Wagen oder Palette trägt stabil damit verbunden die entsprechende elastische Zange, die von dem entsprechenden Wagen freitragend hervorsteht und einen freien Endabschnitt zum Halten des entsprechenden beweglichen Werkzeugs entlang des Werkzeugvorschubwegs aufweist.
-
Die Verwendung dieses Typs von Magazin ist weit verbreitet, wenn die Anzahl der zu lagernden Werkzeuge relativ gering ist, in der Größenordnung von einigen Dutzend Werkzeugen, da es bekannterweise effizient, zuverlässig und kostengünstig ist.
-
Bislang besteht der Bedarf an einer Möglichkeit, solche Werkzeugmagazine mit elastischen Zangen auch mit Werkzeugmaschinen verbinden zu können, die eine hohe Produktivität aufweisen und mit einer erheblich größeren Anzahl von Werkzeugen arbeiten, wie zum Beispiel horizontale Mehrspindelmaschinen, in denen die Werkzeuge unter anderem auch gleichzeitig an mehreren Spindeln gewechselt werden können, die in einer bestimmten Distanz voneinander angeordnet sind.
-
Im Allgemeinen muss ein Werkzeugmagazin für eine große Anzahl von Spindeln, die in einigen Fällen weit über hundert liegen kann, einerseits eine vorgegebene Bedingung des maximalen Raumbedarfs erfüllen und andererseits einen WerkzeugVorschubweg vorsehen, dessen Länge sich dazu eignet, die Lagerung sämtlicher vorgesehener Werkzeuge zu erlauben.
-
Versuchsweise konnte festgestellt werden, dass die Verlängerung der bekannten Wege daran geknüpft ist, dass neben den herkömmlichen geradlinigen und konvexen Streckenabschnitten auch konkave gekrümmte Streckenabschnitte, das heißt mit einem Krümmungszentrum, das außerhalb des Werkzeugvorschubwegs angeordnet ist, vorgesehen werden können.
-
Die herkömmlichen bekannten kettenlosen Werkzeugmagazine mit elastischen Zangen haben sich indes bei Vorhandensein konkaver gekrümmter Streckenabschnitte als wenig zufriedenstellend erwiesen. Dies liegt im Wesentlichen an der Tatsache, dass die freien Abschnitte der elastischen Zangen, an welche die verschiedenen Werkzeuge gekoppelt sind, wenn sie einen geradlinigen Streckenabschnitt zurücklegen, im Wesentlichen zusammengerückt vorgeschoben werden, sich während des Zurücklegens eines konvexen gekrümmten Streckenabschnitts voneinander entfernen, sich aber während des Vorschubs entlang der konkaven gekrümmten Streckenabschnitte unvermeidlich aneinander annähern, bis sie miteinander kollidieren und aufeinander drücken. Das gegenseitige Annähern der elastischen Zangen auf den konkaven gekrümmten Streckenabschnitten beinhaltet somit eine Verkleinerung des Achsabstands zwischen den von den Zangen gehaltenen Werkzeugen und wirkt sich somit nachteilig auf die Höchstabmessungen oder die Anzahl der Werkzeuge aus, die auf das Magazin geladen werden können.
-
Dies verstärkt sich bei der Verkleinerung des Krümmungsradius der gekrümmten konkaven Streckenabschnitte, mit der Folge, dass der Krümmungsradius nicht frei wählbar ist, weshalb eine beliebige Ausgestaltung des Werkzeug-Vorschubwegs, eine Erhöhung der Länge des Wegs über gewisse Grenzen hinaus und die Lagerung einer großen Anzahl an Werkzeugen oder von Werkzeugen mit einem bestimmten äußeren Raumbedarf sich tatsächlich als impratikabel erweisen.
-
Aufgabe und Kurzdarstellung der Erfindung
-
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Herstellung eines Werkzeugträgermagazins, das die Lösung der vorhergehend dargelegten Probleme auf einfache und kostengünstige Weise ermöglicht.
-
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist insbesondere die Herstellung eines Werkzeugträgermagazins mit Zangen, dessen Herstellungseigenschaften das Unterbringen einer großen Anzahl von Werkzeugen auch beim Vorhandensein eines Werkzeugvorschubwegs mit konkaven Streckenabschnitten und unabhängig vom Typ, insbesondere der Abmessung, der untergebrachten Werkzeuge erlaubt.
-
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Herstellung eines Werkzeugmagazins mit Zangen, dessen Herstellungseigenschaften das Verändern des Achsabstands zwischen den Werkzeugen in einem oder mehreren beliebigen Streckenabschnitten des Werkzeugvorschubwegs und insbesondere entlang zumindest eines Teils der geradlinigen Streckenabschnitte dieses Wegs erlauben.
-
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe von einem in den beigefügten Patentansprüchen beanspruchten Werkzeugträgermagazin erreicht.
-
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
-
- 1 veranschaulicht schematisch und im Wesentlichen in Blöcken eine bevorzugte Ausführungsform eines ringförmigen Werkzeugträgermagazins gemäß der vorliegenden Erfindung.
- 2 veranschaulicht in einem stark vergrößerten Maßstab einen ersten geradlinigen Streckenabschnitt des ringförmigen Werkzeugträgermagazins von 1.
- 3 ist ein Querschnitt entlang der Linie III-III von 2.
- 4 und 5 veranschaulichen in einem vergrößerten Maßstab einen konvexen Streckenabschnitt beziehungsweise einen konkaven Streckenabschnitt des ringförmigen Magazins von 1.
- 6 veranschaulicht in einem stark vergrößerten Maßstab einen zweiten geradlinigen Streckenabschnitt des ringförmigen Werkzeugträgermagazins von 1.
- 7 ist ein Querschnitt entlang der Linie VII-VII von 3.
-
Ausführliche Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung
-
In 1 ist mit 1 ein Werkzeugträgermagazin in der Form eines geschlossenen Rings für eine CNC-Werkzeugmaschine 2 in seiner Gesamtheit bezeichnet, das an sich bekannt und schematisch veranschaulicht ist, und insbesondere für eine horizontale Werkzeugmaschine mit mindestens einer Werkzeug-Entnahme/-Ablagestation 3.
-
Das Werkzeugmagazin 1 umfasst ein festes Gestell 5, eine geformte und ununterbrochene ringförmige Führung 6, die an dem Gestell 5 befestigt ist, und eine Folge von Wägen 7, die entlang der Führung 6 beweglich und auf an sich bekannte Weise an die Führung 6 gekoppelt sind (3).
-
Praktischerweise umfasst die Führung 6 unter Bezugnahme auf 3 ein Paar Laufbahnen 8, die in Querrichtung voneinander beabstandet sind, und für jede Laufbahn 8 weist jeder Wagen 7 ein Paar Losrollen 9 auf, die entlang der entsprechenden Bahn 8 voneinander beabstandet sind.
-
Unabhängig von der Art, auf welche die Wägen 7 an die Führung 6 gekoppelt sind, umfasst die Führung 6 zwei konvexe gekrümmte Endabschnitte, die mit 10 und 11 angegeben sind, die auf bekannte Weise ein Antriebszahnrad 12 zum Schub und Vorschub der Wägen 7 entlang der Führung 6 umgeben. Das Zahnrad 12 ist Teil des Magazins 1 und ist auf um eine entsprechende feste Achse 12A drehbare Weise an das Gestell 5 gekoppelt.
-
Die Führung 6 umfasst ferner zwei geradlinige Abschnitte 14 und 15, von denen einer dem Vorgelegezahnrad 13 vorgelagert und der andere ihm nachgelagert angeordnet sind, und die sich zumindest teilweise in einer der Station 3 beziehungsweise der Station 4 zugewandten Position erstrecken.
-
Weiterhin unter Bezugnahme auf 1 umfasst die Führung 6 dann einen konvexen Zwischenabschnitt 16, der zwischen den Streckenabschnitten 10 und 15 angeordnet ist, und einen konkaven Streckenabschnitt 18, der eine Konkavität aufweist, die zur Außenseite der Führung 6 gewandt ist und sich zwischen den konvexen Endabschnitten 10 und 14 erstreckt. Praktischerweise umfasst die Führung 6 zwischen dem konkaven Abschnitt 18 und dem geradlinigen Abschnitt 14 ferner einen geformten Anschlussabschnitt 19.
-
Weiterhin unter Bezugnahme auf 1 trägt jeder Wagen 7 stabil verbunden eine entsprechende Befestigungszange 20, die in Konstruktion und Abmessungen den anderen Zangen 20 gleich ist, sich von dem entsprechenden Wagen 7 außerhalb der Führung 6 freitragend erstreckt und mit einem freien Endabschnitt endet, der einen Lagersitz 21 definiert, der an sich bekannt ist, eine Achse 22A aufweist und geeignet ist, ein entsprechendes Werkzeug 22 auf lösbare Weise, zum Beispiel elastisch, zu halten, das mit einer eigenen Achse angeordnet ist, die mit der Achse 22A des Sitzes 21 zusammenfällt.
-
Auf diese Weise bewegt jede Zange 20 das entsprechende Werkzeug 22 entlang eines geschlossenen ringförmigen Vorschubwegs 25 der Werkzeuge 22, der außerhalb der Führung 6 angeordnet ist. Insbesondere erstreckt sich der Weg 25, wie in 1 ersichtlich, parallel zur Führung 6 und weist folglich auch zwei konvexe Streckenabschnitte 10A und 11A, zwei geradlinige Streckenabschnitte 14A und 15A, einen konvexen Streckenabschnitt 16A, einen konkaven Streckenabschnitt 18A und einen Streckenabschnitt 19A auf, die den jeweiligen Führungsabschnitten 10, 11, 14, 15, 16, 18 und 19 (1) zugewandt oder daran angeordnet sind.
-
Praktischerweise ist das Werkzeugmagazin 1 vom bekannten sogenannten „kettenlosen“ Typ, das heißt ein Magazin, in dem die Wägen 7 mit den entsprechenden Zangen 20 nicht durch ein Übertragungselement, typischerweise eine Kette, die sie aneinander bindet, miteinander verbunden sind, und der Vorschub entlang des Wegs 25 mittels des Schubs erfolgt, den das Antriebsrad 12 den Wägen 7 an dem konvexen Abschnitt 10A erteilt und den die Wägen 7 entlang des Rests der Führung 6 aufeinander übertragen.
-
Daraus folgt, dass entlang der geradlinigen Streckenabschnitte der Führung 6, in denen die Wägen 7 aneinander angrenzend angeordnet sind, das heißt miteinander in Kontakt sind, die Achsen 22A der Sitze 21 von jedem Paar der aneinander angrenzenden Wägen 7 in einer Distanz D1 angeordnet sind, die als der Achsabstand der Sitze 21 definiert ist und den Bezugswert für die maximale Abmessung der in dem Werkzeugmagazin 1 unterbringbaren Werkzeuge darstellt.
-
Gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst das Magazin 1 schließlich eine Vorrichtung zur Regelung der Entfernung zwischen den Wägen, die dazu ausgestaltet ist, bei Bedarf die Distanz zwischen den Wägen 7 entlang der Führung 6 derart zu verändern, dass entlang des Wegs 25 die Distanz zwischen den Achsen 22A der Sitze 21 nie kleiner als die Distanz D1, das heißt der Achsabstand D1 zwischen den Sitzen 21, ist und nötigenfalls erhöht werden kann.
-
Unter Bezugnahme auf 1 umfasst die Vorrichtung zur Regelung der Entfernung zwischen den Wägen eine Nocken-Stößel-Baugruppe 27, die einen festen Nocken 28, der stabil mit dem Gestell 5 verbunden ist und im Inneren der Führung 6 angeordnet ist, und eine Vielzahl von Stößelelementen 30 vom gleitenden Typ umfasst, die von den Wägen 7 getragen werden und geeignet sind, mit dem festen Nocken 28 zusammenzuwirken.
-
Insbesondere sind die Stößelelemente 30 über eine Vielzahl von Gelenkübertragungen 29, von denen jede zwischen einem Paar entsprechender Wägen 7 und einem entsprechenden Stößelelement 30 zwischengeschaltet ist und zwei Streben 31 umfasst, die aufeinander zu und hin zu dem Nocken 28 zusammenlaufen und entsprechende Endabschnitte aufweisen, die so untereinander und an das entsprechende Stößelelement 30 angelenkt sind, dass sie sich um eine Achse 32 parallel zu den Achsen 12A und 13A drehen, mit den Wägen 7 verbunden. Jede der zwei Streben 31 ist ferner an dem anderen eigenen Endabschnitt so an einen der Wägen 7 des entsprechenden Paares aufeinanderfolgender Wägen angelenkt, dass sie sich um entsprechende Achsen 33 drehen, die parallel zur Achse 32 sind.
-
Praktischerweise durchqueren auf jedem Wagen 7 die Achsen 33 einen Schaft 7A, welcher der entsprechenden Zange 20 entgegengesetzt ist und von einem mittleren Abschnitt des Wagens 7 hin zum Nocken 28 freitragend hervorsteht. Vorzugsweise sind ferner die Achsen 33, die den Schaft 7A durchqueren, spiegelbildlich auf gegenüberliegenden Seiten einer Symmetrieebene P des entsprechenden Wagens 7 angeordnet und auf ihr lagert die Achse 22A des entsprechenden Sitzes 21.
-
Weiterhin unter Bezugnahme auf 1 und insbesondere auf 5 ist der Nocken 28 praktischerweise ein diskontinuierlicher oder unterbrochener Nocken, der einen geformten Streckenabschnitt 35 umfasst, der sich im Wesentlichen über die gesamte Länge des konkaven Abschnitts 18 erstreckt und so ausgestaltet ist, dass er die Wägen 7 von jedem Paar aufeinanderfolgender Wägen entlang des Streckenabschnitts 18 der Führung 6 so beabstandet, dass die Achsen 22A der entsprechenden Haltesitze 21 in der Mindestdistanz D1 gehalten werden, wenn die Wägen 7 sich mit den entsprechenden Sitzen 21 an dem konkaven gekrümmten Streckenabschnitt 18A an dem konkaven Abschnitt 18 befinden.
-
Mit anderen Worten, der Nocken 28 ist entlang des geformten Abschnitts 35 so ausgestaltet, dass, wenn die Wägen 7 sich entlang des entsprechenden Führungsstreckenabschnitts 6 befinden und die entsprechenden Stößelelemente 30 mit dem Nocken 28 in Kontakt gelangen, jedes der Stößelelemente 30 auf die entsprechende Gelenkübertragung 29 eine Kraft ausübt, die dazu neigt, die zwei mit dem Stößelelement 30 verbundenen Streben 31 zu spreizen, mit dem Ergebnis, dass die Distanz zwischen den Schaften 7A des Paares aufeinanderfolgender, mit den Streben 31 verbundener Wägen 7 so geregelt wird, dass die Distanz zwischen den Achsen 22A der entsprechenden Sitze 21 mindestens gleich dem Achsabstand D1 der Sitze 21 bleibt.
-
Unter Bezugnahme auf 1 und insbesondere unter Bezugnahme auf 2 umfasst der Nocken 28 im veranschaulichten Beispiel ferner einen geformten Streckenabschnitt 36, der dem geradlinigen Abschnitt 14 der Führung 6 und folglich dem geradlinigen Streckenabschnitt 14A des Wegs 25 zugewandt ist, der sich vor der Station 3 erstreckt.
-
Der geformte Streckenabschnitt 36 ist so ausgestaltet, dass er auf die Stößelelemente 30 einen Schub ausübt, der über die Spreizung der Streben 31 die Distanz zwischen den Wägen 7 von jedem Paar aufeinanderfolgender Wägen 7 derart regelt, dass die Distanz zwischen den Achsen der Sitze 21 von jedem Paar aufeinanderfolgender Wägen 7, die sich entlang des Streckenabschnitts des Wegs 25 befinden, gleich einer Distanz D2 ist, die größer als die Mindestdistanz D1, das heißt der Achsabstand der Sitze 21, ist.
-
Im Fall des veranschaulichten Beispiels ist die Werkzeug-Entnahme/AblageStation 3 eine Station mit einer Spindel und die Distanz D2 ist die Distanz, in der die Sitze 21 entlang des Streckenabschnitts des Wegs, der sich vor der Station 3 erstreckt, voneinander angeordnet werden müssen, damit, wenn der Sitz 21 mit dem zu wechselnden Werkzeug 22 sich der Spindel zugewandt befindet, diese letztere nicht mit den Werkzeugen 22 kollidiert, die dem zu wechselnden Werkzeug benachbart sind.
-
Im nicht veranschaulichten Fall, in dem die Station 3 eine Mehrspindelstation ist, ist der Nocken 28 so geformt, dass der Sitz 21 im Streckenabschnitt des Wegs, welcher der Station 3 zugewandt ist, in einer gegenseitigen Distanz D2 angeordnet ist, die gleich einem Teiler des Achsabstands zwischen den Spindeln ist, sodass die Sitze 21 mit den zu wechselnden Werkzeugen 22 auf die entsprechenden Spindeln ausgerichtet sind und diese letzteren nicht mit den Werkzeugen 22 kollidieren, die den zu wechselnden benachbart sind.
-
An den Abschnitten der Führung 6, entlang denen die Wägen 7 in Kontakt miteinander vorgeschoben werden, ist der Nocken 28 nicht vorhanden. In der veranschaulichten Ausführungsform ist zum Beispiel der Nocken 28 entlang der konvexen Abschnitte 10, 11 und 16 und entlang eines Teils des geradlinigen Abschnitts 15, der zwischen dem konvexen Abschnitt 11 und dem Streckenabschnitt 38 angeordnet ist, nicht vorhanden (1).
-
Gemäß einer nicht veranschaulichten Ausführungsform kann der Nocken 28 sich an den Streckenabschnitten der Führung 6 erstrecken, in denen sich die Wägen verschieben, indem sie sich gegenseitig im Kontakt miteinander schieben. In diesem Fall erstreckt sich in diesen Streckenabschnitten der Nocken 28 parallel zur Führung 6 und ist von dieser letzteren derart beabstandet, dass die Stößelelemente 30 auf dem Nocken 28 gleiten, aber keine Kraft auf die Gelenkübertragungen 29 der Wägen 7 übertragen.
-
Aus dem Vorhergehenden ist ersichtlich, dass die Ausführungseigenschaften des beschriebenen Magazins 1 es im Vergleich zu den bekannten Magazinen ermöglichen, die Anzahl der in dem Magazin lagerbaren und für die Maschine verfügbaren Werkzeuge zu erhöhen, indem tatsächlich ein Werkzeugvorschubweg nutzbar gemacht wird, der einen konkaven gekrümmten Streckenabschnitt und somit eine Länge aufweist, die erheblich länger als diejenige der herkömmlichen Vorschubwege ist.
-
Das Vorhergehende beruht im Wesentlichen auf der Tatsache der Regelung der entsprechenden Position der Wägen 7 entlang der Führung 6 und folglich der Position der Sitze 21 entlang des Vorschubwegs 25 der Werkzeuge und insbesondere entlang des konkaven Streckenabschnitts 18A unter Verwendung einer Nocken-Stößel-Baugruppe und durch Formen des Nockens, derart dass das Auftreten von Überlagerungen zwischen den Werkzeugen während ihrer Verschiebung entlang des konkaven Streckenabschnitts angesichts der Krümmung des konkaven Streckenabschnitts und des Raumbedarfs der Werkzeuge vermieden wird.
-
Die einfache Ausgestaltung des Nockens 28 ermöglicht dann das Regeln der entsprechenden Position der Wägen 7 und folglich der Sitze 21 auch in anderen Streckenabschnitten des Vorschubwegs 25 und insbesondere das Einführen einer gewünschten Distanz zwischen den Werkzeugen an den Werkzeug-Lade/EntladeStationen, während das Nichtvorhandensein dieses Nockens oder das Nichtvorhandensein jeglicher positiver Wirkung des Nockens auf die Stößelelemente es den Wägen 7 erlaubt, sich genau wie in den bekannten Lösungen zu verschieben, nämlich im Kontakt miteinander vorgeschoben zu werden. Mit anderen Worten erlaubt das Magazin 1 der vorliegenden Erfindung an der Mehrspindel-Werkzeugwechselstation das Anpassen der Distanz der Wägen 7 in Abhängigkeit von der Distanz zwischen den Spindeln, derart dass der gleichzeitige Wechsel mehrerer Werkzeuge ermöglicht wird und dabei der Achsabstand D1 zwischen den Sitzen entlang der geradlinigen Streckenabschnitte des Wegs, die nicht von dem Werkzeugwechsel betroffen sind, kleiner als die Distanz zwischen den Spindeln gehalten wird, was sich sehr vorteilhaft auf die Kapazität des Magazins auswirkt.
-
Aus dem Vorhergehenden ist ersichtlich, dass Abwandlungen und Varianten an dem beschriebenen Magazin 1 vorgenommen werden können, ohne den durch die Patentansprüche definierten Schutzbereich zu verlassen.
-
Insbesondere könnte sich die Geometrie des Vorschubwegs 25 der Werkzeuge von der beschriebenen unterscheiden und diese könnte, sofern der Raumbedarf dies zulässt, eine größere Anzahl an konkaven Streckenabschnitten umfassen und folglich im Hinblick auf die Erhöhung der Anzahl der unterbringbaren Werkzeuge verlängert werden.
-
Sowohl das Profil des Nockens 28 als auch die zwischen diesem Nocken 25 und den Wägen 7 vorgesehenen Übertragungen könnten sich von den beschriebenen unterscheiden.
-
Die Führung 6 und die Art der Kopplung der Wägen 7 an diese Führung 6 könnten sich von den beispielhaft beschriebenen unterscheiden.
-
Die Haltezangen 20 könnten nicht vom elastischen Typ sein, sondern mit einem unterschiedlichen System zum lösbaren Halten der entsprechenden Werkzeuge im Inneren der entsprechenden Sitze 21 versehen sein, zum Beispiel mit Kniehebeln, die in der Werkzeugwechselstation geöffnet werden können.
-
Die Wägen 7 könnten auch mit äquivalenten Schlitten ersetzt werden, die auf verschiebbare Weise an die Führung gekoppelt sind.
