WO2006018017A2 - Werkzeughalterung mit verriegelungselement - Google Patents

Werkzeughalterung mit verriegelungselement Download PDF

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WO2006018017A2
WO2006018017A2 PCT/DE2005/001458 DE2005001458W WO2006018017A2 WO 2006018017 A2 WO2006018017 A2 WO 2006018017A2 DE 2005001458 W DE2005001458 W DE 2005001458W WO 2006018017 A2 WO2006018017 A2 WO 2006018017A2
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tool
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holder according
locking
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Sascha Jaumann
Jürgen Bilger
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Mauser-Werke Oberndorf Maschinenbau Gmbh
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    • B23Q3/15526—Storage devices; Drive mechanisms therefor
    • B23Q2003/15527—Storage devices; Drive mechanisms therefor the storage device including means to latch tools

Definitions

  • the invention relates to a tool holder according to the preamble of patent claim 1.
  • the tool holder according to the invention can in principle be used in a variety of tool systems.
  • tool holder is likely to chain magazines for
  • Tool holders with a tool holder receiving a machining tool are known from the general state of the art, the tool side having an arcuate recessed portion with an end projection which engages in sections in a corresponding annular groove of the tool to receive this positioned and in the direction of
  • Tool longitudinal axis to fix In such tool holders, the tool is held in the tool holder via a locking element arranged pivotably on the tool holder.
  • the tool is partially encompassed by two, each provided with a contact surface, projections of the locking element non-positively and positively and thereby fixed radially in the tool holder.
  • a disadvantage of such tool holders is that the contact surfaces of the locking element and the
  • Tool holder with low manufacturing tolerances for example, in precision casting process with a post-processing by milling, must be machined to allow a backlash-free recording and secure mounting of the tool. As a result, such Tool holders in the production consuming and costly.
  • the invention is based on the object.
  • the tool holder uses a tool holder for receiving a tool and a pivotally mounted on the tool holder locking element which is non-positively and / or positively engageable with holding elements via the tool in engagement with the tool to fix this in the tool holder.
  • the axis of rotation of the locking element for the geometric generation of a pull-in force on the tool in the direction of the tool holder is offset upwardly relative to an engagement region of the holding elements.
  • the tool holder according to the invention is characterized manufacturing technology simple and inexpensive to produce.
  • Tool holder may be formed as sheet metal bending and / or welding part, since due to the retraction force according to the invention only low demands are placed on the manufacturing tolerances, Thus, the manufacturing cost of the tool holder over the solution mentioned above, produced in investment casting and milling technology can be further reduced.
  • the tool holder on the tool side has an arcuately recessed receiving portion for receiving the
  • the receiving portion preferably has a
  • the tool holder can be designed to be interchangeable for adaptation to different tools.
  • the tool holder manufacturing technology is simple and inexpensive to produce.
  • the locking element is a locking clip, which is biased by at least one elastic element, preferably arranged between a locking clip and tool holder spring assembly is biased into the engaged position to achieve a secure tool holding in the tool holder during movement of the tool holder.
  • the retaining elements as retaining claws, which in at least one recess, for example a groove of the
  • the locking element is at least partially elastically deformable.
  • the pivoting movement of the locking element relative to the tool holder is achieved by an elastic deformation of the locking element on at least one defined area. This can be dispensed with an additional spring arrangement or the like, so that further simplifies the production of the tool holder.
  • the locking element is biased into the locking position due to the elastic deformation force.
  • the locking element and the tool holder are integrally formed. This solution allows a simplified mounting of the tool holder with reduced manufacturing costs, as can be dispensed with separate fasteners.
  • the locking element by at least one locking element, such as a lever, rotatably fixed to the tool holder.
  • a locking element such as a lever
  • an unwanted unlocking of the locking element is prevented, so that the tool is securely fixed even at high accelerations of the tool holder.
  • this is extended beyond the axis of rotation to at least one stop member.
  • a stop for example, a role of a tool removal device , accrue and thereby disengage the locking element.
  • the locking clip is pivoted in the movement of the tool removal device in the release position and the tool removal device can remove the male or recorded tool via a tool holder from the tool holder or handed over to this.
  • the stop member preferably has at least one inclined and / or curved surface in order to facilitate the pivoting movement of the locking element.
  • the tool holder has at least one securing device.
  • This is for example designed as a ball catch, which has a, biased by a spring, in a groove of the tool at least partially engaging ball.
  • the tool holder has two securing devices arranged diametrically opposite one another. As a result, the tool is positioned even when the locking element is open and held ready for removal in the tool holder.
  • the tool holder has at least one roller assembly and forms a chain link of a tool magazine.
  • each chain link has two each other spaced roller assemblies, between which at least one further intermediate roller is arranged.
  • Figure 1 is a front view of a machine tool with a tool holder according to the invention
  • Figure 2 is a perspective view of the tool holder of Figure 1;
  • Figure 3 is a side view of the tool holder of Figure 2;
  • Figure 4 is a side view of the tool holder of Figure 2 with a partially sectioned view of the locking clip;
  • Figure 5 is a plan view of the tool holder of Figure 2;
  • Figure 6 is a side view of the tool holder with open locking clip
  • Figure 7 is a chain link side plan view of the tool holder of Figure 2.
  • Figure 8 is a plan view from below of the tool holder without chain link. The invention will be described below with reference to a
  • tool holder explained.
  • the tool holder according to the invention is by no means limited to tool magazines.
  • FIG. 1 shows a front view of a machine tool 1 in which a spindle carrier 2 which is movable in the Y and Z directions is guided on a stand 4 via a cross guide and a workpiece table 6 is mounted on a machine bed 8 in the X direction.
  • the spindle support 2 carries a horizontal work spindle 10 with a taper receptacle 12 for receiving a machining tool 14.
  • the tool machine 1 has a tool change system 16 with a laterally arranged chain magazine 18 in which the tools 14 to be supplied to the work spindle 10 are received in tool holders 20.
  • the chain magazine 18 is equipped, for example, by five loading stations 22 with tools 14.
  • the tool changing system 16 has a movable transfer unit 24 with a tool holder 26 for removing and transferring the tool 14 between the tool magazine 18 and a spatially spaced arranged Doppelarmgreifer 28 and is attached via a console 30 to the back of the tool magazine 18.
  • the transfer unit 24 the machine tool 1 is able to remove a tool 14 from the tool magazine 18, to move between the tool magazine 18 and the tool gripper 28 and to pass the tool 14 to this and vice versa.
  • the drive of the chain magazine 18, not shown, is arranged between deflection regions 32, 34 of the chain magazine 18 in the region of the transfer unit 24, thereby enabling a high level Positioning accuracy of the chain magazine 18 with respect to the transfer unit 24th
  • the tool holder 20 has a tool holder 38 for receiving the tool 14 and a tool 14 partially encompassing locking element 40, pivotally mounted on the Tool holder 38 is mounted, which in turn is attached to the chain link 36.
  • the locking element 40 is formed as a locking clip, which is in the illustrated closed position of the tool holder 20 via two retaining claws 42, 44 which engage in grooves 46, 48 of the tool 14, positively and positively engaged with the tool 14, wherein the grooves 46, 48 are arranged on diametrically opposite sides of the tool 14.
  • an axis of rotation 50 of the locking clip 40 for generating a pull-in force on the tool 14 in the direction of the tool holder 38, arranged in the pivoting towards an engagement portion 52 of the retaining claws 42, 44 upwards. This will be explained in more detail below with reference to FIG.
  • FIG. 3 which shows a side view of the tool holder 20 from FIG. 2, the axis of rotation 50 of the locking clip 40 for generating a pull-in force F (indicated by an arrow in FIG. 3) is directed towards the tool 14 in the direction of the tool holder 38 , relative to the engagement region 52 of the retaining claws 42, 44 arranged offset by an amount b upwards. Due to the upwardly offset axis of rotation 50 and the retraction force F generated thereby during pivoting of the locking clip 40 in the direction of the tool holder 38 _ g _
  • the tool holder 20 compensated, so that compared to the general state of the art, a play-free recording of the tool 14 in the tool holder 20 without precisely machined contact surfaces is possible.
  • the tool holder 20 according to the invention is characterized manufacturing technology simple and inexpensive to produce. Furthermore, the locking clip 40 does not engage functional surfaces 54 of the tool 14. As a result, these are accessible, for example, for a cleaning process or tool change and damage is effectively avoided.
  • the locking clip 40 is biased in the embodiment shown by two, arranged between the locking clip 40 and the chain link 36 springs 56, 58 (the spring 58 is hidden by the spring 56) in its engaged position. Since due to the pull-in force F no high demands are made on the manufacturing tolerances, the locking clip can be made in a cost-effective sheet metal bending and welding technology. As a result, the manufacturing costs of the tool holder 20 with respect to the solution mentioned above, produced in investment casting and milling technology can be further reduced. In order to prevent unwanted pivoting of the locking clip 40 and thereby unlocking the tool holder 20, the locking clip 40 is rotatably fixable via a blocking element 60 indicated by a dashed line, for example a lever.
  • the locking clip 40 is at least partially elastically deformable and biased due to the elastic deformation force in the illustrated locking position.
  • the locking clip 40 can be connected to the tool holder 38, for example screwed or integrally formed.
  • the pivoting movement of the locking clip 40 relative to the horraufnähme 38 is achieved in this solution by an elastic deformation of the locking clip 40 at a defined area.
  • the assembly of the tool holder 20 can be further simplified because no fasteners are necessary. Furthermore, it is possible to produce the tool holder at least partially from a plastic, in particular from a fiber composite material.
  • FIG. 4 which shows a side view of the tool holder 20 from FIG. 2 with a partially cutaway view of the locking clip 40, the tool holder 38 is over two
  • Tool holder 38 as a single part manufacturing technology easy to manufacture and adapt to different
  • the tool holder 38 has an arcuately recessed receiving section 64 on the tool side with an end projection 66 which, according to FIG. 2, sections into a corresponding, substantially trapezoidal annular groove 68 of the tool 14 engages to receive the tool 14 positioned and axially, ie to fix in the direction of a longitudinal axis 70 of the tool 14.
  • the locking clip 40 with two substantially rectangular stiffening plates 72, 74 is spot welded, each provided with a through hole 76, 78 to the mounting of the tool holder 38 on the chain link 36 by means of the screws 62 (see Figure 4) to facilitate.
  • FIG. 6 which shows a side view of the tool holder 20 with the locking clip 40 open
  • the locking clip 40 is extended on the tool side beyond its axis of rotation 50 to two stop parts 82, 84 provided with run-on slopes 80 (see FIG schematically indicated tool holder 26 of the transfer unit ⁇ 24 (see Figure 1) two on opposite sides of the tool holder 26 arranged rollers 86 accumulate laterally or from below.
  • the locking clip 40 is pivoted into its illustrated release position, and the transfer unit 24 can remove or transfer the tool 14 to be received or received in the tool holder 26 from the tool holder 20.
  • each of the chain links 36 is arranged on a guide track 98 of the chain magazine via two spaced-apart roller assemblies 92 and 94, respectively, between which a further intermediate roller 96 is arranged 18 (see Figure 1) movably mounted.
  • the roller assembly 94 during assembly of the chain links 36 is formed by the roller assembly 92 of the adjacent chain link 36. Due to the additional intermediate roller 96, the pitch of the chain drive wheel (not shown) can be halved and the number of teeth on the chain drive can be doubled. The resulting reduced roller spacing leads to a quieter running of the tool magazine 18 and improved positioning accuracy of the chain magazine 18th Furthermore, increases by the doubled number of teeth of the drive wheel, the transferable driving force.
  • the tool holder 38 for holding the tool 14 before locking or unlocking the locking clip 40 has two securing devices 100.
  • the Safety devices 100 formed as a ball catch, which are arranged diametrically opposite each other.
  • the ball catch 100 each have a biased by a spring 102, in the grooves 46, 48 of the tool 14 partially engaging ball 104 and are arranged in recesses 106 of the tool holder 38.
  • the ball catch 100 By the ball catch 100, the tool 14 is positioned even when the locking clip 40 is open and held ready for removal in the tool holder 38.
  • the transfer unit 24 (see Figure 1) can be brought into a receiving position. In this position, the tool 14 is received by the tool holder 26 and the locking bracket 40 of the tool holder 20 is unlocked from the two rollers 86 located on opposite sides of the tool holder 26, i. pivoted into its release position (see Figure 6). Subsequently, the transfer unit 24 is moved to provide the tool 14 for the tool gripper 28 (see Figure 1).
  • the tool holder 26 is moved with the tool 14 along a transfer web, not shown, wherein the locking clip 40 of the tool holder 20 is unlocked from the rollers 86 of the tool holder 26 and the tool 14 is received in the tool holder 38 ( see FIG. 6). Subsequently, the locking clip 40 is pivoted by the spring assembly 56, 58, or according to an alternative embodiment of the invention by an elastic design of the locking clip 40 in a locked position (see Figure 3). In the locking position of the tool holder 20, the tool magazine 18 can perform a change of position of the tool holders 20, for example, to provide another tool 14 of the transfer unit 24.
  • a tool holder 20 with a tool holder 38 for receiving a tool 14 and with a pivotally mounted on the tool holder 38 locking element 40 which is non-positively and / or positively engageable with the tool 14 via holding elements 42, 44.
  • the axis of rotation 50 of the locking element 40 for generating a pull-in force F on the tool 14 in the direction of the tool holder 38 with respect to an engagement portion 52 of the holding elements 40, 42 offset upwards.

Abstract

Offenbart ist eine Werkzeughalterung mit einer Werkzeugaufnahme (38) zur Aufnahme eines Werkzeugs und mit einem verschwenkbar an der Werkzeugaufnahme angeordneten Verriegelungselement (40), das über Halteelemente (42, 44) kraft- und/oder formschlüssig mit dem Werkzeug in Eingriff bringbar ist. Erfindungsgemäß ist die Drehachse (50) des Verriegelungselements zur Erzeugung einer Einzugskraft (F) auf das Werkzeug in Richtung der Werkzeugaufnahme bezogen auf einen Eingriffsbereich (52) der Halteelemente nach oben versetzt.

Description

Beschreibung
Werkzeughalterung
Die Erfindung betrifft eine Werkzeughalterung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Die erfindungsgemäße Werkzeughalterung kann prinzipiell bei einer Vielzahl von Werkzeugsystemen Verwendung finden. Das Hauptanwendungsgebiet der
Werkzeughalterung dürfte jedoch bei Kettenmagazinen für
Werkzeugmaschinen liegen.
Aus dem allgemeinen Stand der Technik sind Werkzeughalterungen mit einer ein Bearbeitungswerkzeug aufnehmenden Werkzeugaufnahme bekannt, die werkzeugseitig einen bogenförmig zurückgesetzten Bereich mit einem stirnseitigen Vorsprung aufweist, der abschnittsweise in eine korrespondierende Ringnut des Werkzeugs eingreift, um dieses positioniert aufzunehmen und in Richtung der
Werkzeuglängsachse zu fixieren. Bei derartigen Werkzeughalterungen wird das Werkzeug über ein verschwenkbar an der Werkzeugaufnahme angeordnetes Verriegelungselement in der Werkzeugaufnahme gehalten. Hierzu wird das Werkzeug abschnittsweise von zwei, mit jeweils einer Anlagefläche versehenen, Vorsprüngen des Verriegelungselements kraft- und formschlüssig umgriffen und dadurch radial in der Werkzeugaufnahme fixiert. Nachteilig bei derartigen Werkzeughalterungen ist, dass die Anlageflächen des Verriegelungselements und der
Werkzeugaufnahme mit geringen Fertigungstoleranzen, beispielsweise im Feingussverfahren mit einer Nachbearbeitung durch Fräsen, bearbeitet sein müssen, um eine spielfreie Aufnahme und sichere Halterung des Werkzeugs zu ermöglichen. Dadurch sind derartige Werkzeughalterungen in der Herstellung aufwändig und kostenintensiv.
Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde,. eine Werkzeughalterung zu schaffen, die gegenüber herkömmlichen Lösungen eine verbesserte
Halterung des Werkzeugs bei minimalem vorrichtungstechnischem Aufwand ermöglicht.
Diese Aufgabe wird durch eine Werkzeughalterung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
Die erfindungsgemäße Werkzeughalterung verwendet eine Werkzeugaufnahme zur Aufnahme eines Werkzeugs und ein verschwenkbar an der Werkzeugaufnahme angeordnetes Verriegelungselement, das über Halteelemente kraft- und/oder formschlüssig mit dem Werkzeug in Eingriff bringbar ist, um dieses in der Werkzeugaufnahme zu fixieren. Erfindungsgemäß ist die Drehachse des Verriegelungselements zur geometrischen Erzeugung einer Einzugskraft auf das Werkzeug in Richtung der Werkzeugaufnahme bezogen auf einen Eingriffsbereich der Halteelemente nach oben versetzt angeordnet. Aufgrund der nach oben versetzten Drehachse des Verriegelungselements und der dadurch erzeugten Einzugskraft in Richtung der Werkzeugaufnahme werden die Fertigungstoleranzen der Werkzeughalterung kompensiert, so dass gegenüber dem allgemeinen Stand der Technik eine sichere, spielfreie Aufnahme des Werkzeugs ohne exakt bearbeitete Anlageflächen der Werkzeughalterung ermöglicht ist. Die erfindungsgemäße Werkzeughalterung ist dadurch fertigungstechnisch einfach und kostengünstig herstellbar.
Gemäß einer bevorzugten Ausführung der Erfindung können das Verriegelungselement und/oder die - ö -
Werkzeugaufnahme als Blechbiege- und/oder Schweißteil ausgebildet sein, da aufgrund der erfindungsgemäßen Einzugskraft lediglich geringe Anforderungen an die Fertigungstoleranzen gestellt werden, Dadurch können die Herstellungskosten der Werkzeughalterung gegenüber der eingangs genannten, in Feinguss und Frästechnik hergestellten Lösung weiter verringert werden.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel hat die Werkzeugaufnahme werkzeugseitig einen bogenförmig zurückgesetzten Aufnahmeabschnitt zur Aufnahme des
Werkzeugs. Der Aufnahmeabschnitt weist vorzugsweise einen
Vorsprung auf, der in eine Ringnut des Werkzeugs zumindest teilweise eingreift und das Werkzeug axial fixiert. Die Werkzeugaufnahme kann zur Anpassung an unterschiedliche Werkzeuge austauschbar ausgeführt sein.
Dadurch ist die Werkzeugaufnahme fertigungstechnisch einfach und kostengünstig herstellbar.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführung der Erfindung ist das Verriegelungselement eine Verriegelungsklammer, die durch zumindest ein elastisches Element, vorzugsweise eine zwischen Verriegelungsklammer und Werkzeugaufnahme angeordnete Federanordnung, in die Eingriffsposition vorgespannt ist, um während einer Bewegung der Werkzeughalterung einen sicheren Werkzeughalt in der Werkzeugaufnahme zu erreichen.
Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, die Halteelemente als Haltekrallen auszubilden, die in zumindest eine Ausnehmung, beispielsweise eine Nut des
Werkzeugs eingreifen. Das heißt, die Halteelemente greifen gegenüber dem Stand der Technik nicht an
Funktionsflächen des Werkzeugs an, so dass diese, beispielsweise für einen Reinigungsvorgang oder - -
Werkzeugwechsel zugänglich sind und Beschädigungen wirkungsvoll vermieden werden.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist das Verriegelungselement zumindest teilweise elastisch verformbar. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird die Verschwenkbewegung des Verriegelungselements gegenüber der Werkzeugaufnahme durch eine elastische Verformung des Verriegelungselements an zumindest einem definierten Bereich erreicht. Dadurch kann auf eine zusätzliche Federanordnung oder dergleichen verzichtet werden, so dass sich die Herstellung der Werkzeughalterung weiter vereinfacht.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn das Verriegelungselement aufgrund der elastischen Verformungskraft in die Verriegelungsposition vorgespannt ist.
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel sind das Verriegelungselement und die Werkzeugaufnahme einstückig ausgebildet. Diese Lösung ermöglicht eine vereinfachte Montage der Werkzeughalterung bei verringerten Herstellungskosten, da auf gesonderte Verbindungselemente verzichtet werden kann.
Vorzugsweise ist das Verriegelungselement durch zumindest ein Sperrelement, beispielsweise einen Hebel, drehfest an der Werkzeugaufnahme fixierbar. Dadurch wird eine ungewollte Entriegelung des Verriegelungselements verhindert, so dass das Werkzeug auch bei hohen Beschleunigungen der Werkzeughalterung sicher fixiert ist. Um das Verriegelungselement in eine Freigabestellung zu verschwenken,, ist dieses über die Drehachse hinaus zu mindestens einem Anschlagteil verlängert. An dem Änschlagteil kann ein Anschlag, beispielsweise eine Rolle einer Werkzeugentnahmevorrichtung,, auflaufen und dadurch das Verriegelungselement außer Eingriff bringen. Hierzu wird die Verriegelungsklammer bei der Bewegung der Werkzeugentnahmevorrichtung in die Freigabestellung verschwenkt und die Werkzeugentnahmevorrichtung kann das aufzunehmende bzw. aufgenommene Werkzeug über einen Werkzeugköcher aus der Werkzeugaufnahme entnehmen oder an diese übergeben.
Das Anschlagteil hat vorzugsweise zumindest eine Schräg- und/oder Kurvenfläche, um die Verschwenkbewegung des Verriegelungselements zu erleichtern.
Zur Halterung des Werkzeugs in der Werkzeugaufnahme vor der Verriegelung bzw. nach der Entriegelung des Verriegelungselements hat die Werkzeugaufnahme zumindest eine Sicherungsvorrichtung. Diese ist beispielsweise als Kugelschnäpper ausgebildet, der eine, durch eine Feder vorgespannte, in eine Nut des Werkzeugs zumindest teilweise eingreifende Kugel aufweist.
Vorzugsweise weist die Werkzeugaufnahme zwei diametral zueinander angeordnete Sicherungsvorrichtungen auf. Dadurch wird das Werkzeug auch bei geöffnetem Verriegelungselement positioniert und entnahmebereit in der Werkzeugaufnahme gehalten.
Bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung hat die Werkzeughalterung zumindest eine Rollenanordnung und bildet ein Kettenglied eines Werkzeugmagazins aus. Beispielsweise hat jedes Kettenglied zwei zueinander beabstandete Rollenanordnungen, zwischen denen zumindest eine weitere Zwischenrolle angeordnet ist.
Sonstige vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der weiteren Unteransprüche.
Im Folgenden wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 eine Vorderansicht auf eine Werkzeugmaschine mit einer erfindungsgemäßen Werkzeughalterung;
Figur 2 eine perspektivische Darstellung der Werkzeughalterung aus Figur 1;
Figur 3 eine Seitenansicht der Werkzeughalterung aus Figur 2;
Figur 4 eine Seitenansicht der Werkzeughalterung aus Figur 2 mit teilweise geschnittener Darstellung der Verriegelungsklammer;
Figur 5 eine Draufsicht auf die Werkzeughalterung aus Figur 2;
Figur 6 eine Seitenansicht der Werkzeughalterung mit geöffneter Verriegelungsklammer;
Figur 7 eine kettengliedseitige Draufsicht auf die Werkzeughalterung aus Figur 2 und
Figur 8 eine Draufsicht von unten auf die Werkzeugaufnahme ohne Kettenglied. Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines
Werkzeugmagazins mit einer erfindungsgemäßen
Werkzeughalterung erläutert. Wie bereits eingangs erwähnt, ist die erfindungsgemäße Werkzeughalterung jedoch keinesfalls auf Werkzeugmagazine beschränkt.
Figur 1 zeigt eine Vorderansicht auf eine Werkzeugmaschine 1, bei der ein in Y- und Z-Richtung bewegbarer Spindelträger 2 über eine Kreuzführung an einem Ständer 4 geführt und ein Werkstücktisch 6 in X- Richtung verfahrbar auf einem Maschinenbett 8 gelagert ist. Der Spindelträger 2 trägt eine horizontale Arbeitsspindel 10 mit einer Kegelaufnahme 12 zur Aufnahme eines Bearbeitungswerkzeugs 14. An der Werkzeugmaschine 1 ist ein Werkzeugwechselsystem 16 mit einem seitlich angeordneten Kettenmagazin 18 angeordnet, in dem die der Arbeitsspindel 10 zuzuführenden Werkzeuge 14 in Werkzeughalterungen 20 aufgenommen sind. Das Kettenmagazin 18 wird beispielsweise von fünf Beladestationen 22 mit Werkzeugen 14 bestückt. Das Werkzeugwechselsystem 16 hat eine verfahrbare Übergabeeinheit 24 mit einem Werkzeugköcher 26 zum Entnehmen und Übergeben des Werkzeugs 14 zwischen dem Werkzeugmagazin 18 und einem räumlich beabstandet angeordneten Doppelarmgreifer 28 und ist über eine Konsole 30 an der Rückseite des Werkzeugmagazins 18 befestigt. Durch die Übergabeeinheit 24 ist die Werkzeugmaschine 1 in der Lage, ein Werkzeug 14 aus dem Werkzeugmagazin 18 zu entnehmen, zwischen dem Werkzeugmagazin 18 und dem Werkzeuggreifer 28 zu verfahren und das Werkzeug 14 an diesen zu übergeben und umgekehrt. Der nicht dargestellte Antrieb des Kettenmagazins 18 ist zwischen Umlenkbereichen 32, 34 des Kettenmagazins 18 im Bereich der Übergabeeinheit 24 angeordnet und ermöglicht dadurch eine hohe Positioniergenauigkeit des Kettenmagazins 18 in Bezug auf die Übergabeeinheit 24.
Gemäß Figur 2, die ein einzelnes Kettenglied 36 aus dem Kettenmagazin 18 mit einer erfindungsgemäßen Werkzeughalterung 20 mit eingesetztem Werkzeug 14 zeigt, hat die Werkzeughalterung 20 eine Werkzeugaufnahme 38 zur Aufnahme des Werkzeugs 14 und ein das Werkzeug 14 abschnittsweise umgreifendes Verriegelungselement 40, das schwenkbar an der Werkzeugaufnahme 38 gelagert ist, die ihrerseits an dem Kettenglied 36 befestigt ist. Das Verriegelungselement 40 ist als Verriegelungsklammer ausgebildet, die in der dargestellten Schließstellung der Werkzeughalterung 20 über zwei Haltekrallen 42, 44, die in Nuten 46, 48 des Werkzeugs 14 eingreifen, kraft- und formschlüssig mit dem Werkzeug 14 in Eingriff gebracht ist, wobei die Nuten 46, 48 an diametral gegenüberliegenden Seiten des Werkzeugs 14 angeordnet sind. Erfindungsgemäß ist eine Drehachse 50 der Verriegelungsklammer 40, zur Erzeugung einer Einzugskraft auf das Werkzeug 14 in Richtung der Werkzeugaufnahme 38, in Verschwenkrichtung zu einem Eingriffsbereich 52 der Haltekrallen 42, 44 nach oben versetzt angeordnet. Dies wird im Folgenden anhand Figur 3 näher erläutert.
Wie insbesondere Figur 3 zu entnehmen ist, die eine Seitenansicht der Werkzeughalterung 20 aus Figur 2 zeigt, ist die Drehachse 50 der Verriegelungsklammer 40, zur Erzeugung einer Einzugskraft F (in Figur 3 durch einen Pfeil angedeutet) auf das Werkzeug 14 in Richtung der Werkzeugaufnahme 38,bezogen auf den Eingriffsbereich 52 der Haltekrallen 42, 44 um einen Betrag b nach oben versetzt angeordnet. Aufgrund der nach oben versetzten Drehachse 50 und der dadurch beim Verschwenken der Verriegelungsklammer 40 erzeugten Einzugskraft F in Richtung der Werkzeugaufnahme 38 werden _ g _
Toleranzabweichungen der Werkzeughalterung 20 ausgeglichen, so dass gegenüber dem allgemeinen Stand der Technik eine spielfreie Aufnahme des Werkzeugs 14 in der Werkzeughalterung 20 ohne exakt bearbeitete Anlageflächen ermöglicht ist. Die erfindungsgemäße Werkzeughalterung 20 ist dadurch fertigungstechnisch einfach und kostengünstig herstellbar. Des Weiteren greift die Verriegelungsklammer 40 nicht an Funktionsflächen 54 des Werkzeugs 14 an. Dadurch sind diese beispielsweise für einen Reinigungsvorgang oder Werkzeugwechsel zugänglich und Beschädigungen werden wirkungsvoll vermieden.
Die Verriegelungsklammer 40 ist bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel von zwei, zwischen der Verriegelungsklammer 40 und dem Kettenglied 36 angeordneten Federn 56, 58 (die Feder 58 ist von der Feder 56 verdeckt) in ihre Eingriffsposition vorgespannt. Da aufgrund der Einzugskraft F keine hohen Anforderungen an die Fertigungstoleranzen gestellt werden, kann die Verriegelungsklammer in einer kostengünstigen Blechbiege- und Schweißtechnik hergestellt sein. Dadurch können die Herstellungskosten der Werkzeughalterung 20 gegenüber der eingangs genannten, in Feinguss und Frästechnik hergestellten Lösung weiter verringert werden. Um ein ungewolltes Verschwenken der Verriegelungsklammer 40 und dadurch eine Entriegelung der Werkzeughalterung 20 zu verhindern, ist die Verriegelungsklammer 40 über ein mit gestrichelter Linie angedeutetes Sperrelement 60, beispielsweise einen Hebel, drehfest fixierbar.
Bei einer alternativen Ausführung der erfindungsgemäßen Werkzeughalterung 20, ist die Verriegelungsklammer 40 zumindest teilweise elastisch verformbar ausgebildet und aufgrund der elastischen Verformungskraft in die dargestellte Verriegelungsposition vorgespannt. Bei dieser Variante kann die Verriegelungsklammer 40 mit der Werkzeugaufnahme 38 verbunden, beispielsweise verschraubt oder einstückig ausgebildet sein. Die Verschwenkbewegung der Verriegelungsklammer 40 gegenüber der Werkzeugaufnähme 38 wird bei dieser Lösung durch eine elastische Verformung der Verriegelungsklammer 40 an einem definierten Bereich erreicht. Dadurch kann auf die Federanordnung 56, 58 verzichtet werden, so dass die Werkzeughalterung 20 fertigungstechnisch einfach und kostengünstig herstellbar ist. Durch eine einstückige Ausführung der Werkzeughalterung 20, beispielsweise in Blechbiege- und Schweißtechnik, kann die Montage der Werkzeughalterung 20 weiter vereinfacht werden, da keine Verbindungselemente notwendig sind. Weiterhin ist es möglich, die Werkzeughalterung zumindest teilweise aus einem Kunststoff, insbesondere aus einem Faserverbundwerkstoff herzustellen.
Gemäß Figur 4, die eine Seitenansicht der Werkzeughalterung 20 aus Figur 2 mit teilweise geschnittener Darstellung der Verriegelungsklammer 40 zeigt, ist die Werkzeugaufnahme 38 über zwei
Innensechskantschrauben 62 (in Figur 4 ist eine der
Schrauben 62 von dem Werkzeug 14 verdeckt) mit dem Kettenglied 36 verschraubt. Dadurch ist die
Werkzeugaufnahme 38 als Einzelteil fertigungstechnisch einfach herstellbar und zur Anpassung an unterschiedliche
Werkzeuge 14 austauschbar.
Wie insbesondere Figur 5 zu entnehmen ist, die eine Draufsicht auf die Werkzeughalterung 20 aus Figur 2 zeigt, hat die Werkzeugaufnahme 38 werkzeugseitig einen bogenförmig zurückgesetzten Aufnahmeabschnitt 64 mit einem stirnseitigen Vorsprung 66, der gemäß Figur 2 abschnittsweise in eine korrespondierende, im Wesentlichen trapezförmige Ringnut 68 des Werkzeugs 14 eingreift, um das Werkzeug 14 positioniert aufzunehmen und axial, d.h. in Richtung einer Längsachse 70 des Werkzeugs 14 zu fixieren. Um die Steifigkeit der Vexriegelungsklammer 40 im Bereich der Haltekrallen 42,- 44 zu verbessern, ist die Verriegelungsklammer 40 mit zwei im Wesentlichen rechteckigen Versteifungsblechen 72, 74 punktverschweißt, die jeweils mit einer Durchgangsbohrung 76, 78 versehen sind, um die Montage der Werkzeugaufnahme 38 auf dem Kettenglied 36 mittels der Schrauben 62 (siehe Figur 4) zu erleichtern.
Gemäß Figur 6, die eine Seitenansicht der Werkzeughalterung 20 mit geöffneter Verriegelungsklammer 40 zeigt, ist die Verriegelungsklammer 40 werkzeugseitig über ihre Drehachse 50 hinaus zu zwei, mit Anlaufschrägen 80 versehene Anschlagteile 82, 84 verlängert (siehe Figur 2), auf die während der Bewegung des schematisch angedeuteten Werkzeugköchers 26 der Übergabeeinheit ■ 24 (siehe Figur 1) zwei auf gegenüberliegenden Seiten des Werkzeugköchers 26 angeordnete Rollen 86 seitlich oder von unten auflaufen. Durch die Bewegung des Werkzeugköchers 26 wird die Verriegelungsklammer .40 in ihre dargestellte Freigabestellung verschwenkt und die Übergabeeinheit 24 kann das im Werkzeugköcher 26 aufzunehmende bzw. aufgenommene Werkzeug 14 aus der Werkzeughalterung 20 entnehmen oder an diese übergeben. In Richtung des Kettengliedes 36 ist die Verriegelungsklammer 40 über ihre Drehachse 50 hinaus zu einem Abfrageabschnitt 88 mit etwa L-förmig abgewinkeltem Endbereich 90 (siehe Figur 5) verlängert, der über einen nicht dargestellten, berührungslosen Überwachungssensor eine Sicherheitsabfrage der Verriegelungsstellung ermöglicht. Aus Sicherheitsgründen ist nur bei vollständig geschlossener Verriegelungsklammer 40 eine Bewegung der Werkzeughalterungen 20 des Kettenmagazins 18 (siehe Figur 1) zulässig. Wie Figur 7 zu entnehmen ist, die eine kettengliedseitige Draufsicht auf die Werkzeughalterung 20 aus Figur 2 zeigt, ist jedes der Kettenglieder 36 über zwei zueinander beabstandete Rollenanordnungen 92 bzw. 94, zwischen denen eine weitere Zwischenrolle 96 angeordnet ist, auf einer Führungsbahn 98 des Kettenmagazins 18 (siehe Figur 1) beweglich gelagert. Dabei wird die Rollenanordnung 94 bei der Montage der Kettenglieder 36 durch die Rollenanordnung 92 des benachbarten Kettengliedes 36 gebildet. Durch die zusätzliche Zwischenrolle 96 kann die Teilung des Kettenantriebsrades (nicht dargestellt) halbiert und die Zähnezahl am Kettenantrieb verdoppelt werden. Der dadurch verringerte Rollenabstand führt zu einem ruhigeren Lauf des Werkzeugmagazins 18 und einer verbesserten Positioniergenauigkeit des Kettenmagazins 18. Weiterhin vergrößert sich durch die verdoppelte Zähnezahl des Antriebsrades die übertragbare Antriebskraft.
Gemäß Figur 8, die eine Draufsicht von unten auf die Werkzeughalterung 20 aus Figur 2 ohne das Kettenglied 36 zeigt, hat die Werkzeugaufnahme 38 zur Halterung des Werkzeugs 14 vor der Verriegelung bzw. Entriegelung der Verriegelungsklammer 40 zwei Sicherungsvorrichtungen 100. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Sicherungsvorrichtungen 100 als Kugelschnäpper ausgebildet, die diametral zueinander angeordnet sind. Die Kugelschnäpper 100 weisen jeweils eine durch eine Feder 102 vorgespannte, in die Nuten 46, 48 des Werkzeugs 14 teilweise eingreifende Kugel 104 auf und sind in Ausnehmungen 106 der Werkzeugaufnahme 38 angeordnet. Durch die Kugelschnäpper 100 wird das Werkzeug 14 auch bei geöffneter Verriegelungsklammer 40 positioniert und entnahmebereit in der Werkzeugaufnahme 38 gehalten. Zum besseren Verständnis der erfindungsgemäßen Werkzeughalterung 20 sei im Folgenden kurz deren Funktion beschrieben.
In der in den Figuren 2 bis 5 dargestellten Schließstellung der Werkzeughalterung 20 ist das Werkzeug 14 über die Verriegelungsklammer 40 form- und kraftschlüssig in der Werkzeugaufnahme 38 fixiert. Zur Aufnahme des Werkzeugs 14 aus der Werkzeughalterung 20 kann die Übergabeeinheit 24 (siehe Figur 1) in eine Aufnahmeposition gebracht werden. In dieser Position ist das Werkzeug 14, von dem Werkzeugköcher 26 aufgenommen und die Verriegelungsklammer 40 der Werkzeughalterung 20 von den beiden auf gegenüberliegenden Seiten des Werkzeugköchers 26 angeordneten Rollen 86 entriegelt, d.h. in ihre Freigabestellung verschwenkt (siehe Figur 6) . Anschließend wird die Übergabeeinheit 24 verfahren, um das Werkzeug 14 für den Werkzeuggreifer 28 (siehe Figur 1) bereitzustellen.
Zur Übergabe des Werkzeugs 14 an die Werkzeughalterung 20 wird der Werkzeugköcher 26 mit dem Werkzeug 14 entlang einer nicht dargestellten Übergabebahn bewegt, wobei die Verriegelungsklammer 40 der Werkzeughalterung 20 von den Rollen 86 des Werkzeugköchers 26 entriegelt und das Werkzeug 14 in der Werkzeugaufnahme 38 aufgenommen wird (siehe Figur 6) . Anschließend wird die Verriegelungsklammer 40 durch die Federanordnung 56, 58, oder gemäß einer alternativen Ausführung der Erfindung durch eine elastische Ausbildung der Verriegelungsklammer 40 in eine verriegelte Position geschwenkt (siehe Figur 3) . In der Verriegelungsstellung der Werkzeughalterung 20 kann das Werkzeugmagazin 18 einen Positionswechsel der Werkzeughalterungen 20 durchführen, um beispielsweise ein anderes Werkzeug 14 der Übergabeeinheit 24 bereitzustellen. Offenbart ist eine Werkzeughalterung 20 mit einer Werkzeugaufnahme 38 zur Aufnahme eines Werkzeugs 14 und mit einem verschwenkbar an der Werkzeugaufnahme 38 angeordneten Verriegelungselement 40, das über Halteelemente 42, 44 kraft- und/oder formschlüssig mit dem Werkzeug 14 in Eingriff bringbar ist. Erfindungsgemäß ist die Drehachse 50 des Verriegelungselements 40 zur Erzeugung einer Einzugskraft F auf das Werkzeug 14 in Richtung der Werkzeugaufnahme 38 bezogen auf einen Eingriffsbereich 52 der Halteelemente 40, 42 nach oben versetzt.
Bezugszeichenliste
1 Werkzeugmaschine
O Spindelträger
4 Ständer
6 Werkstücktisch
8 Maschinenbett
10 Arbeitsspindel
12 Kegelaufnahme
14 Werkzeug
16 Werkzeugwechselsystem
18 Kettenmagazin
20 Werkzeughalterung
22 BeladeStation
24 Übergabeeinheit
26 Werkzeugköcher
28 Doppelarmgreifer
30 Konsole
32 Umlenkbereich
34 Umlenkbereich
36 Kettenglied
38 Werkzeugaufnahme
40 Verriegelungselement
42 Haltekralle
44 Haltekralle
46 Nut
48 Nut
50 Drehachse
52 Eingriffsbereich
54 Funktionsfläche
56 Feder
58 Feder
60 Sperrelement
62 Schraube
64 Aufnahmeabschnitt
66 Vorsprung 68 Ringnut
70 Längsachse
72 Versteifungsblech
74 Versteifungsblech
76 Durchgangsbohrung
78 Durchgangsbohrung
80 Anlaufschräge
82 Anschlagteil
84 Anschlagteil
86 Rolle
88 Abfrageabschnitt
90 Endbereich
92 Rollenanordnung
94 Rollenanordnung
96 Zwischenrolle
98 Führungsbahn
100 SicherungsVorrichtung
102 Feder
104 Kugel
106 Ausnehmung

Claims

Patentansprüche
1. Werkzeughalterung, insbesondere für ein WerJczeugmagazin, mit einer Werkzeugaufnähme (38) zur Aufnahme eines Werkzeugs (14), und mit einem verschwenkbar an der Werkzeugaufnahme (38) angeordneten Verriegelungselement (40) , das über Halteelemente (42, 44) kraft- und/oder formschlüssig mit dem Werkzeug (14) in Eingriff bringbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehachse (50) des Verriegelungselements (40) zur Erzeugung einer Einzugskraft (F) auf das Werkzeug (14) in Richtung der Werkzeugaufnahme (38) bezogen auf einen Eingriffsbereich (52) der Halteelemente (42, 44) nach oben versetzt ist.
2. Werkzeughalterung nach Anspruch 1, wobei die Werkzeugaufnahme (38) werkzeugseitig einen bogenförmig zurückgesetzten Aufnahmeabschnitt (64) aufweist.
3. Werkzeughalterung nach Anspruch 2, wobei der
Aufnahmeabschnitt (64) einen Vorsprung (66) aufweist, der in eine Ringnut (68) des Werkzeugs (14) zumindest teilweise eingreift und das Werkzeug (14) axial fixiert.
4. Werkzeughalterung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Verriegelungselement (40) und/oder die Werkzeugaufnahme (38) ein Blechbiege- und/oder Schweißteil sind.
5. Werkzeughalterung nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, wobei die Halteelemente (42, 44) Haltekrallen sind, die in zumindest eine Ausnehmung (46, 48), vorzugsweise eine Nut des Werkzeugs (14) eingreifen.
6. Werkzeughalterung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Verriegelungselement (40) eine Verriegelungsklammer ist und durch zumindest ein elastisches Element (56, 58), vorzugsweise eine Federanordnung,, in die Eingriffsposition vorgespannt ist.
7. Werkzeughalterung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Verriegelungselement (40) zumindest teilweise elastisch verformbar ist.
8. Werkzeughalterung nach Anspruch 7, wobei die Verschwenkbewegung des Verriegelungselements (40) durch die elastische Verformung des Verriegelungselements (40) erzeugt ist.
9. Werkzeughalterung nach Anspruch 7 oder 8, wobei das Verriegelungselement (40) durch die elastische
Verformungskraft in Verriegelungsposition vorgespannt ist.
10. Werkzeughalterung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Verriegelungselement (40) und die
Werkzeugaufnahme (38) einstückig ausgebildet sind.
11. Werkzeughalterung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Verriegelungselement (40) durch zumindest ein Sperrelement (60) drehfest fixierbar ist.
12. Werkzeughalterung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Verriegelungselement (40) über die Drehachse (50) hinaus zu mindestens einem Anschlagteil (82, 84) verlängert ist und über dieses in eine Freigabestellung verschwenkbar ist.
13. Werkzeughalterung nach Anspruch 12, wobei das Anschlagteil (82, 84) zumindest eine Schräg- und/oder Kurvenfläche (80) aufweist.
14. Werkzeughalterung nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, wobei die Werkzeugaufnahme (38) zumindest eine
Sicherungsvorrichtung (100) zur Halterung des Werkzeugs
(14) vor der Verriegelung bzw. nach der Entriegelung des Verriegelungselements (40) aufweist.
15. Werkzeughalterung nach Anspruch 14, wobei die Werkzeugaufnahme (38) zwei diametral zueinander angeordnete Sicherungsvorrichtungen (100) aufweist.
16. Werkzeughalterung nach Anspruch 14 oder 15, wobei die Sicherungsvorrichtung (100) ein Kugelschnäpper ist, der eine durch eine Feder (102) vorgespannte, in eine Nut (46, 48) des Werkzeugs (14) zumindest teilweise eingreifende Kugel (104) aufweist.
17. Werkzeughalterung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Werkzeughalterung (20) zumindest eine Rollenanordnung (92, 94) hat und ein Kettenglied (36) eines Werkzeugmagazins (18) ausbildet.
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