DE3818564A1

DE3818564A1 - Verfahren zum wechseln von werkzeugen in einem bearbeitungszentrum und bearbeitungszentrum zum durchfuehren des verfahrens

Info

Publication number: DE3818564A1
Application number: DE3818564A
Authority: DE
Inventors: Willi Lipp; Reinhard Kegenhoff; Helmut Moeller
Original assignee: Hueller Hille GmbH
Current assignee: Hueller Hille GmbH
Priority date: 1988-06-01
Filing date: 1988-06-01
Publication date: 1989-12-07
Also published as: DE3818564C2

Description

Gattung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Wechseln von Werkzeugen in einem Bearbeitungszentrum mit einer Werkzeug handhabungseinrichtung zum Bereitstellen und Umschichten von Werkzeugen und zu deren Bereitstellen, wenigstens einem Werkzeugmagazin und einer Werkzeugwechseleinrichtung, die separat zwischen der Werkzeughandhabungseinrichtung und einem Ständer mit Bearbeitungsspindel angeordnet ist und die die erforderlichen Dreh- bzw. Schwenkbewegungen mittels eines zweiarmigen Doppelgreifers durchführt, die an jedem der Greiferarme je eine verriegelbare Greifer klaue aufweist, die das betreffende Werkzeug ergreift und verriegelt und auch wieder entriegelt.

Des weiteren betrifft die Erfindung ein Bearbeitungs zentrum zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Stand der Technik

Bei Bearbeitungszentren ist es gemäß der vorausgesetzten Gattung vorbekannt, Werkzeuge in mindestens einem Werk zeugmagazin bereitzustellen und von hier aus die jeweils benötigten Werkzeuge durch eine Werkzeug-Handhabungs einrichtung über eine Werkzeugwechseleinrichtung der Bearbeitungsspindel des Bearbeitungszentrums zuzuführen. Die Werkzeughandhabungseinrichtung führt dabei verschiedene Dreh- bzw. Schwenkbewegungen durch und ist z. B. in der Lage, das aus dem Werkzeugmagazin entnommene Werkstück zu ergreifen und während des Transports durch eine ent sprechende Verriegelung gegen Herunterfallen zu sichern und dieses Werkzeug einer Greiferklaue einer Werkzeug wechseleinrichtung mit z. B. horizontaler Drehachse zuzuführen. Diese Werkzeugwechseleinrichtung kann zwei um 180 Grad gegeneinander, also diametral einander gegen überliegende Arme aufweisen, die an ihren Enden je eine verriegelbare Greiferklaue aufweisen, an die die Werkzeug handhabungseinrichtung das betreffende Werkzeug übergibt bzw. auch daraus entnehmen kann. Das z. B. von einer solchen Greiferklaue der Werkzeugwechseleinrichtung übernommene Werkzeug wird ebenfalls in der Greiferklaue verriegelt, so daß das Werkzeug nicht unbeabsichtigt herunterfallen kann. Nach einer entsprechenden Schwenk bzw. Drehbewegung der Werkzeugwechseleinrichtung kann das so ergriffene Werkzeug an die Bearbeitungsspindel übergeben werden, wo es gespannt und gesichert wird. Nach dem entsprechenden Arbeitsvorgang wird dieses Werkzeug dann aus der Bearbeitungsspindel durch die Werkzeug wechseleinrichtung wieder entnommen und der Werkzeug handhabungseinrichtung zugeführt, die es dann zum Werkzeug magazin transportiert und dort ablegt.

Um die Werkzeuge jeweils durch die Werkzeugwechselein richtung bzw. das Werkzeughandhabungsgerät, aber auch durch die Bearbeitungsspindel sicher ergreifen zu können, sind die Werkzeuge in der Regel mit Steilkegeln z. B. nach DIN 69 871/72 A50 versehen, so daß eine formschlüssige Mitnahme des Werkzeuges, die Werkzeugspannung über genormte Spannzangen Abblasen des Werkzeugkegels während des Werkzeugwechselvorganges usw., aber auch die erforderliche Austauschbarkeit, gewährleistet sind. Sowohl die Werkzeug handhabungseinrichtung als auch die Werkzeugwechsel einrichtung und die Bearbeitungsspindel können NC-gesteuert sein. Zum Beispiel kann der Werkzeugwechsler ein NC-ge steuerter, elektromechanisch betätigter Doppelgreifer mit programmierbaren Wechselgeschwindigkeiten für unter schiedliche Werkzeuggewichte sein. Die Werkzeughand habungseinrichtung kann ebenfalls mit NC-gesteuertem Bewegungsablauf zur Bereitstellung der Werkzeuge an der Übergangsstelle des als Doppelgreifer ausgebildeten Werkzeugwechseleinrichtung und zum Umschichten der Werkzeuge in den Magazinkassetten ausgebildet sein. Dadurch ist die Zusammenstellungsmöglichkeit von werkstück - bzw. pallettenbezogenen Werkzeugsätzen während der Maschinen laufzeit gegeben.

Bei einer auf die Anmelderin zurückgehenden Lösung ist das Magazin als segmentiertes Werkzeugmagazin zwei, drei oder fünf Kassetten für jeweils 25 Werkzeugplätzen sowie mit neun ortsfesten Werkzeugplätzen zur einzel oder ersatzweisen Werkzeugbereitstellung während der Maschinenlaufzeit ausgebildet. Einzelbeschickung und Kassettentausch ohne Programmunterbrechung sind dadurch gegeben. Senkrechte Werkzeugablage mit obenliegendem Werkzeugkegel und seitliches Entnehmen aus den Kassetten verhindern eine Kegelverschmutzung durch Tropfvasser und Späne.

Die Steuerung derartiger auf die Anmelderin zurückgehender Bearbeitungszentren kann mittels moderner 4-Achsen Mikro prozessoren-NC-Bahnsteuerung mit busgekoppelter SPS-An paßsteuerung erfolgen. Es ist außerdem auch möglich, NC-Hilfsachsen für Nebenbewegungen vorzusehen, z. B. für Werkzeughandhabungseinrichtung und Werkzeugwechsel einrichtung. Umfangreiche Software-Funktionen zur Bediener unterstützten Programmierung (Konturbeschreibung, Be arbeitungs- und Meßzyklen etc.), Klartextanzeige von Werkzeugdaten (Werkzeugtabellen, Betriebszuständen, Fehlerdiagnosen usw.), sind möglich.

Die Werkstücke können auf Palettenwechsler angeordnet sein. Der Palettenwechsler kann als zweifache Paletten wechseleinrichtung mit linearem Paletteneinzug (dadurch PTM-System möglich) sowie DIN-Paletten (DIN 55 201, Ausführung 2). Die Aufspannfläche kann mit T-Nuten ausge stattet sein.

Der Achsantrieb kann als dynamisches Antriebssystem mit Gleichstrommotoren versehen sein, mit torsionssteifen Kupplungen, Präzisions-Kugelumlaufspindeln und vorgespannten Doppelmuttern in allen Achsen.

Die Werkzeugwechseleinrichtung kann NC-gesteuert sein, mit elektromechanisch betätigten Doppelgreifer mit programmier baren Wechselgeschwindigkeiten für unterschiedliche Werkzeuggewichte.

Beim Stand der Technik erfolgte die Verriegelung bzw. Arretierung der Werkzeuge an der als Doppelgreifer ausge bildeten Werkzeugwechseleinrichtung durch hydraulisch betätigbare Spannzylinder. Um diese Bewegungen beim Verriegeln und Entriegeln durchzuführen, müssen solche Zylinder angesteuert werden, was Zeit kostet. Zwar wurde durch die auf die Anmelderin zurückgehende deutsche Patentanmeldung P 28 12 200.1 bereits ein Sperrglied mit einem Sperrnocken und einem Schwenknocken vorgeschlagen, die um etwa 90 Grad gegeneinander versetzt sind. Die einander zugekehrte Flächen des Sperrnockens und des Schwenknockens bilden dabei den freien Raum für einen Bund an der Werkzeugaufnahme beim Werkzeugwechsel. Außerdem weist das Sperrglied einen Bedienungsnocken für die Handbetätigung auf. In Sperrstellung liegt das Sperrglied senkrecht zur Schwenkebene unter Federkraft gegen einen Anschlag an, wobei der Sperrnocken vor dem Bund an der Werkzeugaufnahme liegt. Die Feder wird von einem Federstab gebildet, dessen eines Ende in dem Sperrglied und dessen anderes Ende in dem Werkzeugmagazin befestigt ist. Die Arbeitsspindel der Werkzeugmaschine soll dabei an ihrer vorderen Stirnseite mindestens einen Anlaufnocken mit Anlaufschrägen für die automatische Betätigung des Sperr gliedes mittels des Schwenknockens aufweisen.

Bei Doppelgreifern in Bearbeitungszentren gemäß der gattungsgemäß vorausgesetzten Art sind allerdings noch keine mechanischen Arretiervorrichtungen verwendet worden.

Weiterhin ist beim Stand der Technik nachteilig daß zum Lösen der Arretierungen beim Aufnehmen von Werkzeugen bzw. deren Abgeben an die Werkzeughandhabungseinrichtung einerseits und den Werkzeugwechsler andererseits die als doppelarmiger Greifer ausgebildete Werkzeugwechsel einrichtung in den Bearbeitungsraum achsial vorfahren muß. Hierdurch ist es notwendig, daß der Programmierer alle möglichen Bearbeitungsvorgänge genau beachtet und sicherstellt, daß die unterschiedlich dimensionierten Werkzeuge nicht irgendwo anstoßen. Auch kann es erforderlich sein, daß das Werkstück aus dem Bearbeitungsraum vorher wegbewegt, wodurch ebenfalls Zeitverluste in Kauf zu nehmen sind.

Aufgabe

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, zunächst ein Verfahren der gattungsgemäß vorausgesetzten Art dahin gehend zu verbessern, daß die beim Arretieren von Werk zeugen an der Werkzeugwechseleinrichtung beim Stand der Technik auftretenden Zeitverluste soweit wie möglich verringert werden.

Des weiteren sollen auch die mit dem Vorfahren der Werk zeugwechseleinrichtung in den Bearbeitungsraum einhergehende Nachteile restlos vermieden werden.

Schließlich soll ein Bearbeitungszentrum bereitgestellt werden, mit dem sich vorteilhafterweise das erfindungsgemäß angestrebte Verfahren durchführen läßt.

Lösung der Aufgabe betreffend das Verfahren

Diese Aufgabe wird durch die in Patentanspruch 1 wieder gegebenen Merkmale gelöst.

Einige Vorteile

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden die Werkzeuge an der Werkzeugwechseleinrichtung automatisch ohne jedes Ansteuern auf rein mechanischem Wege verriegelt, aber auch wieder entriegelt. Dies geschieht durch das Anlaufen gewisser Steuerkanten an die ohnehin an der Bearbeitungs spindel zur Übertragung des Drehmoments auf die Werkzeuge vorhandenen sogenannten Mitnehmersteine und durch die Relativbewegung zwischen der Werkzeugwechseleinrichtung und der Werkzeughandhabungseinrichtung einerseits und der Werkzeugwechseleinrichtung und der Bearbeitungsspindel andererseits. Auf diese Weise lassen sich somit die Werkzeuge in der Werkzeugwechseleinrichtung einerseits arretieren (verriegeln), andererseits aber auch wieder entriegeln (lösen), ohne daß z. B. hydraulische Zylinder angesteuert zu werden brauchten. Der ganze Verriegelungs bzw. Arretierungs- und Lösevorgang geschieht somit sozusagen während der Bewegung der Werkzeugwechseleinrichtung und deren Relativbewegung zur der Werkzeug-Handhabungsein richtung und/oder zu der Bearbeitungsspindel, so daß praktisch keine Totzeiten hierfür anfallen. Da die Ver riegelung (Arretierung) auf rein mechanischem Wege erfolgt, können alle bisher notwendigen Zylinder, Dichtungen, Steuerleitungen, Relais usw. vollständig entfallen, so daß der konstruktive Aufwand entsprechend gering ist. Die erforderlichen Arretierungsmittel können sehr einfache Konstruktionsteile sein, die in die ohnehin vorhandenen Rillen am Schaft der Werkzeuge eingreifen und/oder diese übergreifen. Diese mechanischen Arre tierungsmittel unterliegen so gut wie keinem Verschleiß.

Ein weiterer, bemerkenswerter Vorteil besteht darin, daß nicht mehr - wie beim Stand der Technik - die Werk zeugwechseleinrichtung in den Bearbeitungsraum vorfährt, sondern bei der Erfindung stationär verbleibt, also stillsteht. Stattdessen führen die Werkzeughandhabungs einrichtung und der Ständer mit der Bearbeitungsspindel die erforderlichen Relativbewegungen zu der Werkzeug wechseleinrichtung durch, und zwar in eine Richtung, die entgegengesetzt dem Bearbeitungsraum liegt. Deshalb braucht beim Programmieren von Bearbeitungsvorgängen unterschiedlichen Werkzeugabmessungen und/oder Werkzeuge nicht mehr beachtet zu werden. Auch brauchen etwaige Werkstücke nicht mehr aus dem Bearbeitungsraum wegtranspor tiert zu werden, wenn ein Wechseln von Werkzeugen notwendig ist. Dabei ist es nicht erforderlich, daß Ständer und Werkzeughandhabungseinrichtung synchron zueinander bewegt werden. Zwar wird man diese Teile parallel zueinander um den gleichen Hub entgegengesetzt zum Bearbeitungsraum bewegen. Wenn das letzte Teil - Ständer oder Werkzeug handhabungseinrichtung - sozusagen hinten angekommen ist, erfolgt die Startfreigabe für das Drehen der Werkzeug wechseleinrichtung.

Lösung der Aufgabe betreffend das Bearbeitungszentrum

Diese Aufgabe wird durch die in Patentanspruch 2 wieder gegebenen Merkmale gelöst.

Einige Vorteile

Aus Patentanspruch 2 ergibt sich eine besonders kompakt bauende, günstige Konstruktion mit wenigen Einzelteilen, die unter normalen praktischen Betriebsbedingungen kaum nennenwertem Verschleiß unterliegen. Durch diese Konstruk tion ist eine zuverlässige Verriegelung (Arretierung) von unterschiedlichen Werkzeugen an dem mit einem Doppelarm ausgerüsteten Werkzeugwechseleinrichtung gegeben, ohne daß irgendwelche Ansteuerung durch externe Vorrichtungen beim Lösen oder Arretieren notwendig ist.

Aus Patentanspruch 3 ergibt sich eine vorteilhafte Konstruktion.

Weitere Merkmale und Vorteile ergeben sich aus der nach folgenden Beschreibung der Zeichnung, in der die Erfindung - teils schematisch - an Ausführungsbeispielen veran schaulicht ist. Es zeigen:

Fig. 1 ein Bearbeitungszentrum in der Stirnansicht;

Fig. 2 eine Draufsicht zu Fig. 1;

Fig. 3 eine Seitenansicht zu Fig. 2;

Fig. 4 eine Werkzeug-Handhabungseinrichtung in perspek tivischer Darstellung, wobei die Werkzeuge lediglich mit strichpunktierten Linien angedeutet sind;

Fig. 5 eine Werkzeug-Greifeinrichtung.

Fig. 6 eine Werkzeug-Handhabungseinrichtung in perspek tivischer Darstellung;

Fig. 7 ein Werkzeugmagazin in schematischer Drauf sicht;

Fig. 8 eine Werkzeugkassette (Werkzeugmagazin) in perspektivischer Darstellung mit 32 Speicher plättchen;

Fig. 9 ein Werkzeugmagazin-Kassette mit 39 Speicher plätzen;

Fig. 10 eine Werkzeug-Magazin-Kassette mit Kassetten codierung, teils im Schnitt, teils in der Ansicht;

Fig. 11 eine Werkzeug-Wechseleinrichtung in der Stirn ansicht mit Doppelgreifern;

Fig. 12 eine Einzelheit aus Fig. 15, teils im Schnitt, bei entriegeltem Werkzeug;

Fig. 13 eine Darstellung ähnlich der aus Fig. 12 ersichtlichen, wobei das Werkzeug verriegelt ist;

Fig. 14 die Anordnung einer Werkzeug-Wechseleinrichtung zwischen einer Werkzeug-Handhabungseinrichtung und einer Arbeitsspindel, in der Draufsicht;

Fig. 15 die mit einem Doppelarm versehene Werkzeug wechseleinrichtung in der Stirnansicht, in größerem Maßstab, teils im Schnitt dargestellt;

Fig. 16 eine Draufsicht zu Fig. 18;

Fig. 17 einen Schnitt nach der Linie G-H der Fig. 15;

Fig. 18 einen Schnitt nach der Linie J-K der Fig. 15;

Fig. 19 einen Schnitt nach der Linie L-M der Fig. 15;

Fig. 20 einen Schnitt nach der Linie N-O der Fig. 15;

Fig. 21 eine Ansicht in Richtung X der Fig. 16;

Fig. 22 eine Ansicht in Richtung Y der Fig. 21.

Das aus der Zeichnung ersichtliche Bearbeitungszentrum (Fig. 1 bis 3) kann im wesentlichen die übliche Ausge staltung haben und aus einem Machinenbett, einem Arbeits tisch, der in bekannter Weise in Längsrichtung des Tisches (X-Richtung) verfahrbar ist, einem Maschinenständer, der in bekannter Weise auf dem Maschinenbett in Richtung auf den Arbeitstisch zu (Z-Achse) verfahrbar ist, einem Spindelstock, der ebenfalls in bekannter Weise in senkrechter Richtung an der Maschinensäule verfahrbar ist und einem den Arbeitsraum sozusagen kapselnden Gehäuse und einem oder mehreren Werkzeugmagazinen bestehen. In den Fig. 1 bis 3 sind aus Gründen der Vereinfachung mit dem Be zugszeichen 1 mehrere Werkzeugmagazine in Form sogenannter Kassetten bezeichnet, die in den Fig. 8, 9 und 10 deutlicher zu erkennen sind. In diesen Werkzeug-Magazin-Kas setten 1 sind zahlreiche Werkzeuge mit ihren Längsachsen im wesentlichen senkrecht angeordnet und stützen sich auf einem Bund des Werkzeugkegels ab (Fig. 8 und 9). Diese Werkzeug-Kassetten 1 können austauschbar sein. Es können auch mehrere oder weniger Werkzeugmazin-Kassetten 1 vorgesehen sein als dies aus der Zeichnung erkennbar ist.

Aus diesen Werkzeug-Magazin-Kassetten 1 werden die Werkzeuge mittels einer Werkzeug-Handhabungseinrichtung 20 entnommen bzw. wieder dort hingebracht, um sie einer Werkzeug wechsel-Einrichtung 18 zuzuführen, die die jeweils ange steuerten Werkzeuge der Bearbeitungsspindel 21 und von dieser aus wieder der Werkzeug-Handhabungseinrichtung 20 zuführt. In den Fig. 4 und 6 ist schematisch der Aufbau der Werkzeug-Handhabungseinrichtung 20 veranschaulicht.

In Fig. 4 ist mit 2 eine Stütze mit 3 ein Träger, mit 4 Rundführungen für einen Handhabungs-Schlitten, mit 5 ein Handhabungs-Schlitten als Kreuzschlitten, verfahrbar in Y ₁-Richtung, mit 6 ein Schlitten mit 90 Grad schwenkbarer Werkzeug-Aufnahmeeinrichtung, verfahrbar in X ₁-Richtung mit 7 ein Werkzeugmagazin-Gestell, 1 die Magazin-Kassetten und mit 8 drei ortsfeste Magazinplätze als Schubladen herausziehbar bezeichnet.

Eine Werkzeug-Greifeinrichtung bildet Bestandteil der Werkzeug-Handhabungseinrichtung 20; sie dient dazu, die betreffenden Werkzeuge aus der Werkzeugmagazin-Kassette (Magazin-Speicherstelle) 1 zu entnehmen oder abzulegen. In Fig. 5 ist mit 9 eine Spannzange zum Greifen des betreffenden Werkzeuges veranschaulicht, die geöffnet und geschlossen wird über einen eingebauten Hydraulik-Zy linder 10, der doppeltwirkend und in der Spannstellung gehalten wird durch eine Druckfeder 11. Eine Buchse 12 führt den zum Herausheben des Werkzeuges aus der Werkzeug-Magazin-Kassette 1 notwendigen Achsialhub von z. B. 8 mm gemeinsam mit der Spannzange 9 aus, ebenfalls durch den Hydraulikzylinder 10 betätigt.

Funktionsablauf: Werkzeug bereitstellen (Fig. 4 und 6).

a) Der Handhabungs-Schlitten 5 fährt mit der Werk zeug-Greifeinrichtung über den vorgewählten Speicher platz der Werkzeugmagazin-Kassette 1;
b) Die Greifeinrichtung fährt mit geöffneter Spannzange 9 nach unten über den Anzugsbolzen des Werkzeuges.
c) Die Spannzange 9 wird durch den eingebauten Hy draulikzylinder 10 geschlossen, das Werkzeug gefaßt bzw. gespannt und durch Federkraft immer sicher gehalten.
d) Durch weiteren Achsialhub des eingebauten Hydraulik zylinders 10 gemeinsam mit Spannzange 9 und Buchse 12 wird das Werkzeug aus der Arretierung der Maga zin-Kassette 1 behoben.
e) Der Handhabungs-Schlitten 5 fährt mit dem gespannten Werkzeug in die Übergabestellung.
f) In der Übergabestellung wird die Greifeinrichtung mit dem gespannten Werkzeug durch den angebauten Hydraulikzylinder 10 um 90 Grad in die Werkzeug wechselstellung geschwenkt.

Nach durchgeführtem Werkzeugwechsel wird das ausge wechselte Werkzeug in umgekehrter Reihenfolge auf seinen Speicherplatz zurückgebracht.

In der Übergabestellung steht die Werkzeug-Handhabungs einrichtung mit ihrer Schwenkachse parallel und in gleicher Höhe mit der Drehachse einer Werkzeug-Wechseleinrichtung (Fig. 11 bis 13, 14, 15 und 16) und mit der Drehachse der Bearbeitungsspindel 21.

In der Übergabestellung befindet sich somit der Mittelpunkt des jeweils bereitgehaltenen Werkzeuges in der durch die Achsen 14 und 15 definierten Koordinaten. Die Längsachse 13 des Werkzeuges mit diesem Koordinatenpunkt verläuft parallel zu der durch die Achsen 16 und 17 bestimmten Längsachse der Werkzeug-Wechseleinrichtung 18 (Fig. 11 und 14), die motorisch angetrieben drehbar ist oder auch nur in einer dieser Richtungen schrittweise weiter gedreht werden kann. Der Abstand L in Fig. 11 entspricht dem Abstand A zur Längsmittenachse der Arbeitsspindel 21, so daß die Werkzeuge durch Drehen des Doppelgreifers 19 der Werkzeugwechseleinrichtung 18 ergriffen und ausge tauscht werden können. In Fig. 14 ist das Werkzeug-Hand habungsgerät 20 aus Gründen der Vereinfachung mit dem Bezugszeichen 20 und die Arbeitsspindel mit dem Bezugs zeichen 21 sowie Mitnehmersteinen 22 und 23 bezeichnet worden. Die Mitnehmersteine 22 und 23 dienen der Übertragung des Drehmoments auf das Werkzeug 24 (Fig. 14). Mit 25 und 26 sind Kegel der Aufnahmen für die Werkzeuge be zeichnet, in denen diese zentriert und gespannt werden können.

Dem Doppelgreifer 19 ist ein über die Drehzahl geregelter Servomotor mit digitalem Geber als Winkelmeßsystem zuge ordnet.

Die Bezugszeichen 27 und 28 bezeichnen drehbare Greifklauen, während 29 und 30 jeweils Drehfederstäbe darstellen, die in Fig. 11 lediglich als strichpunktierte Linien schematisch angedeutet sind, aber besser aus den Fig. 15 und den Schnittdarstellungen in den Fig. 17, 18, 19 und 20 hervorgehen. Die Drehfederstäbe 29, 30 sind an entgegengesetzten Enden durch abgeflachte Stifte arretiert, von denen in den Fig. 19 und 20 lediglich der Stift 31 mit einem Bezugszeichen versehen wurde. An ihrem rückwärtigen Ende sind die Stifte 31 und andere jeweils durch versenkte Schrauben gesichert, von denen lediglich die Schraube 32 in den Fig. 19 und 20 mit einem Bezugszeichen versehen worden ist. Die Stifte 31 spannen die Drehfederstäbe 29 und 30 durch Verdrillen vor. Da die Drehfederstäbe (Fig. 5) eine relativ große Länge besitzen, ist die Beanspruchung der Drehfederstäbe 29 und 30 relativ gering.

Auf jedem der Drehfederstäbe 29 bzw. 30 ist jeweils im Endbereich ein klappenförmiger Greifer 33 bzw. 34 gelagert. Jeder Drehfederstab bildet gleichzeitig die Lagerungsachse für die betreffende klappenförmigen Greifer 33 bzw. 34 und deren Rückstellfeder, um den Greifer 33, 34 in Verriegelungsstellung zu belasten, die in Fig. 17 mit strichpunktierten Linien veranschaulicht ist. Mit durchgezogenen Linien ist dagegen in Fig. 17 der Greifer 33 seiner Entriegelungsstellung (Offenstellung) dargestellt. Jeder Greifer 33 bzw. 34 (Fig. 21) umschließt etwa einen Bogenbereich von 180 Grad oder z. B. etwas mehr und besitzt in seinem mittleren Bereich eine halbkreisförmige Aussparung, die für den Greifer 33 mit dem Bezugszeichen 35 bezeichnet worden ist.

Jeder der Greifer 33 bzw. 34 weist eine vordere Anschlagnase 36 auf, die z. B. gegen den betreffenden Mitnehmerstein 22, 23 anstoßen kann, wodurch ein Verschwenken des Greifers 33 bzw. 34 um den betreffenden Drehfederstab 29 bzw. 30 gegen dessen Rückstellkraft hervorgerufen wird (Fig. 18). Dabei ist die Anordnung und Ausbildung so getroffen, daß jeder Greifer 33 bzw. 34 den betreffenden Bund 38 mit Nut 39 eines Werkzeugkegels 40 (Fig. 17) zu umgreifen vermag (Verriegelungslage in Fig. 17 mit strichpunktierten Linien dargestellt), um das betreffende Werkzeug 24 an dem Doppelgreifer 19 zu arretieren.

Jeder Greifer 33 und 34 besitzt im Querschnitt einen längeren Steuerschenkel 41 und einen etwa rechtwinklig dazu verlaufenden Schenkel 42. Wie man insbesondere aus den Fig. 17 und 18 erkennt, integrieren sich die Greifer 33 und 34 fast vollständig in die Projektion des Werkzeugwechselarms.

Die Funktionen beim Werkzeugwechsel soll nunmehr anhand der Fig. 14 beschrieben werden.

Der Doppelgreifer 18 fährt beim Werkzeugwechsel nicht in den Arbeitsraum. Der Werkzeugwechselhub wird allein von der Handhabungseinrichtung 20 und der Bearbeitungs spindel 21 durchgeführt, und zwar von dem bezeichneten Arbeitsraum relativ gesehen nach hinten.

Funktionsablauf:

a) Doppelgreifer 19 90 Grad einschwenken (Werkzeuge 24 gefaßt). Werkzeuge 24 in Bearbeitungsspindel 21 und Werkzeug-Handhabungseinrichtung 20 lösen.
b) Ständer mit Bearbeitungsspindel 21 und Handhabungs einrichtung 20 relativ zum Arbeitsraum gesehen zurückfahren. Dabei werden die Werkzeuge 24 im Doppelgreifer 19 automatisch durch die Greifer 33 und 34 mechanisch verriegelt.
c) Doppelgreifer 18 180 Grad durch Drehen um seine Längsachse deren Längsmittelpunkt durch die Achsen 16 und 17 (Fig. 11) gebildet ist, schwenken.
d) Ständer mit Bearbeitungsspindel 21 und Handhabungs einrichtung 20 in Richtung auf den Bearbeitungsraum vorfahren. Dabei werden die Werkzeuge 24 im Doppel greifer 19 automatisch durch Anschlagen der klappen förmigen Greifer 33, 34 entriegelt. Werkzeuge 24 in Bearbeitungsspindel 21 und in Werkzeug-Hand habungseinrichtung 20 spannen.
e) Doppelgreifer 19 90 Grad ausschwenken.

Diese Funktionen sind durch die in Fig. 14 eingezeichneten Pfeile und durch die dazugehörigen Buchstaben a) bis e) nochmal deutlich gemacht. Außerdem erkennt man aus den Fig. 12 und 13 das Entriegeln und Verriegeln mittels der Greifer 33 und 34 durch Anstoßen an die Mitnehmersteine 22 und 23. Ansteuerungsvorgänge, Leitungen und Steuerungs kolben entfallen somit vollständig. Verriegelung und Entriegelung geschieht auf rein mechanischem Wege an beiden Seiten des Doppelgreifers 18. Arbeiten im Arbeitsraum werden nicht behindert. Auch brauchen Werkzeuggrößen beim Wechseln nicht beachtet zu werden, wie es auch nicht mehr erforderlich ist, die im nicht dargestellten Arbeitsraum befindlichen Werkstücke vor einem etwaigen Werkzeugwechsel wegzutransportieren.

Die in der Zusammenfassung, in den Patentansprüchen und in der Beschreibung beschriebenen sowie aus der Zeichnung ersichtlichen Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebigen Kombinationen für die Verwirklichung der Erfindung wesentlich sein.

Bezugszeichenliste

1 Werkzeugmagazin, Werkzeugmagazin-Kassetten
2 Stütze
3 Träger
4 Rundführungen für den Handhabungs-Schlitten
5 Handhabungs-Schlitten - Kreuzschlitten,
   verfahrbar in Y₁-Richtung
6 Schlitten mit 90 Grad schwenkbarer Werkzeug-
   aufnahme-Einrichtung, verfahrbar in X₁-Richtung
7 Werkzeugmagazin-Gestell
8 ortsfeste Magazinplätze als Schubladen
   herausziehbar
9 Spannzange
10 Hydraulikzylinder
11 Druckfeder
12 Buchse
13 Längsachse
14 Längsachse
15 Längsachse
16 Längsachse
17 Längsache
18 Werkzeug-Wechseleinrichtung
19 Doppelgreifer
20 Werkzeug-Handhabungs-Einrichtung
21 Bearbeitungsspindel
22 Mitnehmerstein
23 Mitnehmerstein
24 Werkzeug
25 Kegel
26 Kegel
27 Greifklaue
28 Gleifklaue
29 Drehfederstab, Federstab
30 Drehfederstab, Federstab
31 Stift
32 Schraube
33 Greifer
34 Greifer
35 Aussparung
36 Anschlagnase
37 -
38 Bund
39 Nut
40 Werkzeugkegel
41 Steuerschenkel
42 Schenkel
A Abstand
L Abstand

Claims

1. Verfahren zum Wechseln von Werkzeugen in einem Bearbeitungszentrum mit einer Werkzeughandhabungs einrichtung zum Bereitstellen und Umschichten von Werkzeugen und zu deren Bereitstellen, wenigstens einem Werkzeugmagazin und einer Werkzeugwechselein richtung, die separat zwischen der Werkzeughandhabungs einrichtung und einem Ständer mit Bearbeitungsspindel angeordnet ist und die die erforderlichen Dreh bzw. Schwenkbewegungen mittels eines zweiarmigen Doppelgreifers durchführt, die an jedem der Greifer arme je eine verriegelbare Greiferklaue aufweist, die das betreffende Werkzeug ergreift und verriegelt und auch wieder entriegelt, dadurch gekennzeichnet, daß

a) der Doppelgreifer (19) um 90 Grad einschwenkt und die betreffenden Werkzeuge (24) erfaßt, und die Werkzeuge (24) in der Bearbeitungsspindel (21) und in der Werkzeug-Handhabungseinrichtung (20) gelöst werden und
b) der Ständer mit der Bearbeitungsspindel (21) und die Werkzeug-Handhabungseinrichtung (20) in Bezug auf den Bearbeitungsraum zurückgefahren und dabei die Werkzeuge (24) im Doppelgreifer (18) automatisch mechanisch verriegelt werden;
c) der Doppelgreifer (19) um 180 Grad um eine parallel zur Längsachse des Werkzeug-Hand habungsgerätes (20) und der Bearbeitungsspindel (21) verlaufende Drehachse geschwenkt wird;
d) der Ständer mit der Bearbeitungsspindel (21) und die Werkzeug-Handhabungseinrichtung (20) in Richtung auf den Bearbeitungsraum vorgefahren werden, wobei die Werkzeuge (24) im Doppelgreifer (19) automatisch mechanisch entriegelt und die Werkzeuge (24) in der Bearbeitungsspndel (21) und in der Werkzeug-Handhabungseinrichtung (20) gespannt werden, woraufhin
e) der Doppelgreifer (19) um 90 Grad um seine Schwenk achse ausgeschwenkt wird.

2. Bearbeitungszentrum zum Durchführen des Verfahrens nach Anspruch 1, mit einem Werkzeug-Handhabungs einrichtung, die die Werkzeuge aus wenigstens einem Werkzeugmagazin zu einem als Doppelgreifer ausge bildeten Werkzeug-Wechseleinrichtung heranfördert bzw. die Werkzeuge von dieser Werkzeug-Wechsel einrichtung zu den Magazinen zurückbewegt, einer Werkzeug-Wechseleinrichtung und wenigstens einer Bearbeitungsspindel, wobei die Drehachsen der Werk zeug-Wechseleinrichtung und der Werkzeug-Handha bungs-Einrichtung und die Drehachse der Bearbeitungs spindel zumindest in der Übergabestellung parallel zueinander angeordnet sind und der Achsabstand zwischen der betreffenden Drehachse des Werkzeug- Handhabungseinrichtung und dem Doppelgreifer einerseits und der Drehachse des Doppelgreifers und der Drehachse der Bearbeitungsspindel andererseits gleichgroß sind, mit Relativbewegungsmöglichkeiten zwischen der Werkzeug-Handhabungseinrichtung und dem Doppel greifer einerseits und dem Doppelgreifer und Be arbeitungsspindel andererseits, einem Bearbeitungsraum zum Bearbeiten von Werkstücken und ggf. NC-Steuerung aller Bewegungsvorgänge sowie Codierungen für die Werkzeuge und deren Bereithaltung im mindestens einem Werkzeugmagazin, mit je mindestens einer Verriegelungsvorrichtung für die Werkzeuge während des Transports durch die Werkzeug-Handhabungsein richtung und durch den Doppelgreifer durch Spannen bzw. Verriegeln an Nuten des Werkzeugschaftes, dadurch gekennzeichnet, daß der Doppelgreifer an jedem Endabschnitt mit je einem klappenförmigen Greifer (33, 34) versehen ist, wobei jeder Greifer um (33, 34) eine in Längsachsrichtung des Doppel greifers (19) und orthogonal zur Drehachse des Doppelgreifers (19) verlaufenden Schwenkachse gegen federnde Rückstellkraft gelagert ist, derart, daß der betreffende Greifer (33, 34) beim Anstoßen gegen Mitnehmersteine (22, 23) o. dgl. in Entriegelungsstellung um einen gewissen Winkel schwenkbar und durch Relativbewegung zwischen Werk zeug-Handhabungseinrichtung (20) einerseits bzw. Doppelgreifer (19) und Bearbeitungsspindel (21) andererseits in die Verriegelungsstellung zurückbe wegbar ist, wobei der betreffende Greifer (33, 34) die Umfangsnut (39) am Schaft bzw. Werkzeugkegel (40) des Werkzeuges (24) auf einem Umfang von etwa 180 Grad umschließt und ggf. mit einem nasenförmigen Vorsprung diese umgreift und/oder in die Nut eingreift und/oder diese überdeckt.

3. Bearbeitungszentrum nach Anspruch 2, dadurch ge kennzeichnet, daß die Schwenkachse des betreffenden Greifers (33, 34) ein Drehfederstab (29 bzw. 30) ist, der sich etwa über die gesamte Länge des Doppel greifers (19) erstreckt und in seinen Endbereichen vorgespannt, z. B. durch je einen Stift (31) mit Flachanfasung, arretiert ist.