WO2018069410A2 - Werkzeugwechsler, werkzeugmaschine und verfahren zum werkzeugwechselverfahren - Google Patents

Werkzeugwechsler, werkzeugmaschine und verfahren zum werkzeugwechselverfahren Download PDF

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WO2018069410A2 PCT/EP2017/075968 EP2017075968W WO2018069410A2 WO 2018069410 A2 WO2018069410 A2 WO 2018069410A2 EP 2017075968 W EP2017075968 W EP 2017075968W WO 2018069410 A2 WO2018069410 A2 WO 2018069410A2
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Gebr. Heller Maschinenfabrik Gmbh
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    • B23Q5/02—Driving main working members
    • B23Q5/04—Driving main working members rotary shafts, e.g. working-spindles
    • B23Q5/043—Accessories for spindle drives
    • B23Q5/045—Angle drives

Definitions

  • Tool changer machine tool and method for tool change process
  • the tools to be inserted into the angle head are received by a tool holder whose dimensions are smaller than the tool holders of the remaining tool holders to be inserted directly into the work spindle.
  • the elongated angle adapter thus also represents an adapter for handling tool holders with different clamping shaft diameters in one and the same machine tool.
  • the use of angled adapter allows the insertion of tool holders with a smaller diameter in angular heads and thus represents a special solution.
  • the tool changer according to the invention comprises Minim ⁇ least a gripper, the gripper has a first contour for a first tool holder and a second gripper contour for a second tool holder.
  • the Grei ⁇ ferkonturen different tool holders, in particular tool holders of different sizes, in particular with different gripping wheel diameter associated.
  • the gripper can, if necessary, at least two tool holder of different sizes from the tool magazine to the work spindle (and / or driven by this essay, for example, an angle head) and transport back.
  • the gripper can thus be regarded as a "two-size gripper" or "two-type gripper".
  • the gripper can be used on machine tools with one or more spindles, the same or different tool holder shots, and which can be fitted with turrets, with angle heads or with other essays, or used in similar cases.
  • the tool changer according to the invention can in particular also cooperate with tool magazines, which Liehe tool holder ready and or have different tool holder receptacles.
  • Conventional machine tools or machining centers can now be used more flexibly than before thanks to the innovative tool changer and, if necessary, the addition of appropriate adapters for the tool magazine.
  • the gripper is pivotally mounted about a gripper axis as in a conventional tool changer, but the two alternatively usable gripper contours are seen from the gripper axis arranged one behind the other.
  • the gripper contours define contour center points which are arranged on a radial to the gripper axis. This results in a simple gripper structure with which even the change of different sized tool holder can be easily integrated into the movement during the tool ⁇ change.
  • the two gripper contours set circular contours, which are arranged overlapping each other.
  • the distance between the two circle centers is smaller than the sum of the radii of the two circles.
  • the Ab ⁇ stand is preferably at least slightly larger than the diameter of the larger of the two gripper contours. This achieves a compact design and secure gripping behavior in equal measure.
  • the size of the gripper contour is determined by its diameter.
  • the diameter of the gripper contour in turn corresponds to the diameter of the gripping disc of a tool holder (or tool).
  • the gripper preferably has two fingers that define the gripper contour on their sides facing each other.
  • the tool changer includes an adapter having an adapter contour that corresponds to a tool holder, at least with regard to the significant for the tool changer and a tool magazine surfaces.
  • the adapter is so far to cooperate with one of the gripper contours, preferably the larger of the gripper contours set.
  • the tool changer preferably has a tool receptacle that can accommodate a smaller tool holder that matches the smaller one of the gripper contours of the tool changer.
  • the tool holder is preferably arranged concentrically to the adapter ⁇ contour and oriented the same.
  • the adapter contour may be formed by a recess formed in the adapter opening which is arranged so that the gripping disc of the tool holder of the gripping disc of the adapter located in the adapter immediately adjacent angeord ⁇ net is.
  • Such an adapter can be arranged in the tool magazine and record tools or tool holders of smaller design.
  • the adapter is resident magazine, ie it does not leave during the tool change magazine confining ⁇ a Lich belonging to the magazine gantry loader. In particular, it is not picked up by the tool changer.
  • the tool changer is removed from the magazine or port Allader the appropriate tool or the tool holder (smaller design) and leaves the adapter in the gantry loader or magazine.
  • the tool changer has a pivotable about a pivot axis pivot arm, which carries at its opposite radial ends in each case a gripper. This arrangement can be described as double ⁇ claws.
  • a turret or spindle extensions may include.
  • the tool changer can now large tool holder in the work spindle or alternatively tools also large or smaller type in the respective spindle attachment, in particular the angle head, use. This is particularly easy to carry out when the work spindle is pivotable about an axis about the angle defined by the angle head, so that the axis of rotation of the angular head receptacle for the tool holder can be oriented parallel to the rotation and stroke axis of the tool changer.
  • the gripper with two gripper contours has the advantage, in particular in conjunction with angle heads or other spindle attachments, that the number of angular heads or attachments to be kept does not have to correspond to the number of tool holders. In particular, for a large number of tools
  • FIG. 1 shows a machine tool according to the invention with inventive tool gripper, in a schematic representation
  • FIG. 2 shows the tool changer of the machine tool according to FIG. 1, in a schematic view
  • FIG. 3 shows the tool magazine of the machine tool of Figure 1, in a schematic exemplary representation
  • FIG. 4 shows a tool holder with adapter for the machine tool and / or the tool magazine of Figure 3, in a schematic representation
  • Figure 5 is a held on the work spindle angle head with tool in working position, in a schematic side view, and
  • Figure 6 shows the work spindle and the angle head of Figure 5 in tool change position, in a schematic side view.
  • 1 shows a machine tool 10 is schematically illustrated, which is linked via a tool changing device 11 with a tool magazine 12. This serves to provide a plurality of tools 13, 14, 15 (as well as others) connected to the tool changing device 11 in a work spindle
  • the machine tool 10 has at least this one work spindle 16, and optionally also a plurality of sol ⁇ cher work spindles.
  • the work spindle 16 is preferably movable ge ⁇ leads.
  • They may, for example, as Darge ⁇ represents in Figure 1, in the vertical direction (Y-direction) and in transversely situated to the horizontal direction (X-direction) movable controlled.
  • the work spindle 16 itself is a drive axle
  • FIG. This illustrates in a schematic way the
  • the tool changing device 11 comprises a tool changer 27 with a pivot arm 28 which contains at least one, but preferably two or more grippers 29.
  • the gripper 29 is illustrated separately in FIG.
  • the at least 180 ° rotatably mounted about a preferably horizontal, parallel to the Z direction Grei ⁇ ferachse 30 pivotally mounted arm 28 carries at its radially outer end of the gripper 29, the two gripper fingers 31, 32 has. At least one of these two fingers 31, 32, preferably both, are pivotally mounted on the pivot arm 28 to Schenk centers 33, 34 and ⁇ stretched over a not further unillustrated spring means towards each other before.
  • Vorzugswei ⁇ se are the two of the circles 37, 38 fixed center points 39, 40 are arranged on a gripper shaft 30 to the radially oriented line 41st
  • the gripper axis 30 schnei ⁇ det the line 41st
  • the gripper contours 35, 36 are arranged übereinnei ⁇ dend each other.
  • the distance is not less than that In any case, but not smaller than the radius of the smaller circle 38. In this way, both large and small gripping discs are fixed according to the diameters of the circles 37, 38 in the gripper 29 alternatively and held securely.
  • the circles 37, 38 cover a common area or, in other words, the distance between the centers 39, 40 is less than the sum of the radii of the two circles 37, 38.
  • the distance is not less than that In any case, but not smaller than the radius of the smaller circle 38.
  • Swivel arm 28 two grippers 29, to the pivot axis 30 by 180 ° offset from one another (as shown in Figure 1 Darge ⁇ represents).
  • This so-called double gripper with arranged at facultylie ⁇ ing radial ends of the pivot arm 28 grippers 29 is very narrow and can be pivoted when not in use in relation to the illustration in Figure 1 rotated by 90 ° position. As a result, the total width of a tool ⁇ machine can be kept low.
  • the tool holder 42 has a conical, ie frusto-conical or hollow truncated cone-shaped body 43, which is smaller than the hollow body 23 of the adapter 22-1.
  • the tool holder 42 has a gripping disk 44, the diameter of which is smaller than the diameter of the gripping disk 24.
  • the two gripping disks 24, 44 each have on their outer circumference a gripper groove whose diameter corresponds to the diameter of the circle 37 (gripper groove of the gripping disk 24). or with the diameter of the circle 38 (gripper groove of the gripping ⁇ disc 44) matches.
  • the adapter 22-1 forms an adapter with a tool holder receptacle for the tool holder 42.
  • the tool holder receptacle includes a seat 45 illustrated in dashed lines in FIG. 4, which is formed by a recess adapted to the body 43.
  • the adapter 22-1, in particular the body 23, is preferably open at its left end in FIG. 4, so that holding or tensioning means can reach a clamping contour 46 formed in the body 43.
  • To the machine tool 10 may also include an angle ⁇ head 47, as illustrated in Figure 5.
  • This angle head 47 includes a bevel gear and can so with the
  • the angle head 47 can be transferred into the work spindle 16 and coupled with the ⁇ ser. If this angle head 47 is provided for receiving tool holders 22 with a large gripping disk 24, this can be done with the aid of the large gripper contour 35 of the tool changer 27, by first pivoting the work spindle 16 from the horizontal position according to FIG. 5 into the vertical position according to FIG. For this purpose, a 90 ° rotation about the tilt axis 18. The now oriented horizontally and parallel to the pivot axis 30 tool can be coupled by movement of the work spindle 16 in the X and Y direction in turn with the gripper 29 and operated by this, to a tool change to effect. This is done as described above in connection with the tool holder 22.
  • the tool change method is modified:
  • the portal loader 25 fetches the tool holder 22 to be considered as an adapter 22-1 according to FIG. 4 or FIG. 3 from the top of the tray of the tool magazine 12 and presents the arrangement consisting of the adapter 22-1 and the tool holder 42. the tool changer 27.
  • By axial stroke in the direction of the pivot axis 30 of the tool holder 42 is from serving as an adapter 22-1 Werk- tool holder 22, ie in particular led out the seat 45 and positi ⁇ oniert by 180 ° pivot about the pivot axis 30 in front of the tool holder receptacle 48 of the angle head 47 of FIG 6.
  • By axial stroke of the tool holder 42 is inserted into the tool holder receptacle 48.
  • the tool holder 22 remains as an adapter 22-1 in the gantry loader 25 and is required by this also empty to the tray back over ⁇ ben.
  • the gantry loader 25 and the tool changer 27 a whole number of different tools with smaller dimensions, such as the horrhal ⁇ ter 42, successively passed to the angle head 47 and be led away from this again.
  • the number of angular heads of the number of matching tools can be chosen differently, even if the male from the angle head or other spindle attachments tools deviate from the measures provided for in the work spindle 16 Deutschenhalterauf ⁇ acquisition 19.
  • tool gripper 29 has two gripper contours 35, 36, which are preferably arranged overlapping each other. With this combining ⁇ th gripper 29 to tool holder 22 can, take 42 of various sizes and transport, respectively, between a work spindle or a spindle attachment and a tool magazine 12 back and forth. The range of possible applications of the machine tool 10 is significantly expanded by the optional operation of tool holders 22, 42 of different sizes.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Automatic Tool Replacement In Machine Tools (AREA)

Abstract

Der in Figur 2 veranschaulichte Werkzeuggreifer (29) weist zwei Greiferkonturen (35, 36) auf, die sich vorzugsweise einander überschneidend angeordnet sind. Mit diesem kombinierten Greifer (29) lassen sich Werkzeughalter verschiedener Größen fassen und entsprechend zwischen einer Arbeitsspindel bzw. einem Spindelaufsatz und einem Werkzeugmagazin (12) hin und her transportieren. Das Spektrum der Anwendungsmöglichkeiten der Werkzeugmaschine wird durch die optionale Bedienung von Werkzeughaltern unterschiedlicher Größe wesentlich erweitert.

Description

Werkzeugwechsler, Werkzeugmaschine und Verfahren zum Werkzeug- wechselverfahren
[0001] Die Erfindung betrifft einen Werkzeugwechsler für eine Werkzeugmaschine, insbesondere ein Bearbeitungszentrum so¬ wie eine mit einem solchen Werkzeugwechsler ausgerüstete Werkzeugmaschine und ein Verfahren zum Wechseln von Werkzeugen an einer Werkzeugmaschine.
[0002] Aus der DE 10 2014 226 969 AI ist ein Werkzeugwechs¬ ler für eine Werkzeugmaschine bekannt, der in der Lage ist, von einem Werkzeughalter getragene Werkzeuge in eine Arbeits¬ spindel oder alternativ in einen Winkelkopf einzusetzen, der an der Arbeitsspindel gehalten ist. Dazu sind die in den Win¬ kelkopf einzusetzenden Werkzeughalter bzw. Werkzeuge von einem Adapter aufgenommen, der an einem Ende einen zu dem Werkzeugwechsler und dem Werkzeugmagazin passenden Anschluss und an seinem anderen, im Winkel dazu stehenden Ende eine Aufnahme für das Werkzeug bzw. den Werkzeughalter aufweist, der in den Winkelkopf einzusetzen ist. Der Adapter verbleibt nach dem Werkzeugwechsel zunächst an dem Werkzeugwechsler und wird dann in das Werkzeugmagazin rücküberführt. Die in den Winkelkopf einzusetzenden Werkzeuge sind von einem Werkzeughalter aufgenommen, dessen Abmessungen geringer sind als die Werkzeughalter der übrigen direkt in die Arbeitsspindel einzusetzenden Werkzeughalter. Der längliche Winkeladapter stellt somit auch einen Adapter zur Handhabung von Werkzeughaltern mit unterschiedlichen Spannschaftdurchmessern in ein und derselben Werkzeugmaschine dar. [0003] Die Nutzung gewinkelter Zwischenadapter ermöglicht das Einsetzen von Werkzeughaltern mit geringerem Durchmesser in Winkelköpfe und stellt somit eine Speziallösung dar.
[0004] Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Konzept anzugeben, mit dem sich die Flexibilität einer Werkzeugmaschine, insbe¬ sondere eines Bearbeitungszentrums auch im Hinblick auf die Verwendung unterschiedlicher Werkzeughalter erhöhen lässt.
[0005] Diese Aufgabe wird mit dem Werkzeugwechsler nach Anspruch 1, alternativ der Werkzeugmaschine nach Anspruch 13 sowie auch dem Verfahren nach Anspruch 14 gelöst:
[0006] Der erfindungsgemäße Werkzeugwechsler weist mindes¬ tens einen Greifer auf, der eine erste Greiferkontur für einen ersten Werkzeughalter und einen zweite Greiferkontur für einen zweiten Werkzeughalter aufweist. Vorzugsweise sind die Grei¬ ferkonturen unterschiedlichen Werkzeughaltern, insbesondere Werkzeughaltern unterschiedlicher Größe, insbesondere mit unterschiedlichem GreifScheibendurchmesser, zugeordnet. Damit kann der Greifer bedarfsweise wenigstens zwei Werkzeughalter verschiedener Größe von dem Werkzeugmagazin zu der Arbeitsspindel (und/oder einem von dieser angetriebenen Aufsatz, zum Beispiel einem Winkelkopf) und zurück transportieren. Der Greifer kann somit als „Zwei-Größen-Greifer" oder „Zwei-Typen- Greifer" angesehen werden.
[0007] Der Greifer kann an Werkzeugmaschinen mit einer oder mit mehreren Arbeitsspindeln, die gleiche oder unterschiedliche Werkzeughalteraufnahmen aufweisen, und die mit Revolverköpfen, mit Winkelköpfen oder mit anderweitigen Aufsätzen bestückt sein können, oder in ähnlichen Fällen eingesetzt werden. Der erfindungsgemäße Werkzeugwechsler kann insbesondere auch mit Werkzeugmagazinen zusammenarbeiten, die unterschied- liehe Werkzeughalter bereithalten und oder unterschiedliche Werkzeughalteraufnahmen aufweisen. Alternativ können in dem Werkzeugmagazin Adapter vorgesehen sein, die magazinseitig o- der ladeportalseitig einheitliche Abmessungen und werkzeugsei- tig eine Aufnahme für einen Werkzeughalter kleinerer Größe (z.B. mit kleinerem Nenndurchmesser) aufweisen. Damit lassen sich herkömmliche Werkzeugmaschinen oder Bearbeitungszentren durch den neuartigen Werkzeugwechsler und gegebenenfalls unter Hinzunahme entsprechender Adapter für das Werkzeugmagazin flexibler als bisher nutzen.
[0008] Bevorzugter Weise ist der Greifer wie bei einem herkömmlichen Werkzeugwechsler um eine Greiferachse schwenkbar angeordnet, wobei aber die beiden alternativ nutzbaren Greiferkonturen von der Greiferachse aus gesehen hintereinander angeordnet sind. Bevorzugter Weise legen die Greiferkonturen dabei Konturmittelpunkte fest, die auf einer Radialen zur Greiferachse angeordnet sind. Dies ergibt einen einfachen Greiferaufbau mit dem sich auch der Wechsel verschieden großer Werkzeughalter leicht in den Bewegungsablauf beim Werkzeug¬ wechsel integrieren lässt.
[0009] Besonders kompakt baut der Greifer dabei, wenn die beiden Greiferkonturen, Kreiskonturen festlegen, die einander überlappend angeordnet sind. Mit anderen Worten, der Abstand der beiden Kreismittelpunkte voneinander ist kleiner, als die Summe der Radien der beiden Kreise. Vorzugsweise ist der Ab¬ stand jedoch wenigstens geringfügig größer als der Durchmesser der größeren der beiden Greiferkonturen. Damit werden ein kompakter Aufbau und sicheres Greifverhalten gleichermaßen erreicht. Die Größe der Greiferkontur ist dabei durch ihren Durchmesser bestimmt. Der Durchmesser der Greiferkontur entspricht wiederum dem Durchmesser der Greifscheibe eines Werkzeughalters (oder Werkzeugs) . [0010] Der Greifer weist vorzugsweise zwei Finger auf, die an ihren aufeinander zu weisenden Seiten die Greiferkontur festlegen. Wenigstens einer der beiden Finger, vorzugsweise beide, sind aufeinander zu und voneinander weg beweglich gelagert und vorzugsweise federnd aufeinander zu gespannt. Dabei können die beiden Finger durch Verschwenken etwas näher aneinander heran geraten, als es dem Durchmesser der Greiferkontur entspricht. Der Durchmesser der Greiferkontur ist für die Arbeitsposition der Finger festgelegt, in der sie zwischen einander eine Greifscheibe eines Werkzeughalters sicher fassen.
[0011] Bei einer bevorzugten Ausführungsform gehört zu dem Werkzeugwechsler ein Adapter, der eine Adapterkontur aufweist, die zumindest im Hinblick auf die für den Werkzeugwechsler und ein Werkzeugmagazin bedeutsamen Flächen einem Werkzeughalter entspricht. Der Adapter ist insoweit zum Zusammenwirken mit einer der Greiferkonturen, vorzugsweise der größeren der Greiferkonturen, eingerichtet. Außerdem weist der Werkzeugwechsler vorzugsweise eine Werkzeugaufnahme auf, die einen kleineren Werkzeughalter aufnehmen kann, der zu der kleineren der Greiferkonturen des Werkzeugwechslers passt.
[0012] Die Werkzeugaufnahme ist vorzugsweise zu der Adapter¬ kontur konzentrisch angeordnet und gleich orientiert. Zum Bei¬ spiel kann die Adapterkontur durch eine in dem Adapter ausgebildete Öffnung gebildet sein, die so angeordnet ist, dass die Greifscheibe des in dem Adapter befindlichen Werkzeughalters der Greifscheibe des Adapters unmittelbar benachbart angeord¬ net ist. Ein solcher Adapter kann in dem Werkzeugmagazin angeordnet werden und Werkzeuge bzw. Werkzeughalter kleinerer Bauart aufnehmen. Vorzugsweise ist der Adapter magazinresident, d.h. er verlässt beim Werkzeugwechsel das Magazin einschlie߬ lich eines zu dem Magazin gehörigen Portalladers nicht. Er wird insbesondere nicht von dem Werkzeugwechsler aufgenommen.
Der Werkzeugwechsler entnimmt aus dem Magazin oder dem Port- allader das entsprechende Werkzeug bzw. den Werkzeughalter (kleinerer Bauart) und lässt den Adapter in dem Portallader bzw. Magazin. Aus Sicht des Werkzeugwechslers und der Werk¬ zeugmaschine präsentiert das Werkzeugmagazin (einschließlich eventuell vorhandenem Portallader) dann sowohl Werkzeughalter größerer Bauart wie auch Werkzeughalter kleinerer Bauart. Damit wird die Vielseitigkeit der Verwendung der Werkzeugmaschine erhöht. In einer bevorzugten Ausführungsform weist der Werkzeugwechsler einen um eine Schwenkachse drehbaren Schwenkarm auf, der an seinen gegenüberliegenden radialen Enden jeweils einen Greifer trägt. Diese Anordnung kann als Doppel¬ greifer bezeichnet werden.
[0013] Zu der Werkzeugmaschine und/oder dem Werkzeugmagazin können außerdem Spindelaufsätze, wie zum Beispiel ein Winkel¬ kopf, ein Revolverkopf oder auch Spindelverlängerungen gehören. Der Werkzeugwechsler kann nun Werkzeughalter großer Bauart in die Arbeitsspindel oder alternativ Werkzeuge ebenfalls großer oder auch kleinerer Bauart in den jeweiligen Spindelaufsatz, insbesondere den Winkelkopf, einsetzen. Dies ist insbesondere dann leicht durchführbar, wenn die Arbeitsspindel um eine Achse um den von dem Winkelkopf festgelegten Winkel schwenkbar ist, so dass die Drehachse der winkelkopfseifigen Aufnahme für den Werkzeughalter parallel zu der Dreh- und Hubachse des Werkzeugwechsler orientiert werden kann. Der Greifer mit zwei Greiferkonturen hat insbesondere im Zusammenspiel mit Winkelköpfen oder anderen Spindelaufsätzen den Vorzug, dass die Anzahl der vorzuhaltenden Winkelköpfe oder Aufsätze mit der Anzahl der Werkzeughalter nicht übereinstimmen muss. Insbesondere kann für eine große Anzahl von Werkzeugen
(die in entsprechenden Werkzeughaltern gefasst sind) lediglich eine geringe Anzahl (z.B. lediglich einer) von Winkelköpfen vorgehalten werden. Dies hat insbesondere Vorteile bei Zer¬ spanungsaufgaben mit hohem Werkzeugverschleiß. Die Bestückung der Werkzeugmaschine und des Werkzeugmagazins lässt sich mit gegenüber herkömmlichen Lösungen vermindertem Aufwand durchführen .
[0014] Weitere Einzelheiten vorteilhafter Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Zeichnung, der Beschreibung oder von Ansprüchen. Es zeigen:
[0015] Figur 1 eine erfindungsgemäße Werkzeugmaschine mit erfindungsgemäßem Werkzeuggreifer, in schematisierter Darstellung,
[0016] Figur 2 den Werkzeugwechsler der Werkzeugmaschine nach Figur 1, in schematisierter Ansicht,
[0017] Figur 3 das Werkzeugmagazin der Werkzeugmaschine nach Figur 1, in schematisierter beispielhafter Darstellung,
[0018] Figur 4 einen Werkzeughalter mit Adapter für die Werkzeugmaschine und/oder das Werkzeugmagazin nach Figur 3, in schematisierter Darstellung,
[0019] Figur 5 einen an der Arbeitsspindel gehaltenen Winkelkopf mit Werkzeug in Arbeitsstellung, in schematisierter Seitenansicht, und
[0020] Figur 6 die Arbeitsspindel und den Winkelkopf nach Figur 5 in Werkzeugwechselstellung, in schematisierter Seitenansicht . [0021] In Figur 1 ist eine Werkzeugmaschine 10 schematisch veranschaulicht, die über eine Werkzeugwechselvorrichtung 11 mit einem Werkzeugmagazin 12 verknüpft ist. Dieses dient zur Vorhaltung mehrerer Werkzeuge 13, 14, 15 (sowie weitere), die mit der Werkzeugwechselvorrichtung 11 in eine Arbeitsspindel
16 der Werkzeugmaschine 10 überführbar und aus dieser heraus¬ führbar sind. Die Werkzeugmaschine 10 weist mindestens diese eine Arbeitsspindel 16 sowie gegebenenfalls auch mehrere sol¬ cher Arbeitsspindeln auf.
[0022] Die Arbeitsspindel 16 ist vorzugsweise beweglich ge¬ führt. Dazu kann sie beispielsweise, wie in Figur 1 darge¬ stellt, in Vertikalrichtung (Y-Richtung) sowie in quer dazu gelegener Horizontalrichtung (X-Richtung) gesteuert bewegbar sein. Die Arbeitsspindel 16 selbst ist um eine Antriebsachse
17 drehbar gelagert, die quer zu der X-Achse orientiert ist. Auf die Arbeitsspindel 16 hin und von dieser weg (Z-Richtung) kann ein nicht weiter veranschaulichtes Werkstück bewegt wer¬ den, wozu ein entsprechender Werkstückschlitten dient. Dieser kann außerdem weitere Bewegungsmöglichkeiten wie Drehbewegung oder Neigebewegung vorsehen.
[0023] Bei einer bevorzugten Ausführungsform kann die Arbeitsspindel 16 außerdem um eine vorzugsweise horizontale Nei¬ geachse 18 beweglich sein.
[0024] Die Arbeitsspindel 16 ist an ihrem dem Arbeitsraum zugewandten Ende mit einer Werkzeughalteraufnahme 19 versehen, die mit einer üblichen Spanneinrichtung, beispielsweise für Hohlkegelschäfte oder für Steilkegelschäfte oder dergleichen ausgerüstet ist.
[0025] Zur weiteren Veranschaulichung wird auf Figur 3 Bezug genommen. Diese veranschaulicht in schematischer Weise das
Werkzeugmagazin 12, in dem die Werkzeuge 13, 14, 15 sowie wei- tere Werkzeuge 20, 21 veranschaulicht sind. Jedes dieser Werk¬ zeuge 13 bis 15 sowie 20, 21 ist von einem Werkzeughalter 22 getragen, der einen zum Beispiel kegelstumpfförmigen oder hohlkegelstumpfförmigen Körper 23 aufweist, der in eine Greifscheibe 24 übergeht. Diese konischen oder hohlkonischen Körper 23 aller Werkzeughalter 22 sind untereinander gleich ausgebildet. Ebenso sind die GreifScheiben 24 untereinander gleich ausgebildet. Damit können die Werkzeughalter 22 von einem Portalladersystem 25 aus den einzelnen Ablagen in dem Werkzeugmagazin 12 aufgenommen und der Werkzeugwechselvorrichtung 11 zugeführt oder von der Werkzeugwechselvorrichtung 11 abgenommen und den Ablagen zugeführt werden. Der Portallader ist dabei in mehreren Richtungen X, Y, Z bewegbar und gegebenenfalls auch um eine Achse, zum Beispiel eine Vertikalachse, dreh- oder schwenkbar, wie in Figur 3 durch einen Pfeil 26 angedeutet ist .
[0026] Das Werkzeugmagazin 12 dieser Bauart sowie der zugehörige Portallader 25 dienen lediglich zur Veranschaulichung. Es sei darauf hingewiesen, dass die Werkzeugwechselvorrichtung 11 gleichermaßen auch mit anderen Werkzeugmagazinen 12 kooperieren kann.
[0027] Die Werkzeugwechselvorrichtung 11 umfasst einen Werkzeugwechsler 27 mit einem Schwenkarm 28, der wenigstens einen, vorzugsweise aber zwei oder mehrere Greifer 29 enthält. Der Greifer 29 ist in Figur 2 gesondert veranschaulicht. Der um eine vorzugsweise horizontale, zur Z-Richtung parallele Grei¬ ferachse 30 wenigstens um 180° drehbar gelagerte Schwenkarm 28 trägt an seinem radial äußeren Ende den Greifer 29, der zwei Greiferfinger 31, 32 aufweist. Mindestens einer dieser beiden Finger 31, 32, vorzugsweise beide, sind an dem Schwenkarm 28 um Schenkzentren 33, 34 verschwenkbar gelagert und über ein nicht weiter veranschaulichtes Federmittel aufeinander zu vor¬ gespannt . [0028] Die Greiferfinger 31, 32 weisen an den einander zugewandten Seiten eine Form auf, so dass sie miteinander paarweise eine erste Greiferkontur 35 und eine zweite Greiferkontur 36 festlegen. Die beiden Greiferkonturen 35, 36 liegen jeweils auf in Figur 2 gestrichelt veranschaulichten Kreisen 37, 38, die den Durchmessern von unterschiedlich großen GreifScheiben entsprechen. Die Greiferkonturen 35, 36 sind dabei vorzugswei¬ se so angeordnet, dass die größere Greiferkontur 35 bezüglich der Greiferachse 30 radial außen und die kleinere Greiferkon¬ tur 36 radial weiter innen liegend angeordnet ist. Vorzugswei¬ se sind dabei die beiden von den Kreisen 37, 38 festgelegten Mittelpunkte 39, 40 auf einer zu der Greiferachse 30 radial orientierten Linie 41 angeordnet. Die Greiferachse 30 schnei¬ det die Linie 41.
[0029] In entspanntem Zustand, d.h. ohne eine zwischen den Fingern 31, 32 gefasste Greifscheibe 24, können die Finger 31, 32 aus der in Figur 2 veranschaulichten Arbeitsposition etwas weiter aufeinander zu verstellt sein. Die Position nach Figur 2 entspricht der Stellung der Finger 31, 32 bei gefasstem Werkzeughalter .
[0030] Die Greiferkonturen 35, 36 sind einander überschnei¬ dend angeordnet. Dies bedeutet, dass die Kreise 37, 38 eine gemeinsame Fläche überdecken oder, mit anderen Worten, der Abstand zwischen den Mittelpunkt 39, 40 ist geringer als die Summe der Radien der beiden Kreise 37, 38. Vorzugsweise ist der Abstand jedoch nicht geringer als der Radius des größeren Kreises 37 jedenfalls aber nicht geringer als der Radius des kleineren Kreises 38. Auf diese Weise werden sowohl große als auch kleine GreifScheiben entsprechend den Durchmessern der Kreise 37, 38 in dem Greifer 29 alternativ fixiert und sicher gehalten. In einer bevorzugten Ausführungsform enthält der
Schwenkarm 28 zwei Greifer 29, die zur Schwenkachse 30 um 180° versetzt zueinander angeordnet sind (wie in Figur 1 darge¬ stellt) . Dieser sogenannte Doppelgreifer mit an gegenüberlie¬ genden radialen Enden des Schwenkarms 28 angeordneten Greifern 29 baut sehr schmal und kann bei Nichtbenutzung in eine gegenüber der Darstellung in Figur 1 um 90° gedrehte Position geschwenkt werden. Dadurch kann die Gesamtbreite einer Werkzeug¬ maschine gering gehalten werden.
[0031] Zu dem insoweit veranschaulichten System gehört außerdem ein Werkzeughalter 22 nach Figur 4, der einen Adapter 22-1 für die Aufnahme eines kleineren Werkzeughalters 42 bil¬ det. Der Werkzeughalter 42 weist einen konischen, d.h. kegelstumpfförmigen oder hohlkegelstumpfförmigen Körper 43 auf, der kleiner ist als der Hohlkörper 23 des Adapters 22-1. Außerdem weist der Werkzeughalter 42 eine Greifscheibe 44 auf, deren Durchmesser kleiner ist als der Durchmesser der Greifscheibe 24. Die beiden GreifScheiben 24, 44 weisen jeweils an ihrem Außenumfang eine Greifernut auf, deren Durchmesser mit dem Durchmesser des Kreises 37 (Greifernut der Greifscheibe 24) oder mit dem Durchmesser des Kreises 38 (Greifernut der Greif¬ scheibe 44) übereinstimmt.
[0032] Der Adapter 22-1 nach Figur 4 bildet einen Adapter mit einer Werkzeughalteraufnahme für den Werkzeughalter 42. Zu der Werkzeughalteraufnahme gehört ein in Figur 4 gestrichelt veranschaulichter Sitz 45, der durch eine an den Körper 43 an- gepasste Ausnehmung gebildet ist. Der Adapter 22-1, insbesondere der Körper 23, ist an seiner in Figur 4 linken Stirnseite vorzugsweise offen, so dass Halte- oder Spannmittel eine in dem Körper 43 ausgebildete Spannkontur 46 erreichen können.
[0033] Zu der Werkzeugmaschine 10 kann außerdem eine Winkel¬ kopf 47 gehören, wie er in Figur 5 veranschaulicht ist. Dieser Winkelkopf 47 enthält ein Winkelgetriebe und kann so mit der
Arbeitsspindel 16 starr verbunden werden, dass der Winkelkopf 47 und die Arbeitsspindel 16 eine gemeinsam bewegbare Einheit bilden. An seinem freien Ende weist der Winkelkopf eine Werkzeughalteraufnahme 48 zur Aufnahme eines Werkzeughalters 22 oder des Werkzeughalters 42 auf.
[ 0034 ] Das Werkzeugmagazin 12 kann bei einer entsprechenden Ausführungsform auch mehrere solcher Winkelköpfe 47 vorhalten, die bedarfsweise ein- und ausgewechselt werden können. Es kön¬ nen Winkelköpfe mit großer Aufnahme für Werkzeughalter 22 und Winkelköpfe mit kleiner Aufnahme für Werkzeughalter 42 vorge¬ sehen sein. Ebenso ist es möglich, Winkelköpfe unterschiedli¬ cher Orientierung vorzusehen. Beispielsweise kann dazu der aus Figur 3 ersichtliche spezielle Adapter 49 vorgesehen sein, der ein Werkzeug 50 mit Werkzeughalter 42 in einer Position hält, in der sein Körper 43 in die entgegengesetzte Richtung weist wie der Körper 23.
[ 0035] Die insoweit beschriebene Werkzeugmaschine 10 und ihr Werkzeugwechsler 11 arbeiten wie folgt:
[ 0036] Es wird zunächst davon ausgegangen, dass eines der Werkzeuge 13, 14, 15 in die Arbeitsspindel 1 zu überführen ist. Dieser Vorgang läuft wie bei herkömmlichen Werkzeugma¬ schinen ab, indem der Portallader 25 zunächst das betreffende Werkzeug 13, 14 oder 15 aufnimmt und an den Greifer 29 über¬ gibt. Die GreifScheibe 24 des betreffenden Werkzeughalters passt in die Greiferkontur 35, so dass der Werkzeughalter 22 zwischen den Fingern 31, 32 sicher gehalten ist. So wird der Werkzeughalter 22 durch Axialhub des Greiferarms 28 in Richtung der Schwenkachse 30 aus dem Portallader 25 heraus und durch 180° Schwenkung des Greiferarms 28 vor die Werkzeughal¬ teraufnahme 19 der Arbeitsspindel 16 positioniert. Durch ent¬ gegengesetzten Axialhub des Greiferarms 28 wird der Werkzeug¬ halter 22 in die Werkzeughalteraufnahme 19 eingesetzt und dort gespannt. Eine seitliche Bewegung der Arbeitsspindel 16 in X- Richtung entkoppelt den Werkzeughalter 22 von dem Greifer 29.
[ 0037 ] Das Herausführen eines Werkzeugs oder Werkzeughalters 22 aus der Arbeitsspindel 16 läuft in umgekehrter Reihenfolge ab .
[ 0038 ] In gleicher Weise wie der Werkzeughalter 22 kann der Winkelkopf 47 in die Arbeitsspindel 16 überführt und mit die¬ ser gekoppelt werden. Ist dieser Winkelkopf 47 zur Aufnahme von Werkzeughaltern 22 mit großer Greifscheibe 24 vorgesehen, kann dies unter Zuhilfenahme der großen Greiferkontur 35 des Werkzeugwechslers 27 erfolgen, indem zunächst die Arbeitsspin¬ del 16 aus der Horizontalposition nach Figur 5 in die Vertikalposition nach Figur 6 verschwenkt wird. Dazu genügt eine 90°-Drehung um die Neigeachse 18. Das nunmehr horizontal und parallel zur Schwenkachse 30 orientierte Werkzeug kann durch Bewegung der Arbeitsspindel 16 in X- und Y-Richtung wiederum mit dem Greifer 29 gekoppelt und von diesem bedient werden, um einen Werkzeugwechsel zu bewirken. Dies erfolgt wie eingangs im Zusammenhang mit dem Werkzeughalter 22 beschrieben.
[ 0039] Weist der Winkelkopf 47 eine Aufnahme 48 mit geringe¬ rer Größe für den Werkzeughalter 42 auf, ist das Werkzeugwechselverfahren modifiziert:
[ 0040 ] Der Portallader 25 holt dazu den als Adapter 22-1 anzusehenden Werkzeughalter 22 gemäß Figur 4 bzw. Figur 3 links oben aus der Ablage des Werkzeugmagazins 12 ab und präsentiert die Anordnung, bestehend aus dem Adapter 22-1 und dem Werkzeughalter 42, dem Werkzeugwechsler 27. Dieser nimmt nun mit seiner kleineren Greiferkontur 36 den Werkzeughalter 42 an seiner Greifscheibe 44 auf, die in die kleinere Greiferkontur 36 passt. Durch Axialhub in Richtung der Schwenkachse 30 wird der Werkzeughalter 42 aus dem als Adapter 22-1 dienenden Werk- zeughalter 22, d.h. insbesondere dem Sitz 45 herausgeführt und durch 180° -Schwenkung um die Schwenkachse 30 vor die Werkzeughalteraufnahme 48 des Winkelkopfs 47 gemäß Figur 6 positi¬ oniert. Durch Axialhub wird der Werkzeughalter 42 in die Werkzeughalteraufnahme 48 eingesetzt. Eine Querbewegung der Ar¬ beitsspindel 16 in X-Richtung entkoppelt den Werkzeughalter 42 von dem Greifer 29.
[0041] Bei diesem Werkzeugwechselvorgang verbleibt der Werkzeughalter 22 als Adapter 22-1 in dem Portallader 25 und wird von diesem bedarfsweise auch leer an die Ablage zurück überge¬ ben .
[0042] Nach diesem Konzept können durch den Portallader 25 und den Werkzeugwechsler 27 eine ganze Anzahl verschiedener Werkzeuge mit kleinerem Maß, wie zum Beispiel der Werkzeughal¬ ter 42, nacheinander an den Winkelkopf 47 übergeben und von diesem wieder weg geführt werden. Damit kann die Anzahl der Winkelköpfe von der Anzahl passender Werkzeuge verschieden gewählt werden, und zwar auch dann, wenn die von dem Winkelkopf oder sonstigen Spindelaufsätzen aufzunehmenden Werkzeuge von der in der Arbeitsspindel 16 vorgesehenen Werkzeughalterauf¬ nahme 19 maßlich abweichen.
[0043] Es ist auch die Bedienung von Winkelköpfen mit dem Werkzeugwechsler 27 möglich, bei denen das Werkzeug bei Horizontalposition der Arbeitsspindel 16 gemäß Figur 5 nicht nach oben, sondern nach unten weist. Sollte eine Schwenkbewegung der Arbeitsspindel 16 um 90° nach oben nicht möglich sein, wird die Arbeitsspindel 16 zum Werkzeugwechsel ähnlich wie in Figur 6 nach unten verschenkt. Das Werkzeug zeigt in einem solchen Fall jedoch nach rechts, d.h. von dem Arbeitsraum weg. In diesem Fall kann ein Werkzeugwechsel bewirkt werden, wenn das Werkzeug, wie in Figur 3 ersichtlich, mit dem speziellen
Werkzeughalter 49 in einer um 180° verdrehten Position bereit- gehalten wird. Der Portallader 25 übernimmt den Werkzeughalter 49 und präsentiert das Werkzeug 50 mit Werkzeughalter 42 in dieser Weise dem Werkzeuggreifer 27. Dieser übernimmt nun das 180 ° -verdreht positionierte Werkzeug und setzt es in den Win¬ kelkopf 47 gewissermaßen „von hinten" ein. Während das Einführen des Werkzeughalters 22 in die Arbeitsspindel 16 sonst in einer Hubbewegung in Z-Richtung erfolgt, die von dem Arbeitsraum weg gerichtet ist, erfolgt das Einsetzen des Werkzeugs 50 bzw. Werkzeughalters 42 im Falle des Winkelkopfs mit vom Ar¬ beitsraum weg weisenden Werkzeug in einer Hubbewegung in Z- Richtung, die zum Arbeitsraum hin gerichtet ist.
[0044] Der in Figur 2 veranschaulichte Werkzeuggreifer 29 weist zwei Greiferkonturen 35, 36 auf, die sich vorzugsweise einander überschneidend angeordnet sind. Mit diesem kombinier¬ ten Greifer 29 lassen sich Werkzeughalter 22, 42 verschiedener Größen fassen und entsprechend zwischen einer Arbeitsspindel bzw. einem Spindelaufsatz und einem Werkzeugmagazin 12 hin und her transportieren. Das Spektrum der Anwendungsmöglichkeiten der Werkzeugmaschine 10 wird durch die optionale Bedienung von Werkzeughaltern 22, 42 unterschiedlicher Größe wesentlich erweitert .
Bezugs zeichen :
Figure imgf000017_0001
Werkzeughalteraufnähme
Adapter für Werkzeughalter 42
Werkzeug

Claims

Patentansprüche :
1. Werkzeugwechsler (27) für eine Werkzeugmaschine (10), insbesondere ein Bearbeitungszentrum, mit wenigstens einem Greifer (29), der eine erste Grei¬ ferkontur (35) für einen ersten Werkzeughalter (22) und eine zweite Greiferkontur (36) für einen zweiten Werkzeughalter (42) aufweist.
2. Werkzeugwechsler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Greifer (29) um eine Greiferachse (30) schwenk¬ bar angeordnet ist und dass die Greiferkonturen (35, 36) von der Greiferachse (30) aus gesehen hintereinander angeordnet sind.
3. Werkzeugwechsler nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Greifer (29) um eine Greiferachse (30) schwenkbar angeordnet ist und dass die Greiferkonturen (35, 36) Konturmittelpunkte (39, 40) festlegen, die auf einer Radialen (41) zu der Greiferachse (30) angeordnet sind.
4. Werkzeugwechsler nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Greiferkonturen (35, 36) Kreiskonturen (37, 38) festlegen, die einander überlappend angeordnet sind.
5. Werkzeugwechsler nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Greiferkontur (35) größer ist als die zweite Greiferkontur (36) .
6. Werkzeugwechsler nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Größe einer Greiferkontur (35, 36) durch den von ihr festgelegten Durchmesser festgelegt ist.
7. Werkzeugwechsler nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Greifer (29) zwei Finger (31, 32) aufweist, von denen wenigstens einer auf den an¬ deren hin beweglich gelagert ist.
8. Werkzeugwechsler nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Finger (31, 32) aufeinander zu federnd vorge¬ spannt sind.
9. Werkzeugwechsler nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dem Werkzeugwechsler (27) ein Adapter (22) zugeordnet ist, der eine Adapterkontur (24) aufweist, die zum Zusammenwirken mit einer der Greiferkonturen (35, 36) eingerichtet ist, und dass der Adap¬ ter (22) einen Sitz (45) aufweist, der als Werkzeughal¬ teraufnahme dient.
10. Werkzeugwechsler nach Anspruch 7 und 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Adapterkontur (24) zu der ersten Greiferkontur (35) passend ausgebildet ist und dass der Sitz (45) zu einem Werkzeughalter (42) passend ausgebildet ist, der seinerseits zu der zweiten Greiferkontur (36) passt .
11. Werkzeugwechsler nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dem Werkzeugwechsler (27) ein Winkelkopf (47) zugeordnet ist, der eine zu der ers¬ ten Greiferkontur (35) passende Aufnahmekontur (24) aufweist.
12. Werkzeugwechsler nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkelkopf (47) eine angetriebene Werkzeug¬ halteraufnahme (48) aufweist.
13. Werkzeugmaschine (10) mit mindesten einer Arbeitsspindel (16), die eine Werk¬ zeughalteraufnahme (19) aufweist, mit einem Werkzeugmagazin (12), das zur Aufnahme mehrerer Werkzeughalter (22) eingerichtet ist, und mit einem Werkzeugwechsler (27) nach einem der vorstehenden Ansprüche.
14. Verfahren zum Werkzeugwechsel an einer Werkzeugmaschine
(10) nach Anspruch 13 mit einem Werkzeugwechsler (27) nach Anspruch 9, wobei bei dem Verfahren der Adapter (22) in dem Werkzeugmagazin (12) verbleibend geführt wird.
15. Verfahren zum Werkzeugwechsel an einer Werkzeugmaschine nach Anspruch 13 und einem Winkelkopf (47) nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkelkopf (47) bei wenigstens einem Werkzeugwechsel an der Arbeits¬ spindel (16) verbleibt.
16. Verfahren zum Werkzeugwechsel an einer Werkzeugmaschine
(10) nach Anspruch 15, wobei die Arbeitsspindel (16) um eine Neigeachse (18) beweglich ist, mit dem Schritt:
Schwenken der Arbeitsspindel um die Neigeachse (18), um ein im Winkelkopf (47) aufgenommenes Werkzeug (13 -15) parallel zur Schwenkachse 30 des Werkzeugwechslers zu orientieren .
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