DE60106950T2 - Werkzeugwechsler zur zu- und abführung von werkzeugen eines maschinenzentrums - Google Patents

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Description

  • Hintergrund der Erfindung 1. Gebiet der Erfindung
  • Die Erfindung betrifft einen Werkzeugwechsler. Ein solcher Werkzeugwechsler wird dazu verwendet, den Werkzeugkopf in der Spindel einer Werkzeugmaschine auszutauschen.
  • Ein Werkzeugwechsler gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1 ist aus der US 5 281 194 A bekannt. Die Erfindung betrifft außerdem ein Bearbeitungszentrum mit einem Werkzeugwechsler nach dem Anspruch 1.
  • 2. Technischer Hintergrund
  • Ein bekanntes, von einem Computer numerisch gesteuertes Werkzeugmaschinensystem (CNC) enthält ein Bearbeitungszentrum mit einem Werkzeugaustauschmechanismus. Dieser Mechanismus entfernt ein spezielles Werkzeug aus der Maschinenspindel und ersetzt es durch ein anderes Werkzeug. Bei Bearbeitungszentren dieses Typs werden mehrere Bearbeitungsvorgänge durchgeführt, was eine entsprechende Anzahl unterschiedlicher Werkzeuge erfordert, die an dem Spindelkopf anzubringen sind. Damit besaßen die herkömmlichen Bearbeitungssysteme mehrere Werkzeuge, die für die bedarfsweise Verwendung bereitstanden.
  • Bei der Entwicklung moderner Bearbeitungszentren wurde besonderes Augenmerk auf den Werkzeugwechselmechanismus gerichtet, d.h. auf die Vorrichtung, die ein spezielles Werkzeug aus dem Gestell entnimmt und es im Zuge des Betriebsablaufs an der Bearbeitungsstelle platziert. Beispielsweise ist ein automatischer Werkzeugswechsler von Hakague et al. in dem US-Patent 3 844 028 offenbart als Beispiel für die automatischen Werkzeugwechselmechanismen.
  • Die Werkzeuge können unterschiedlichste Formen haben. Typischerweise sind die Werkzeuge an einem beweglichen Bauteil gehaltert, welches in das numerische Steuersystem des Bearbeitungszentrums integriert ist. Die Werkzeuge lassen sich so steuern, dass ein gewünschtes Werkzeug an eine vorbestimmte Stelle bewegt wird, um von dem automatischen Werkzeugwechselsystem herausgezogen zu werden. Ein Typ eines Werkzeugbevorratungs-und Suchmechanismus ist in 1 gezeigt. Speziell enthält dort ein Magazin 10 mehrere Werkzeugtaschen 12, die so gestaltet sind, dass sie einen Werkzeughalter fest erfassen. Das in 1 dargestellte Magazin 10 ist ein Revolverkopfmechanismus, in welchem Werkzeugtaschen 12 untereinander durch eine Antriebskette 14 oder einen ähnlichen Taschenpositioniermechanismus verbunden sind. Die Antriebskette 14 ist um eine Nabe 15 geschlungen und wird von einem (nicht gezeigten) Motor unter Anweisung durch das numerische Steuersystem oder durch ein handbedientes System angetrieben. Im Betrieb kann die Antriebskette 14 inkrementell angetrieben werden, um eine spezifische Werkzeugtasche 12 an der Werkzeugwechselstelle zu positionieren. Das Magazin 10 enthält außerdem ein Gehäuse 17, welches die Werkzeugtasche, die Antriebskette 14 und die Nabe 15 umfasst und haltert. 1 zeigt ein Magazin 10, welches mit einem Bearbeitungszentrum 11 gekoppelt und ausgestaltet ist.
  • Die US-5 281 194 zeigt einen Werkzeugwechsler mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1. Der herkömmliche Werkzeugwechsler enthält eine vorprogrammierte Steuereinheit. Wie die Drehbewegung des Dreharms im Verhältnis zu den Stellen des Werkzeuggestells gesteuert wird, lässt sich der US'194 nicht explizit entnehmen.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen Werkzeugwechsler mit einem drehbaren Arm, der in einem Bearbeitungszentrum ein Werkzeug entfernt und einsetzt, entsprechend dem Anspruch 1. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Bear beitungszentrum nach dem Anspruch 9 mit dem Werkzeugwechsler nach Anspruch 1.
  • Der Werkzeugwechsler enthält ein Werkzeuggestell, welches mehrere Stellen zum Halten von Werkzeugen aufweist, außerdem einen Dreharm, der zwischen den mehreren Stellen und einer Stelle bewegbar ist, von der aus eine Spindel des Bearbeitungszentrums zugänglich ist. Jede der Stellen kann außerdem eine Gabel aufweisen, die eine Mehrzahl von Zinken besitzt. Vorzugsweise besitzt der bewegliche Arm zwei Greifer, von denen einer unter einem Winkel von etwa 90° gegenüber dem anderen der beiden Greifer angeordnet ist.
  • Der Werkzeugwechsler kann Dreh-, Vertikal-, und Horizontalmechanismen aufweisen, um den Arm von einer Armwartestellung in eine Werkzeuggreifstellung zu bewegen. Der Drehmechanismus kann einen Motor, eine dem Motor zugeordnete Riemenscheibe, einen am Motor und der Riemenscheibe angebrachten Riemen und ein an der Riemenscheibe befestigtes Zahnrad aufweisen. Das Zahnrad des Drehmechanismus besitzt mehrere Stellen, und ein dem Werkzeugwechsler zum Erfassen einer der Stellen an dem Zahnrad zugeordneter Sensor erfasst jede der Stellen an dem Zahnrad entsprechend einem der auf dem Werkzeuggestell befindlichen Werkzeuge. Der dem Werkzeugwechsler zugeordnete Sensor kann am Boden des Werkzeugwechslers angeordnet sein.
  • Der Vertikalmechanismus zum Bewegen des beweglichen Arms in vertikaler Richtung enthält vorzugsweise eine Vertikalwelle, die dem beweglichen Arm zugeordnet ist, außerdem einen mit dem Arm gekoppelten Zylinder. Der Zylinder kann den Arm vertikal auf der Welle bewegen. Der Horizontalmechanismus zum Bewegen des beweglichen Arms in seitlicher Richtung enthält vorzugsweise eine geradlinige Führungsspur, die dem Arm zugeordnet ist, außerdem einen mit dem Arm gekoppelten Zylinder.
  • Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass der Werkzeugwechsler zuverlässiger ist als die herkömmlichen Werkzeugwechsler, weil seine Gesamtanordnung weniger Einzelteile aufweist.
  • Ein Vorteil der Erfindung besteht darin, dass der Werkzeugwechsler geringes Gewicht hat und kompakt aufgebaut ist, um in begrenztem Raum einfach gehandhabt und in dem Bearbeitungszentrum eingesetzt zu werden.
  • Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist die geringere Zeit, die zum Wechseln eines Werkzeugs an der Spindel erforderlich ist.
  • Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass mehr Werkzeuggestelle dem Werkzeugwechsler hinzugegeben werden können, so dass eine umfangreichere Werkzeugwechselkapazität gegeben ist.
  • Weitere Vorteile und Besonderheiten der Erfindung ergeben sich zwanglos aus der folgenden Beschreibung und den begleitenden Zeichnungen.
  • Beschreibung der Figuren
  • Die oben angesprochenen sowie weitere Merkmale und Ziele der vorliegenden Erfindung werden ebenso wie die Art und Weise, sie zu erreichen, bei gleichzeitig besserem Verständnis der Erfindung durch Bezugnahme auf die folgende Beschreibung von Ausführungsformen der Erfindung in Verbindung mit begleitenden Zeichnungen ersichtlich. Es zeigen:
  • 1 eine Seitenansicht eines Werkzeugmechanismus des Standes für ein automatisches Bearbeitungszentrum,
  • 2 eine perspektivische Ansicht einer Vertikalspindel-Fräsmaschine, die von dem in 1 gezeigten Werkzeugmechanismus Gebrauch macht, betrachtet von vorne links,
  • 3 eine perspektivische Ansicht des Werkzeugwechslers im Inneren eines erfindungsgemäßen Bearbeitungszentrums,
  • 4 eine perspektivische Ansicht des in 3 gezeigten Werkzeugwechslers, wobei eine Anzahl von Werkzeugen auf dessen Werkzeuggestell gemäß der Erfindung dargestellt ist,
  • 5 eine Seitenansicht des Werkzeugwechslers, wobei die Hüllkurve der Vertikalbewegung gemäß der Erfindung verdeutlicht ist,
  • 6A und 6B teilweise vergrößerte Draufsichten des Werkzeugwechslers, wobei fortschreitend eine Folge von Ereignissen dargestellt ist, gemäß der sich der Arm von einer Armwartestellung in die Werkzeuggreifstellung gemäß der Erfindung bewegt,
  • 7 eine perspektivische Ansicht einer Gabel mit einem Werkzeug zwischen den beiden Zinken der Gabel in einem erfindungsgemäßen Werkzeugwechsler,
  • 8 eine perspektivische Ansicht eines Arms mit einem Werkzeug in einem seiner Greifer zur Verwendung in dem erfindungsgemäßen Werkzeugwechsler,
  • 9 eine perspektivische Ansicht eines, Arms mit einem Werkzeug beim Vorgang des Austausches eines Werkzeugs mit einem Werkzeug in der Spindel im Bearbeitungsvorgang gemäß der Erfindung,
  • 10 eine perspektivische Ansicht eines Werkzeugwechslers mit zwei Werkzeuggestellen gemäß der Erfindung.
  • In den verschiedenen Ansichten kennzeichnen einander entsprechende Bezugszeichen entsprechende Teile. Obschon die Zeichnungen erfindungsgemäße Ausführungsformen darstellen, sind die Zeichnungen nicht notwendigerweise maßstabsgetreu, gewisse Merkmale sind möglicherweise übertrieben dargestellt, um die Erfindung besser zu veranschaulichen und zu verdeutlichen. Die hier vorgestellte beispielhafte Ausgestaltung betrifft Ausführungsformen der Erfindung in unterschiedlichen Varianten, wobei die Beispiele nicht den Schutzumfang der Erfindung einschränken sollen.
  • Beschreibung der beispielhaften Ausführungsformen
  • Zum Fördern des Verständnisses der Grundprinzipien der Erfindung soll nun auf in den Zeichnungen dargestellte Ausführungsformen Bezug genommen werden, wobei zur Beschreibung der Ausführungsbeispiele eine spezifische Terminologie verwendet wird. Dennoch versteht sich, dass hierdurch keinerlei Beschränkung des Schutzumfangs der Erfindung beabsichtigt ist.
  • 3 zeigt ein Bearbeitungszentrum 70, welches in einem Rahmen 71 untergebracht ist. Der Rahmen 71 nimmt innerhalb des Bearbeitungszentrums 70 anfallenden Abfall auf. Das Bearbeitungszentrum 70 enthält eine Spindel 72, die zur Bearbeitung eines Werkstücks 75 ein Werkzeug 73 hält. Innerhalb des Bearbeitungszentrums 70 unterhalb der Spindel 72 befindet sich ein Tisch 74, auf dessen Oberseite zur Bearbeitung ein Werkstück 75 platziert ist, wozu das Werkstück typischerweise mit (nicht gezeigten) Niederhalteelementen am Tisch 74 befestigt ist. Die Spindel 72 ist an einem Hauptspindelmotor 76 befestigt, der dem Werkzeug 73 zur zerspanenden Bearbeitung des Werkstücks 75 die Antriebskraft vermittelt. Ein Bildschirm- und Bedienfeld 79, dargestellt als freistehender Bedienstand, ist entweder an dem Maschinenbett des Rahmens 71 eingebaut, beweglich daran angebracht oder an einem Schwenkarm fixiert. Ein Werkzeugwechsler 80 ist innerhalb des Rahmens 71 installiert, benachbart zu einer Tür 77 des Rahmens 71 befindet sich eine Zugangstür 82 für den Werkzeugwechsler 80. Die Vorderseite eines Werkzeugwechslers 10 ist in Verbindung mit der Zugangstür 82 dargestellt, die für den manuellen Zugang für den Werkzeugwechsler 10 vorgesehen ist, wobei der Austausch von Werkzeugen 24 in ein Werkzeuggestell 20 hinein und aus ihm heraus während der Betriebszeit des Bearbeitungszentrums 70 erfolgt. An der Vorderseite des Bearbeitungszentrums 70 befindet sich eine Schiebetür 78, um Zugang zu der Spindel 72, dem Werkstück 75 und dem Bearbeitungsbereich 110 zu erlangen. Mechanische und elektrische Komponenten sind mittels Zugangstüren auf der Rückseite der Maschine (nicht dargestellt) einfach und bequem erreichbar.
  • Wie in 4 gezeigt ist, besteht ein Rahmen 61 des Werkzeugwechslers 80 im Großen und Ganzen aus Träger- und Stützenanordnungen. Der Rahmen 81 bietet Halt für einen beweglichen Rahmen 30 und ein Werkzeuggestell 20, und er sorgt für eine relative Positionierung des beweglichen Rahmens 30 und des Werkzeugsgestells 20, außerdem verankert er den Werkzeugwechsler 80 innerhalb des Rahmens 71 so, dass der bewegliche Arm 30 auf Werkzeuge auf dem Werkzeuggestell 20 zugreifen kann und mit der Spindel 72 in Wechselwirkung treten kann. Die Vorderseite des Werkzeugwechslers 80 enthält eine Zugangstür 82. Der Boden des Rahmens 81 wird im Großen und Ganzen aus vier Trägern 90 gebildet und sorgt für Stabilität des Werkzeugwechslers 80. Die vier Träger 90 bilden eine X-förmige Trägeranordnung, wobei jeweils ein Ende jedes Trägers 90 in einen Punkt ausläuft, der das Zentrum des Bodens des Werkzeugwechslers 80 bildet. Drei vertikale Stützen 91, zwei Stützen 91 an der Vorderseite des Werkzeugwechslers 80 und eine Stütze 91 auf der rechten Seite des Werkzeugwechslers 80, sind am Boden des Werkzeugwechslers 80 angeschweißt, wobei jedes Ende der Stützen 91 am äußeren Ende des Trägers 90 angeschweißt ist. Die Verbindung hält durch Verwendung einer Winkelplatte 94 als Übergang von dem horizontalen Träger 90 zu der vertikalen Spitze 91. Das Werkzeuggestell 20 sitzt am oberen Ende der drei Stützen 91, und dann befindet sich eine Stütze 91 an zwei Stellen auf dem Werkzeuggestell 20, wie in 4 gezeigt ist.
  • Der Rahmen 81 enthält weiterhin eine am oberen Ende der beiden vorderen Stützen 91 gemäß 4 angebrachte Handhabe 100, die einen einfachen Transfer des Werkzeugwechslers 80 in und aus dem Bearbeitungszentrum 70 ermöglicht. Die Handhabe 100 besteht aus einem Handgriff 103, der an zwei getrennte Platten 101 und 102 angeschweißt ist. Die Handhabe 100 kann ergänzt oder ausgetauscht werden mit bzw. durch ein zusätzliches Werkzeuggestell 20, wie für den Austausch in 9 dargestellt ist. Der Boden der Wand 92 ist an einem Bodenträger 90 befestigt, der Oberteil der Wand 92 ist an einer Stange 104 angebracht, deren anderes Ende oben an dem Vertikalmechanismus 50 befestigt ist. Eine von einem Zylinder betätigte Tür 83 ist an einer Seite der Wand 92 angeschlagen. An dem Werkzeugwechsler 80 sind zwei Stangen 95 befestigt, wobei das obere Ende einer Stange 95 an der Hebe- Handhabe 100 und das untere Ende der Stange 95 an der Kante des Werkzeuggestells 20 angebracht ist. Eine Seite der Zugangstür 82 ist an einer der beiden Stangen 95 angeschlagen.
  • Zum Entfernen und zum Installieren von Werkzeugen im Bearbeitungszentrum 70 enthält der Werkzeugwechsler 80 das Werkzeuggestell 20 mit mehreren Stellen 21 zur Aufnahme von Werkzeugen. Der bewegliche Arm 30 ist so aufgebaut und angeordnet, dass er bewegbar ist zwischen den mehreren Stellen 21 und einer Stelle, bei der ein Zugang zu der Spindel 72 des Bearbeitungszentrums 70 möglich ist. Jede Stelle 21 enthält eine Gabel 22, und jede Gabel 22 wiederum besitzt mehrere Zinken 23. Der bewegliche Arm 30 besitzt zwei Greifer 31, die in einem Winkel von 90° relativ zueinander angeordnet sind. Jeder Greifer 31 enthält zum Ergreifen eines Werkzeugs zwei Finger 32. Dem beweglichen Arm 30 sind Dreh-, Vertikal- und Horizontalbewegungsmechanismen zugeordnet, um mehrere Ebenen für die Werkzeuggestelle 20 zu ermöglichen.
  • Dem beweglichen Arm 30 ist gemäß 4 ein Drehmechanismus 40 zugeordnet. Der Drehmechanismus 40 enthält einen Motor 41, dessen eines Ende an einem Adapter 46 befestigt ist. Der Adapter 46 ist an einer Öse 47 befestigt, die am Boden des Werkzeugwechslers 10 befestigt ist. Der Adapter 46 besitzt eine Riemenscheibe 42, wie in 5 gezeigt ist, wobei die Riemenscheibe durch das Drehen der Welle des Motors 41 gedreht wird. Die Riemenscheibe 42 ist an einem Ende eines Riemens 43 angeordnet. Das andere Ende des Riemens 43 ist an einer Riemenscheibe 48 eines Zahnrads 44 angeordnet. Das Zahnrad 44 ist am Boden des Werkzeugwechslers 80 angebracht und um sein Zentrum drehbar. Das Zentrum des Zahnrads 44 stimmt bei dieser beispielhaften Ausführungsform überein mit dem Zentrum des Werkzeuggestells 20. Wegen der Fähigkeiten des Arms 30 jedoch, sich in mehrere Richtungen zu bewegen, lässt sich der Drehmechanismus 40 auch in anderen Stellungen relativ zu dem Werkzeuggestell 20 platzieren. Das Zahnrad 44 befindet sich etwa in der Mitte innerhalb des Werkzeuggestells 20. Die Oberfläche des Zahnrads 44 hat eine etwa rechtwinklige Orientierung gegenüber der Vertikalwelle 51.
  • Wie in den 6a und 6b dargestellt ist, besitzt das Zahnrad 44 eine Mehrzahl von Zähnen 49, welche Stellen am Außendurchmesser des Zahnrads 44 bilden. Es gibt einen Spielraum zwischen jedem Zahn 49 und den übrigen, im Großen und Ganzen nach außen weisenden Zähnen 49. Die Anzahl der Zähne 49 an dem Zahnrad 44 kann der Anzahl von Stellen 21 am Werkzeuggestell 20 entsprechen. Am Boden des Werkzeugwechslers 80 ist ein Sensor 45 angebracht. Mit Hilfe eines über die Steuerung seitens des Bearbeitungszentrums 70 eingegebenen Algorithmus dient der Sensor 45 zum Orten eines speziellen Werkzeugs auf dem Werkzeuggestell 20. Die Eingabe des Algorithmus wird durch den Sensor 45 in Bezug auf die Stellung des beweglichen Arms 30 in Relation zu dem Werkzeug 24 an den Stellen 21 und den Zähnen 49 des Zahnrads 44 festgelegt. Für Ausgestaltungen mit mehr Werkzeugstellen als der Anzahl von Zähnen 49 können Löcher 39 in dem Zahnrad 44 oder andere bauliche Indizes in Verbindung mit einem oder mehreren zusätzlichen Sensoren dazu benutzt werden, Berechnungen auf der Grundlage von Eingaben seitens zweier oder mehrerer Sensoren vorzunehmen. Wenn das Bearbeitungszentrum 20 im Begriff ist, eine Werkzeugwechselsequenz auszuführen, startet der Motor 41 mit dem Drehen seiner Wellen, wodurch die Riemenscheibe 42 an dem Adapter 46 gedreht wird. Die Riemenscheibe 42 dreht den Riemen 43, der seinerseits die Riemenscheibe 48 des Zahnrads 44 und damit das Zahnrad selbst in eine vorbestimmte Stellung dreht. Der Sensor 45 ist derart geeicht, dass die Lage des Zahns 49 an dem Zahnrad 44 einer speziellen Stelle 41 des Werkzeuggestells 20 entspricht, die ein Werkzeug aufnimmt.
  • Dem beweglichen Arm 30 ist der Vertikalmechanismus 50 in der aus den 4 und 5 ersichtlichen Weise zugeordnet. Der Vertikalmechanismus 50 enthält eine Vertikalwelle 51, die sich etwa in der mittleren Position innerhalb des Werkzeuggestells 20 befindet. Ein Zylinder 52 befindet sich in etwa paralleler Orientierung gegenüber der Vertikalwelle 51 und besitzt einen betrieblich mit dem Arm 30 gekoppelten Stab 53. Der Arm 30 ist verschieblich an der Vertikalwelle 51 gelagert, so dass dann, wenn der Stab 53 von dem Zylinder 52 ausgefahren oder zurückgezogen wird, der Arm 30 um die entsprechende Distanz, über die der Stab 53 verlagert wurde, auf der Welle 51 verschoben wird. Die Verlagerung 50 kann auch (nicht gezeigte) Sensoren an dem einen oder dem andere Ende aufweisen, um die Annäherung des Arms 30 festzustellen, was von der Werkzeugmaschinensteuerung dazu verwendet werden kann, die Stellung oder die Bewegungsgrenze des Arms 30 zu erfassen.
  • Dem Werkzeugwechsler 80 ist gemäß den 4, 5, 6a und 6b ein Horizontalmechanismus 60 zugeordnet. Der Horizontalmechanismus 60 enthält eine Liniarführung 61, die um eine vertikale Welle 51 schwenkbar ist. Die Linearführung 61 ist außerdem an zwei vertikalen Stützen 65 befestigt, die sich auf jeder Seite der Vertikalwelle 51 befinden. Zwei vertikale Stützen 65 dienen zum Stabilisieren der Linearführung 61 entlang dem vertikalen Moment des beweglichen Arms 30. Die Linearführung 61 besteht aus einer Anordnung 63, die an ihrer Seite horizontal geschlitzt ist. Die Anordnung 63 ist zwischen einer Plattenanordnung 64 eingefasst. Die Plattenanordnung 64 besteht aus jeweils einer Platte an jeder Seite der Linearführung 61. Der bewegliche Arm 30 ist an der Innenfläche jeder Seite der Plattenanordnung 64 befestigt, wie in 4 gezeigt. Ein Zylinder 62 ist an dem beweglichen Arm 30 derart angebracht, dass der Zylinder 62 den beweglichen Arm 30 in seitlicher Richtung bewegt. Aus diesem Grund bewegen sich der bewegliche Arm 30 und die Plattenanordnung 64 gleichzeitig entlang dem horizontalen Schlitz der Linearführung 61.
  • Wie in 4 zu sehen ist, enthält ein Werkzeugwechsler 80 eine Zugangstür 82, die sich auf einer Seite des Werkzeugswechslers 80 befindet, um von Hand Zugang zu Werkzeugen in dem Werkzeuggestell 20 zu haben. Die Zugangstür 62 in der Nähe einer der mehreren Stellen 51 ist so bemessen, dass ein manueller Zugang zu einer der mehreren Stellen 21 möglich ist. Die Zugangstür 62 kann eine zusätzliche Stelle 21 zum Halten eines Werkzeugs enthalten. Immer dann, wenn die Zugangstür 82 geschlossen wird, befindet sich ihre zusätzliche Stelle 21 längsseits der Stellen 21 des Werkzeuggestells 20. Um Zugang zu der Spindel 72 zu erlangen, ist die mittels Zylinder betätigte Tür 83 an einer Seite des Werkzeugwechslers 80 angeschlagen. Wenn der Werkzeugwechsler 80 im Inneren des Bearbeitungszentrums 30 installiert ist, hält die vom Zylinder betätigte Tür 83 von dem Bearbeitungszentrum 70 kommenden Abfall davon ab, in die Kammer des Werkzeugwechslers 80 zu gelangen, wenn die vom Zylinder betätigte Tür 83 verschlossen ist. Diese Tür 83 lässt sich von einem Zylinder 84 öffnen und schließen.
  • In einer weiteren Ausführungsform kann der Werkzeugwechsler mehrere Werkzeuggestelle 20 enthalten. Die Werkzeuggestelle 20 können derart angeordnet sein, dass sich jedes Werkzeuggestell 20 mit einem Abstand oberhalb eines anderen Werkzeuggestells befindet. 10 zeigt einen Werkzeugwechsler mit zwei Werkzeuggestellen 20. Das zweite Werkzeuggestell 20 kann oben an dem Werkzeugwechsler 10 mit einem Spielraum zwischen dem unteren und dem oberen Gestell installiert sein, wobei das Ausmaß des Abstands abhängt von der Größe und der Form der in dem Werkzeuggestell 20 aufzunehmenden Werkzeuge.
  • Der bewegliche Arm 30 wird aus einer Warte- oder Leerlaufstellung des beweglichen Arms 30 heraus zu einem vorbestimmten neuen Werkzeug 24 in dem Werkzeuggestell 20 in eine Werkzeuggreifstellung bewegt, wie in den 6a und 6b gezeigt ist. Das neue Werkzeug 24 soll ein Bearbeitungswerkzeug 73 an der Spindel 72 des Bearbeitungszentrum 70 ersetzen. Der bewegliche Arm 30 wird derart gedreht und ausgefahren, dass einer der Greifer 31 mit den Fingern 32 sich an den Seiten des Werkzeugs 24 befindet. Dann schließen sich die Finger 32 an dem Werkzeug 24 und halten dies fest, wie in den 7 und 8 gezeigt ist. Dann wird der bewegliche Arm 30 zurückgezogen, gedreht und in Richtung der Stelle der Spindel 72 innerhalb des Bearbeitungszentrums 70 verfahren. Gleichzeitig wird die Tür 83 geöffnet, so dass der bewegliche Arm 30 den kein Werkzeug haltenden Greifer 31 zu dem Werkzeug 73 an der Spindel 72 ausfahren kann. Der bewegliche Arm 30 wird angehalten, wenn die Finger 32 des Greifers 31 sich an den Seiten des Bearbeitungswerkzeugs 73 an der Spindel 72 befinden. Dann umgreifen die Finger 32 das Werkzeug 73 und halten es sicher fest. Dann wird der bewegliche Arm 30 nach unten verfahren, um das Bearbeitungswerkzeug 73 von der Spindel 72 abzunehmen. Als nächstes dreht sich der bewegliche Arm 30 so, dass sich der Greifer 31 mit dem neuen Werkzeug 24 direkt unterhalb der Spindel 72 befindet. Dann wird das neue Werkzeug 24 von dem beweglichen Arm 30 nach oben bewegt, um das neue Werkzeug 24 an der Spindel 72 anzusetzen. Der Greifer 31 wird gelöst, und die Finger 32 halten dann das neue Werkzeug 24 nicht mehr. 9 zeigt die Werkzeugwechselschritte, die oben diskutiert wurden. Der bewegliche Arm 30 zieht sich zu der Wartestellung zurück, und die vom Zylinder betätigte Tür 83 wird zwischen dem Werkzeugwechsler 80 und dem Bearbeitungszentrum 70 geschlossen.
  • Während die Erfindung anhand der Zeichnungen und der obigen Beschreibung im Einzelnen dargestellt und beschrieben wurde, soll dies ausschließlich der Anschauung dienen und keinerlei beschränkende Wirkung entfalten. Es versteht sich, dass nur die bevorzugten Ausführungsformen dargestellt und beschrieben wurden.

Claims (10)

  1. Werkzeugwechsler (80) zum Entnehmen und Einsetzen von Werkzeugen in einem Bearbeitungszentrum (70), welches eine Werkzeugmaschine (73) mit einer Spindel (72) zum Halten eines Werkzeugs aufweist, wobei der Werkzeugwechsler umfasst: ein Werkzeuggestell (20) mit mehreren Stellen (21) zum Halten von Werkzeugen (24); einen Dreharm (30), der zwischen den mehreren Stellen (21) und einer Stelle bewegbar ist, von der aus eine Spindel des Bearbeitungszentrums zugänglich ist; einen Drehmechanismus (40) mit einem Motor (41), einer dem Motor zugeordneten Riemenscheibe (52), einem an dem Motor und der Riemenscheibe angeordneten Riemen (43), und einem an dem Riemen befestigten Zahnrad (44); gekennzeichnet durch einen Sensor (45), der in der Lage ist, die Stellung des Dreharms in Bezug auf die mehreren Stellen (21) an dem Werkzeuggestell (20) abzufühlen, wobei das Zahnrad (44) mehrere Stellen (49) zum Abfühlen durch den Sensor (45) aufweist, von denen jede Stelle an dem Zahnrad einem der Werkzeuge auf dem Werkzeuggestell entspricht.
  2. Werkzeugwechsler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jede der Stellen (21) des Werkzeuggestells (20) eine Gabel (22) besitzt.
  3. Werkzeugwechsler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass jede der Gabeln mehrere Zinken (23) aufweist.
  4. Werkzeugwechsler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Arm (30) zwei Greifer (31) besitzt.
  5. Werkzeugwechsler nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass einer der beiden Greifer (61) in einem Winkel von etwa 20° gegenüber dem anderen der beiden Greifer angeordnet ist.
  6. Werkzeugwechsler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (45) ein Grenzschalter ist, zu dem der Werkzeugwechsler gehört, um eine der Stellen (49) an dem Zahnrad (44) zu fühlen.
  7. Werkzeugwechsler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Dreharm (30) außerdem einen Vertikalmechanismus (50) zum Bewegen des Arms in vertikaler Richtung aufweist, wozu der Vertikalmechanismus eine Vertikalwelle (51) enthält, die dem Arm zugeordnet ist, außerdem einen Zylinder (52), der mit dem Arm verbunden ist und den Arm vertikal bewegen kann.
  8. Werkzeugwechsler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Dreharm (30) außerdem einen Horizontalmechanismus (60) zum Bewegen des Arms in seitlicher Richtung aufweist, und der Horizontalmechanismus eine lineare Spur (61) aufweist, die zu dem Arm gehört, außerdem einen mit dem Arm verbundenden Zylinder (62), der den Arm seitlich bewegen kann.
  9. Bearbeitungszentrum (70), umfassend: ein Maschinengestell (71) mit einer Werkzeugmaschine, die betrieblich innerhalb des Maschinengestells angeordnet ist, und einen Werkzeugwechsler (80) mit den Merkmalen des Anspruchs 1, wobei das Bearbeitungszentrum (70) zusätzlich aufweist: eine Zugangstür (82) zum manuellen Zugreifen auf Werkzeuge in dem Werkzeuggestell und angeordnet an einer Seite des Werkzeugwechsler (80), wobei die Zugangstür sich in der Nähe von einem der mehreren Stellen (21) des Werkzeuggestells (20) befindet und derart bemessen ist, dass ein manueller Zugriff zu der einen von den mehreren Stellen möglich ist, und die Zugangstür mindestens eine Stelle (21) zum Halten eines Werkzeugs (24) aufweist.
  10. Bearbeitungszentrum nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch eine mittels Zylinder betätigte Tür (83), die an einer Seite des Werkzeugwechslers befestigt ist, wobei die durch den Zylinder betätigte Tür sich in einer Öffnung befindet, die einen Zugriff des Arms zu der Spindel ermöglicht.
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