DE4107446A1

DE4107446A1 - Werkzeugwechseleinrichtung

Info

Publication number: DE4107446A1
Application number: DE19914107446
Authority: DE
Inventors: Dietmar Vogel; Wolfgang Dr Sc Techn Horn; Wolfgang Poettirch; Reiner Lewicki
Original assignee: HECKERT CHEMN WERKZEUGMASCH
Current assignee: HECKERT CHEMNITZER WERKZEUGMASCHINEN GMBH, 09117 C
Priority date: 1991-03-08
Filing date: 1991-03-08
Publication date: 1992-09-10

Description

Die Erfindung betrifft eine Werkzeugwechseleinrichtung mit minde stens einem Greiferkopf, der zwischen einer Arbeitsspindel einer Werkzeugmaschine, insbesondere eines senkrechten Fahrständer-- Bearbeitungszentrums mit vorzugsweise großer X-Achse, und den Werkzeugaufnahmen mindestens eines stationären Werkzeugmagazins parallel zur X-Achse verfahrbar ist und zwei Greifer aufweist, mit denen an der Arbeitsspindel und an den Werkzeugaufnahmen alte gegen neue Werkzeuge austauschbar sind und umgekehrt. Ihr bevor zugtes Anwendungsgebiet sind Bearbeitungszentren, Fertigungszel len und Fertigungssysteme.

Es ist bekannt, die Greifer an der dem Ständer zugewandten Seite des Arbeitstisches zwischen einem stationären Werkzeugmagazin und einer spindelnahen Position zu verfahren, die im Spänebereich liegt und durch die Führungsbahnabdeckung der die Verfahrachse schneidenden Maschinenachse begrenzt ist (Flexible Fertigungs zelle Rapid 2R/12,5 der Wotan-Werke GmbH, DE). Die Lage der stationären Greiferführungsbahn beeinträchtigt die Zuverlässig keit und schließt das Fahrständerprinzip aus. Weitere bekannte Werkzeugwechseleinrichtungen sind durch einen Greiferarm gekenn zeichnet, der von einem stationären Werkzeugmagazin aus über den Arbeitstisch hinweg in Richtung Arbeitsspindel ausfahrbar ist (DE-PS 37 20 180, DE-OS 33 44 084). Sie sind aufgrund ihrer ge ringen Stabilität ungenau und für schwere Werkzeuge nicht geeig net. Ebenfalls bekannte Portalgreifer (Bearbeitungszentrum Cubi mat I der Werner und Kolb Werkzeugmaschinen GmbH, DE) verkörpern einen hohen Aufwand. Ihr vor der Maschine angeordneter Querbalken behindert bei Ausführungen mit in Y-Richtung unbeweglichem Ar beitstisch die Werkstückzuführung mittels Kran. Fährt die Ar beitsspindel selbst an die beidseits des Tisches angeordneten Werkzeugmagazine heran, erhöht das die Wechselzeit (Langbettbear beitungszentren VSC 2 der AXA-Entwicklungs- und Maschinenbauge sellschaft für produktionstechnische Anlagen mbH, DE).

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine aufwandsarme Werk zeugwechseleinrichtung nach dem Oberbegriff des Hauptanspruches zu schaffen, die die Werkstückzuführung nicht behindert und schnell, zuverlässig und präzise arbeitet.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die vom Oberbegriff ausgehenden kennzeichnenden Merkmale des Hauptanspruches gelöst, dessen Unteransprüche die Erfindung weiter ausbilden.

Die Öffnungsrichtungen der Greifer sind im Hinblick auf kurze Wechselzeiten auf die Bearbeitungspositionen abgestimmt, die das Werkzeug nach erfolgtem Wechsel in bezug auf die Bearbeitungspo sitionen vor dem Wechsel einzunehmen hat. Die Wechselzeit ist auch durch die Anordnung der Werkzeugmagazine und das Mitführen des Greiferkopfes mit der Arbeitsspindel minimierbar. Geschieht letzteres außerhalb des Arbeitsbereichs der Arbeitsspindel, er gibt sich die kürzeste Wechselzeit, wenn der in den Arbeitsbe reich schwenkbare Greiferkopf ständig auf der X-Koordinate der Arbeitsspindel gehalten wird. Durch die Zuordnung der unmittelba ren Wechselachsen zur Arbeitsspindel und zum Werkzeugmagazin kann die Greiferkopfmasse gering gehalten werden, was die Antriebe vereinfacht und die Sicherheit erhöht. Die raumfeste Greiferkopf führung läßt stationäre oder in X-Richtung verfahrbare Tische zu.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. In den zugehörigen Zeichnungen zeigt

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Werkzeugwechseleinrichtung mit ausgeschwenktem Greiferkopf,

Fig. 2 die Draufsicht auf eine Werkzeugwechseleinrichtung ge mäß Fig. 1 mit eingeschwenktem Greiferkopf.

Der Ständer 1 ist in den Achsen X und Y verfahrbar. Er trägt den in Z-Richtung verschieblichen Support 2, der die Arbeitsspindel 3 aufnimmt. Der Arbeitstisch 4 erstreckt sich vorwiegend in X-Rich tung. An seiner Stirnseite steht ein Tellermagazin 5 mit umlau fenden Werkzeugaufnahmen 6 und einem radial betätigbaren Wech selarm 7. An seiner ständerabgewandten Längsseite ist ein Grei ferarm 8 geführt, der zum Werkzeugwechsel um eine X-parallele Achse schwenkbar ist, so daß die sich dann in Y-Richtung öffnen den Greifer 9, 10 durch die Arbeitsspindel 3 bzw. den Wechsel arm 7 erreichbar sind. Der Greifer 9 enthält das Werkzeug für den nächsten Arbeitsgang, der Greifer 10 ist leer.

Die Wirkungsweise ist folgende:
Während der spanenden Bearbeitung wird der zusammen mit dem Grei fer 9 ausgeschwenkte Greifer 10 auf der X-Position der Arbeits spindel 3 gehalten. Bei notwendigem Werkzeugwechsel fährt die Arbeitsspindel 3 in Richtung des zusammen mit dem Greifer 9 ein schwenkenden Greifers 10, bis dieser das alte Werkzeug übernommen hat. Danach wechselt die Arbeitsspindel 3 durch überlagerte Bewe gungen in Richtung der Achsen Z und X auf das im Greifer 9 gehal tene neue Werkzeug, um es in Y-Richtung freizufahren. Während das neue Werkzeug in Bearbeitungsposition verbracht wird, bewegen sich die Greifer 9, 10 nach dem Ausschwenken in Richtung Teller magazin 5. Dort entnimmt der Wechselarm 7 das alte Werkzeug aus dem eingeschwenkten Greifer 10 und legt es in einer in Übergabe position gefahrene leere Werkzeugaufnahme 6 ab. Mit der Übergabe des im Umlauf ausgewählten nächsten Werkzeuges in den ebenfalls eingeschwenkten und in X-Richtung positionierten Greifer 9 ist der Wechselzyklus abgeschlossen. Er läuft auf entsprechende Weise ab, wenn sich die Greifer 9, 10 in positive und/oder negative X- Richtung oder in zueinander senkrechte Richtungen öffnen und/oder längs der X-Achse mehrere Werkzeugmagazine verteilt sind. Die Werkzeuge können dabei immer waagerecht gehalten werden, wenn sich die Greifer um die Z-Achse in den Arbeitsbereich der Ar beitsspindel und des Werkzeugmagazins schwenken lassen. Selbst verständlich kann statt des Ständers oder zusätzlich zu ihm der Tisch in der X-Achse verfahrbar sein.

Claims

1. Werkzeugwechseleinrichtung mit mindestens einem Greiferkopf, der zwischen einer Arbeitsspindel einer Werkzeugmaschine, insbesondere eines senkrechten Fahrständer-Bearbeitungszen trums mit vorzugsweise großer X-Achse, und den Werkzeugauf nahmen mindestens eines stationären Werkzeugmagazins parallel zur X-Achse verfahrbar ist und zwei Greifer aufweist, mit denen an der Arbeitsspindel und an den Werkzeugaufnahmen alte gegen neue Werkzeuge austauschbar sind und umgekehrt, gekennzeichnet dadurch, daß der zumindest in der Wechselposition über die Tischebene hinausreichende und in gleicher Höhe mit der Arbeitsspindel (3) und den Werkzeugaufnahmen (6) des Werkzeugmagazins (5) zusammenwirkende Greiferkopf an der dem Ständer (1) abgewand ten Tischseite unterhalb der Tischebene geführt ist.

2. Werkzeugwechseleinrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß der Greiferkopf innerhalb der Arbeitsbereiche der Arbeitsspindel (3) und des aktiv ausgebildeten Werkzeugmaga zins (5) geführt ist.

3. Werkzeugwechseleinrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet dadurch, daß der Greiferkopf mit der Arbeitsspindel (3) in vorbestimmtem X-Abstand mitführbar ist.

4. Werkzeugwechseleinrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß der außerhalb der Arbeitsbereiche der Arbeits spindel (3) und des aktiv ausgebildeten Werkzeugmagazins (5) geführte Greiferkopf in den zum Wechseln der Werkzeuge vorge sehenen X-Positionen in die Arbeitsbereiche bringbar ist.

5. Werkzeugwechseleinrichtung nach Anspruch 4, gekennzeichnet dadurch, daß der Greiferkopf um eine zur X-Achse parallele Achse schwenkbar ist.

6. Werkzeugwechseleinrichtung nach Anspruch 4, gekennzeichnet dadurch, daß der Greiferkopf um eine zur Z-Achse parallele Achse schwenkbar ist.

7. Werkzeugwechseleinrichtung nach Anspruch 4, gekennzeichnet dadurch, daß die Greifer mit jeweils entgegengesetztem Drehsinn um zur Z-Achse parallele Achsen schwenkbar sind.

8. Werkzeugwechseleinrichtung nach einem der Ansprüche von 4 bis 7, gekennzeichnet dadurch, daß der Greiferkopf mit der Ar beitsspindel (3) auf derselben X-Position mitführbar ist.

9. Werkzeugwechseleinrichtung nach einem der Ansprüche von 1 bis 8, gekennzeichnet dadurch, daß die Greiferachsen zumindest in den Wechselpositionen parallel zu den Achsen der Arbeitsspin del (3) und der Werkzeugaufnahmen (6) verlaufen und von einer gedachten maschinenachsenparallelen Geraden geschnitten wer den.

10. Werkzeugwechseleinrichtung nach Anspruch 9, gekennzeichnet dadurch, daß sich die Greifer in positive und/oder negative X- Richtung öffnen.

11. Werkzeugwechseleinrichtung nach Anspruch 9, gekennzeichnet dadurch, daß sich die Greifer (9, 10) senkrecht zur X-Richtung öffnen.

12. Werkzeugwechseleinrichtung nach Anspruch 9, gekennzeichnet dadurch, daß sich ein Greifer in X-Richtung und ein Greifer senkrecht zur X-Richtung öffnet.

13. Werkzeugwechseleinrichtung nach einem der Ansprüche von 1 bis 12, gekennzeichnet dadurch, daß die Werkzeuge zwischen den Werkzeugaufnahmen (6) des Werkzeugmagazins (5) und den Grei fern (9, 10) des Greiferkopfes durch einen am Werkzeugmagazin (5) angeordneten Wechselarm (7) übergebbar sind.

14. Werkzeugwechseleinrichtung nach Anspruch 13, gekennzeichnet dadurch, daß der Wechselarm (7) senkrecht zur X-Achse und achsparallel zu den innerhalb eines geschlossenen Umlaufes verschiebbaren Werkzeugaufnahmen (6) verschiebbar ist.

15. Werkzeugwechseleinrichtung nach einem der Ansprüche von 1 bis 14, gekennzeichnet dadurch, daß mindestens ein Werkzeugmagazin (5) an wenigstens einer der Stirnseiten des Tisches (4) ange ordnet ist.

16. Werkzeugwechseleinrichtung nach einem der Ansprüche von 1 bis 14, gekennzeichnet dadurch, daß die Werkzeugmagazine (5) beidseitig von in X-Richtung verteilten Arbeitsspindeln (3) angeordnet sind.

17. Werkzeugwechseleinrichtung nach einem der Ansprüche von 1 bis 14, gekennzeichnet dadurch, daß die Werkzeugmagazine (5) zwi schen in X-Richtung verteilten Arbeitsspindeln (3) angeordnet sind.

18. Werkzeugwechseleinrichtung nach einem der Ansprüche von 1 bis 17, gekennzeichnet dadurch, daß die Arbeitsspindel (3) in drei zueinander senkrechten Achsen verschiebbar ist.

19. Werkzeugwechseleinrichtung nach einem der Ansprüche von 1 bis 18, gekennzeichnet dadurch, daß der Tisch (4) fest angeordnet oder in der X-Achse verfahrbar ist.

20. Werkzeugwechseleinrichtung nach einem der Ansprüche von 1 bis 19, gekennzeichnet dadurch, daß der Greiferkopf auf einer raumfesten Führung geführt ist.