DE4239768C2 - Vorrichtung zum Erfassen und Transportieren von Werkzeugen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Erfassen und Transportieren von Werkzeugen mit einem Bund mit Greifrille und einem sich daran anschließenden Steilkegel- oder Kegelhohlschaft.

Die Mehrzahl der für einen automatischen Werkzeugwechsel eingerichteten Werkzeugmaschinen weisen bisher eine Aufnahme für ein Werkzeug mit einem Steilkegelschaft auf. Dieser Steilkegelschaft weist an seinem Ende eine Nut und anschließend einen Bund auf, mit dem der Steilkegelschaft in der Aufnahme in der Werkzeugmaschinenspindel oder dem Werkzeughalter axial verspannt und gehalten wird. Am entgegengesetzten Ende des Steilkegelschafts mit dem größeren Durchmesser ist ein Bund mit einer Greifrille vorgesehen, die dazu dient, das Werkzeug mit dem Steilkegelschaft mittels einer geeigneten Greifvorrichtung automatisch in die Aufnahme an der Werkzeugmaschinenspindel oder dem Werkzeughalter einzusetzen und daraus zu entnehmen. Am Umfang des Bundes mit der Greifrille sind eine oder zwei diametral gegenüberliegende Mitnehmernuten angeordnet, in die Mitnehmersteine an der Stirnseite der Werkzeugmaschinenspindel oder des Werkzeughalters greifen und eine Verdrehsicherung bilden. Diese Art der Werkzeugbefestigung an Werkzeugmaschinenspindeln oder Werkzeughaltern hat sich zwar bewährt, weist jedoch den Nachteil auf, daß der Steilkegelschaft verhältnismäßig lang ist und daher große Axialwege des Werkzeuggreifers erfordert. Des weiteren liegt der Steilkegelschaft ausschließlich mit seiner Kegelfläche in der entsprechenden kegeligen Aufnahme der Werkzeugmaschinenspindeln oder des Werkzeughalters an, so daß für das Werkzeug in axialer Richtung keine eindeutig definierte Lage gegenüber der Werkzeugmaschinenspindel bzw. dem Werkzeughalter gegeben ist. Für neuere Werkzeugmaschinen wurde daher eine Werkzeugbefestigung mit Kegelhohlschaft (HSK) entwickelt, bei der an einem Bund mit einer Greifrille ein als Kegelhohlschaft gestalteter Fortsatz angeordnet ist. Dieser Kegelhohlschaft ist verhältnismäßig kurz, weniger als halb so lang wie ein Steilkegelschaft für dieselbe Werkzeuggröße und ist mit einer Ausdrehung versehen, die eine kegelige Spannfläche aufweist, hinter die die Klauen einer Spann- und Lösevorrichtung greifen. Dieser neuere Kegelhohlschaft ist elastisch so verformbar, daß er sich in die entsprechende Aufnahmebohrung einer Werkzeugmaschinenspindel oder einer Werkzeugaufnahme so weit hineinziehen läßt, bis der Bund an der Stirnfläche der Werkzeugmaschinenspindel oder des Werkzeughalters anliegt und sich daran abstützt. Auf diese Weise läßt sich eine genaue Zentrierung des Werkzeugs über den Kegelhohlschaft und eine axial genau definierte Lage des Werkzeugs durch die Anlage des Bundes an der Stirnseite der Werkzeugmaschinenspindel bzw. der Werkzeugaufnahme erreichen.

Während der Durchmesser des Bundes eines Werkzeugs mit einem Steilkegelschaft 97,5 mm beträgt, liegt dieser bei einem Werkzeug mit Kegelhohlschaft bei 100 mm. Auch die Lage der Greifrille im Bund ist unterschiedlich, jedoch sind die Winkel der V-Nut der Greifrille bei beiden Ausführungen gleich.

In der DE 37 15 032 A1 ist eine Vorrichtung zum Erfassen und Transportieren von Werkzeugen mit einem Steilkegelschaft beschrieben. Bei dieser Vorrichtung greift eine Hubvorrichtung mit einem einseitig offenen Gabelarm in eine Nut am Ende des Steilkegelschafts, untergreift einen dort angeordneten Bund und hebt das Werkzeug mit dem Steilkegelschaft an. Dabei wird ein weiterer Gabelarm, der den Bund mit der Greifrille übergreift, gegen diesen Bund angedrückt, so daß durch eine einzige Vertikalbewegung des Werkzeugs sowohl das Verspannen des Werkzeugs mit der Vorrichtung zum Erfassen und Transportieren als auch das Abheben von einem Regalboden in einem Werkzeugmagazin, in dem das Werkzeug hängt, erfolgt. Da jedoch bei dieser bekannten Vorrichtung der eine Gabelarm den Bund am Ende des Steilkegelschafts untergreift und der andere Gabelarm den Bund mit der Greifrille übergreift, die frei bleiben muß, damit sich das Werkzeug von einer Werkzeugwechselvorrichtung an der Werkzeugmaschine ergreifen läßt, ist diese bekannte Vorrichtung nur zur Handhabung von Werkzeugen mit Steilkegelschaft geeignet.

In der DE 40 31 996 A1 ist des weiteren eine Vorrichtung zum Erfassen und Transportieren von Werkzeugen mit einem Bund mit Greifrille mit einem senkrecht zur Schaftachse beweglichen Greiferarmpaar und an die Greifrille angepaßten Greifvorsprüngen an den Greiferarmenden sowie einer Betätigung zum radialen Ein- und Auswärtsbewegen der Greiferarm bekannt. Die Greiferarme umfassen den Bund mit der Greifrille über einen großen Teil des Umfanges und sind an die Greifrille des Werkzeuges sowohl hinsichtlich des Durchmessers als auch hinsichtlich der Form der Vorsprünge angepaßt und sind daher nur zum Ergreifen und Transportieren eines einzigen Werkzeugtyps mit einem Bund und einer Greifrille ganz bestimmter Abmessungen geeignet. Des weiteren ist der Platzbedarf zum Ergreifen von Werkzeugen verhältnismäßig groß, so daß zwischen den einzelnen Werkzeugen in einem Werkzeugmagazin ein entsprechend großer Abstand erhalten werden muß, wodurch die Aufnahmekapazität des Werkzeugmagazins verringert wird.

Aus der DE 35 41 563 A1 ist des weiteren ein Werkzeugwechsler für eine Schrägbettdrehmaschine bekannt, die an einem in die Maschine hineinfahrbaren Stößel eine Führung, die parallel zur Maschinenebene verläuft, aufweist. Auf der Führung ist ein Werkzeugwechslerkopf vorgesehen, der einen Doppelgreiferkopf haltert, welcher um eine senkrecht zur Maschinenebene ausgerichtete Schwenkachse drehbar und auf einer Führung quer zur Maschinenebene verschiebbar ist. Bei den Greiferarmen dieses Werkzeugwechslerkopfes handelt es sich um Zangen, die Drehstähle in axialer Richtung ergreifen sollen, um obere und untere Supporte mit verschiedenen Werkzeugsystemen bedienen und Magazinleisten takten zu können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Erfassen und Transportieren von Werkzeugen mit einem Bund mit Greifrille sowohl mit einem sich daran anschließenden Steilkegelschaft als auch mit einem sich daran anschließenden Kegelhohlschaft zu schaffen, die sich durch einen geringen Platzbedarf auszeichnet und die Art und Lage des zu greifenden Werkzeugs erkennt.

Ausgehend von dieser Aufgabenstellung wird vorgeschlagen, daß die Vorrichtung erfindungsgemäß aus einem parallel zur Schaftachse an einem Träger angeordneten, zwischen sich einen den Abmessungen eines Steilkegelschafts entsprechenden Zwischenraum aufweisenden Greiferarmpaar, einer Betätigung zum radialen Ein- und Auswärtsbewegen der Greiferarme, in die Greifrille mit Abrundungen, deren Radius dem einer für die Greifrille vorgesehenen Meßkugel entspricht, eingreifenden Greifvorsprünge an den Greiferarmenden und einem an einem Greiferarmende angeordneten Lesekopf und/oder einem in axialen Bohrungen des Trägers und eines daran abgedichtet geführten Betätigungskolbens angeordneten Lesekopf besteht.

Mit dieser Vorrichtung werden sowohl Werkzeuge mit Steilkegelschaft als auch Werkzeuge mit Kegelhohlschaft ausschließlich am Bund mit der Greifrille ergriffen, ohne daß der Steilkegelschaft oder der Kegelhohlschaft bei der Handhabung mitbenutzt werden muß.

Die Greiferarme lassen sich verhältnismäßig schmal gestalten, da sie nur in einen kleinen Bereich der Greifrille einzugreifen brauchen, um das Werkzeug sicher zu halten.

Aufgrund der Abrundung der Greifvorsprünge, deren Radius dem der für die Greifrille vorgesehenen Meßkugel entspricht, haben Durchmesser- und Breitenunterschiede der Greifrille an einem Werkzeug mit Steilkegelschaft oder einem Werkzeug mit Kegelhohlschaft keine Auswirkung auf die Haltewirkung.

Da die Abmessungen eines Steilkegelschafts im Bereich des Bundes mit der Greifrille etwa dieselben wie die eines Kegelhohlschafts sind, ein Kegelhohlschaft jedoch erheblich kürzer ist als ein Steilkegelschaft, ist zwischen den Greiferarmen immer genügend Raum für einen Steilkegelschaft und einen Kegelhohlschaft vorhanden.

Aufgrund der Anordnung eines Lesekopfs am Träger und/oder an einem Greiferarmende läßt sich zwischen der Vorrichtung und dem zu erfassenden und zu transportierenden Werkzeug ein Informationsaustausch durchführen, der dazu dienen kann, Werkzeuge nach einer vorgebbaren Benutzungszeit auszutauschen.

Die Betätigung für das radiale Ein- und Auswärtsbewegen der Greiferarite kann vorzugsweise aus axial beweglichen, an den Greiferarmen angreifenden Spreiznocken bestehen, wobei die Spreiznocken vorzugsweise an einem in der Aufnahmeplatte abgedichtet geführten Betätigungskolben angeordnet sein können, so daß ein Hydraulik- oder Druckluftanschluß an der Aufnahmeplatte genügt, um die Greiferarme zu betätigen.

Vorzugsweise können die Greiferarme als doppelarmige, um Lagerzapfen an der Aufnahmeplatte schwenkbare Hebel ausgebildet sein, mit an den den Enden mit den Greifvorsprüngen abgewandten Armen angeordneten Stützrollen und auf diese Arme wirkenden, federnden Druckstücken.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeichnung
dargestellten Ausführungsbeispiels des näheren erläutert. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch die Vorrichtung mit Darstellung eines zu erfassenden und zu transportierenden Werkzeugs mit Steilkegelschaft,

Fig. 2 einen Querschnitt der Vorrichtung entlang der Linie II-II in Fig. 1 und

Fig. 3 eine Schnittansicht durch einen Bund mit Greifrille und einem Kegelhohlschaft.

Ein im einzelnen nicht dargestelltes Werkzeug weist einen Bund 1 mit einer V-förmigen Greifrille 2 auf. An den Bund 1 schließt sich ein Steilkegelschaft 3 an, der in einer Nut 4 und einem Bund 5 endet. Der Bund mit der Greifrille 2 und die Nut 4 sowie der Bund 5 dienen zum Erfassen und Transportieren eines Werkzeugs sowie zum Einspannen des Werkzeugs in einer Werkzeugmaschinenspindel oder einem Werkzeughalter.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Erfassen und Transportieren eines Werkzeugs besteht aus einer Aufnahmeplatte 6, die an einer im einzelnen nicht dargestellten und beschriebenen Transportvorrichtung befestigt ist. Ein zylindrischer Fortsatz 7 an der Aufnahmeplatte 6 weist eine Bohrung 8 auf. Des weiteren ist an der Aufnahmeplatte 6 ein Hydraulik- oder Druckluftanschluß 9 vorhanden. Ein Zylinderteil 10 ist mittels Schrauben 11 mit der Aufnahmeplatte 6 verschraubt und dieser gegenüber mittels der Dichtung 20 abgedichtet. Der Zylinderteil 10 weist eine Stirnwand 12 auf, die sich in einem diametral gegenüberliegenden axialen Konsolenpaar 13 fortsetzt. Dieses Konsolenpaar 13 dient zur Aufnahme von federnden Druckstücken 14, die mit als doppelarmige Hebel ausgebildeten Greifarmen 21 zusammenwirken.

Zwischen der Aufnahmeplatte 6 und dem Zylinderteil 10 ist ein Betätigungskolben 15 angeordnet und gegenüber dem Zylinderteil 10 sowie dem zylindrischen Fortsatz 7 mittels Dichtungen 16 abgedichtet. Der Betätigungskolben 15 weist ebenfalls einen zylindrischen Fortsatz auf, der zum zylindrischen Fortsatz 7 der Aufnahmeplatte 6 koaxial verläuft und an seinen Enden diametral gegenüberliegende Spreiznocken 18 aufweist.

In zylindrischen Bohrungen im Betätigungskolben 15 angeordnete Druckfedern 19 haben das Bestreben, den Betätigungskolben 15 in die auf der linken Seite der Fig. 1 dargestellte Stellung zu drücken.

Die Greiferarme 21 sind an den Konsolen 13 mittels Lagerzapfen 22 schwenkbar gelagert. Die Greiferarme 21 enden in Greifvorsprüngen 23, die mit einem Radius abgerundet sind, der dem Radius der für die Greifrille 2 im Bund 1 vorgesehene Meßkugel entspricht. An den zu den Greifvorsprüngen 23 entgegengesetzten Enden der Greiferarme 21 sind in Lagerzapfen 25 gelagerte Stützrollen 24 angeordnet, die sich an den Spreiznocken 18 abstützen.

Durch die Druckfeder 19 wird der Betätigungskolben 15, falls er über den Anschluß 9 nicht mit Druckmitteln beaufschlagt ist, in die in Fig. 1 auf der linken Seite dargestellte Stellung gedrückt, wodurch die Greiferarme 21 über die Spreiznocken 18 und die Stützrollen 24 so geschwenkt werden, daß sie in die Greifrille 2 eingreifen und das Werkzeug festhalten. Zum Lösen des Werkzeugs wird der Kolben 15 über den Anschluß 9 mit Druckmittel, z. B. Druckluft oder Hydraulikflüssigkeit, beaufschlagt und gelangt dadurch in die auf der rechten Seite der Fig. 1 dargestellte Stellung. In dieser Stellung werden die Greiferarme 21 durch die federnden Druckstücke 14 nach außen gedrückt und geben das Werkzeug frei.

Die Greiferarme 21 lassen sich sehr schmal halten und erstrecken sich, wie aus Fig. 2 ersichtlich, etwa über ein Drittel des Durchmessers des Bundes 1. Hierdurch ist genügend Raum am Umfang des Bundes 1 vorhanden, um das Werkzeug mittels einer Werkzeugwechselvorrichtung an der Werkzeugmaschine zu ergreifen.

Des weiteren läßt sich die erfindungsgemäße Vorrichtung problemlos durch die Zwischenräume von in einem Werkzeugmagazin angeordneten Werkzeugen im Bereich des Steilkegelschafts oder des Kegelhohlschafts hindurchbewegen, bis die Achse der Vorrichtung mit den Achsen 33 der Werkzeugschäfte fluchtet. Daraufhin wird die Vorrichtung senkrecht zur Greiferarmebene bewegt, bis die Greiferarme 21 in die in Fig. 2 dargestellte Stellung gelangt sind. Nunmehr wird die Vorrichtung so weit abgesenkt, daß sich die Greifvorsprünge 23 auf Höhe der Greifrille 2 befinden. Jetzt braucht der Kolben 15 über den Anschluß 9 nur noch druckmittelentlastet zu werden, so daß sich die Greiferarme 21 schließen und das Werkzeug in der Greifrille 2 ergreifen.

Ein in den Bohrungen 8, 34 angeordneter Lesekopf 26 und ein an einem Greiferarm 21 in Höhe der Greifvorsprünge 23 angeordneter Lesekopf 27 lassen sich dazu benutzen, Informationen zwischen dem Werkzeug und der Vorrichtung auszutauschen. Des weiteren lassen sich diese Köpfe 26, 27 auch dazu verwenden, die Abwärtsbewegung der Vorrichtung in Abhängigkeit von der Lage der Greifrille und der Greifvorsprünge 23 zu steuern.

Dies hat dann Bedeutung, wenn mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung Werkzeuge mit Steilkegelschaft oder mit Kegelhohlschaft ergriffen werden sollen. Wie sich aus Fig. 3 ergibt, weist ein Werkzeug mit einem Kegelhohlschaft 30 einen Bund 28 auf, der erheblich dicker ist als der Bund 1 am Werkzeug mit einem Steilkegelschaft 3. Auch der Abstand der Greifrille 29 von der Stirnfläche des Bundes 28 ist ein anderer als der der Greifrille 2 im Bund 1. Des weiteren weist der Kegelhohlschaft 30 zum Einspannen in eine Werkzeugmaschinenspindel oder einen Werkzeughalter eine Ausnehmung 31 mit einer kegeligen Stirnfläche 32 auf, so daß der Kegelhohlschaft 30 außen glattflächig ohne Greifmöglichkeit ist.

Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es dennoch möglich, sowohl Werkzeuge mit Steilkegelschaft als auch Werkzeuge mit Kegelhohlschaft sicher zu ergreifen und zu transportieren und an eine Werkzeugwechselvorrichtung an einer Werkzeugmaschine oder ein Werkzeugmaschinenmagazin abzugeben.

Claims (4)

1. Vorrichtung zum Erfassen und Transportieren von Werkzeugen mit einem Bund mit Greifrille und einem sich daran anschließenden Steilkegel- oder Kegelhohlschaft mit

• - einem parallel zur Schaftachse (33) an einem Träger (6, 10) angeordneten, zwischen sich einen den Abmessungen eines Steilkegelschafts (3) entsprechenden Zwischenraum aufweisenden Greiferarmpaar (21),
• - einer Betätigung (15, 18, 24) zum radialen Ein- und Auswärtsbewegen der Greiferarme,
• - in die Greifrille (2, 29) mit Abrundungen, deren Radius dem einer für die Greifrille (2, 29) vorgesehenen Meßkugel entspricht, eingreifenden Greifvorsprüngen (23) an den Greiferarmenden und
• - einem an einem Greiferarmende angeordneten Lesekopf (27) und/oder einem in axialen Bohrungen (8, 34) des Trägers (6) und eines darin abgedichtet geführten Betätigungskolbens (15) angeordneten Lesekopfs (26).

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigung (15, 18, 24) axial bewegliche, an den Greiferarmen (21) angreifende Spreiznocken (18) aufweist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Spreiznocken (18) an einem im Träger (6, 10) abgedichtet geführten Betätigungskolben (15) angeordnet sind.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch als doppelarmige, um Lagerzapfen (22) an der Aufnahmeplatte (6) schwenkbare Hebel ausgebildete Greiferarme (21) mit an den den Enden mit den Greifvorsprüngen (23) abgewandten Armen angeordneten Stützrollen (24) und auf diese Arme wirkenden federnden Druckstücken (14).