DE60207140T2

DE60207140T2 - Vorrichtung zum Zu- und Abführen von Werkzeugen in ein/aus einem Werkzeugmagazin einer Werkzeugmaschine oder dergleichen

Info

Publication number: DE60207140T2
Application number: DE60207140T
Authority: DE
Inventors: Danilo C/O Comau Spa Menzio
Original assignee: Comau SpA
Current assignee: Comau SpA
Priority date: 2001-05-23
Filing date: 2002-05-10
Publication date: 2006-05-24
Anticipated expiration: 2022-05-11
Also published as: ATE309503T1; EP1260754B1; EP1260754A2; US6685608B2; DE60207140D1; CA2386551A1; EP1260754A3; ITTO20010484A1; ITTO20010484A0; ES2248440T3; US20020177512A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine beliebige Art einer mit einem Werkzeugmagazin ausgestatteten Werkzeugmaschine, Bearbeitungsstation oder -Zentrum oder dergleichen, in dem ein Bearbeitungs-Einsteckwerkzeug zu einem Werkzeugmagazin herauf gebracht werden kann, um im Verlauf eines Bearbeitungstaktes einen automatischen Werkzeug-Wechsel durchzuführen. In Maschinen der oben betreffenden Art wird das Werkzeugmagazin, das zum Beispiel in der Form eines sich drehenden Rades gebaut ist, das entlang des Umfangs mehrere Werkzeugträger-Aufnahmen führt, regelmäßig mit neuen Werkzeugen als Austausch für Werkzeuge versorgt, die zuvor benutzt wurden, zum Beispiel wegen eines Ausfalls oder einer Abnutzung oder auch im Anschluss an die Notwendigkeit, die Art des auszuführenden Verarbeitungsvorganges zu ändern. Gemäß herkömmlichen Verfahren wird der Vorgang, ein oder mehrere Werkzeuge in den entsprechenden Positionen im Werkzeugmagazin auszuwechseln, manuell durchgeführt. Dieser Vorgang ist jedoch häufig wegen der begrenzten Räume, die um das Magazin herum vorhanden sind, etwas beschwerlich und bringt außerdem Sicherheitsprobleme für den Bediener mit sich. Es gibt darüber hinaus das Problem, ein neues Werkzeug in einer richtigen Winkelposition in das Magazin einzubauen, wobei dies eine weitere Schwierigkeit bei der Ausführung des Werkzeugwechselvorganges bildet.
Es ist der Zweck der vorliegenden Erfindung, die zuvor erwähnten Nachteile zu überwinden, indem das Zuführen eines neuen Werkzeugs in das Werkzeugmagazin oder das Abführen eines Werkzeugs aus dem Magazin mit äußerst einfachen, leichten und schnellen Vorgängen und mit völliger Sicherheit für den Bediener ermöglicht wird.
Mit Blick auf das Erreichen des oben genannten Zwecks ist die Aufgabe der Erfindung eine Vorrichtung zum Zu- und Abführen von Werkzeugen in ein/aus einem Werkzeugmagazin einer Werkzeugmaschine oder dergleichen, dadurch gekennzeichnet, dass es umfasst:

– eine Schutzwand, die das Werkzeugmagazin von einem äußeren, geschützten Bereich trennt,
– eine an der Schutzwand bereitgestellte Tür für den Zugriff auf das Werkzeugmagazin,
– einen Werkzeugträger-Schieber mit einer Werkzeugträger-Halterung, die dazu bestimmt ist, ein dem Magazin zuzuführendes oder aus dem Magazin abzuführendes Werkzeug aufzunehmen, wobei der Schieber verschiebbar auf einer Halterungskonstruktion außerhalb der Schutzwand zwischen einer vorgeschobenen Stellung, in der sich die Werkzeugträger-Halterung in einer Stellung befindet, die dem Magazin zum Zu- oder Abführen eines Werkzeugs entspricht, und einer zurückgezogenen Stellung angebracht ist, in der sich die Werkzeugträger-Halterung im geschützten Bereich außerhalb der Schutzwand zum Zu- oder Abführen eines Werkzeugs befindet,
– in der die Tür durch eine mechanische Kraftübertragung mit dem Schieber in einer Weise verbunden ist, dass eine Bewegung des Schiebers von seiner zurückgezogenen Stellung in seine vorgeschobene Stellung und umgekehrt eine gleichzeitige Bewegung der Zugriffstür von ihrer geschlossenen Stellung in ihre offene Stelung und umgekehrt erzeugt.

Dank der erfindungsgemäßen Vorrichtung verbleibt der Bediener immer in einem Abstand von dem Bereich des Werkzeugmagazins, wobei damit seine völlige Sicherheit gewährleistet wird. Gleichzeitig ist der Vorgang des Zu- und Abführens eines Werkzeugs in ein/aus einem Werkzeugmagazin äußerst leicht und schnell. In dem Fall, in dem es notwendig ist, ein neues Werkzeug in das Magazin einzuführen, muss der Bediener das neue Werkzeug einfach auf der Werkzeugträger-Halterung des Schiebers der Vorrichtung positionieren. Das Werkzeug kann einen Vorschub des Schiebers von seiner zurückgezogenen Stellung in seine vorgeschobene Stel lung steuern (im Fall des bevorzugten Ausführungsbeispiels, der in dem, was folgt, beschieeben wird, manuell). Nach dieser Vorschubbewegung öffnet die Zugriffstür zum Werkzeugmagazin automatisch, wobei die Werkzeugträger-Halterung eine Stellung entsprechend der Stellung des Werkzeugmagazins erreicht, dem das neue Werkzeug zugeführt werden soll. Der eigentliche Vorgang des Zu- und Abführens kann in jeder bekannten Weise ausgeführt werden. Zum Beispiel kann gemäß einem an sich bekannten Verfahren jede Position des Werkzeugmagazins mit einer elastischen Vorrichtung ausgestattet sein, um das Werkzeug aufzunehmen, so dass, wenn der Schieber seine vorgeschobene Stellung erreicht, das damit beförderte Werkzeug in einer einrastenden Weise mit der Aufnahme-Vorrichtung in der gewünschten Stellung des Magazins in Eingriff kommt, wonach ein Zurückziehen des Schiebers ein Lösen des Werkzeugs von der Werkzeugträger-Halterung des Schiebers selbst verursacht, der wiederum mit einer Vorrichtung für eine lösbare Verbindung einer beliebigen Art ausgestattet sein kann. Wenn der Schieber zurückgezogen wird, schließt die Tür wieder, wobei damit die Trennung der Bereiche des Werkzeugmagazins vom äußeren Schutzbereich gewährleistet wird. Sollte es desgleichen notwendig sein, ein Abführen eines Werkzeugs aus dem Magazin durchzuführen, wird der Schieber in seine vorgeschobene Stellung gebracht, wobei die Werkzeugträger-Halterung des Schiebers anfänglich leer ist, bis ein einrast-ähnlicher Eingriff des aus dem Magazin in die Greifvorrichtung, die durch den Schieber geführt wird, abzuführenden Werkzeugs erreicht wird. Nach der durch den Schieber durchgeführten Betätigung einer Aufnahmevorrichtung bewirkt das nächste Zurückziehen des Schiebers ein Lösen des Werkzeugs vom Magazin und seine Beförderung außerhalb der Magazin-Zugriffstür, die bei der Rückzugsbewegung des Schiebers gleichzeitig wieder schließt.
Entsprechend einem bevorzugten Ausführungsbeispiel hat die zuvor erwähnte Tür zwei Platten, die voneinander weg und aufeinander zu in einer Richtung quer zur Bewegungsrichtung des Schiebers gleiten können. Wieder werden im Fall dieses Ausführungsbeispiels die zwei Platten in einer gelenkigen Weise mit zwei außerhalb der Schutzwand angeordneten Armen verbunden, deren gegenüberliegenden Enden an der Halterungskonstruktion gelenkig befestigt sind, so dass sie zwischen einer ersten geschlossenen Stellung und einer zweiten offenen Stellung entsprechend dem geschlossenen und offenen Zustand der Tür beweglich sind, wobei der Schieber Eingriffsteile hat, die mit einer Führungseinrichtung zusammenwirken, die an den zuvor erwähnten zwei Armen in einer Weise angeordnet ist, dass eine Verschiebung des Schiebers zwischen der zurückgezogenen Stellung und der vorgeschobenen Stellung eine entsprechende Verschiebung der Platten der Tür zwischen dem geschlossenen Zustand und dem offenen Zustand bewirkt. Wieder besteht im Fall des bevorzugten Ausführungsbeispiels die zuvor erwähnte Führungseinrichtung aus einem in jedem der zwei Arme angefertigten Schlitz, in dem ein Stift, der durch den Schieber geführt wird, in einer verschiebbaren Weise in Eingriff kommt. Vorzugsweise weist der Schlitz ein Querelement auf, das an seinen Enden die zuvor erwähnten Stifte führt, die mit den Führungsschlitzen der zwei gelenkig angeordneten Arme in Eingriff kommen.
Entsprechend einer weiteren Eigenschaft ist die Werkzeugträger-Halterung mit einer Sensor-Einrichtung versehen, um das Vorhandensein des Werkzeugs zu erfassen, wobei des Weiteren Sensoren bereitgestellt werden, die dazu bestimmt sind, die Arbeitsstellung des Schiebers zu erfassen. Die Signale der Sensor-Einrichtung werden an eine elektronische Steuereinheit gesandt, die den genauen Betrieb der Vorrichtung im Gleichlauf mit dem Arbeitstakt der Werkzeugmaschine gewährleistet, wobei die Arbeitsstellung des Werkzeugmagazins berücksichtigt wird.
Weitere Eigenschaften und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden sich anhand der nachfolgenden Beschreibung mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen ergeben, die nur durch ein nicht einschränkendes Beispiel bereitgestellt werden, und in denen zeigen:
1 eine perspektivische Ansicht eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung;
2 eine schematische Seitenansicht der in 1 veranschaulichten Vorrichtung;
3 und 5 zwei Seitenansichten der Vorrichtung von 1, wobei der Schieber einen Teil der Vorrichtung in der zurückgezogenen Stellung bzw. in der vorgeschobenen Stellung bildet; und
4 eine Draufsicht entsprechend der in 3 veranschaulichten, vorgeschobenen Stellung.
In 2 bezeichnet die Bezugsziffer 1 als ein Ganzes das Werkzeugmagazin einer Werkzeugmaschine, die aus einem sich drehenden Rad 2 besteht, das an seinem Umfang mehrere Aufnahmen 3 führt, die mit elastischen Klemmbacken 4 zum Aufnehmen und Halten der jeweiligen Werkzeuge 5 versehen sind, die in den Zeichnungen nur schematisch veranschaulicht werden. Die Werkzeugmaschine, zu der das Magazin 1 gehört, wird in den Zeichnungen nicht veranschaulicht und kann überhaupt von einer beliebigen, bekannten Art sein. Normalerweise umfasst die Werkzeugmaschine ein Bearbeitungs-Einsteckwerkzeug, das entlang drei Achsen beweglich ist, wobei das Einsteckwerkzeug damit für eine automatische Auswechselung eines Werkzeugs in die Nähe des Magazins 1 befördert werden kann. Die gebrochenen oder abgenutzten Werkzeuge wiederum, die aus dem Bearbeitungs-Einsteckwerkzeug in das Magazin 1 abgeführt werden, können durch den Bediener gegen neue Werkzeuge oder ansonsten gegen Werkzeuge, die dazu bestimmt sind, andere verschiedene Vorgänge durchzuführen, ausgetauscht werden. Zu diesem Zweck verwendet der Bediener eine Vorrichtung 6, die entsprechend der vorliegenden Erfindung gebaut ist.
Aus Sicherheitsgründen für den Bediener ist der Bereich, in dem das Magazin angeordnet ist, durch eine Schutzwand 7 abgesperrt, an der eine Tür 8 bereitgestellt wird, die sich zeitweilig öffnet, um den Zugriff zum Werkzeugmagazin 1 zu ermöglichen, wenn es notwendig ist, dem Magazin 1 ein neues Werkzeug zuzuführen oder ein Werkzeug aus dem Magazin 1 abzuführen. In dem veranschaulichten Beispiel (siehe 1) umfasst die Tür 8 zwei Gleitplatten 9, die zwischen einer geschlossenen Stellung (siehe 1 bis 3) und einer offenen Stellung (siehe 5) aufeinander zu oder voneinander weg gleiten können.
Außerhalb der Schutzwand 7 (siehe 1) ist eine feste Halterungskonstruktion 10 angeordnet, auf der ein Schieber 11 verschiebbar geführt wird, wobei der Schieber eine Werkzeugträger-Halterung 12 führt. Der Schieber 11 ist zwischen einer zurückgezogenen Stellung (siehe 3), in der die Werkzeugträger-Halterung 12 außerhalb der Tür 8 angeordnet ist, und einer vorgeschobenen Stellung (siehe 5) beweglich, in der sich die Werkzeugträger-Halterung 12 in der Nähe des Werkzeugmagazins 1 befindet, wobei die Achse 13 der Halterung 12 am Umfangsrand des Rades 2 angeordnet ist. Die Bewegung des Schiebers 11 und die Bewegung der Platten 9 der Tür 8 sind durch eine mechanische Verbindung aufeinander abgestimmt. Zu diesem Zweck sind die zwei Platten 9 der Tür 8 in einer gelenkigen Weise um die Achsen 14 an den Enden der zwei Arme 15 verbunden, deren gegenüberliegenden Enden am Punkt 16 mit einem Querelement 17 gelenkig verbunden sind, das einen Teil der festen Halterungskonstruktion 10 bildet. Der Schieber 11 wiederum umfasst ein Querelement 18, dessen gegenüberliegenden Enden Stifte oder Walzen 19 führen, die mit den jeweiligen, geformten Schlitzen 20 in Eingriff kommen, die in den zwei Armen 15 angefertigt sind. Wenn im Anschluss an diese Verbindung der Bediener den Schieber 11 zwischen seiner zurückgezogenen Stellung und seiner vorgeschobenen Stellung durch Einwirken auf einen Griff 21 verschiebt, wird automatisch eine aufeinander abgestimmte Bewegung der zwei Platten 9 der Tür zwischen dem geschlossenen Zustand und dem offenen Zustand herbeigeführt. Beginnend vom geschlossenen Zustand (3) bewirkt der Vorschub des Schiebers 11 das Öffnen der zwei Arme 15 und das folgende Öffnen der Tür 8, wodurch die Werkzeugträger-Halterung 12 die in 5 veranschaulichte, vorgeschobene Stellung in der Nähe des Werkzeugmagazins erreichen kann. In dem Fall, in dem es notwendig ist, ein neues Werkzeug im Magazin abzulegen, findet diese Bewegung mit dem in der Halterung 12 zugeführten Werkzeug 5 statt. Das Werkzeug wird durch eine elastische Greifvorrichtung einer beliebigen Art in Position gehalten, die in der Halterung 12 bereitgestellt wird, wobei die Halterung darüber hinaus mit einer Bezugseinrichtung für eine genaue Winkel-Positionierung des Werkzeugs 5 ausgestattet ist. Wenn die Halterung 12 die in 5 veranschaulichte, vorgeschobene Stellung erreicht, kommt ein Teil des Werkzeugkörpers durch eine Einrast-Wirkung mit der durch die Klemmbacken 4 dargestellten Greifvorrichtung in Eingriff, die in einer Position 3 entsprechend dem leeren Zustand des Magazins 1 angeordnet ist. Beim nächsten Zurückziehen des Schiebers 11 wird das Werkzeug 5 am Magazin insofern zurückgehalten, als die an der Halterung 12 angeordnete Greifvorrichtung durch das Einwirken auf einen Betätigungshebel 22 freigegeben wird. Mit dem Zurückziehen des Schiebers 11 kehrt dann die Halterung 12 leer hinter die Wand 7 zurück, während sich die Tür 8 wieder schließt. Sollte es notwendig sein, ein Werkzeug aus dem Magazin abzuführen, wird die Halterung 12 ohne irgendein Werkzeug in die vorgeschobene, in 5 veranschaulichte Stellung gebracht, bis sie mit einem im Magazin angeordneten Werkzeug in Eingriff kommt. An diesem Punkt wird durch Einwirken auf den Nebel 22 die Greifvorrichtung, mit der die Werkzeugträger-Halterung 12 versehen ist, in einer Weise aktiviert, dass mit dem anschließenden Zurückziehen des Schiebers 11 das Werkzeug aus dem Magazin abgeführt wird, während sich die Tür 8 wieder schließt.
Die feste Halterungskonstruktion 10 ist mit einem Ausleger 10a versehen, der einen Näherungssensor führt, der dazu bestimmt ist, zu erfassen, ob die Halterung 12 mit einem Werkzeug belegt ist, wenn sie sich in ihrer zurückgezogenen Stellung befindet. Der Sensor 23 kann auch ein Werkzeugcode-lesegerät (sowie ein Anwesenheits-Sensor) sein. Während des Zuführens eines Werkzeugs in das Magazin ermöglicht dieser Sensor einen automatischen Durchlauf einer Reihe von Informationen über die Art des Werkzeugs in einer Weise, dass das Magazin zur Aufnahme des Werkzeugs vorher automatisch von der Steuerung angeordnet wird. Während des Abführens eines Werkzeugs aus dem Magazin ermöglicht der gleiche Sensor, sobald das Werkzeug herausgezogen wurde, ein automatisches Schreiben der verbleibenden Lebensdauer des Werkzeugs auf den Chip, der auf der Werkzeugträger-Halterung angebracht ist. Desgleichen hat der Schieber 11 eine Stange 11a, die mit dem Sensor 24 (1) zusammenwirkt und dazu bestimmt ist, zu erfassen, wenn sich der Schieber in seiner zurückgezogenen Stellung befindet. Die von den oben genannten Sensoren ausgestrahlten Signale werden zur elektronischen Steuereinheit der Maschine gesandt, die die Aufgabe hat, zu gewährleisten, dass die Vorrichtung 6 in einer Weise angetrieben wird, dass sie mit dem Arbeitstakt der Maschine und mit der Arbeitsstellung des Werkzeugmagazins kompatibel ist. Der Sensor 24 ist außerdem eine durch die Steuerung angetriebene, elektromechanische Vorrichtung, die die Vorrichtung in der zurückgezogenen Stellung blockiert hält, bis sich die Maschine im logischen und Sicherheits-Zustand befindet, um die Aufnahme eines Werkzeugs aus dem Magazin oder das Ablegen eines Werkzeugs in das Magazin durchführen zu können.
Die Einzelheiten des Aufbaus und die Ausführungsbeispiele können mit Bezug auf das, was hier nur beispielhaft beschrieben und veranschaulicht wurde, variieren, ohne dadurch vom Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen.

Claims

Vorrichtung zum Zu- und Abführen von Werkzeugen in ein/aus einem Werkzeugmagazin einer Werkzeugmaschine oder dergleichen, dadurch gekennzeichnet, dass es umfasst: – eine Schutzwand (7), die das Werkzeugmagazin (1) von einem äußeren, geschützten Bereich trennt, – eine in der Schutzwand (7) bereitgestellte Tür (8) für den Zugriff auf das Werkzeugmagazin (1); – einen Werkzeugträger-Schieber (11) mit einer Werkzeugträger-Halterung (12), die dazu bestimmt ist, ein dem Magazin zuzuführendes oder aus dem Magazin abzuführendes Werkzeug (5) aufzunehmen, wobei der Schieber (11) verschiebbar auf einer Halterungskonstruktion (10) außerhalb der Schutzwand (7) zwischen einer vorgeschobenen Stellung, in der sich die Werkzeugträger-Halterung (12) in einer Stellung befindet, die dem Magazin (1) zum Zu- oder Abführen eines Werkzeugs in ein/aus einem Magazin entspricht, und einer zurückgezogenen Stellung angebracht ist, in der sich die Werkzeugträger-Halterung im geschützten Bereich außerhalb der Schutzwand (7) zum Zu- oder Abführen eines Werkzeugs befindet, – in der die Tür (8) durch eine mechanische Kraftübertragung mit dem Schieber (11) in einer Weise verbunden ist, dass eine Bewegung des Schiebers (11) von seiner zurückgezogenen Stellung in seine vorgeschobene Stellung und umgekehrt eine gleichzeitige Bewegung der Zugriffstür (8) von ihrer geschlossenen Stellung in ihre offene Stellung und umgekehrt erzeugt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Tür (8) zwei Gleitplatten (9) hat, die voneinander weg und aufeinander zu in einer Richtung quer zur Bewegungsrichtung des Schiebers (11) gleiten können.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei Platten (9) in einer gelenkigen Weise mit zwei außerhalb der Schutzwand (7) angeordneten Armen (15) verbunden sind, deren gegenüberliegenden Enden mit der Halterungskonstruktion (10) gelenkig verbunden sind, so dass sie zwischen einer ersten geschlossenen Stellung und einer zweiten offenen Stellung entsprechend dem geschlossenen und offenen Zustand der Tür (8) beweglich sind, wobei der Schieber (11) Eingriffselemente (19) hat, die mit einer Führungseinrichtung (20) zusammenwirken, die an den zuvor erwähnten zwei Armen (15) in einer Weise angeordnet ist, dass eine Verschiebung des Schiebers (11) zwischen der zurückgezogenen Stellung und der vorgeschobenen Stellung eine entsprechende Verschiebung der Platten (9) der Tür (8) zwischen dem geschlossenen Zustand und dem offenen Zustand bewirkt.
Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Halterungskonstruktion (10) mit einer Sensor-Einrichtung (24) versehen ist, um die zurückgezogene Stellung des Schiebers zu erfassen.
Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Halterungskonstruktion (10) mit einer Sensor-Einrichtung (23) versehen ist, um die Anwesenheit des Werkzeugs auf der Werkzeugträger-Halterung (12) zu erfassen.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schieber (11) mit einem Griff (21) versehen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungseinrichtung aus einem Schlitz (20) besteht, der in jedem der zwei Arme (15) angefertigt ist, in den ein durch den Schieber (11) geführter Stift (19) in einer verschiebbaren Weise in Eingriff kommt.
Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Schieber (11) ein Querelement (18) aufweist, das an seinen Enden die zuvor erwähnten Stifte (19) führt, die mit den Führungsschlitzen (20) der zwei gelenkigen Arme (15) in Eingriff kommen.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkzeugträger-Halterung (12) mit einer Einrichtung zum Greifen und Halten des Werkzeugs (5) versehen ist, die durch einen Betätigungshebel (22) gesteuert wird.