WO2018033604A1 - Machine tool and machine tool arrangement - Google Patents

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WO2018033604A1
WO2018033604A1 PCT/EP2017/070876 EP2017070876W WO2018033604A1 WO 2018033604 A1 WO2018033604 A1 WO 2018033604A1 EP 2017070876 W EP2017070876 W EP 2017070876W WO 2018033604 A1 WO2018033604 A1 WO 2018033604A1
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tool
magazine
rake
tools
machine tool
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PCT/EP2017/070876
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German (de)
French (fr)
Inventor
Sascha Jaumann
Wolfgang RÖMPP
Original Assignee
Mauser-Werke Oberndorf Maschinenbau Gmbh
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Publication date
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    • B23Q2003/155414Transfer mechanisms, e.g. tool gripping arms; Drive mechanisms therefore the transfer mechanism comprising two or more grippers
    • B23Q2003/155449Transfer mechanisms, e.g. tool gripping arms; Drive mechanisms therefore the transfer mechanism comprising two or more grippers linearly movable only

Definitions

  • the invention relates to a machine tool according to the preamble of claim 1 and to a machine tool arrangement designed with such machine tools.
  • Machine tools or machining centers for machining of workpieces in series production are auten as single or multi-spindle, with customary as single spindle and double spindle with single quill and four- and six-spindle are designed with monobloc quills, in which several work spindles are arranged parallel next to each other.
  • the sleeves are movable in the Z direction in a carriage, which in turn is adjustable in a frame in the Y direction. The entire frame with the carriage can be moved along an X-axis.
  • the workpieces to be machined are arranged on a workpiece carrier, which is often designed with rotary axes, which allow an adjustment of the workpiece held thereon in an A-axis and / or B-axis.
  • the tool change is preferably carried out automatically, wherein the tools are arranged in a tool magazine.
  • a robot or handling device can be used, which removes a tool to be replaced from the one or more work spindles and places in an empty space of the tool magazine and parallel takes a new tool from the tool magazine and inserts into the work spindle.
  • Such a tool change system requires a considerable device complexity, especially in multi-spindle machines.
  • the tool change takes a relatively long time, so that the chip-to-chip time is considerable and thus adversely affects the productivity of the machining center.
  • the device complexity can be reduced somewhat if a so-called "pick-up system” is used, in which the tools are held, for example, in a chain-shaped tool magazine and the work spindle (s) suitable control are moved in the direction of the tool magazine to store the workpiece no longer required at an empty place and take over a new tool.
  • a disadvantage of this solution is that the process in the pick-up position due to the long travels is relatively slow, so that even in such a system, the chip-to-chip times are capable of improvement.
  • the invention has for its object to provide a machine tool and a machine tool assembly, which allow a quick tool change.
  • the machine tool has at least one tool or work spindle, which can be moved along linear guides in the X, Y and / or Z direction.
  • the machine tool further has a tool magazine with a plurality of holders for tools that can be inserted or removed from the work spindle by means of a manipulator.
  • the machine tool further has a workpiece carrier for at least one workpiece to be machined.
  • the tool magazine is arranged above the work spindles.
  • the manipulator is designed in the manner of a rake, which has at least one receptacle per work spindle for a new tool to be removed from the tool magazine and an empty space for a tool held in the work spindle.
  • This manipulator / rake is movable for tool change in the X and Z direction in the direction of a provision position between the tool magazine and the work spindle, wherein the machine tool is designed such that the work spindle for tool change at least in sections can be controlled synchronously to the manipulator.
  • the term "rake” is understood to mean a gripper construction in which the receptacles for the tool to be removed from the tool magazine and the tool to be removed from the work spindle are oriented in the same direction In the takeover position, both shots point in the same direction.
  • the rake can be made in one piece or else from several elements. The latter solution is used when the rake is to be assigned to multiple spindles.
  • a tool required in the sequence can be brought by means of the manipulator in the direction of the transfer / provision position.
  • the manipulator / rake and the work spindle are controlled synchronously so that the held in the work spindle "old” tool is transferred to the empty space of the rake and in a subsequent relative movement held on the rake "new" tool is inserted into the work spindle ,
  • the movements of the work spindle and the rake are synchronized either mechanically or control technology.
  • the change is particularly simple when the tool magazine has a quiver for each tool, in which the tool is used axially parallel to the spindle axis.
  • the rake via which the tool or tools can be moved in the direction of the provisioning position, has in one variant of the invention a gripper which can be opened towards the work spindle.
  • the construction of the tool magazine is particularly simple when it is formed with a revolving chain conveyor on which the tools are arranged with their axes in one plane, preferably in a horizontal plane. Such a tool magazine with tools arranged in one plane requires a minimum of installation space, so that the entire machine tool can be made compact.
  • a chain pitch of a chain of the tool magazine is preferably designed as a function of the number of work spindles, so that the number of work spindles corresponding number of tool holders and empty spaces is provided on the manipulator / rake with minimal space.
  • the transfer of the tools to the rake can be simplified by a rear slider for pushing out the tools from the quiver.
  • Sleds in Z-direction are adjustable, assigned to each work spindle on a rake an empty space and a transfer point for a to be taken or a "new" tool, which are then arranged transversely to the spindle axis side by side, wherein the axial distance of the tools the center distance corresponds to the work spindles.
  • the rake may be formed in one piece or by a plurality of individual rakes.
  • a rake is assigned to each work spindle in the case of a multiplicity of work spindles.
  • the rake can be carried out with a rake on which an empty space is formed for a pickup and a tool holder for a "new" tool, in other words, at each rake there is a transfer place and an empty place
  • These images are oriented in the same direction, ie, in an arrangement in which the tool magazine is arranged above (in the direction of gravity) of the work spindle (s), they are oriented downwards, ie in the direction of the respective work spindle.
  • the arithmetic arm is preferably designed with a pivot drive, via which the arithmetic arm can be pivoted from a basic position into a displacement position.
  • the recording In both the home position and in the travel position, the recording has, in principle, the same orientation explained above (preferably in the direction of the work spindle):
  • the recordings are connected via a suitable kinematics, for example a parallelogram kinematics with the pivot drive and the rake, so that the orientation described is maintained during the pivoting.
  • a suitable kinematics for example a parallelogram kinematics with the pivot drive and the rake, so that the orientation described is maintained during the pivoting.
  • the control of the or the rake (s) is simplified if the manipulator is designed with a tool length measuring device that detects the tool length, so that in dependence on the tool length, the control takes place.
  • the productivity of the machine tool can be further improved if a torpedo changer is provided for long tools.
  • a Torpedowechsler has a torpedo magazine, which is arranged in the region between the at least one work spindle and the tool magazine or the manipulator and which has a linear axis for moving out a long tool from the torpedo magazine in a transfer position. The long tool can then be transferred in this transfer position to an empty location of the rake or directly to an empty space of the tool magazine.
  • the device complexity for the torpedo magazine is minimal, if this is held in the movable carriage in the Y direction. Accordingly Then a long tool can be moved by adjusting the carriage in the X and Y direction in its transfer position.
  • Axes are held parallel to the tools in the torpedo magazine and / or in the tool magazine.
  • the transfer of the held in the additional tool magazine tools can then be done via another manipulator.
  • At least two of the above-described machine tools are linked to one another, wherein the tool magazines of the individual machine tools, in particular the additional machine tool, are operatively connected via a linking manipulator.
  • FIG. 1 is a three-dimensional view of a machine tool, which is designed with a tool magazine according to the invention
  • FIG. 2 shows a rear view of a guide of working spindles of the machine tool according to FIG. 1;
  • Figure 3 is a schematic diagram of the arrangement of tool magazines of a machine tool according to Figure 1;
  • FIG. 4 shows an individual view of a monoblock quill for a machine tool according to FIG. 1
  • FIG. 5 shows an individual view of a tool magazine of the machine tool according to FIG. 1;
  • FIG. 6 shows a rear view of a manipulator for a tool magazine according to FIG. 5;
  • FIG. 7 shows a variant of the manipulator according to FIG. 6
  • FIG. 8 shows a schematic illustration to illustrate a fast tool change
  • FIG. 9 shows a schematic diagram for clarifying the function of a torpedo changer of the machine tool according to FIG. 1;
  • FIG. 10 shows a machine tool arrangement with a multiplicity of machine tools according to FIG. 1;
  • Figure 1 1 shows a variant of a manipulator and Figure 12 shows the manipulator according to Figure 1 1 in a travel position.
  • FIG. 1 shows a three-dimensional representation of a machining center according to the invention, referred to hereafter as machine tool 1.
  • the machine tool 1 is designed as a double spindle with two working spindles 2, 4 designed as single quills.
  • the machine tool can also be performed with only one spindle or with more spindles, for example as a four-spindle or six-spindle.
  • a monoblock quill (see FIG. 4) is preferably used for all work spindles.
  • the sleeves of the work spindles 2, 4 are movably guided on a carriage 5 of the machine tool 1 in the Z direction (ie in the direction of the spindle axis).
  • the carriage 5 is adjustable along a vertical Y-axis on a frame 8 of a machine frame 6 by means of two linear drives 12, 10.
  • This frame 8 is in turn movable via a linear drive 24 along an X-axis.
  • controls the linear axle kinematics and quills are held on spindles 2, 4 tools in the X, Y and Z direction adjustable.
  • the tools required for machining the workpieces are stored in a tool magazine 13, in which these tools 36 are received with their axes in the horizontal direction (X direction).
  • This tool magazine 13 thus extends approximately in the horizontal direction above the work spindles 2, 4.
  • a torpedo changer 17 is provided for long tools in the area above the work spindles 2, 4.
  • a hydraulic unit 14 In the region of the machine tool 1 indicated on the right in FIG. 1, inter alia, a hydraulic unit 14, a central lubrication unit and other devices for supplying energy and fuel are arranged.
  • a part of a panel 16 of the machine tool 1 is removed so that a working space 18 and a loading space 20 are visible.
  • a changing device for the workpieces to be machined is formed by a pivotable double-turn clamp 22, which has two workpiece carriers, one of which is arranged in the loading space 20, so that it can be loaded with workpiece blanks to be machined.
  • the other workpiece carrier is arranged in the working space 18, so that the workpieces clamped there can be processed simultaneously via the work spindles 2, 4.
  • Figure 2 shows the machine frame 6 without casing and accessories from the rear, i. seen from the side facing away from the working space 18 side.
  • the frame 8 which can be adjusted in the X-direction by means of the linear axis 24 (see FIG. 1), can be seen, which slides along horizontal guides 26, 28 on the
  • Machine frame 6 is guided.
  • the carriage 5 in the vertical direction (Y direction) by means of the two linear axes / linear motors 10, 12 adjustable.
  • two individual quills of the work spindles 2, 4 are guided in the illustrated embodiment, which can be moved in the Z direction in the carriage 5.
  • a A simple reversing clamp 22 ' is used - such a modification can be easily realized by the modular machine tool concept depending on the requirement profile.
  • a chip conveyor 30 To the back of the machine tool 1 towards a chip conveyor 30 is further formed.
  • the tool magazine 13 which will be explained in greater detail below, is guided circumferentially in a horizontal plane in the upper region of the machine frame 6 and extends through openings 32 in side cheeks of the machine frame 6.
  • FIG. 3 shows a further rear view of a machine tool 1 according to the invention.
  • this is designed as a chain conveyor and has a chain 34, on which the individual tools 36 are held so that their axes are approximately in a horizontal plane.
  • the chain 34 is formed circumferentially and extends approximately along a rectangular path with rounded deflection regions, where they - as explained above - through openings 32 of the side cheeks 37, 38 extend therethrough.
  • a drive of the double reversing clamp 22 or of the turning clamp 22 ' is mounted on the machine frame side.
  • a gantry drive is used for the turnbuckle whose rotary axes are mounted in receptacles 40 of the side cheeks 36, 38 and 22 can be brought into operative engagement with the double-vice clamp 22 by means of a coupling / interface with the arranged in the working space tool carrier.
  • the machine tool 1 can be designed with an additional tool magazine 42 on the back.
  • This additional tool magazine 42 has a circumferential chain 44, on which the tools 36 are also held with their axes in the horizontal direction. However, this chain runs in a vertical plane - the trajectory of the auxiliary tool magazine 42 is thus employed perpendicular to the trajectory of the tool magazine 13.
  • tools can be kept, which are not required in the current processing operation, but can be supplied to the tool magazine 13 in the processing of other workpieces via manipulators, not shown, so that a very fast conversion to different manufacturing tasks is possible.
  • FIG. 4 shows a monoblock spindle 46 in which four synchronously driven work spindles 2, 4, 48, 50 are mounted.
  • the Monoblockpinole 46 can be adjusted along the Z guides 52 in the Z direction in the carriage 5. Accordingly, the machine tool 1 depending on the manufacturing task as a one-, two-or multi-spindle (for example, with four or six work spindles) are performed.
  • single-pinolenoids are used in single- or twin-spindle machines, whereas in arrangements with more than two working spindles, single-block quillols are preferred.
  • the workpiece carrier is loaded with a corresponding number of workpieces to be machined.
  • FIG. 5 shows an individual view of the tool magazine 13.
  • this tool magazine 13 has a chain 34 running around in the horizontal direction, which is guided along a chain guide 54.
  • the drive takes place via two drive motors 56, 58 which drive the chain 54 via pinion or the like.
  • On the chain a plurality of tool holders 60 are mounted. These each have a U- or V-shaped, in the view of Figure 5 downwardly opening gripper 61 which engages in a gripper groove of the respective clamping cone (HSK) of the tool 36 and can be opened for transfer.
  • HSK clamping cone
  • the tool change can be further accelerated if, instead of the gripper 61 in FIG. 6, quivers 78 (see FIG. 8) are used, which embrace the tool-cone-side region of the respective tool 36 and hold it in the horizontal position shown in FIG. The transfer to the manipulator then takes place only by pulling the tool 36 in the axial direction of the quiver. This will be in Explained in more detail below.
  • This excavation movement can be assisted by a rearward slide arrangement (not shown)
  • FIG. 6 shows a first exemplary embodiment of a manipulator 62, which is preferably held movably on the machine frame 6 in the Z and Y directions.
  • the manipulator 62 has a rake 64 which is adjustable via said linear axis kinematics in the Y and Z directions.
  • This linear axis kinematics enables a position-controlled positioning of the rake 64.
  • This has a tool holder 66a corresponding to the number of working spindles 2, 4, 48, 50,...
  • 66b, 66c, 66d and adjacent to these tool holders each have an empty space 68a, 68b, 68c, 68d.
  • the tool holders 66 and the empty spaces 68 each have a gripper which can be designed, for example, like the previously described gripper of the tool magazine.
  • the U-shaped or V-shaped gripper which opens downwards toward the work spindle, engages with its gripper legs in gripper grooves of the tool cone, so that the tools 36 are reliably held in their illustrated horizontal position.
  • the opening and closing of the gripper can be positively controlled or via its own drives.
  • the gripper spacing is selected as a function of the distance of the working spindles 2, 4, 48, 50 and may be adjustable in order to allow adaptation to different Pinolenabmix.
  • the Y and Z linear guides of the rake 64 are indicated in a highly schematized manner in the illustration according to FIG. Figure 7 shows an embodiment in which the rake 64 is slightly different than in the embodiment of Figure 6 is formed.
  • the rake 64 is embodied with a computing plate 70, on which the tool holders 66 and the empty spaces 68 (only one reference symbol in each case in FIG. 7) are held with their grippers 72.
  • This angle-shaped computing plate 70 can then - as the exemplary embodiment according to FIG.
  • FIG. 6 shows steps of the tool change in a schematic representation, wherein in the individual representations a) to i) of the machine frame 6 in the X direction movable frame 8 is shown along which the carriage 5 in the Y direction along Y guides 74 is adjustable.
  • the monoblock quill 46 is movably guided in the Z direction with the work spindles 2, 4, 48, 50.
  • each work spindle is designed with an HSK clamping system and carries in each case a tool 36 ' , via which a workpiece is machined, which is held on a rotary table 76 of the double-turn vice 22. This can be pivoted during processing to a perpendicular to the plane extending A-axis.
  • the horizontal rotating tool magazine 13 is shown, which - as mentioned above - is not executed with grippers but with quivers 78.
  • each quiver 78 engages around the cone side of the associated workpiece 36.
  • the rake 64 of the Y- and Z-directional manipulator 62 is initially located above the tools 36 provided for replacement.
  • the gripper with its tool holders 66 is arranged above four tools 36.
  • the rake 64 is then moved down in the Y direction in the Y direction, as indicated in FIG. 8 a, so that the grippers 72 are in operative engagement with a gripper groove 80 of each "new" tool 36 to be transferred
  • the tools 36 are then pulled out of the quiver 78.
  • the rake 64 moves in the Y direction downwards in the direction of that in the figures 8b and 8c, during this pulling and lowering movement of the rake 64, the carriage 5 is moved with the "old" tools 36 ' away from the workpiece and up to the ready position.
  • the manipulator axis is synchronized control technology or mechanically, so that the tool change by synchronous movement of the manipulator 62 (rake 64) and the work spindles is performed. Initially, as shown in FIG.
  • the "old” tools 36 ' and the “new” tools 36 are positioned in a plane to one another, so that the "old” Tools 36 ' with respect to the empty spaces 68 of the rake 64 are aligned.
  • the "old” tools 36 ' are then transferred to the empty spaces 68 of the rake 64 and then by an extension movement in the Z direction and an offset in the X direction of the carriage fifth the "new" tools 36 in the spindles 2, 4, 48, 50 used. This is illustrated in FIG. 8f, which shows a plan view of the working space 18.
  • the "old" tools 36 'and the “new” tools 36 are held in this position adjacent to each other on the rake 64, wherein all empty spaces 68 and tool holders 66 are occupied.
  • This actual tool change (remove old tool 36 'and place it in empty space 68 of rake 64, transfer to new tool 36, transfer new tool 36 to work spindle 2, 4, 48, 50 and move manipulator 62 / rake 64 in Y direction) with synchronous movement of rake 64 and working spindles 2, 4, 48, 50.
  • the Z-axis of the machine thereby executes a U-shaped, rounded path, whereby a very fast effective changeover time is effected.
  • the adjustable span-to-chip time can be less than 2 seconds in such a kinematics.
  • FIG. 8g shows the tool change step in which the new tools 36 are transferred to the work spindles 2, 4, 48, 50 and then, as a result, the rake 64 in the Z direction from the work spindles 2, 4, 48 , 50 away and then according to Figure 8h in the Y direction upwards, is moved towards the tool magazine 13 so that the old tools 36 'in quiver 78 of empty spaces 68 of the tool magazine 13 can be used. This insertion is done by adjusting the rake 64 in the Z direction. Parallel to this, the "new" tools 36 arranged in the work spindles are moved via the linear axis kinematic for machining the workpiece.
  • FIG. 8i shows this end position after the tool change has been carried out. Accordingly, the old tools 36 'are held on the rake 64 or inserted into the tool magazine 13.
  • the "new" tools 36 process the workpieces which are not visible in FIG. 8i and which are held on a workpiece carrier 82 of a double-turn vice 22 pivoted into the working space 18.
  • the workpieces can be tensioned on rotary tables which pivot the workpiece to allow for a B-axis.
  • a second workpiece carrier 84 of the double-turn vice 22 is then pivoted out of the working space 18 into a loading station 20, at which the machined workpieces are removed and the workpiece carrier 84 is loaded with workpiece blanks.
  • a special feature of the tool change method described is that the tool change in principle due to the synchronous movement of
  • Rake 64 and the spindles 2, 4, 48, 50 takes place without stopping and thus is carried out very quickly.
  • the synchronization is ensured by a mechanical coupling of the rake 64 with the tool change movement of the work spindles 2, 4, 48, 50 or via a control technology coupling.
  • the grippers 72 of the rake 64 can be actuated for example via a link or the like. In principle, however, an individual control via the machine control is possible.
  • the tool magazine 13 with the circulating chain 34 is suitable for tools 36 up to a predetermined length. Particularly long tools 86 (see also FIG. 1) are not held on this tool magazine 13, since the requisite borrowed openings 32 on the machine frame 6 would be relatively large and thus adversely affect the statics.
  • Such long tools 86 are accommodated in the torpedo changer 17.
  • This Torpedowechsler 17 is placed as shown in Figures 1 and 9 on the carriage 5, on which the Monoblockpinole 46 is held movable in the Z direction.
  • a torpedo magazine of the Torpedowechslers 17 has, for example, according to the number of spindles 2, 4, 48, 50 room for four long tools 86. These can also be kept in a kind of quiver Torpedomagazins and are by means of a Ausschiebeantriebes 88 in the arrow direction (see Figure 9a ) so that they then protrude into the working space 18 according to FIG. 9b.
  • the area in which the torpedo magazine is accommodated with the long tools 86 received therein is covered by an axle cover, for example in the form of a link apron.
  • this axle cover must be opened, so that the long tool 86 can be retracted as shown in Figure 9b in the working space 18.
  • the long tools 86 can then be inserted into either a gripper 61 or a quiver 78 of the tool magazine 13.
  • an adjustment in the Z direction for transfer so that the long tools 86 are then positioned in the tool magazine 13.
  • the long tools 86 can be replaced via the manipulator 46 according to the sequence shown in Figure 8 against "old” tools or the tool transfer takes place according to the conventional "pick-up system” in which the work spindles 2, 4 , 48, 50 are moved via the linear axis kinematics in the Y and Z directions, for example, to transfer an old tool (not shown) to an empty space and to take over the new, long tool 86, so that after a feed in Z- and Y-direction ( Figure 9e), the long tools 86 receiving working spindles 2, 4, 48, 50 are brought into operative engagement with the workpiece to be machined 76, which is stretched on the workpiece carrier 82 of the reversing clamp 22 (or double reversing vice).
  • the long tools 86 to be loaded can also be transferred directly to the manipulator 62 and then inserted in the work spindle 2, 4, 48, 50 in the manner described above with reference to FIG. 8 instead of the "old" tools 36 ' .
  • FIG. 10 finally shows a machine tool arrangement with three machine tools 1, V, 1 ", which are designed in the manner described above and which are formed with a tool chain 90. All three machine tools 1, V, 1" have a tool magazine 13, 13 ', 13 " on, possibly not shown Torpedowechsler and rearwardly arranged additional tool magazines 42, 42 ', 42 ".
  • the machine tool arrangement is associated with a common linking manipulator 92, can be removed via the tools 36 from one or more of said tool magazines 13, 42, 17 and fed to another tool magazine.
  • the concatenation manipulator 92 is implemented with a concatenation magazine 94 which can be moved along two or three axes (X, Y, Z axis) in order to take over tools 36 and transfer them to another tool magazine.
  • the concatenation magazine 94 is designed accordingly with quivers or grippers for holding the tools.
  • a highly flexible machine tool assembly 90 is created, which, so to speak self-managing, selects the tools required for a variety of manufacturing tasks from the tool magazines without external intervention and then according to the explained with reference to Figures 8 and 9 tool change processes in the work spindles of the machine tools 1, 1 ', 1 ".
  • This linking manipulator makes taking over, retracting, withdrawing or transversing tools possible.
  • the linking manipulator 92 can also be in operative connection with a setting space (not shown), so that the latter is required Tool can be supplied.
  • the manipulator 62 is designed with a rake 64, which is assigned to one or more work spindles 48, 50.
  • each work spindle 48, 50 is assigned a respective manipulator 62 with a rake 64.
  • That the manipulator 62 is composed in a multi-spindle accordingly from a plurality of manipulators, each with a rake 64, which are held in each case in the Z and Y directions movable on a machine frame 6.
  • the rakes can also be attached to a common arithmetic holder, which can be moved in the Y and Z directions.
  • the linear axis kinematics used for adjustment in the Y and Z directions enables a position-controlled positioning of the rake 64.
  • the manipulator 62 has a console 96, which can be moved by means of the linear axis kinematics in the Y and Z directions (and possibly also in the X direction).
  • the U-shaped bracket 96 of the rake 64 is mounted, which is pivotable about a pivot axis C by means of a pivot drive 98.
  • the console 96 has two console cheeks 100, 102, wherein the pivot drive 98 attached to the console cheek 100 and the rake 64 between the two console cheeks 100, 102 is mounted.
  • the rake 64 has a rake drive 98 connected to the rake arm 104, at the end portions pivotally a tool holder 66 and an empty space 68 are arranged.
  • the tool holder 66 and the empty space 68 are each carried out with a gripper which opens down to the work spindle and engages with its gripper arms in gripper grooves of the tool cone, so that the indicated tool 36 is held in the horizontal position becomes.
  • a parallelogram arm 106 is mounted on the console cheek 102 and forms a parallelogram with the arithmetic arm 104, the end sections of the arithmetic arm 104 and the parallelogram arm 106 each being attached to a holder 108, 1 10 are articulated.
  • the Anlenk- points of Parallelogrammarms 106 on the holders 108, 1 10 are also offset from the articulation points of the arithmetic arm 104 down.
  • the tool holder 66 is attached to the holder 108 and the gripper of the empty space 68 on the holder 1 10.
  • This parallelogram lever kinematics is designed so that the gripper always open during the pivoting movement of the rake 64 downward toward the working spindle 48, 50 out.
  • FIG. 11 shows the rake 64 in a basic position in which, for example, the "old" tool can be removed from the work spindle 48 via the gripper of the empty space 68 and the "new" tool previously removed from the tool magazine 13 via the tool holder 66 is used in this work spindle 48. That is, in the basic position shown in Figure 1 1, the tool change takes place.
  • the rake 64 can be adjusted via the pivot drive 98 into the travel position shown in FIG. In this position, the parallelogram arrangement with the rake arm 104 and the parallelogram arm 106 is pivoted from the horizontal position shown in FIG. 11 into a vertical position.
  • Swivel drive 98 held the respective gripper in its illustrated orientation towards the work spindle.
  • the tool 36 held in FIG. 11 is pivoted downwards along a curved trajectory into the traversing position shown in FIG.
  • the empty space 68 is pivoted, but this also retains its orientation during this pivoting, so that it dips in the travel position shown in FIG 12 in the space between the two console cheeks 100, 102 and between the associated end portions of the parallelogram 106 and the Rechenarms 104, while the tool holder 66 is arranged with the holder 108 approximately in extension of the parallelogram arm 106 and the rake arm 104.
  • the new tool 36 is taken over from the tool magazine.
  • the manipulator 62 With a subsequent Y-stroke, the manipulator 62 can then be moved downwards through the alley formed in the tool magazine 13, without fear of a collision with the tools arranged laterally thereof held in the tool magazine 13. Accordingly, the width of the manipulator 62 is slightly smaller than the width of a chain link (tool spacing) of the tool magazine 13.
  • the rake 64 When entering the working space, the rake 64 is then pivoted into its basic position shown in FIG. 11, so that now the empty space 68 is ready for the rapid tool change to pick up the "old" tool 36.
  • the "new" tool 36 is then located
  • the new tool 36 is then inserted into the work spindle 48 and then via the pivot drive 98 of the rake 64, more precisely, its parallelogram kinematics (rake 104, parallelogram).
  • gram arm 106, holders 108, 110) are pivoted so that the empty space 68 is brought with the "old" tool 36 into the position shown in Figure 12.
  • the tool can then move back in the Y direction towards the tool magazine 13 and after the Swiveling the rake 64 back into place.
  • Such a pivotable rake 64 is then assigned to a multi-spindle corresponding to each work spindle 48, 50.
  • the manipulator 62 for rapid tool change additionally with a horrin-direction running over which the tool length can be detected and taken into account in the control.
  • the spindles associated with the consoles 96 can be held on a common support arm. In principle, it is also possible to keep the individual consoles 96 directly on the machine frame.
  • a single pivot drive 98 can also be provided in order to pivot all rakes 64 in parallel between the basic position and the displacement position.
  • each tool is designed with a data interface, so that parameters of the respective tools, such as, for example, the tool length and other tool data, can be called up via the machine control.

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Abstract

The invention relates to a machine tool (1) having at least one tool spindle or working spindle (2, 4) which is movable along linear guides in the X-, Y- and/or Z-direction and is guided on a machine frame (6), and having a tool magazine (13) with a multiplicity of holders for tools (36) which are insertable into the working spindle (2, 3) or removable therefrom by means of a manipulator (62), and having a workpiece carrier (82, 84) for a workpiece (76) to be machined, characterized in that the tool magazine (13) is arranged above the working spindles (2, 4, 48, 50) and the manipulator (62) has a rack (64) which has, per working spindle (2, 4, 48, 50), at least one tool receptacle (66) for a new tool (36) to be removed from the tool magazine (13) and an empty space (68) for a tool (36') held in the working spindle (2, 4, 48, 50), and which is movable, preferably in the X- and Z-direction, between the tool magazine (13) and the working spindle (2, 4, 48, 50) for a tool change, wherein the machine tool is designed to move the working spindle (2, 4, 48, 50) synchronously with the rack (54) during the tool change.

Description

Werkzeugmaschine und Werkzeugmaschinenanordnung  Machine tool and machine tool arrangement
Beschreibung Die Erfindung betrifft eine Werkzeugmaschine gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 sowie eine mit derartigen Werkzeugmaschinen ausgeführte Werkzeugmaschinenanordnung. The invention relates to a machine tool according to the preamble of claim 1 and to a machine tool arrangement designed with such machine tools.
Werkzeugmaschinen oder Bearbeitungszentren zur spanabhebenden Bearbeitung von Werkstücken in der Serienproduktion sind als Ein- oder Mehrspindler augeführt, wobei üblicher weise Einspindler und Doppelspindler mit Einzelpinolen und Vier- und Sechsspindler mit Monoblockpinolen ausgeführt sind, in denen mehrere Arbeitsspindeln parallel nebeneinander liegend angeordnet sind. Die Pinolen sind in Z-Richtung in einem Schlitten verfahrbar, der seinerseits in einem Rahmen in Y-Richtung verstellbar ist. Der gesamte Rahmen mit dem Schlitten kann entlang einer X-Achse bewegt werden. Die zu bearbeitenden Werkstücke sind auf einem Werkstückträger angeordnet, der häufig mit Rundachsen ausgeführt ist, die eine Verstellung des darauf gehaltenen Werkstückes in einer A-Achse und/oder B-Achse ermöglichen. Der Werkzeugwechsel erfolgt vorzugsweise automatisch, wobei die Werkzeuge in einem Werkzeugmagazin angeordnet sind. Zum Werkzeugwechsel kann ein Roboter oder Handlingsgerät verwendet werden, das ein auszuwechselndes Werkzeug aus der oder den Arbeitsspindeln entnimmt und an einem Leerplatz des Werkzeugmagazins ablegt und parallel dazu ein neues Werkzeug aus dem Werkzeugmagazin entnimmt und in die Arbeitsspindel einsetzt. Ein derartiges Werkzeugwechselsystem erfordert insbesondere bei Mehrspindlern einen erheblichen vorrichtungstechnischen Aufwand. Hinzu kommt, dass der Werkzeugwechsel relativ lange dauert, so dass die Span-ZuSpan-Zeit erheblich ist und somit die Produktivität des Bearbeitungszentrums negativ beeinflusst. Machine tools or machining centers for machining of workpieces in series production are augeführt as single or multi-spindle, with customary as single spindle and double spindle with single quill and four- and six-spindle are designed with monobloc quills, in which several work spindles are arranged parallel next to each other. The sleeves are movable in the Z direction in a carriage, which in turn is adjustable in a frame in the Y direction. The entire frame with the carriage can be moved along an X-axis. The workpieces to be machined are arranged on a workpiece carrier, which is often designed with rotary axes, which allow an adjustment of the workpiece held thereon in an A-axis and / or B-axis. The tool change is preferably carried out automatically, wherein the tools are arranged in a tool magazine. For tool change, a robot or handling device can be used, which removes a tool to be replaced from the one or more work spindles and places in an empty space of the tool magazine and parallel takes a new tool from the tool magazine and inserts into the work spindle. Such a tool change system requires a considerable device complexity, especially in multi-spindle machines. In addition, the tool change takes a relatively long time, so that the chip-to-chip time is considerable and thus adversely affects the productivity of the machining center.
Der vorrichtungstechnische Aufwand lässt sich etwas verringern, wenn ein so genanntes„Pick-Up-System" verwendet wird, bei dem die Werkzeuge beispielsweise in einem kettenförmigen Werkzeugmagazin gehalten sind und die Arbeitsspindel(n) durch geeignete Ansteuerung in Richtung zum Werkzeugmagazin verfahren werden, um das nicht mehr benötigte Werkstück an einem Leerplatz abzulegen und ein neues Werkzeug zu übernehmen. Nachteilig bei dieser Lösung ist, dass das Verfahren in die Pick- Up-Position aufgrund der langen Verfahrwege relativ langsam ist, so dass auch bei einem derartigen System die Span-Zu-Span-Zeiten verbesserungsfähig sind. The device complexity can be reduced somewhat if a so-called "pick-up system" is used, in which the tools are held, for example, in a chain-shaped tool magazine and the work spindle (s) suitable control are moved in the direction of the tool magazine to store the workpiece no longer required at an empty place and take over a new tool. A disadvantage of this solution is that the process in the pick-up position due to the long travels is relatively slow, so that even in such a system, the chip-to-chip times are capable of improvement.
Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Werkzeugmaschine und eine Werkzeugmaschinenanordnung zu schaffen, die einen schnellen Werkzeugwechsel ermöglichen. In contrast, the invention has for its object to provide a machine tool and a machine tool assembly, which allow a quick tool change.
Diese Aufgabe wird durch eine Werkzeugmaschine mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst. Hinsichtlich der Werkzeugmaschinenanordnung wird die Aufgabe durch die Merkmalskombination des Patentanspruches 18 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. This object is achieved by a machine tool having the features of claim 1. With regard to the machine tool assembly, the object is achieved by the feature combination of claim 18. Advantageous developments of the invention are the subject of the dependent claims.
Die erfindungsgemäße Werkzeugmaschine hat zumindest eine Werkzeug- oder Arbeitsspindel, die entlang Linearführungen in X-, Y- und/oder Z-Richtung verfahrbar ist. Die Werkzeugmaschine hat des Weiteren ein Werkzeugmagazin mit einer Vielzahl von Halterungen für Werkzeuge, die mittels eines Manipulators in die Arbeitsspindel einsetzbar oder aus dieser entnehmbar sind. Die Werkzeugmaschine hat des Weiteren einen Werkstückträger für zumindest ein zu bearbeitendes Werkstück. Erfindungsgemäß ist das Werkzeugmagazin oberhalb der Arbeitsspindeln angeordnet. Der Manipulator ist nach Art eines Rechens ausgeführt, der pro Arbeitsspindel zumindest eine Auf- nähme für ein neues, aus dem Werkzeugmagazin zu entnehmendes Werkzeug und einen Leerplatz für ein in der Arbeitsspindel gehaltenes Werkzeug hat. Dieser Manipulator/Rechen ist zum Werkzeugwechsel in X- und Z-Richtung in Richtung einer Bereitstellungsposition zwischen dem Werkzeugmagazin und der Arbeitsspindel verfahrbar, wobei die Werkzeugmaschine derart ausgelegt ist, dass die Arbeitsspindel zum Werk- zeugwechsel zumindest abschnittsweise synchron zum Manipulator ansteuerbar ist. Unter dem Begriff„Rechen" wird eine Greiferkonstruktion verstanden, bei der die Aufnahmen für das aus dem Werkzeugmagazin zu entnehmende Werkzeug und das aus der Arbeitsspindel zu entnehmende Werkzeug in gleicher Richtung orientiert sind. D.h. in der Übernahmeposition weisen beide Aufnahmen in die gleiche Richtung. Der Rechen kann dabei einstückig oder aber auch aus mehreren Elementen bestehen. Die letztgenannte Lösung wird dann angewendet, wenn der Rechen mehreren Spindeln zugeordnet sein soll. The machine tool according to the invention has at least one tool or work spindle, which can be moved along linear guides in the X, Y and / or Z direction. The machine tool further has a tool magazine with a plurality of holders for tools that can be inserted or removed from the work spindle by means of a manipulator. The machine tool further has a workpiece carrier for at least one workpiece to be machined. According to the invention, the tool magazine is arranged above the work spindles. The manipulator is designed in the manner of a rake, which has at least one receptacle per work spindle for a new tool to be removed from the tool magazine and an empty space for a tool held in the work spindle. This manipulator / rake is movable for tool change in the X and Z direction in the direction of a provision position between the tool magazine and the work spindle, wherein the machine tool is designed such that the work spindle for tool change at least in sections can be controlled synchronously to the manipulator. The term "rake" is understood to mean a gripper construction in which the receptacles for the tool to be removed from the tool magazine and the tool to be removed from the work spindle are oriented in the same direction In the takeover position, both shots point in the same direction. The rake can be made in one piece or else from several elements. The latter solution is used when the rake is to be assigned to multiple spindles.
Somit kann bereits während der Bearbeitung eines Werkstücks mittels eines Werkzeugs ein in der Folge benötigtes Werkzeug mittels des Manipulators in Richtung der Übergabe-/Bereitstellungsposition gebracht werden. Zum Werkzeugwechsel werden dann der Manipulator/Rechen und die Arbeitsspindel synchron so angesteuert, dass das in der Arbeitsspindel gehaltene„alte" Werkzeug an den Leerplatz des Rechens übergeben wird und in einer anschließenden Relativbewegung das am Rechen gehaltene„neue" Werkzeug in die Arbeitsspindel eingesetzt wird. Thus, already during the machining of a workpiece by means of a tool, a tool required in the sequence can be brought by means of the manipulator in the direction of the transfer / provision position. For tool change then the manipulator / rake and the work spindle are controlled synchronously so that the held in the work spindle "old" tool is transferred to the empty space of the rake and in a subsequent relative movement held on the rake "new" tool is inserted into the work spindle ,
Durch diese erfindungsgemäße Ausgestaltung der Werkzeugmaschine kann der Werkzeugwechsel und damit die Span-Zu-Span-Zeit deutlich gegenüber dem eingangs beschriebenen Stand der Technik verringert werden, wobei der vorrichtungstechnische Aufwand minimal ist. So muss beispielsweise bei einem Mehrspindler lediglich der Rechen mit einer entsprechenden Anzahl von Aufnahmen/Leerplätzen ausgeführt sein, um den Werkzeugwechsel für alle Arbeitsspindeln in einem Arbeitsgang durchzuführen. This inventive design of the machine tool, the tool change and thus the chip-to-chip time can be significantly reduced compared to the prior art described above, the device complexity is minimal. For example, in a multi-spindle machine, only the rake with a corresponding number of shots / empty spaces must be executed in order to carry out the tool change for all work spindles in a single operation.
Bei einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung sind die Bewegungen der Arbeitsspindel und des Rechens entweder mechanisch oder regelungstechnisch synchronisiert. Das Wechseln ist besonders einfach, wenn das Werkzeugmagazin für jedes Werkzeug einen Köcher hat, in den das Werkzeug achsparallel zur Spindelachse einsetzbar ist. In a particularly preferred embodiment of the invention, the movements of the work spindle and the rake are synchronized either mechanically or control technology. The change is particularly simple when the tool magazine has a quiver for each tool, in which the tool is used axially parallel to the spindle axis.
Der Rechen, über den das oder die Werkzeuge in Richtung der Bereitstellungsposi- tion verfahrbar sind, hat bei einer Variante der Erfindung einen zur Arbeitsspindel hin zu öffnenden Greifer. Der Aufbau des Werkzeugmagazins ist besonders einfach, wenn dieses mit einem umlaufenden Kettenförderer ausgebildet ist, an dem die Werkzeuge mit ihren Achsen in einer Ebene, vorzugsweise in einer Horizontalebene angeordnet sind. Ein derartiges Werkzeugmagazin mit in einer Ebene angeordneten Werkzeugen erfordert einen mini- malen Bauraum, so dass die gesamte Werkzeugmaschine kompakt ausgeführt werden kann. The rake, via which the tool or tools can be moved in the direction of the provisioning position, has in one variant of the invention a gripper which can be opened towards the work spindle. The construction of the tool magazine is particularly simple when it is formed with a revolving chain conveyor on which the tools are arranged with their axes in one plane, preferably in a horizontal plane. Such a tool magazine with tools arranged in one plane requires a minimum of installation space, so that the entire machine tool can be made compact.
Eine Kettenteilung einer Kette des Werkzeugmagazins ist vorzugsweise in Abhängigkeit von der Anzahl der Arbeitsspindeln ausgelegt, so dass an dem Manipula- tor/Rechen bei minimalem Bauraum die der Anzahl der Arbeitsspindeln entsprechende Anzahl von Werkzeugaufnahmen und Leerplätzen vorgesehen ist. A chain pitch of a chain of the tool magazine is preferably designed as a function of the number of work spindles, so that the number of work spindles corresponding number of tool holders and empty spaces is provided on the manipulator / rake with minimal space.
Das Übergeben der Werkzeuge an den Rechen kann durch einen rückwärtigen Schieber zum Ausschieben der Werkzeuge aus dem Köcher vereinfacht sein. The transfer of the tools to the rake can be simplified by a rear slider for pushing out the tools from the quiver.
Wie erwähnt, sind bei einem Mehrspindler, dessen Arbeitsspindeln in einem As mentioned, are in a multi-spindle, whose spindles in one
Schlitten in Z-Richtung verstellbar sind, jeder Arbeitsspindel an einem Rechen ein Leerplatz und ein Übergabeplatz für ein zu übernehmendes bzw. ein„neues" Werkzeug zugeordnet, die dann quer zur Spindelachse nebeneinander liegend angeordnet sind, wo- bei der Achsabstand der Werkzeuge dem Achsabstand der Arbeitsspindeln entspricht. Sleds in Z-direction are adjustable, assigned to each work spindle on a rake an empty space and a transfer point for a to be taken or a "new" tool, which are then arranged transversely to the spindle axis side by side, wherein the axial distance of the tools the center distance corresponds to the work spindles.
Der Rechen kann einstückig oder durch mehrere einzelne Rechen ausgebildet sein. The rake may be formed in one piece or by a plurality of individual rakes.
Bei einem Ausführungsbeispiel ist es vorgesehen, dass bei einer Vielzahl von Ar- beitsspindeln jeder Arbeitsspindel ein Rechen zugeordnet ist. Der Rechen kann bei einer Variante der Erfindung mit einem Rechenarm ausgeführt sein, an dem ein Leerplatz Aufnahme für ein zu übernehmendes und eine Werkzeugaufnahme für ein„neues" Werkzeug ausgebildet ist. Mit anderen Worten gesagt, an jedem der Rechen ist ein Übergabeplatz und ein Leerplatz ausgeführt. Diese Aufnahmen sind dabei jeweils in die gleiche Richtung orientiert. So sind diese Aufnahmen bei einer Anordnung, bei der das Werkzeugmagazin oberhalb (in Schwerkraftrichtung gesehen) der Arbeitsspindel(n) angeordnet ist, nach unten, d.h. in Richtung zur jeweiligen Arbeitsspindel orientiert. Der Rechenarm ist vorzugsweise mit einem Schwenkantrieb ausgeführt, über den der Rechenarm aus einer Grundposition in eine Verfahrstellung verschwenkbar ist. Sowohl in der Grundposition als auch in der Verfahrstellung hat die Aufnahme im Prinzip die gleiche, oben erläuterte Orientierung (vorzugsweise in Richtung zur Arbeitsspindel): In one exemplary embodiment, it is provided that a rake is assigned to each work spindle in the case of a multiplicity of work spindles. In one variant of the invention, the rake can be carried out with a rake on which an empty space is formed for a pickup and a tool holder for a "new" tool, in other words, at each rake there is a transfer place and an empty place These images are oriented in the same direction, ie, in an arrangement in which the tool magazine is arranged above (in the direction of gravity) of the work spindle (s), they are oriented downwards, ie in the direction of the respective work spindle. The arithmetic arm is preferably designed with a pivot drive, via which the arithmetic arm can be pivoted from a basic position into a displacement position. In both the home position and in the travel position, the recording has, in principle, the same orientation explained above (preferably in the direction of the work spindle):
Bei einem besonders einfach aufgebauten Ausführungsbeispiel der Erfindung sind die Aufnahmen über eine geeignete Kinematik, beispielsweise eine Parallelogrammkinematik mit dem Schwenkantrieb und dem Rechenarm verbunden, so dass während der Verschwenkung die beschriebene Orientierung beibehalten wird. In a particularly simply constructed embodiment of the invention, the recordings are connected via a suitable kinematics, for example a parallelogram kinematics with the pivot drive and the rake, so that the orientation described is maintained during the pivoting.
Selbstverständlich kann anstelle einer derartigen Parallelogrammkinematik auch eine sonstige Kinematik, beispielsweise eine Schieberkinematik oder eine Getriebekinematik oder aber auch eine geeignete motorische Steuerung vorgesehen sein, um die Orientierung zu behalten. Of course, instead of such a parallelogram kinematics, it is also possible to provide a different kinematics, for example a slide kinematics or a transmission kinematics, or else a suitable motor control in order to maintain the orientation.
Die Ansteuerung des oder der Rechen(s) ist vereinfacht, wenn der Manipulator mit einer Werkzeuglängenmessvorrichtung ausgeführt ist, der die Werkzeuglänge erfasst, so dass in Abhängigkeit von der Werkzeuglänge die Ansteuerung erfolgt. Die Produktivität der Werkzeugmaschine lässt sich weiter verbessern, wenn für lange Werkzeuge ein Torpedowechsler vorgesehen ist. Ein derartiger Torpedowechsler hat ein Torpedomagazin, das im Bereich zwischen der zumindest einen Arbeitsspindel und dem Werkzeugmagazin bzw. dem Manipulator angeordnet ist und das eine Linearachse zum Herausfahren eines langen Werkzeuges aus dem Torpedomagazin in eine Übergabeposition hat. Das lange Werkzeug kann dann in dieser Übergabeposition an einen Leerplatz des Rechens oder direkt an einen Leerplatz des Werkzeugmagazins übergeben werden. The control of the or the rake (s) is simplified if the manipulator is designed with a tool length measuring device that detects the tool length, so that in dependence on the tool length, the control takes place. The productivity of the machine tool can be further improved if a torpedo changer is provided for long tools. Such a Torpedowechsler has a torpedo magazine, which is arranged in the region between the at least one work spindle and the tool magazine or the manipulator and which has a linear axis for moving out a long tool from the torpedo magazine in a transfer position. The long tool can then be transferred in this transfer position to an empty location of the rake or directly to an empty space of the tool magazine.
Dabei ist es besonders bevorzugt, wenn in dem Torpedomagazin mehrere lange Werkzeuge nebeneinander liegend angeordnet sind. It is particularly preferred if several long tools are arranged side by side in the torpedo magazine.
Der vorrichtungstechnische Aufwand für das Torpedomagazin ist minimal, wenn dieses auf dem in Y-Richtung verfahrbaren Schlitten gehalten ist. Dementsprechend kann dann ein langes Werkzeug durch Verstellen des Schlittens in X- und Y-Richtung in seine Übergabeposition verfahren werden. The device complexity for the torpedo magazine is minimal, if this is held in the movable carriage in the Y direction. Accordingly Then a long tool can be moved by adjusting the carriage in the X and Y direction in its transfer position.
Die Anmelderin behält sich vor, auf diesen Torpedowechsler eigene unabhängige Ansprüche zu richten. The Applicant reserves the right to make independent claims on this torpedo changer.
Die Flexibilität des Bearbeitungszentrums/der Werkzeugmaschine bei der Bewältigung unterschiedlicher Fertigungsaufgaben ist besonders groß, wenn rückseitig ein weiteres Zusatz-Werkzeugmagazin vorgesehen ist, in dem die Werkzeuge mit ihren The flexibility of the machining center / machine tool in coping with different manufacturing tasks is particularly great when the back of another additional tool magazine is provided in which the tools with their
Achsen parallel zu den Werkzeugen im Torpedomagazin und/oder im Werkzeugmagazin gehalten sind. Die Übergabe der im Zusatz-Werkzeugmagazin gehaltenen Werkzeuge kann dann über einen weiteren Manipulator erfolgen. Axes are held parallel to the tools in the torpedo magazine and / or in the tool magazine. The transfer of the held in the additional tool magazine tools can then be done via another manipulator.
Bei der erfindungsgemäßen Werkzeugmaschine sind zumindest zwei der vorbe- schriebenen Werkzeugmaschinen mit einander verkettet, wobei die Werkzeugmagazine der einzelnen Werkzeugmaschinen, insbesondere die Zusatz-Werkzeugmaschine, über einen Verkettungsmanipulator in Wirkverbindung stehen. In the case of the machine tool according to the invention, at least two of the above-described machine tools are linked to one another, wherein the tool magazines of the individual machine tools, in particular the additional machine tool, are operatively connected via a linking manipulator.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen: Preferred embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to schematic drawings. Show it:
Figur 1 eine dreidimensionale Darstellung einer Werkzeugmaschine, die mit einem erfindungsgemäßen Werkzeugmagazin ausgeführt ist; Figur 2 eine rückwärtige Ansicht einer Führung von Arbeitsspindeln der Werkzeugmaschine gemäß Figur 1 ; Figure 1 is a three-dimensional view of a machine tool, which is designed with a tool magazine according to the invention; FIG. 2 shows a rear view of a guide of working spindles of the machine tool according to FIG. 1;
Figur 3 eine Prinzipdarstellung der Anordnung von Werkzeugmagazinen einer Werkzeugmaschine gemäß Figur 1 ; Figure 3 is a schematic diagram of the arrangement of tool magazines of a machine tool according to Figure 1;
Figur 4 eine Einzeldarstellung einer Monoblockpinole für eine Werkzeugmaschine gemäß Figur 1 ; Figur 5 eine Einzeldarstellung eines Werkzeugmagazins der Werkzeugmaschine gemäß Figur 1 ; FIG. 4 shows an individual view of a monoblock quill for a machine tool according to FIG. 1; FIG. 5 shows an individual view of a tool magazine of the machine tool according to FIG. 1;
Figur 6 eine Rückansicht eines Manipulators für ein Werkzeugmagazin gemäß Figur 5; FIG. 6 shows a rear view of a manipulator for a tool magazine according to FIG. 5;
Figur 7 eine Variante des Manipulators gemäß Figur 6; FIG. 7 shows a variant of the manipulator according to FIG. 6;
Figur 8 eine Prinzipdarstellung zur Verdeutlichung eines schnellen Werkzeug- wechseis; FIG. 8 shows a schematic illustration to illustrate a fast tool change;
Figur 9 eine Prinzipdarstellung zur Verdeutlichung der Funktion eines Torpedowechslers der Werkzeugmaschine gemäß Figur 1 ; Figur 10 eine Werkzeugmaschinenanordnung mit einer Vielzahl von Werkzeugmaschinen gemäß Figur 1 ; FIG. 9 shows a schematic diagram for clarifying the function of a torpedo changer of the machine tool according to FIG. 1; FIG. 10 shows a machine tool arrangement with a multiplicity of machine tools according to FIG. 1;
Figur 1 1 eine Variante eines Manipulators und Figur 12 den Manipulator gemäß Figur 1 1 in einer Verfahrposition . Figure 1 1 shows a variant of a manipulator and Figure 12 shows the manipulator according to Figure 1 1 in a travel position.
Figur 1 zeigt eine dreidimensionale Darstellung eines erfindungsgemäßen Bearbeitungszentrums, im Folgenden Werkzeugmaschine 1 genannt. Die Werkzeugmaschine 1 ist bei diesem Ausführungsbeispiel als Doppelspindler mit zwei als Einzelpinolen ausge- führten Arbeitsspindeln 2, 4 ausgeführt. Dies ist jedoch nur beispielhaft, selbstverständlich kann die Werkzeugmaschine auch mit nur einer Spindel oder mit mehr Spindeln, beispielsweise als Vier- oder Sechsspindler ausgeführt werden. Bei diesen Mehrspindelsystemen wird vorzugsweise eine Monoblockpinole (siehe Figur 4) für alle Arbeitsspindeln verwendet. Die Pinolen der Arbeitspindeln 2, 4 sind in Z-Richtung (d.h. in Rich- tung der Spindelachse) verfahrbar an einem Schlitten 5 der Werkzeugmaschine 1 geführt. Der Schlitten 5 ist entlang einer senkrechten Y-Achse an einem Rahmen 8 eines Maschinengestells 6 mittels zweier Linearantriebe 12, 10 verstellbar Dieser Rahmen 8 ist wiederum über einen Linearantrieb 24 entlang einer X-Achse verfahrbar. Durch ent- sprechende Ansteuerungen der Linearachsenkinematik und der Pinolen sind die an Arbeitsspindeln 2, 4 gehaltenen Werkzeuge in X-, Y- und Z-Richtung verstellbar. FIG. 1 shows a three-dimensional representation of a machining center according to the invention, referred to hereafter as machine tool 1. In this exemplary embodiment, the machine tool 1 is designed as a double spindle with two working spindles 2, 4 designed as single quills. However, this is only an example, of course, the machine tool can also be performed with only one spindle or with more spindles, for example as a four-spindle or six-spindle. In these multi-spindle systems, a monoblock quill (see FIG. 4) is preferably used for all work spindles. The sleeves of the work spindles 2, 4 are movably guided on a carriage 5 of the machine tool 1 in the Z direction (ie in the direction of the spindle axis). The carriage 5 is adjustable along a vertical Y-axis on a frame 8 of a machine frame 6 by means of two linear drives 12, 10. This frame 8 is in turn movable via a linear drive 24 along an X-axis. By speaking controls the linear axle kinematics and quills are held on spindles 2, 4 tools in the X, Y and Z direction adjustable.
Die bei der Bearbeitung der Werkstücke benötigten Werkzeuge sind in einem Werk- zeugmagazin 13 gespeichert, in dem diese Werkzeuge 36 mit ihren Achsen in Horizontalrichtung (X-Richtung) aufgenommen sind. Dieses Werkzeugmagazin 13 erstreckt sich somit in etwa in Horizontalrichtung oberhalb der Arbeitsspindeln 2, 4. Zusätzlich ist im Bereich oberhalb der Arbeitsspindeln 2, 4 noch ein Torpedowechsler 17 für lange Werkzeuge vorgesehen. The tools required for machining the workpieces are stored in a tool magazine 13, in which these tools 36 are received with their axes in the horizontal direction (X direction). This tool magazine 13 thus extends approximately in the horizontal direction above the work spindles 2, 4. In addition, a torpedo changer 17 is provided for long tools in the area above the work spindles 2, 4.
In dem in Figur 1 rechts angedeuteten Bereich der Werkzeugmaschine 1 sind unter anderem ein Hydraulikaggregat 14, ein Zentralschmierungsaggregat und sonstige Einrichtungen zur Energie-/Bethebsstoffversorgung angeordnet. In der Darstellung gemäß Figur 1 ist ein Teil einer Verkleidung 16 der Werkzeugmaschine 1 entfernt, so dass ein Arbeitsraum 18 und ein Beladeraum/-platz 20 sichtbar sind. Eine Wechselvorrichtung für die zu bearbeitenden Werkstücke ist durch einen verschwenkbaren Doppelwendespanner 22 ausgebildet, der zwei Werkstückträger aufweist, von denen einer im Beladeraum 20 angeordnet ist, so dass dieser mit zu bear- beitenden Werkstückrohlingen beladen werden kann. Der andere Werkstückträger ist im Arbeitsraum 18 angeordnet, so dass die dort gespannten Werkstücke simultan über die Arbeitsspindeln 2, 4 bearbeitbar sind. In the region of the machine tool 1 indicated on the right in FIG. 1, inter alia, a hydraulic unit 14, a central lubrication unit and other devices for supplying energy and fuel are arranged. In the illustration according to FIG. 1, a part of a panel 16 of the machine tool 1 is removed so that a working space 18 and a loading space 20 are visible. A changing device for the workpieces to be machined is formed by a pivotable double-turn clamp 22, which has two workpiece carriers, one of which is arranged in the loading space 20, so that it can be loaded with workpiece blanks to be machined. The other workpiece carrier is arranged in the working space 18, so that the workpieces clamped there can be processed simultaneously via the work spindles 2, 4.
Figur 2 zeigt das Maschinengestell 6 ohne Verkleidung und Zusatzaggregate von der Rückseite, d.h. von der vom Arbeitsraum 18 abgewandten Seite her gesehen. In dieser Darstellung sieht man den in X-Richtung mittels der Linearachse 24 (siehe Figur 1 ) verstellbaren Rahmen 8, der entlang von Horizontalführungen 26, 28 an dem Figure 2 shows the machine frame 6 without casing and accessories from the rear, i. seen from the side facing away from the working space 18 side. In this illustration, the frame 8, which can be adjusted in the X-direction by means of the linear axis 24 (see FIG. 1), can be seen, which slides along horizontal guides 26, 28 on the
Maschinengestell 6 geführt ist. In dem Rahmen 8 ist der Schlitten 5 in Vertikalrichtung (Y-Richtung) mittels der beiden Linearachsen/Linearmotoren 10, 12 verstellbar. Im Schlitten sind beim dargestellten Ausführungsbeispiel zwei Einzelpinolen der Arbeitsspindeln 2, 4 geführt, die in Z-Richtung im Schlitten 5 verfahrbar sind. Bei dem in Figur 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist anstelle eines Doppelwendespanners ein ein- facher Wendespanner 22' verwendet - eine derartige Modifikation ist durch das modu- lare Werkzeugmaschinenkonzept ohne weiteres je nach Anforderungsprofil realisierbar. Machine frame 6 is guided. In the frame 8, the carriage 5 in the vertical direction (Y direction) by means of the two linear axes / linear motors 10, 12 adjustable. In the slide, two individual quills of the work spindles 2, 4 are guided in the illustrated embodiment, which can be moved in the Z direction in the carriage 5. In the exemplary embodiment illustrated in FIG. 2, instead of a double reversing clamp, a A simple reversing clamp 22 'is used - such a modification can be easily realized by the modular machine tool concept depending on the requirement profile.
Zur Rückseite der Werkzeugmaschine 1 hin ist des Weiteren ein Späneförderer 30 ausgebildet. To the back of the machine tool 1 towards a chip conveyor 30 is further formed.
Gemäß der Darstellung in Figur 2 ist das im Folgenden noch näher erläuterte Werkzeugmagazin 13 in einer Horizontalebene im oberen Bereich des Maschinengestells 6 umlaufend geführt und erstreckt sich dabei durch Durchbrüche 32 in Seitenwangen des Maschinengestells 6. According to the illustration in FIG. 2, the tool magazine 13, which will be explained in greater detail below, is guided circumferentially in a horizontal plane in the upper region of the machine frame 6 and extends through openings 32 in side cheeks of the machine frame 6.
Der in Figur 2 nicht dargestellte Torpedowechsler 17 ist auf der in Figur 2 sichtbaren Oberseite des Schlittens 5 angeordnet. Figur 3 zeigt eine weitere Rückansicht einer erfindungsgemäßen Werkzeugmaschine 1 . In dieser Darstellung ist der Verlauf des Werkzeugmagazins 13 gut sichtbar. Demgemäß ist dieses als Kettenförderer ausgeführt und hat eine Kette 34, an der die einzelnen Werkzeuge 36 so gehalten sind, dass ihre Achsen in etwa in einer Horizontalebene liegen. Die Kette 34 ist umlaufend ausgebildet und verläuft in etwa entlang einer rechteckigen Bahn mit verrundeten Umlenkbereichen, wobei sie sich - wie vorstehend erläutert - durch Durchbrüche 32 der Seitenwangen 37, 38 hindurch erstrecken. Ein Antrieb des Doppelwendespanners 22 bzw. des Wendespanners 22' ist maschinengestellseitig gelagert. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel wird für die Wendespanner ein Gantryantrieb verwendet, dessen Rundachsen in Aufnahmen 40 der Seitenwangen 36, 38 gelagert sind und die beim Doppelwendespanner 22 mittels einer Kupplung/Schnittstelle mit dem im Arbeitsraum angeordneten Werkzeugträger in Wirkeingriff bringbar sind. The torpedo changer 17 (not shown in FIG. 2) is arranged on the upper side of the carriage 5 visible in FIG. FIG. 3 shows a further rear view of a machine tool 1 according to the invention. In this illustration, the course of the tool magazine 13 is clearly visible. Accordingly, this is designed as a chain conveyor and has a chain 34, on which the individual tools 36 are held so that their axes are approximately in a horizontal plane. The chain 34 is formed circumferentially and extends approximately along a rectangular path with rounded deflection regions, where they - as explained above - through openings 32 of the side cheeks 37, 38 extend therethrough. A drive of the double reversing clamp 22 or of the turning clamp 22 'is mounted on the machine frame side. In the illustrated embodiment, a gantry drive is used for the turnbuckle whose rotary axes are mounted in receptacles 40 of the side cheeks 36, 38 and 22 can be brought into operative engagement with the double-vice clamp 22 by means of a coupling / interface with the arranged in the working space tool carrier.
Wie des Weiteren in Figur 3 sichtbar ist, kann die Werkzeugmaschine 1 rückseitig mit einem Zusatz-Werkzeugmagazin 42 ausgeführt sein. Auch dieses Zusatz- Werkzeugmagazin 42 hat eine umlaufende Kette 44, an der die Werkzeuge 36 mit Ihren Achsen ebenfalls in Horizontalrichtung gehalten sind. Diese Kette läuft jedoch in einer vertikalen Ebene um - die Bewegungsbahn des Zusatz-Werkzeugmagazins 42 ist somit senkrecht zur Bewegungsbahn des Werkzeugmagazins 13 angestellt. Auf diesem Zusatz-Werkzeugmagazin 42 können Werkzeuge gehalten werden, die beim laufenden Bearbeitungsvorgang nicht benötigt werden, jedoch bei der Bearbeitung anderer Werkstücke über nicht dargestellte Manipulatoren dem Werkzeugmagazin 13 zugeführt wer- den können, so dass eine sehr schnelle Umrüstung auf unterschiedliche Fertigungsaufgaben möglich ist. As can also be seen in FIG. 3, the machine tool 1 can be designed with an additional tool magazine 42 on the back. This additional tool magazine 42 has a circumferential chain 44, on which the tools 36 are also held with their axes in the horizontal direction. However, this chain runs in a vertical plane - the trajectory of the auxiliary tool magazine 42 is thus employed perpendicular to the trajectory of the tool magazine 13. On this additional tool magazine 42 tools can be kept, which are not required in the current processing operation, but can be supplied to the tool magazine 13 in the processing of other workpieces via manipulators, not shown, so that a very fast conversion to different manufacturing tasks is possible.
Figur 4 zeigt eine Monoblockpinole 46, in der vier synchron angetriebene Arbeitsspindeln 2, 4, 48, 50 gelagert sind. Die Monoblockpinole 46 kann entlang der Z- Führungen 52 in Z-Richtung im Schlitten 5 verstellt werden. Dementsprechend kann die Werkzeugmaschine 1 je nach Fertigungsaufgabe als Ein-, Zwei- oder Mehrspindler (beispielsweise mit vier oder sechs Arbeitsspindeln) ausgeführt werden. Wie erwähnt, werden bei Ein- oder Zweispindlern Einzelpinolen verwendet, während bei Anordnungen mit mehr als zwei Arbeitsspindeln Monoblockpinolen bevorzugt sind. Ent- sprechend der Anzahl der Arbeitsspindeln 2, 4, 48, 50 wird der Werkstückträger mit einer entsprechenden Anzahl von zu bearbeitenden Werkstücken beladen. FIG. 4 shows a monoblock spindle 46 in which four synchronously driven work spindles 2, 4, 48, 50 are mounted. The Monoblockpinole 46 can be adjusted along the Z guides 52 in the Z direction in the carriage 5. Accordingly, the machine tool 1 depending on the manufacturing task as a one-, two-or multi-spindle (for example, with four or six work spindles) are performed. As mentioned, single-pinolenoids are used in single- or twin-spindle machines, whereas in arrangements with more than two working spindles, single-block quillols are preferred. Depending on the number of work spindles 2, 4, 48, 50, the workpiece carrier is loaded with a corresponding number of workpieces to be machined.
Figur 5 zeigt eine Einzeldarstellung des Werkzeugmagazins 13. Wie erläutert, hat dieses Werkzeugmagazin 13 eine in Horizontalrichtung umlaufende Kette 34, die ent- lang einer Kettenführung 54 geführt ist. Der Antrieb erfolgt dabei über zwei Antriebsmotoren 56, 58, die über Ritzel oder dergleichen die Kette 54 antreiben. An der Kette sind eine Vielzahl von Werkzeughaltern 60 gelagert. Diese haben jeweils einen U- oder V- förmigen, sich in der Ansicht gemäß Figur 5 nach unten hin öffnenden Greifer 61 , der in eine Greiferrille des jeweiligen Spannkegels (HSK) des Werkzeugs 36 eingreift und zur Übergabe geöffnet werden kann. In der Darstellung gemäß Figur 5 sieht man deutlich die Horizontalanordnung der an der Kette 34 gehaltenen Werkzeuge 36. FIG. 5 shows an individual view of the tool magazine 13. As explained, this tool magazine 13 has a chain 34 running around in the horizontal direction, which is guided along a chain guide 54. The drive takes place via two drive motors 56, 58 which drive the chain 54 via pinion or the like. On the chain a plurality of tool holders 60 are mounted. These each have a U- or V-shaped, in the view of Figure 5 downwardly opening gripper 61 which engages in a gripper groove of the respective clamping cone (HSK) of the tool 36 and can be opened for transfer. The illustration according to FIG. 5 clearly shows the horizontal arrangement of the tools 36 held on the chain 34.
Der Werkzeugwechsel lässt sich weiter beschleunigen, wenn anstelle der Greifer 61 in Figur 6 Köcher 78 (siehe Figur 8) verwendet werden, die den werkzeugkegelseitigen Bereich des jeweiligen Werkzeugs 36 umgreifen und dieses in der in Figur 5 dargestellten Horizontalposition halten. Die Übergabe an den Manipulator erfolgt dann lediglich durch Herausziehen des Werkzeugs 36 in Axialrichtung aus dem Köcher. Dies wird im Folgenden noch näher erläutert. Diese Aushubbewegung kann durch eine nicht dargestellte rückwärtige Schieberanordnung unterstützt werden The tool change can be further accelerated if, instead of the gripper 61 in FIG. 6, quivers 78 (see FIG. 8) are used, which embrace the tool-cone-side region of the respective tool 36 and hold it in the horizontal position shown in FIG. The transfer to the manipulator then takes place only by pulling the tool 36 in the axial direction of the quiver. This will be in Explained in more detail below. This excavation movement can be assisted by a rearward slide arrangement (not shown)
Figur 6 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel eines Manipulators 62, der vorzugs- weise in Z- und Y-Richtung verfahrbar an dem Maschinengestell 6 gehalten ist. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel hat der Manipulator 62 einen Rechen 64, der über die genannte Linearachsenkinematik in Y- und Z-Richtung verstellbar ist. Diese Linear- achsenkinematik ermöglicht eine lagegeregelte Positionierung des Rechens 64. Dieser hat entsprechend der Anzahl an Arbeitsspindeln 2, 4, 48, 50, ... für jede Arbeitsspindel bzw. für jedes dort einzusetzende Werkzeug 36a, 36b, 36c, 36d eine Werkzeugaufnahme 66a, 66b, 66c, 66d sowie benachbart zu diesen Werkzeugaufnahmen jeweils einen Leerplatz 68a, 68b, 68c, 68d. Die Werkzeugaufnahmen 66 und die Leerplätze 68 haben jeweils einen Greifer, der beispielsweise wie der vorbeschriebene Greifer des Werkzeugmagazins ausgeführt sein kann. Der sich nach unten, zur Arbeitsspindel hin öffnende U- oder V-förmige Greifer greift mit seinen Greiferschenkeln in Greiferrillen des Werkzeugkegels ein, so dass die Werkzeuge 36 zuverlässig in ihrer dargestellten Horizontalposition gehalten sind. Das Öffnen und Schließen des Greifers kann zwangsgesteuert oder über eigene Antriebe erfolgen. Der Greiferabstand ist dabei in Abhängigkeit vom Abstand der Arbeitsspindeln 2, 4, 48, 50 gewählt und kann verstellbar sein, um eine Anpassung an unterschiedliche Pinolenabstände zu ermöglichen. FIG. 6 shows a first exemplary embodiment of a manipulator 62, which is preferably held movably on the machine frame 6 in the Z and Y directions. In the illustrated embodiment, the manipulator 62 has a rake 64 which is adjustable via said linear axis kinematics in the Y and Z directions. This linear axis kinematics enables a position-controlled positioning of the rake 64. This has a tool holder 66a corresponding to the number of working spindles 2, 4, 48, 50,... For each work spindle or for each tool 36a, 36b, 36c, 36d to be inserted therein , 66b, 66c, 66d and adjacent to these tool holders each have an empty space 68a, 68b, 68c, 68d. The tool holders 66 and the empty spaces 68 each have a gripper which can be designed, for example, like the previously described gripper of the tool magazine. The U-shaped or V-shaped gripper, which opens downwards toward the work spindle, engages with its gripper legs in gripper grooves of the tool cone, so that the tools 36 are reliably held in their illustrated horizontal position. The opening and closing of the gripper can be positively controlled or via its own drives. The gripper spacing is selected as a function of the distance of the working spindles 2, 4, 48, 50 and may be adjustable in order to allow adaptation to different Pinolenabstände.
Die Y- und Z-Linearführungen des Rechens 64 sind in der Darstellung gemäß Figur 6 stark schematisiert angedeutet. Figur 7 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem der Rechen 64 etwas anders als beim Ausführungsbeispiel gemäß Figur 6 ausgebildet ist. Dabei ist der Rechen 64 mit einer Rechenplatte 70 ausgeführt, an der die Werkzeugaufnahmen 66 und die Leerplätze 68 (in Figur 7 lediglich jeweils ein Bezugszeichen verwendet) mit ihren Greifern 72 gehalten sind. Diese winkelförmige Rechenplatte 70 kann dann - wie das Aus- führungsbeispiel gemäß Figur 6 - in Vertikalrichtung (Y-Achse) und in Richtung der Spindelachse (Z-Richtung) verstellt werden, um die oben genannte Übergabeposition/Bereitstellungsposition anzufahren, in der die Werkzeuge 36 bei synchroner Bewegung der Arbeitsspindeln 2, 4, 48, 50 gewechselt werden. Dieser Werkzeugwechsel wird anhand Figur 8 erläutert. Diese zeigt Schritte des Werkzeugwechsels in einer schematisierten Darstellung, wobei in den Einzeldarstellungen a) bis i) der am Maschinengestell 6 in X-Richtung verfahrbare Rahmen 8 dargestellt ist, entlang dem der Schlitten 5 in Y-Richtung entlang Y-Führungen 74 verstellbar ist. Im Schlitten 5 ist die Monoblockpinole 46 mit den Arbeitsspindeln 2, 4, 48, 50 in Z-Richtung verfahrbar geführt. Es sei angenommen, dass jede Arbeitsspindel mit einem HSK-Spannsystem ausgeführt ist und jeweils ein Werkzeug 36' trägt, über das ein Werkstück bearbeitet wird, das an einem Rundtisch 76 des Doppelwendespanners 22 gehalten ist. Dieser kann während der Bearbeitung um eine sich senkrecht zur Zeichenebene erstreckende A-Rundachse verschwenkt werden. In der Figur 8a oben rechts ist das horizontal umlaufende Werkzeugmagazin 13 dargestellt, das - wie vorstehend erwähnt - nicht mit Greifern sondern mit Köchern 78 ausgeführt ist. Wie erwähnt, umgreift jeder Köcher 78 die Kegelseite des zugeordneten Werkstückes 36. Der Rechen 64 des in Y- und Z-Richtung verfahrbaren Manipulators 62 befindet sich zunächst oberhalb der Werkzeuge 36, die für eine Auswechselung vorgesehen sind. D.h. bei einer Monoblockpinole 46 mit vier Arbeitsspindeln 2, 4, 48, 50 ist der Greifer mit seinen Werkzeugaufnahmen 66 oberhalb von vier Werkzeugen 36 angeordnet. Während der spanabhebenden Bearbeitung des Werkstückes 76 wird dann zum Werk- zeugwechsel der Rechen 64 - wie in Figur 8a angedeutet - in Y-Richtung nach unten gefahren, so dass die Greifer 72 in Wirkeingriff mit einer Greiferrille 80 jedes zu übernehmenden„neuen" Werkzeugs 36 gelangt. Durch ein Verfahren des Rechens 64 in Z- Richtung (siehe Figur 8b) werden die Werkzeuge 36 dann aus dem Köcher 78 heraus gezogen. Im Anschluss daran fährt der Rechen 64 in Y-Richtung nach unten in Rich- tung der in den Figuren 8b und 8c dargestellten Übergabe- oder Bereitstellungsposition. Während dieser Herauszieh- und Absenkbewegung des Rechens 64 wird der Schlitten 5 mit den„alten" Werkzeugen 36' weg vom Werkstück und nach oben, hin zur Bereitstellungsposition verfahren. Ab einer bestimmten Z-Position des Schlittens 5 (oder der Arbeitsspindeln 2, 4, 48, 50) wird die Manipulatorachse steuerungstechnisch oder auch mechanisch synchronisiert, so dass der Werkzeugwechsel durch synchronische Bewegung des Manipulators 62 (Rechen 64) und der Arbeitsspindeln durchgeführt wird. Dabei werden zunächst, wie in Figur 8d dargestellt, die„alten" Werkzeuge 36' und die „neuen" Werkzeuge 36 in einer Ebene zu einander positioniert, so dass die„alten" Werkzeuge 36' mit Bezug zu den Leerplätzen 68 des Rechens 64 ausgerichtet sind. Durch ein Verfahren des Rechens 64 oder des Schlittens 5 in Z-Richtung werden dann die„alten" Werkzeuge 36' an die Leerplätze 68 des Rechens 64 übergeben und dann durch eine Ausfahrbewegung in Z-Richtung und einen Versatz in X-Richtung des Schlittens 5 die„neuen" Werkzeuge 36 in die Arbeitsspindeln 2, 4, 48, 50 eingesetzt. Dies ist in Figur 8f dargestellt, die eine Draufsicht auf den Arbeitsraum 18 zeigt. D.h. die „alten" Werkzeuge 36' und die„neuen" Werkzeuge 36 sind in dieser Position nebeneinander liegend an dem Rechen 64 gehalten, wobei alle Leerplätze 68 und Werkzeugaufnahmen 66 besetzt sind. Dieser eigentliche Werkzeugwechsel (altes Werkzeug 36' entnehmen und in Leerplatz 68 des Rechens 64 einsetzen, Positionierung zum neuen Werkzeug 36, neues Werkzeug 36 an Arbeitsspindel 2, 4, 48, 50 übergeben und Manipulator 62/Rechen 64 in Y-Richtung wegfahren) erfolgt bei synchroner Bewegung von Rechen 64 und Arbeitsspindeln 2, 4, 48, 50. Die Z-Achse der Maschine führt dabei eine U-förmige, verrundete Bahn aus, wodurch eine sehr schnelle effektive Wechselzeit be- wirkt wird. Die einstellbare Span-Zu-Span-Zeit kann bei einer derartigen Kinematik bei weniger als 2 Sekunden liegen. The Y and Z linear guides of the rake 64 are indicated in a highly schematized manner in the illustration according to FIG. Figure 7 shows an embodiment in which the rake 64 is slightly different than in the embodiment of Figure 6 is formed. In this case, the rake 64 is embodied with a computing plate 70, on which the tool holders 66 and the empty spaces 68 (only one reference symbol in each case in FIG. 7) are held with their grippers 72. This angle-shaped computing plate 70 can then - as the exemplary embodiment according to FIG. 6 - be adjusted in the vertical direction (Y-axis) and in the direction of the spindle axis (Z-direction) in order to approach the abovementioned transfer position / provision position, in which the tools 36 be changed in synchronous movement of the spindles 2, 4, 48, 50. This tool change will be explained with reference to FIG. This shows steps of the tool change in a schematic representation, wherein in the individual representations a) to i) of the machine frame 6 in the X direction movable frame 8 is shown along which the carriage 5 in the Y direction along Y guides 74 is adjustable. In the carriage 5, the monoblock quill 46 is movably guided in the Z direction with the work spindles 2, 4, 48, 50. It is assumed that each work spindle is designed with an HSK clamping system and carries in each case a tool 36 ' , via which a workpiece is machined, which is held on a rotary table 76 of the double-turn vice 22. This can be pivoted during processing to a perpendicular to the plane extending A-axis. In the figure 8a top right, the horizontal rotating tool magazine 13 is shown, which - as mentioned above - is not executed with grippers but with quivers 78. As mentioned, each quiver 78 engages around the cone side of the associated workpiece 36. The rake 64 of the Y- and Z-directional manipulator 62 is initially located above the tools 36 provided for replacement. In other words, in the case of a monoblock spindle 46 with four work spindles 2, 4, 48, 50, the gripper with its tool holders 66 is arranged above four tools 36. During machining of the workpiece 76, the rake 64 is then moved down in the Y direction in the Y direction, as indicated in FIG. 8 a, so that the grippers 72 are in operative engagement with a gripper groove 80 of each "new" tool 36 to be transferred By a method of the rake 64 in the Z direction (see Figure 8b), the tools 36 are then pulled out of the quiver 78. Following this, the rake 64 moves in the Y direction downwards in the direction of that in the figures 8b and 8c, during this pulling and lowering movement of the rake 64, the carriage 5 is moved with the "old" tools 36 ' away from the workpiece and up to the ready position. From a certain Z position of the carriage 5 (or the work spindles 2, 4, 48, 50), the manipulator axis is synchronized control technology or mechanically, so that the tool change by synchronous movement of the manipulator 62 (rake 64) and the work spindles is performed. Initially, as shown in FIG. 8d, the "old" tools 36 ' and the "new" tools 36 are positioned in a plane to one another, so that the "old" Tools 36 ' with respect to the empty spaces 68 of the rake 64 are aligned. By a method of the rake 64 or the carriage 5 in the Z direction, the "old" tools 36 ' are then transferred to the empty spaces 68 of the rake 64 and then by an extension movement in the Z direction and an offset in the X direction of the carriage fifth the "new" tools 36 in the spindles 2, 4, 48, 50 used. This is illustrated in FIG. 8f, which shows a plan view of the working space 18. That is, the "old" tools 36 'and the "new" tools 36 are held in this position adjacent to each other on the rake 64, wherein all empty spaces 68 and tool holders 66 are occupied. This actual tool change (remove old tool 36 'and place it in empty space 68 of rake 64, transfer to new tool 36, transfer new tool 36 to work spindle 2, 4, 48, 50 and move manipulator 62 / rake 64 in Y direction) with synchronous movement of rake 64 and working spindles 2, 4, 48, 50. The Z-axis of the machine thereby executes a U-shaped, rounded path, whereby a very fast effective changeover time is effected. The adjustable span-to-chip time can be less than 2 seconds in such a kinematics.
In Figur 8g ist derjenige Schritt des Werkzeugwechsels gezeigt, bei dem die neuen Werkzeuge 36 an die Arbeitsspindeln 2, 4, 48, 50 übergeben sind und dann in der Fol- ge der Rechen 64 in Z-Richtung von den Arbeitsspindeln 2, 4, 48, 50 weg und dann gemäß Figur 8h in Y-Richtung nach oben, hin zum Werkzeugmagazin 13 verfahren wird, so dass die alten Werkzeuge 36' in Köcher 78 von Leerplätzen 68 des Werkzeugmagazins 13 eingesetzt werden können. Dieses Einsetzen erfolgt durch ein Verstellen des Rechens 64 in Z-Richtung. Parallel dazu werden die in den Arbeitsspindeln angeordneten„neuen" Werkzeuge 36 über die Linearachsenkinematik zur Bearbeitung des Werkstücks verfahren. FIG. 8g shows the tool change step in which the new tools 36 are transferred to the work spindles 2, 4, 48, 50 and then, as a result, the rake 64 in the Z direction from the work spindles 2, 4, 48 , 50 away and then according to Figure 8h in the Y direction upwards, is moved towards the tool magazine 13 so that the old tools 36 'in quiver 78 of empty spaces 68 of the tool magazine 13 can be used. This insertion is done by adjusting the rake 64 in the Z direction. Parallel to this, the "new" tools 36 arranged in the work spindles are moved via the linear axis kinematic for machining the workpiece.
Figur 8i zeigt schließlich diese Endposition nach dem durchgeführten Werkzeugwechsel. Demgemäß sind die alten Werkzeuge 36' an dem Rechen 64 gehalten oder in das Werkzeugmagazin 13 eingesetzt. Die„neuen" Werkzeuge 36 bearbeiten die in Figur 8i nicht sichtbaren Werkstücke, die an einem in den Arbeitsraum 18 verschwenkten Werkstückträger 82 eines Doppelwendespanners 22 gehalten sind. Dabei können die Werkstücke auf Rundtischen gespannt sein, die eine Verschwenkung des Werkstücks um eine B-Achse ermöglichen. Ein zweiter Werkstückträger 84 des Doppelwendespanners 22 ist dann aus dem Arbeitsraum 18 heraus in einen Beladeplatz 20 eingeschwenkt, an dem die bearbeiteten Werkstücke entnommen und der Werkstückträger 84 mit Werkstückrohlingen beladen wird. Finally, FIG. 8i shows this end position after the tool change has been carried out. Accordingly, the old tools 36 'are held on the rake 64 or inserted into the tool magazine 13. The "new" tools 36 process the workpieces which are not visible in FIG. 8i and which are held on a workpiece carrier 82 of a double-turn vice 22 pivoted into the working space 18. The workpieces can be tensioned on rotary tables which pivot the workpiece to allow for a B-axis. A second workpiece carrier 84 of the double-turn vice 22 is then pivoted out of the working space 18 into a loading station 20, at which the machined workpieces are removed and the workpiece carrier 84 is loaded with workpiece blanks.
Eine Besonderheit des beschriebenen Werkzeugwechselverfahrens besteht darin, dass der Werkzeugwechsel im Prinzip aufgrund der synchronen Bewegung des A special feature of the tool change method described is that the tool change in principle due to the synchronous movement of
Rechens 64 und der Arbeitsspindeln 2, 4, 48, 50 ohne Stillstand erfolgt und somit sehr schnell durchgeführt wird. Die Synchronisierung wird über eine mechanische Kopplung des Rechens 64 mit der Werkzeugwechselbewegung der Arbeitsspindeln 2, 4, 48, 50 oder aber über eine steuerungstechnische Kopplung gewährleistet. Rake 64 and the spindles 2, 4, 48, 50 takes place without stopping and thus is carried out very quickly. The synchronization is ensured by a mechanical coupling of the rake 64 with the tool change movement of the work spindles 2, 4, 48, 50 or via a control technology coupling.
Die Greifer 72 des Rechens 64 können beispielsweise über eine Kulisse oder dergleichen betätigt werden. Prinzipiell ist jedoch auch eine individuelle Ansteuerung über die Maschinensteuerung möglich. The grippers 72 of the rake 64 can be actuated for example via a link or the like. In principle, however, an individual control via the machine control is possible.
Das Werkzeugmagazin 13 mit der umlaufenden Kette 34 ist für Werkzeuge 36 bis zu einer vorbestimmten Länge geeignet. Besonders lange Werkzeuge 86 (siehe auch Figur 1 ) werden an diesem Werkzeugmagazin 13 nicht gehalten, da die dafür erforder- liehen Durchbrüche 32 am Maschinengestell 6 relativ groß wären und somit die Statik negativ beeinflussen. The tool magazine 13 with the circulating chain 34 is suitable for tools 36 up to a predetermined length. Particularly long tools 86 (see also FIG. 1) are not held on this tool magazine 13, since the requisite borrowed openings 32 on the machine frame 6 would be relatively large and thus adversely affect the statics.
Erfindungsgemäß sind derartige lange Werkzeuge 86 in dem Torpedowechsler 17 aufgenommen. Dieser Torpedowechsler 17 ist gemäß der Darstellung in den Figuren 1 und 9 auf den Schlitten 5 aufgesetzt, an dem die Monoblockpinole 46 in Z-Richtung verfahrbar gehalten ist. Ein Torpedomagazin des Torpedowechslers 17 hat beispielsweise entsprechend der Anzahl der Arbeitsspindeln 2, 4, 48, 50 Platz für vier lange Werkzeuge 86. Diese können dabei ebenfalls in einer Art Köcher des Torpedomagazins gehalten werden und sind mittels eines Ausschiebeantriebes 88 in Pfeilrichtung (siehe Figur 9a) ausfahrbar, so dass sie dann gemäß Figur 9b in den Arbeitsraum 18 hinein ragen. Üblicherweise ist der Bereich, in dem das Torpedomagazin mit den darin aufgenommenen langen Werkzeugen 86 aufgenommen ist, von einer Achsenabdeckung, beispielsweise in Form einer Gliederschürze, überdeckt. Für das Einwechseln eines langen Werkzeugs 86 muss diese Achsabdeckung aufgefahren werden, so dass das lange Werkzeug 86 gemäß der Darstellung in Figur 9b in den Arbeitsraum 18 eingefahren werden kann. Durch Verfahren des Schlittens 5 in Y-Richtung können die langen Werkzeuge 86 dann entweder in einen Greifer 61 oder einen Köcher 78 des Werkzeugmagazins 13 eingesetzt werden. Je nach Werkzeughalterung kann dabei gemäß Figur 9c auch noch eine Verstellung in Z-Richtung zum Übergeben erfolgen, so dass die langen Werkzeuge 86 dann im Werkzeugmagazin 13 positioniert sind. In der Folge können dann die langen Werkzeuge 86 über den Manipulator 46 gemäß der in Figur 8 dargestellten Abfolge gegen„alte" Werkzeuge ausgewechselt werden oder aber die Werkzeugübergabe erfolgt nach dem herkömmlichen„Pick-Up-System", bei dem die Arbeitsspindeln 2, 4, 48, 50 über die Linearachsenkinematik in Y-und Z-Richtung verfahren werden, um beispielsweise ein altes, nicht dargestelltes Werkzeug an einen Leerplatz zu übergeben und da- für das neue, lange Werkzeug 86 zu übernehmen, so dass dann nach einem Vorschub in Z- und Y-Richtung (Figur 9e) die die langen Werkzeuge 86 aufnehmenden Arbeitsspindeln 2, 4, 48, 50 in Wirkeingriff mit dem zu bearbeitenden Werkstück 76 gebracht werden, das auf dem Werkstückträger 82 des Wendespanners 22 (oder Doppelwendespanners) gespannt ist. According to the invention, such long tools 86 are accommodated in the torpedo changer 17. This Torpedowechsler 17 is placed as shown in Figures 1 and 9 on the carriage 5, on which the Monoblockpinole 46 is held movable in the Z direction. A torpedo magazine of the Torpedowechslers 17 has, for example, according to the number of spindles 2, 4, 48, 50 room for four long tools 86. These can also be kept in a kind of quiver Torpedomagazins and are by means of a Ausschiebeantriebes 88 in the arrow direction (see Figure 9a ) so that they then protrude into the working space 18 according to FIG. 9b. Usually, the area in which the torpedo magazine is accommodated with the long tools 86 received therein is covered by an axle cover, for example in the form of a link apron. For substituting a long tool 86, this axle cover must be opened, so that the long tool 86 can be retracted as shown in Figure 9b in the working space 18. By moving the carriage 5 in the Y direction, the long tools 86 can then be inserted into either a gripper 61 or a quiver 78 of the tool magazine 13. Depending on the tool holder can also take place according to Figure 9c, an adjustment in the Z direction for transfer, so that the long tools 86 are then positioned in the tool magazine 13. As a result, then the long tools 86 can be replaced via the manipulator 46 according to the sequence shown in Figure 8 against "old" tools or the tool transfer takes place according to the conventional "pick-up system" in which the work spindles 2, 4 , 48, 50 are moved via the linear axis kinematics in the Y and Z directions, for example, to transfer an old tool (not shown) to an empty space and to take over the new, long tool 86, so that after a feed in Z- and Y-direction (Figure 9e), the long tools 86 receiving working spindles 2, 4, 48, 50 are brought into operative engagement with the workpiece to be machined 76, which is stretched on the workpiece carrier 82 of the reversing clamp 22 (or double reversing vice).
Prinzipiell können die einzuwechselnden langen Werkzeuge 86 auch direkt an den Manipulator 62 übergeben werden und dann in der anhand Figur 8 vorbeschriebenen Weise anstelle der„alten" Werkzeuge 36' in die Arbeitsspindel 2, 4, 48, 50 eingesetzt werden. In principle, the long tools 86 to be loaded can also be transferred directly to the manipulator 62 and then inserted in the work spindle 2, 4, 48, 50 in the manner described above with reference to FIG. 8 instead of the "old" tools 36 ' .
Figur 10 zeigt schließlich eine Werkzeugmaschinenanordnung mit drei Werkzeugmaschinen 1 , V, 1 ", die in der vorbeschriebenen Bauweise ausgeführt und die mit einer Werkzeugverkettung 90 ausgebildet sind. Alle drei Werkzeugmaschinen 1 , V, 1 " weisen ein Werkzeugmagazin 13, 13', 13" auf, ggf. auch nicht dargestellte Torpedowechsler sowie rückwärtig angeordnete Zusatz-Werkzeugmagazine 42, 42', 42". Der Werkzeugmaschinenanordnung ist ein gemeinsamer Verkettungsmanipulator 92 zugeordnet, über den Werkzeuge 36 aus einem oder mehreren der genannten Werkzeugmagazine 13, 42, 17 entnommen und einem anderen Werkzeugmagazin zugeführt werden können. Zu diesem Zweck ist der Verkettungsmanipulator 92 mit einem Verkettungsmagazin 94 ausgeführt, das entlang von zwei oder drei Achsen (X-, Y-, Z-Achse) verfahrbar ist, um Werkzeuge 36 zu übernehmen und an ein anderes Werkzeugmagazin zu übergeben. Das Verkettungsmagazin 94 ist entsprechend mit Köchern oder Greifern zum Halten der Werkzeuge ausgeführt. 10 finally shows a machine tool arrangement with three machine tools 1, V, 1 ", which are designed in the manner described above and which are formed with a tool chain 90. All three machine tools 1, V, 1" have a tool magazine 13, 13 ', 13 " on, possibly not shown Torpedowechsler and rearwardly arranged additional tool magazines 42, 42 ', 42 ". The machine tool arrangement is associated with a common linking manipulator 92, can be removed via the tools 36 from one or more of said tool magazines 13, 42, 17 and fed to another tool magazine. For this purpose, the concatenation manipulator 92 is implemented with a concatenation magazine 94 which can be moved along two or three axes (X, Y, Z axis) in order to take over tools 36 and transfer them to another tool magazine. The concatenation magazine 94 is designed accordingly with quivers or grippers for holding the tools.
Auf diese Weise wird eine hochflexible Werkzeugmaschinenanordnung 90 geschaffen, die sozusagen über die Maschinensteuerung selbstverwaltend, ohne Eingriff von außen die für eine Vielzahl von Fertigungsaufgaben erforderlichen Werkzeuge aus den Werkzeugmagazinen auswählt und dann gemäß den anhand der Figuren 8 und 9 erläuterten Werkzeugwechselprozessen in die Arbeitsspindeln der Werkzeugmaschinen 1 , 1 ', 1 " einsetzt oder übernimmt. D.h. über diesen Verkettungsmanipulator ist ein Übernehmen, Freifahren, Entnehmen oder Quervertakten von Werkzeugen möglich. Der Verkettungsmanipulator 92 kann auch in Wirkverbindung mit einem nicht darge- stellten Einstellraum stehen, so dass diesem das jeweils benötigte Werkzeug zugeführt werden kann. In this way, a highly flexible machine tool assembly 90 is created, which, so to speak self-managing, selects the tools required for a variety of manufacturing tasks from the tool magazines without external intervention and then according to the explained with reference to Figures 8 and 9 tool change processes in the work spindles of the machine tools 1, 1 ', 1 ".This linking manipulator makes taking over, retracting, withdrawing or transversing tools possible.The linking manipulator 92 can also be in operative connection with a setting space (not shown), so that the latter is required Tool can be supplied.
Bei den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen ist der Manipulator 62 mit einem Rechen 64 ausgeführt, der einer oder mehreren Arbeitsspindeln 48, 50 zugeord- net ist. In the embodiments described above, the manipulator 62 is designed with a rake 64, which is assigned to one or more work spindles 48, 50.
Anhand der Figuren 1 1 und 12 wird ein Ausführungsbeispiel erläutert, bei dem jeder Arbeitsspindel 48, 50 jeweils ein Manipulator 62 mit einem Rechen 64 zugeordnet ist. D.h. der Manipulator 62 ist bei einem Mehrspindler entsprechend aus einer Vielzahl von Manipulatoren mit jeweils einem Rechen 64 zusammengesetzt, die jeweils in Z- und Y-Richtung verfahrbar an einem Maschinengestell 6 gehalten sind. Dabei können die Rechen auch an einer gemeinsamen Rechenhalterung befestigt sein, die in Y- und Z-Richtung verfahrbar ist. Die zur Verstellung in Y- und Z-Richtung verwendete Line- arachsenkinematik ermöglicht eine lagegeregelte Positionierung der Rechen 64. An exemplary embodiment is explained with reference to FIGS. 11 and 12, in which each work spindle 48, 50 is assigned a respective manipulator 62 with a rake 64. That the manipulator 62 is composed in a multi-spindle accordingly from a plurality of manipulators, each with a rake 64, which are held in each case in the Z and Y directions movable on a machine frame 6. The rakes can also be attached to a common arithmetic holder, which can be moved in the Y and Z directions. The linear axis kinematics used for adjustment in the Y and Z directions enables a position-controlled positioning of the rake 64.
Bei dem in den Figuren 1 1 und 12 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Rechen 64 jeweils nicht starr, sondern verschwenkbar ausgeführt. Dabei hat der Manipulator 62 eine Konsole 96, die mittels der Linearachsenkinematik in Y- und Z-Richtung (und ggf. auch in X-Richtung) verfahrbar ist. In der U-förmigen Konsole 96 ist der Rechen 64 gelagert, der mittels eines Schwenkantriebs 98 um eine Schwenkachse C verschwenkbar ist. Die Konsole 96 hat zwei Konsolenwangen 100, 102, wobei der Schwenkantrieb 98 an die Konsolenwange 100 angesetzt und der Rechen 64 zwischen den beiden Konsolenwangen 100, 102 gelagert ist. In the embodiment shown in Figures 1 1 and 12 of the rake 64 is not rigid, but designed to be pivotable. The manipulator 62 has a console 96, which can be moved by means of the linear axis kinematics in the Y and Z directions (and possibly also in the X direction). In the U-shaped bracket 96 of the rake 64 is mounted, which is pivotable about a pivot axis C by means of a pivot drive 98. The console 96 has two console cheeks 100, 102, wherein the pivot drive 98 attached to the console cheek 100 and the rake 64 between the two console cheeks 100, 102 is mounted.
Beim dargestellten Ausführungsbeispiel hat der Rechen 64 einen mit dem Schwenkantrieb 98 verbundenen Rechenarm 104, an dessen Endabschnitten schwenkbar eine Werkzeugaufnahme 66 und ein Leerplatz 68 angeordnet sind. Wie bei den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen, sind die Werkzeugaufnahme 66 und der Leerplatz 68 jeweils mit einem Greifer ausgeführt, der sich nach unten, hin zur Arbeitsspindel öffnet und mit seinen Greiferschenkeln in Greiferrillen des Werkzeugkegels eingreift, so dass das angedeutete Werkzeug 36 in der Horizontalposition gehalten wird. In the illustrated embodiment, the rake 64 has a rake drive 98 connected to the rake arm 104, at the end portions pivotally a tool holder 66 and an empty space 68 are arranged. As in the embodiments described above, the tool holder 66 and the empty space 68 are each carried out with a gripper which opens down to the work spindle and engages with its gripper arms in gripper grooves of the tool cone, so that the indicated tool 36 is held in the horizontal position becomes.
Etwas nach unten versetzt zum Rechenarm 104 (Ansicht nach Figur 1 1 ) ist an der Konsolenwange 102 ein Parallelogrammarm 106 gelagert, der mit dem Rechenarm 104 ein Parallelogramm ausbildet, wobei die Endabschnitte des Rechenarms 104 und des Parallelogrammarms 106 jeweils an einem Halter 108, 1 10 angelenkt sind. Die Anlenk- punkte des Parallelogrammarms 106 an den Haltern 108, 1 10 sind ebenfalls gegenüber den Anlenkpunkten des Rechenarms 104 nach unten versetzt. Die Werkzeugaufnahme 66 ist dabei am Halter 108 und der Greifer des Leerplatzes 68 am Halter 1 10 befestigt. Diese Parallelogramm-Hebelkinematik ist so ausgebildet, dass sich die Greifer während der Schwenkbewegung des Rechens 64 stets nach unten, hin zur Arbeitsspindel 48, 50 hin öffnen. Slightly offset to the arithmetic arm 104 (view according to FIG. 11), a parallelogram arm 106 is mounted on the console cheek 102 and forms a parallelogram with the arithmetic arm 104, the end sections of the arithmetic arm 104 and the parallelogram arm 106 each being attached to a holder 108, 1 10 are articulated. The Anlenk- points of Parallelogrammarms 106 on the holders 108, 1 10 are also offset from the articulation points of the arithmetic arm 104 down. The tool holder 66 is attached to the holder 108 and the gripper of the empty space 68 on the holder 1 10. This parallelogram lever kinematics is designed so that the gripper always open during the pivoting movement of the rake 64 downward toward the working spindle 48, 50 out.
Figur 1 1 zeigt den Rechen 64 in einer Grundposition, in der beispielsweise das„alte" Werkzeug über den Greifer des Leerplatzes 68 aus der Arbeitsspindel 48 entnommen werden kann und das vorher aus dem Werkzeugmagazin 13 über die Werkzeugauf- nähme 66 entnommene„neue" Werkzeug in diese Arbeitsspindel 48 eingesetzt wird. D.h. in der in Figur 1 1 dargestellten Grundposition erfolgt der Werkzeugwechsel . Zum Verfahren nach dem Entnehmen eines neuen Werkzeugs 36 aus dem Werkzeugmagazin 13 oder nach dem Entnehmen des„alten" Werkzeugs aus der Arbeitsspindel 48 kann der Rechen 64 über den Schwenkantrieb 98 in die in Figur 12 gezeigte Verfahrposition verstellt werden. In dieser Position ist die Parallelogrammanordnung mit dem Rechenarm 104 und dem Parallelogrammarm 106 aus der in Figur 1 1 dargestellten Horizontalposition in eine Vertikalposition verschwenkt. Da der Parallelogrammarm 106 gegenüber dem Rechenarm 104 und die Anlenkpunkte des Parallelogrammarms 106 an den beiden Haltern 108, 1 10 gegenüber der Anlenkung des Rechenarms 104 nach unten, hin zu den Greifern der Werkzeugaufnahme 66 bzw. des Leerplatzes 68 versetzt sind, wird bei einer derartigen Verschwenkung des Rechenarms 104 mittels des FIG. 11 shows the rake 64 in a basic position in which, for example, the "old" tool can be removed from the work spindle 48 via the gripper of the empty space 68 and the "new" tool previously removed from the tool magazine 13 via the tool holder 66 is used in this work spindle 48. That is, in the basic position shown in Figure 1 1, the tool change takes place. For the method after removing a new tool 36 from the tool magazine 13 or after removing the "old" tool from the work spindle 48th For example, the rake 64 can be adjusted via the pivot drive 98 into the travel position shown in FIG. In this position, the parallelogram arrangement with the rake arm 104 and the parallelogram arm 106 is pivoted from the horizontal position shown in FIG. 11 into a vertical position. Since the Parallelogrammarm 106 relative to the arithmetic arm 104 and the articulation points of the Parallelogrammarms 106 on the two holders 108, 1 10 are offset relative to the articulation of the rake 104 down to the grippers of the tool holder 66 and the empty space 68, is in such Pivoting the Rechenarms 104 by means of
Schwenkantriebs 98 der jeweilige Greifer in seiner dargestellten Orientierung hin zur Arbeitsspindel gehalten. Dies führt dazu, dass beispielsweise das in Figur 1 1 gehaltene Werkzeug 36 entlang einer gekrümmten Bewegungsbahn in die in Figur 12 dargestellte Verfahrstellung nach unten geschwenkt wird. Auch der Leerplatz 68 wird verschwenkt, wobei dieser allerdings während dieser Verschwenkung ebenfalls seine Orientierung beibehält, so dass er in der Verfahrstellung gemäß Figur 12 in den Raum zwischen den beiden Konsolenwangen 100, 102 eintaucht und dabei zwischen den zugehörigen Endabschnitten des Parallelogrammarms 106 und des Rechenarms 104 zu liegen kommt, während die Werkzeugaufnahme 66 mit dem Halter 108 in etwa in Verlängerung des Parallelogrammarms 106 und des Rechenarms 104 angeordnet ist. In der in Figur 12 gezeigten Position wird beispielsweise das neue Werkzeug 36 aus dem Werkzeugma- gazin übernommen. Mit einem sich anschließenden Y-Hub kann dann der Manipulator 62 durch die im Werkzeugmagazin 13 entstehende Gasse nach unten verfahren werden, ohne dass eine Kollision mit den seitlich davon angeordneten, im Werkzeugmagazin 13 gehaltenen Werkzeugen zu befürchten ist. Dementsprechend ist die Breite des Manipulators 62 etwas geringer als die Breite eines Kettenglieds (Werkzeugab- stand) des Werkzeugmagazins 13. Swivel drive 98 held the respective gripper in its illustrated orientation towards the work spindle. As a result, for example, the tool 36 held in FIG. 11 is pivoted downwards along a curved trajectory into the traversing position shown in FIG. Also, the empty space 68 is pivoted, but this also retains its orientation during this pivoting, so that it dips in the travel position shown in FIG 12 in the space between the two console cheeks 100, 102 and between the associated end portions of the parallelogram 106 and the Rechenarms 104, while the tool holder 66 is arranged with the holder 108 approximately in extension of the parallelogram arm 106 and the rake arm 104. In the position shown in FIG. 12, for example, the new tool 36 is taken over from the tool magazine. With a subsequent Y-stroke, the manipulator 62 can then be moved downwards through the alley formed in the tool magazine 13, without fear of a collision with the tools arranged laterally thereof held in the tool magazine 13. Accordingly, the width of the manipulator 62 is slightly smaller than the width of a chain link (tool spacing) of the tool magazine 13.
Beim Einfahren in den Arbeitsraum wird dann der Rechen 64 in seine in Figur 1 1 dargestellte Grundposition verschwenkt, so dass für den schnellen Werkzeugwechsel jetzt der Leerplatz 68 bereit ist, das„alte" Werkzeug 36 aufzunehmen. Das„neue" Werkzeug 36 befindet sich dann etwa in Horizontalrichtung neben dem Leerplatz 68 bzw. dem darin gehaltenen„alten" Werkzeug. Das neue Werkzeug 36 wird dann in die Arbeitsspindel 48 eingesetzt und dann über den Schwenkantrieb 98 der Rechen 64, genauer gesagt, dessen Parallelogrammkinematik (Rechenarm 104, Parallelo- grammarm 106, Halter 108, 1 10) so verschwenkt, dass der Leerplatz 68 mit dem„alten" Werkzeug 36 in die in Figur 12 dargestellte Position gebracht wird. Das Werkzeug kann dann wieder in Y-Richtung hin zum Werkzeugmagazin 13 verfahren und nach dem Zurückverschwenken des Rechens 64 in diesem abgelegt werden. When entering the working space, the rake 64 is then pivoted into its basic position shown in FIG. 11, so that now the empty space 68 is ready for the rapid tool change to pick up the "old" tool 36. The "new" tool 36 is then located The new tool 36 is then inserted into the work spindle 48 and then via the pivot drive 98 of the rake 64, more precisely, its parallelogram kinematics (rake 104, parallelogram). gram arm 106, holders 108, 110) are pivoted so that the empty space 68 is brought with the "old" tool 36 into the position shown in Figure 12. The tool can then move back in the Y direction towards the tool magazine 13 and after the Swiveling the rake 64 back into place.
Ein derartiger schwenkbarer Rechen 64 ist dann bei einem Mehrspindler entsprechend jeder Arbeitsspindel 48, 50 zugeordnet. Such a pivotable rake 64 is then assigned to a multi-spindle corresponding to each work spindle 48, 50.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist der Manipulator 62 zum schnellen Werkzeugwechsel zusätzlich noch mit einer Werkzeuglängenmessvor- richtung ausgeführt, über die die Werkzeuglänge erfassbar und bei der Ansteuerung berücksichtigt werden kann. In a preferred embodiment of the invention, the manipulator 62 for rapid tool change additionally with a Werkzeuglängenmessvor- direction running over which the tool length can be detected and taken into account in the control.
Wie bereits erwähnt, können die den Arbeitsspindeln zugeordneten Konsolen 96 an einem gemeinsamen Tragarm gehalten werden. Prinzipiell ist es auch möglich, die einzelnen Konsolen 96 direkt am Maschinengestell zu halten. As already mentioned, the spindles associated with the consoles 96 can be held on a common support arm. In principle, it is also possible to keep the individual consoles 96 directly on the machine frame.
Prinzipiell kann auch ein einziger Schwenkantrieb 98 vorgesehen werden, um alle Rechen 64 parallel zwischen der Grundposition und der Verfahrstellung zu ver- schwenken. In principle, a single pivot drive 98 can also be provided in order to pivot all rakes 64 in parallel between the basic position and the displacement position.
Die Selbstverwaltung wird noch vereinfacht, wenn jedes Werkzeug mit einer Datenschnittstelle ausgeführt ist, so dass über die Maschinensteuerung Parameter der jeweiligen Werkzeuge, wie beispielsweise die Werkzeuglänge und sonstige Werkzeug- daten abgerufen werden können. The self-administration is further simplified if each tool is designed with a data interface, so that parameters of the respective tools, such as, for example, the tool length and other tool data, can be called up via the machine control.
Alle vorbeschriebenen Werkzeugwechselsysteme sind so ausgeführt, dass bei einem Mehrspindler die Werkzeuge satzweise verfahren oder übernommen werden. Offenbart ist eine Werkzeugmaschine, bei der ein schneller Werkzeugwechsel ermöglicht ist. Offenbart ist des Weiteren ein Torpedowechsler für lange Werkzeuge. Bezuqszeichenliste: All of the above-described tool change systems are designed so that the tools are moved blockwise or taken over in a multi-spindle. Disclosed is a machine tool in which a quick tool change is possible. Further disclosed is a torpedo changer for long tools. LIST OF REFERENCES:
1 Werkzeugmaschine1 machine tool
2 Arbeitsspindel 2 work spindle
4 Arbeitsspindel  4 work spindle
5 Schlitten  5 sleds
6 Maschinengestell  6 machine frame
8 Rahmen  8 frames
10 Linearmotor  10 linear motor
12 Linearmotor  12 linear motor
13 Werkzeugmagazin 13 Tool magazine
14 Hydraulikaggregat14 hydraulic unit
16 Verkleidung 16 cladding
17 Torpedowechsler  17 torpedo truck
18 Arbeitsraum  18 workspace
20 Beladeraum/Beladeplatz 20 loading space / loading place
22 Doppelwendespanner22 double turnbuckles
24 Linearachse 24 linear axis
26 Horizontalführung  26 horizontal guide
28 Horizontalführung  28 horizontal guide
30 Späneförderer  30 chip conveyor
32 Durchbruch  32 breakthrough
34 Kette  34 chain
36 Werkzeug  36 tool
37 Seitenwange  37 side wall
38 Seitenwange  38 side cheek
40 Aufnahme  40 recording
42 Zusatz-Werkzeugmagazin 42 Additional tool magazine
44 Kette 44 chain
46 Monoblockpinole  46 monobloc quill
48 Arbeitsspindel  48 work spindle
50 Arbeitsspindel  50 work spindle
52 Z-Führung 54 Kettenführung 52 Z-guide 54 chain guide
56 Antriebsmotor  56 drive motor
58 Anthebsmotor  58 Anthebsmotor
60 Werkzeughalter  60 tool holders
61 Greifer  61 grippers
62 Manipulator  62 manipulator
64 Rechen  64 rakes
66 Werkzeugaufnahme 66 tool holder
68 Leerplatz 68 empty space
70 Rechenplatte  70 computing plate
72 Greifer  72 grippers
74 Y-Führung  74 Y-lead
76 Rundtisch  76 round table
78 Köcher  78 quivers
80 Greiferrille  80 gripper groove
82 Werkstückträger 82 workpiece carrier
84 Werkstückträger84 workpiece carrier
86 langes Werkzeug86 long tool
88 Ausschiebeantrieb88 push-out drive
90 Werkzeuganordnung90 tool arrangement
92 Verkettungsmanipulator92 chaining manipulator
94 Verkettungsmagazin94 chaining magazine
96 Konsole 96 console
98 Schwenkantrieb  98 quarter turn actuator
100 Konsolenwange  100 console cheek
102 Konsolenwange  102 console cheek
104 Rechenarm  104 Sparing
106 Parallelogrammarm 106 parallelogram arm
108 Halter 108 holders
1 10 Halter  1 10 holders

Claims

Patentansprüche claims
1 . Werkzeugmaschine (1 ) mit zumindest einer entlang Linearführungen in X-, Y- und/oder Z-Richtung verfahrbaren Werkzeug- oder Arbeitsspindel (2, 4), die an einem Maschinengestell (6) geführt ist, und mit einem Werkzeugmagazin (13) mit einer Vielzahl von Halterungen für Werkzeuge (36), die mittels eines Manipulators (62) in die Arbeitsspindel (2, 4) einsetzbar oder aus dieser entnehmbar sind und mit einem Werkstückträger (82, 84) für ein zu bearbeitendes Werkstück (76), dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeugmagazin (13) oberhalb der Arbeitsspindeln (2, 4, 48, 50) angeordnet ist und der Manipulator (62) einen Rechen (64) hat, der pro Arbeitsspindel (2, 4, 48, 50) zumindest eine Werkzeugaufnahme (66) für ein neues, aus dem Werkzeugmagazin (13) zu entnehmendes Werkzeug (36) und einen Leerplatz (68) für ein in der Arbeitsspindel (2, 4, 48, 50) gehaltenes Werkzeug (36') hat und der zum Werkzeugwechsel, vorzugsweise in X- und Z-Richtung, zwischen dem Werkzeugmagazin (13) und der Ar- beitsspindel (2, 4, 48, 50) verfahrbar ist, wobei die Werkzeugmaschine ausgelegt ist, während des Werkzeugwechsels die Arbeitsspindel (2, 4, 48, 50) synchron zum Rechen (64) zu verfahren. 1 . Machine tool (1) with at least one along linear guides in the X, Y and / or Z-direction movable tool or work spindle (2, 4), which is guided on a machine frame (6), and with a tool magazine (13) a plurality of holders for tools (36) which by means of a manipulator (62) in the work spindle (2, 4) can be inserted or removed therefrom and with a workpiece carrier (82, 84) for a workpiece to be machined (76) characterized in that the tool magazine (13) above the working spindles (2, 4, 48, 50) is arranged and the manipulator (62) has a rake (64) per work spindle (2, 4, 48, 50) at least one tool holder (66) for a new, from the tool magazine (13) to be removed tool (36) and an empty space (68) for a in the work spindle (2, 4, 48, 50) held tool (36 ' ) and the tool change , preferably in the X and Z directions, between the tool magazine (13) and the A The work spindle (2, 4, 48, 50) can be moved, wherein the machine tool is designed to move the work spindle (2, 4, 48, 50) in synchronism with the rake (64) during the tool change.
2. Werkzeugmaschine nach Patentanspruch 1 , wobei die Bewegung der Arbeits- spindel (2, 4, 48, 50) und des Rechens (64) mechanisch oder regelungstechnisch synchronisiert sind. 2. Machine tool according to claim 1, wherein the movement of the working spindle (2, 4, 48, 50) and the rake (64) are synchronized mechanically or control technology.
3. Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei das Werkzeugmagazin (13) für jedes Werkzeug (36) einen Köcher (78) hat, in dem das Werkzeug (36) achsparallel zur Spindelachse gehalten ist. 3. Machine tool according to one of the preceding claims, wherein the tool magazine (13) for each tool (36) has a quiver (78), in which the tool (36) is held axially parallel to the spindle axis.
4. Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei der Rechen (64) einen zur Arbeitsspindel (2, 4, 48, 50) hin zu öffnenden Greifer (72) für jedes Werkzeug (36) hat. 4. Machine tool according to one of the preceding claims, wherein the rake (64) has a work spindle (2, 4, 48, 50) to be opened gripper (72) for each tool (36).
5. Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei das Werkzeugmagazin (13) eine umlaufende Kette (44) hat, an der die Werkzeuge (36) mit ihren Achsen in einer Ebene, vorzugsweise in einer Horizontalebene angeordnet sind. 5. Machine tool according to one of the preceding claims, wherein the tool magazine (13) has a circumferential chain (44) on which the tools (36) are arranged with their axes in a plane, preferably in a horizontal plane.
6. Werkzeugmaschine nach Patentanspruch 5, wobei die Kettenteilung in Ab- hängigkeit von der Anzahl und dem Achsabstand der Arbeitsspindeln (2, 4, 48, 50) gewählt ist. 6. Machine tool according to claim 5, wherein the chain pitch as a function of the number and the center distance of the work spindles (2, 4, 48, 50) is selected.
7. Werkzeugmaschine nach Patentanspruch 3 oder einem der auf diesen zurückbezogenen Ansprüche, mit einer rückwärtigen Schieberanordnung zum Ausschieben der Werkzeuge (36) aus dem Köcher (78). 7. Machine tool according to claim 3 or one of the claims back to this, with a rear slider assembly for pushing out the tools (36) from the quiver (78).
8. Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei mehrere Arbeitsspindeln (2, 4, 48, 50) in einem Schlitten (5) in Z-Richtung verfahrbar sind und jeder Arbeitsspindel (2, 4, 48, 50) an einem Rechen (64) ein Leerplatz (68) und eine Werkzeugaufnahme (66) für ein zu übernehmendes bzw. ein neues Werkzeug (36, 36') zugeordnet ist, wobei die Leerplätze (68) und die Werkzeugaufnahmen (66) quer zur Spindelachse nebeneinander liegend angeordnet sind. 8. Machine tool according to one of the preceding claims, wherein a plurality of work spindles (2, 4, 48, 50) in a carriage (5) in the Z direction are movable and each work spindle (2, 4, 48, 50) on a rake (64 ) an empty space (68) and a tool holder (66) for a to be taken or a new tool (36, 36 ' ) is assigned, wherein the empty spaces (68) and the tool holders (66) are arranged lying side by side transversely to the spindle axis.
9. Werkzeugmaschine nach Patentanspruch 8, wobei jeder Arbeitsspindel (2, 4, 48, 50) ein Rechen (64) zugeordnet ist. 9. Machine tool according to claim 8, wherein each work spindle (2, 4, 48, 50) is associated with a rake (64).
10. Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei der Rechen (64) einen Rechenarm (104) hat, an dem die Werkzeugaufnahme (66) und der Leerplatz (68) ausgebildet ist und der mittels eines Schwenkantriebs (98) um eine Schwenkachse (C) verschwenkbar ist, wobei die Orientierung der Werkzeugaufnahme (66) und des Leerplatzes (68) während der Verschwenkung oder zumindest in den Endpositionen gleich bleibt. 10. Machine tool according to one of the preceding claims, wherein the rake (64) has a rake arm (104) on which the tool holder (66) and the empty space (68) is formed and by means of a pivot drive (98) about a pivot axis (C ) is pivotable, wherein the orientation of the tool holder (66) and the empty space (68) remains the same during the pivoting or at least in the end positions.
1 1 . Werkzeugmaschine nach Patentanspruch 10, wobei der Rechenarm (104) aus einer Grundposition, in der die Werkzeugaufnahme (66) und der Leerplatz (68) in etwa parallel zum Werkzeugmagazin (13) oder in Horizontalrichtung neben einander liegend angeordnet sind, in eine Verfahrstellung verschwenkbar ist, in der die Werkzeugauf- nähme (66) und der Leerplatz (68) in Vertikalrichtung etwa über einander liegend oder quer zur Werkzeugmagazinachse angeordnet sind. 1 1. Machine tool according to claim 10, wherein the arithmetic arm (104) from a basic position in which the tool holder (66) and the empty space (68) are arranged approximately parallel to the tool magazine (13) or in the horizontal direction next to each other, is pivotable in a displacement position in which the tool take (66) and the empty space (68) are arranged in the vertical direction approximately over one another or transversely to the tool magazine axis.
12. Werkzeugmaschine nach Patentanspruch 10 oder 1 1 , wobei die Werkzeugauf- nähme (66) und der Leerplatz (68) über eine Parallelogrammkinematik oder dergleichen mit dem Schwenkantrieb (98) und dem Rechenarm (104) derart in Wirkverbindung stehen, dass die Werkzeugaufnahme (66) und der Leerplatz (68) in der Grundposition und in der Verfahrstellung ihre Orientierung mit Bezug zur Arbeitsspindel (2, 4, 48, 50) in etwa beibehalten. 12. Machine tool according to claim 10 or 1 1, wherein the tool holder (66) and the empty space (68) via a parallelogram kinematics or the like with the pivot drive (98) and the arithmetic arm (104) are operatively connected in such a way that the tool holder ( 66) and the empty space (68) in the basic position and in the traversing position of their orientation with respect to the work spindle (2, 4, 48, 50) maintained approximately.
13. Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei der Manipulator (62) eine Werkzeuglängenmessvorrichtung aufweist. 13. Machine tool according to one of the preceding claims, wherein the manipulator (62) comprises a tool length measuring device.
14. Werkzeugmaschine, insbesondere nach einem der vorhergehenden Patentan- Sprüche, mit einem Torpedowechsler (17) für lange Werkzeuge (86), mit einem Torpedomagazin, das im Bereich zwischen der zumindest einen Arbeitsspindel (2, 4, 48, 50) und dem Werkzeugmagazin (13) angeordnet ist und das vorzugsweise einen Ausschiebeantrieb (88) zum Herausfahren zumindest eines der langen Werkzeuge (86) in eine Übergabeposition hat, in der das lange Werkzeug (86) entweder an einen Leer- platz (68) des Rechens (64) oder an einen Greifer (61 ) des Werkzeugmagazins (13) übergebbar ist. 14. Machine tool, in particular according to one of the preceding patent claims, with a Torpedowechsler (17) for long tools (86), with a torpedo magazine, in the area between the at least one work spindle (2, 4, 48, 50) and the tool magazine (13) is arranged and which preferably has a Ausschiebeantrieb (88) for moving out of at least one of the long tools (86) in a transfer position in which the long tool (86) either to an empty space (68) of the rake (64) or to a gripper (61) of the tool magazine (13) can be transferred.
15. Werkzeugmaschine nach Patentanspruch 14, wobei mehrere lange Werkzeuge (86) neben einander liegend im Torpedomagazin angeordnet sind. 15. Machine tool according to claim 14, wherein a plurality of long tools (86) are arranged side by side in the torpedo magazine.
16. Werkzeugmaschine nach Patentanspruch 14 oder 15, wobei das Torpedomagazin auf einem die Arbeitsspindeln (2, 4, 48, 50) tragenden Schlitten (5) gehalten ist. 16. Machine tool according to claim 14 or 15, wherein the torpedo magazine on a the work spindles (2, 4, 48, 50) carrying carriage (5) is held.
17. Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, mit einem rückseitigen Zusatz-Werkzeugmagazin (42), an dem die Werkzeuge (36) mit ihren Achsen parallel zu den Werkzeugen (36) im Torpedowechsler (17) oder im Werkzeugmagazin (13) gehalten sind. 17. Machine tool according to one of the preceding claims, with a rear additional tool magazine (42) on which the tools (36) are held with their axes parallel to the tools (36) in the torpedo changer (17) or in the tool magazine (13).
18. Werkzeugmaschinenanordnung mit zumindest zwei Werkzeugmaschinen (1 , V, 1 ") nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei deren Werkzeugmagazine (13) über einen Verkettungsmanipulator (92) in Wirkverbindung stehen. 18. Machine tool assembly with at least two machine tools (1, V, 1 ") according to one of the preceding claims, wherein the tool magazines (13) via a linking manipulator (92) are in operative connection.
19. Werkzeugmaschinenanordnung nach Patentanspruch 18, wobei der Verkettungsmanipulator (92) in zumindest zwei Achsen (X-, Y-, Z-Achse) verfahrbar ist. 19. Machine tool assembly according to claim 18, wherein the concatenation manipulator (92) in at least two axes (X, Y, Z axis) is movable.
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