DE3208621A1

DE3208621A1 - Werkzeugspann - und wechselvorrichtung

Info

Publication number: DE3208621A1
Application number: DE3208621A
Authority: DE
Inventors: Dieter Dipl.-Ing. 7250 Leonberg Boley; Hans-Peter 7151 Affalterbach Waser
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 1982-03-10
Filing date: 1982-03-10
Publication date: 1983-09-22
Also published as: DE3208621C2

Description

Fraunhofer—Gesellschaft
Leonrodstraße 54

8000 München 19 .

81/14921 IPA

D. Boley/ H. P. Waser

Werkzeugspann- und Wechselvorrichtung :

Die Erfindung betrifft eine Werkzeug- Spann- und Wechselvorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 . ',

Es gibt bereits Geräte mit Werkzeugspann- und Wechselvorrichtungen. Diese bestehen aus einer Antriebseinheit (z. B. Schleifspindel) einem Spannfutter mit Gewinde, einer in das Spannfutter einsetzbaren Spannzange und einer überwurfmutter, die auf das Gewinde des Spannfutters aufschraubbar ist und da.A durch ein Werkzeug, das. in die Spannzange eingeführt ist; spannt. Die Überwurfmutter wird dabei üblicherweise mittels eines Schlüssels von Hand betätigt, wobei das Spannfutter · mit einem weiteren Werkzeug gegengehalten wird. Für Arbeiten, die automatisch durch einen Industrieroboter ausgeführt werden sollen, wird die Antriebseinheit am frei beweglichen Ende des Armes des Industrieroboters befestigt. Von besonderer Bedeutung ist es dabei, daß die Spann- und Wechselvorrichtung und damit das gesamte Gerät möglichst leicht ist, weil dann Industrieroboter mit geringerer Tragkraft zum Einsatz kommen können.

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Weiterhin ist ein automatischer Werkzeugwechsel erwünscht. Werkzeugspann- und Wechselvorrichtungen, die eine geringe drehende Masse aufweisen und automatisch betätigbar sind, gibt es aber noch nicht. Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Werkzeugspann- und Wechselvorrichtung derart weiterzubilden, daß die zu bewegenden Teile sehr leicht ausgebildet werden und daß ein automatischer Werkzeugwechsel möglich ist. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 aufgeführten Merkmale gelöst. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in den ünteransprüchen beschrieben.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1: Das Prinzip der Vorrichtung nach der Erfindung

Figur 2: Eine Ausführungsform nach Anspruch 3 mit geöffneter Klemmvorrichtung

Figur 3: Wie Figur 2, jedoch mit geschlossener Klemmvorrichtung

Figur 4: Wie Figur 3, jedoch mit geänderter Stellung der Zahnstange

Figur 5: Am Arm eines Industrieroboters angebrachte Vorrichtung nach der Erfindung.

In Figur 1 ist das Prinzip der Vorrichtung dargestellt. Eine Antriebseinheit 6 treibt das Spannfutter 4 an, das an seinem Ende ein Gewinde aufweist. Das Spannfutter weist eine Bohrung

81//I49.21 IPA

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auf in die eine Spannzange 2 einführbar ist. Eine überwurfmutter 1 ist auf das Gewinde der Spannzange 4 aufschraubbar. Durch Festdrehen der Überwurfmutter wird ein in der Spannzange eingeführtes Werkzeug 7 z. B. ein Fräser eingespannt. Derart aufgebaute Vorrichtungen sind an sich bekannt. Damit das Werkzeug 7 automatisch wechselbar ist, ist die überwurfmutter 1 auf der Außenseite als Zahnrad ausgebildet. Eine Zahnstange 3 dient zur Betätigung der überwurfmutter. Hierzu wird entweder die Zahnstange oder die Antriebseinheit so bewegt, daß das Zahnrad und die Überwurfmutter zum Einsatz kommen.

In der Ausführungsform nach Anspruch 2, ist die Antriebsein-·, heit 6 für das Werkzeug 7 an dem frei beweglichen Ende des Armes eines Industrieroboters 5 angebracht* während die Zahnstange 3 ortsfest z. B an einem Stativ angebracht ist. Bei einem Wechsel des Werkzeuges 7 bewegt sich der Roboterarm •so, daß das Zahnrad mit der Zahnstange 3 zum Einsatz kommt. Zum öffnen oder Schließen der überwurfmutter Ί bewegt sich der Roboterarm entlang der Zahnstange. Für dieses Ausführungsbeispiel ist es erforderlich, daß die Klemmvorrichtung 8, die das Spannfutter 4 während des Abrollens der überwurfmutter 1 auf der Zahnstange festklemmt, auch am freibeweglichen Ende des Armes des Industrieroboters 5 angebracht ist.

Zur Einsparung an Masse, die vom Industrieroboter 5 bewegt wer den muß, ist es jedoch vorteilhafter die Vorrichtung nach Anspruch 3 auszubilden, wie sie in Figur 2 dargestellt ist. Die Zahnstange 3 ist hierbei mittels Antriebseinheit hin- und her bewegbar. Diese Antriebseinheit ist ortsfest z. B. an einem Stativ angebracht.

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D. Bbl"ey / H. "P. "Waser

Die Klemmvorrichtung 8 ist ebenfalls ortsfest angebracht. Hierzu kann das gleiche Stativ benutzt werden. Zum Werkzeugwechsel wird das Spannfutter durch den Industrieroboter so verfahren, daß die Klemmvorrichtung 8 das Spannfutter 4 einklemmen kann. Anschließend wird die Zahnstange 3 mittels der ihr zugeordneten Antriebseinheit hin- bzw. herbewegt.

Zum Werkzeugwechsel wird bei gelöster überwurfmutter das gebrauchte Werkzeug durch eine einfache Vorrichtung gehalten, und durch eine geeignete Bewegung des Industrieroboters das Werkzeug aus der Spannzange entfernt. Ein neues Werkzeug kann aus einem Magazin automatisch entnommen werden. Hierzu wird die entsprechende Position des Magazins angefahren und durch eine Linearbewegung des Industrieroboters das Werkzeug in die Spannzange geschoben. Nach einer zusätzlichen Prüfung - Werkzeug vorhanden - kann die Überwurfmutter durch die Spann- und Wechselvorrichtung wieder geschlossen werden.

In Figur 3 ist der Roboterarm so verfahren, daß sich die Spannzange 4 in der Klemmvorrichtung 8 befindet und diese das Spannfutter 4 gerade spannt.

In Figur 4 ist die Zahnstange 3 in einer anderen Stellung dargestellt.

Figur 5 zeigt wie die Antriebseinheit 6 am frei beweglichen Ende des Armes des Roboters 5 befestigt ist.

Die Vorteile die sich durch die Erfindung ergeben sind folgende: a) Durch die Ausbildung der Außenseite der überwurfmutter 1

; ν.

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D. Boley /Ή. P. Wase;

als Zahnrad und die Abtrennung der Klemmvorrichtung 8 von der Vorrichtung kann der drehende Teil mit sehr geringer Masse ausgebildet werden. Dies ist von besonderem Vorteil dann, wenn die Vorrichtung auf das frei bewegliche Ende des Armes eines Industrieroboters aufgebracht werden soll, weil dadurch Industrieroboter mit geringerer Tragfähigkeit eingesetzt werden können, was eine Bearbeitungsstation erheblich verbilligt.

b) Das Spannen und Wechseln des Werkzeuges kann automatisch erfolgen.

Leerseite

Claims

IPA

D B'oley'/ H. -P. Waser

Patentansprüche

. Werkzeug Spann- und Wechselvorrichtung bestehend aus einer Spannzange, einem Spannfutter, einer überwurfmutter und einer Antriebseinheit für das Werkzeug, dadurch gekennzeichnet, daß die Überwurfmutter (1) auf der Außenseite als Zahnrad ausgebildet ist, das von einer Zahnstange (3) betätigbar ist, wenn ein Werkzeug (7) ein oder ausgespannt wird, und daß eine Klemmvorrichtung (8) vorgesehen ist, die das Spannfutter (4) während des Abrollens der Überwurfmutter (1) auf der Zahnstange festhält.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebseinheit (6) für das Werkzeug (7) an dem frei beweglichen Ende des Armes eines Industrieroboters (5) angebracht ist, und daß die Zahnstange (3) an einem ortsfesten Stativ angebracht ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahnstange (3) mittels einer an einem ortsfesten Stativ befestigten Antriebseinheit hin- und her bewegbar ist und die Klemmvorrichtung (8) ortsfest angebracht ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebseinheit (6) die Antriebseinheit einer bekannten rundlaufenden Maschine (z. B. Bohrmaschine, Schleifmaschine, Fräsmaschine) darstellt, daß die hin- und her bewegbare Zahnstange (3) derart bewegbar befestigt ist, daß sie beim Spannen oder Wechseln eines Werkzeuges mit dem Zahnrad der überwurfmutter (1) zum Eingriff gebracht werden kann.

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^ 4921

D. Bol'ey / H. P. Wa: 3208621
5. Vorrichtung nach Anspruch 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannzange (2) sowie das Zahnrad (1) aus

einem Teil besteht.
6. Vorrichtung nach Anspruch 1-5, dadurch gekennzeichnet, das die am Werkzeug befindlichen sich mitdrehenden Teile der Vorrichtung eine geringe Masse aufweisen.
7. Vorrichtung nach Anspruch 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß die überwurfmutter (1) die auf der Außenseite als
Zahnrad ausgebildet ist sowie die Zahnstange (3) und die Klemmvorrichtung (8) zur Kraftübertragung beim öffnen und Schließen eines konventionellen Bohrfutters oder einer
Werkzeugwechseleinrichtung dienen.
8. Vorrichtung nach Anspruch 1-7, dadurch gekennzeichnet, daß anstelle der Zahnstange und des Zahnrades andere form- oder kraftschlüssige Elemente z. B. Reibstange mit Reibrad oder Zahnrad mit Zahnrad vorgesehen sind.

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