WO2021115732A1 - Werkzeugmaschine mit wenigstens zwei werkzeugwechseleinrichtungen - Google Patents

Werkzeugmaschine mit wenigstens zwei werkzeugwechseleinrichtungen Download PDF

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WO2021115732A1
WO2021115732A1 PCT/EP2020/082258 EP2020082258W WO2021115732A1 WO 2021115732 A1 WO2021115732 A1 WO 2021115732A1 EP 2020082258 W EP2020082258 W EP 2020082258W WO 2021115732 A1 WO2021115732 A1 WO 2021115732A1
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changing device
tool
tool changing
tools
machine
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PCT/EP2020/082258
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Inventor
Jürgen Röders
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P&L Gmbh & Co. Kg
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q3/00—Devices holding, supporting, or positioning work or tools, of a kind normally removable from the machine
    • B23Q3/155—Arrangements for automatic insertion or removal of tools, e.g. combined with manual handling
    • B23Q3/1552—Arrangements for automatic insertion or removal of tools, e.g. combined with manual handling parts of devices for automatically inserting or removing tools
    • B23Q3/15526—Storage devices; Drive mechanisms therefor
    • B23Q3/15539—Plural magazines, e.g. involving tool transfer from one magazine to another
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q3/00—Devices holding, supporting, or positioning work or tools, of a kind normally removable from the machine
    • B23Q3/155—Arrangements for automatic insertion or removal of tools, e.g. combined with manual handling
    • B23Q3/1552—Arrangements for automatic insertion or removal of tools, e.g. combined with manual handling parts of devices for automatically inserting or removing tools
    • B23Q3/1554—Transfer mechanisms, e.g. tool gripping arms; Drive mechanisms therefore
    • B23Q2003/155414—Transfer mechanisms, e.g. tool gripping arms; Drive mechanisms therefore the transfer mechanism comprising two or more grippers
    • B23Q2003/155453—Transfer mechanisms, e.g. tool gripping arms; Drive mechanisms therefore the transfer mechanism comprising two or more grippers including different gripper configurations for holding differently-configured tools
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
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    • B23Q3/155—Arrangements for automatic insertion or removal of tools, e.g. combined with manual handling
    • B23Q3/1552—Arrangements for automatic insertion or removal of tools, e.g. combined with manual handling parts of devices for automatically inserting or removing tools
    • B23Q3/1554—Transfer mechanisms, e.g. tool gripping arms; Drive mechanisms therefore
    • B23Q2003/155456—Transfer mechanisms, e.g. tool gripping arms; Drive mechanisms therefore using separate transfer mechanisms for each tool in the magazine

Definitions

  • Machine tool with at least two tool changing devices
  • the present invention relates to a machine tool with at least two tool changing devices in order, in particular, to be able to handle tools with different dimensions in a simple manner.
  • Machine tools such as milling machines, often have a tool changing device in order to enable a workpiece to be machined with different tools, a tool change of a tool in the main spindle being carried out automatically.
  • One problem with such tool changing devices is that a compromise has to be found between the space required, the number of tools to be accommodated and the maximum dimensions of the tools. The larger the dimensions of the tools, in particular with regard to their diameter, the fewer tools fit into the tool changing device.
  • the machine tool according to the invention with the features of claim 1 has the advantage that a more compact design of tool changing devices is possible.
  • the machine tool comprises a main spindle and a machine frame as well as at least two tool changing devices.
  • a first tool changing device is provided for tools with a first diameter and a second
  • Tool changing device is provided for tools with a second diameter, a second minimum diameter of the second tool changing device being greater than a maximum first diameter of the tools of the first tool changing device.
  • the second tool changing device is integrated into the machine frame. This creates space for the second
  • Machine frame integrated so that the first tool changing device, which takes up the smaller tools, takes up a significantly reduced installation space. As a result, a significantly more compact machine tool than in the prior art can be provided.
  • the second tool changing device is preferably arranged in a cavity or a recess or the like in the machine frame. As a result, no additional space is required for the second tool changing device in the machine tool, since a cavity provided in the machine frame serves to accommodate the second tool changing device.
  • Each magazine location of the second tool changing device particularly preferably has a cylinder, in particular a pneumatic cylinder, a holding arm and a pair of pliers.
  • a cylinder in particular a pneumatic cylinder, a holding arm and a pair of pliers.
  • the pliers are set up to grip a tool.
  • the pliers are preferably arranged at one end of the holding arm.
  • the cylinder actuates the holding arm, preferably in a linear direction.
  • the pliers are preferably arranged at an angle of 90 ° to the holding arm.
  • the pneumatic cylinder is also preferably designed without a piston rod.
  • a particularly simple and compact design of the second tool changing device is possible if the main spindle of the machine tool can be moved in a vertical axis and a horizontal axis. This makes it possible for the main spindle to be moved within a movement plane, so that a tool to be exchanged can be transferred quickly and easily.
  • the second tool changing device can then preferably be moved exclusively linearly in a horizontal direction. This results in three-dimensional mobility between the main spindle and the second tool changing device.
  • the machine tool is particularly preferably a machine tool in portal design with a first and second column and a transverse area connecting the columns.
  • the second tool changing device is preferably arranged on an underside of the transverse area. Alternatively, the second tool changing device is provided in a recess in the transverse area and / or in one of the columns.
  • the magazine locations in the second tool changing device are arranged horizontally next to one another.
  • the second tool changing device is set up to carry out the tool change in a machining area.
  • the mobility of the main spindle can be limited to the machining area and the main spindle does not have to leave the machining area in order to perform a tool change.
  • a housing preferably with a closable opening, e.g. by means of a flap, which protects the second tool changing device.
  • the second tool changing device is thus securely arranged in the housing when the machine tool is in operation and is not soiled by chips or coolant or the like during operation of the machine tool.
  • a number of magazine locations for the tools in the second tool changing device is smaller than in the first tool changing device.
  • Two or three magazine locations are preferably provided for the second tool changing device.
  • FIG. 1 shows a schematic perspective view of a machine tool with two tool changing devices, the second tool changing device being in the extended position
  • FIG. 2 shows a schematic, perspective view of the machine tool from FIG. 1 with a retracted position of the second tool changing device
  • FIG. 3 shows a schematic, perspective view of a machine frame with the second tool changing device in the extended position
  • FIG 4 shows a schematic sectional view of the machine frame with the second tool changing device in the retracted position
  • FIG 5 shows a schematic sectional view of the machine frame with the second tool changing device in the extended position.
  • a machine tool 10 according to a preferred exemplary embodiment of the invention is described in detail below with reference to FIGS. 1 to 5.
  • the machine tool 10 comprises a main spindle 6 which can be moved in a horizontal axis 4 and a vertical axis 5.
  • the machine tool 10 also includes a machine frame 13, which in this exemplary embodiment is provided in a portal design.
  • the machine frame 13 comprises a first column 31, a second column 32 and a transverse area 33.
  • the main spindle 6 can be moved in the horizontal direction at the transverse area 33.
  • the machine frame 13 is arranged on a base plate 20 on which a rotary swivel unit 16 can be moved along a further horizontal axis, not shown.
  • a slot table 15 can be seen on the rotary pivot unit 16, on which workpieces can be clamped.
  • a first tool changing device 11 and a second tool changing device 12 are provided.
  • the first tool changing device 11 is provided for first tools with a first diameter and the second tool changing device 12 is provided for second tools with a second diameter.
  • a maximum first diameter of the first tools is smaller than a minimum second diameter of the second tools.
  • the second tool changing device is provided for larger tools with a larger diameter, whereas the first tool changing device is provided for tools with a smaller diameter.
  • the first tool changing device 11 is arranged on the side of the machine frame 13.
  • the second tool changing device 12 is arranged in a cavity 14 of the machine frame 13.
  • the cavity 14 is provided below the transverse area 33 of the machine frame 13.
  • the structure of the second tool changing device 12 can be seen in detail from FIGS. 3 to 5.
  • the second tool changing device 12 has three magazine locations which are arranged next to one another.
  • the second tools are denoted by the reference number 8 and have a relatively large diameter.
  • Each machine station also includes a pneumatic cylinder 3, a holding arm 2 and a pair of pliers 1.
  • the pneumatic cylinder 3 is rodless and moves the holding arm 2 linearly in the horizontal direction 9.
  • the horizontal direction 9 is perpendicular to the horizontal axis 4 and perpendicular to the vertical axis 5.
  • the pliers 1 are used to hold a tool holder 7 which holds the tool 8.
  • the pliers 1 can engage in a groove or flat not shown in the tool holder 7 so that the tool holder together with the tool 8 can be removed from the side in the extended position, since the pliers 1 is arranged at an angle of 90 ° to the holding arm 2.
  • Fig. 1 shows schematically the extended position of all three magazine locations. It should be noted that in practice, of course, only one magazine location is extended and the other two magazine locations are in the retracted position shown in FIGS. 2 and 4.
  • FIG. 1 there is a tool change position for a tool in the machining area of the machine tool 10.
  • FIGS. 1 As can be seen in particular from FIG. 1, there is a tool change position for a tool in the machining area of the machine tool 10.
  • the main spindle 6 can be moved in two linear directions (vertical and horizontal axes 4, 5) and the second tool changing device 12 can be moved in a horizontal direction 9, there is a spanned three-dimensional space in which the tools can be changed.
  • the tools 8 are therefore located outside the machining area below the transverse area 33 of the portal-like machine frame 13.
  • the machine tool can position the main spindle 6 by moving it in the two machine axes (vertical and horizontal axes 4, 5) over the extended second tool holder 7 and then move down from there to the tool holder 7 and clamp it through the main spindle 6 .
  • the tool holder 7 After the tool holder 7 has been clamped in the main spindle 6, the tool holder 7 can be extended laterally from the pliers 1 by moving the main spindle 6 linearly in the horizontal axis 4. As soon as a sufficient distance from the pliers 1 has been achieved through the lateral movement, the pliers 1 with the holding arm 2 can be moved back into the rest position under the transverse area 33. As a result, the pliers 1 and the holding arm 2 are moved out of the machining area of the machine tool 10 and machining with the newly clamped tool 8 can begin.
  • a distance between separate magazine locations is determined by a maximum diameter of the tools 8.
  • a machine tool such as a gantry machine, for example, in which a main spindle can be moved in more than two axes, can of course also be provided.
  • the pliers 1 of the second tool changing device 12 does not necessarily have to be attached to the holding arm 2 at a right angle, but can be arranged on the holding arm 2 in any direction.
  • the second tool changing device 12 can also be protected from chips from the machining process and coolant or the like by an enclosure.
  • a flap can be arranged in front of the recess 14 in order to protect the second tool changing device 12.

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  • Turning (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Werkzeugmaschine, umfassend eine Hauptspindel (6), ein Maschinengestell (13), eine erste Werkzeugwechseleinrichtung (11) für Werkzeuge mit einem ersten Durchmesser, eine zweite Werkzeugwechseleinrichtung (12) für Werkzeuge mit einem zweiten Durchmesser, wobei ein minimaler zweiter Durchmesser der Werkzeuge der zweiten Wechseleinrichtung größer ist als ein maximaler erster Durchmesser der Werkzeuge der ersten Werkzeugwechseleinrichtung (11), und wobei die zweite Werkzeugwechseleinrichtung (12) in das Maschinengestell (13) integriert ist.

Description

Werkzeugmaschine mit wenigstens zwei Werkzeugwechseleinrichtungen
Beschreibung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Werkzeugmaschine mit wenigstens zwei Werkzeugwechseleinrichtungen, um insbesondere auf einfache Weise Werkzeuge mit unterschiedlichen Abmessungen handhaben zu können.
Werkzeugmaschinen, wie beispielsweise Fräsmaschinen, weisen häufig eine Werkzeugwechseleinrichtung auf, um eine Bearbeitung eines Werkstücks mit unterschiedlichen Werkzeugen zu ermöglichen, wobei ein Werkzeugwechsel eines Werkzeugs in die Hauptspindel automatisch ausgeführt wird. Ein Problemkreis bei derartigen Werkzeugwechseleinrichtungen besteht darin, dass ein Kompromiss zwischen einem notwendigen Platzbedarf, einer Anzahl von unterzubringenden Werkzeugen und den maximalen Abmessungen der Werkzeuge zu finden ist. Je größer die Abmessungen der Werkzeuge sind, insbesondere hinsichtlich ihres Durchmessers, desto weniger Werkzeuge passen in die Werkzeugwechseleinrichtung.
In der Praxis hat es sich nun gezeigt, dass bei vielen Anwendungen nur sehr wenige Werkzeuge mit großen Abmessungen benötigt werden, während die meisten Werkzeuge deutlich kleiner sind. Wenn sämtliche Werkzeugplätze in der Werkzeugwechseleinrichtung dafür vorgesehen werden, dass dort auch die wenigen großen Werkzeuge hineinpassen, wird ein Platzbedarf für eine derartige Werkzeugwechseleinrichtung sehr groß.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Werkzeugmaschine mit einem automatischen Werkzeugwechsel bereitzustellen, welche bei einfachem Aufbau und einfacher, kostengünstiger Herstellbarkeit neben einer Vielzahl von kleineren Werkzeugen auch eine gewisse Anzahl von großen Werkzeugen Vorhalten kann, ohne dass dadurch die Abmessungen und der notwendige Bauraum zu groß werden.
Diese Aufgabe wird durch eine Werkzeugmaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst, die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung. Die erfindungsgemäße Werkzeugmaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 1 weist den Vorteil auf, dass ein kompakterer Aufbau von Werkzeugwechseleinrichtungen möglich ist. Hierbei umfasst die Werkzeugmaschine eine Hauptspindel und ein Maschinengestell sowie wenigstens zwei Werkzeugwechseleinrichtungen. Eine erste Werkzeugwechseleinrichtung ist für Werkzeuge mit einem ersten Durchmesser vorgesehen und eine zweite
Werkzeugwechseleinrichtung ist für Werkzeuge mit einem zweiten Durchmesser vorgesehen, wobei ein zweiter minimaler Durchmesser der zweiten Werkzeugwechseleinrichtung größer ist als ein maximaler erster Durchmesser der Werkzeuge der ersten Werkzeugwechseleinrichtung. Dabei ist die zweite Werkzeugwechseleinrichtung in das Maschinengestell integriert. Dadurch ist ein Bauraum für die zweite
Werkzeugwechseleinrichtung, welche die größeren Werkzeuge aufnimmt, in das
Maschinengestell integriert, so dass die erste Werkzeugwechseleinrichtung, welche die kleineren Werkzeuge aufnimmt, einen deutlich reduzierten Bauraum einnimmt. Dadurch kann eine deutlich kompaktere Werkzeugmaschine als im Stand der Technik vorgesehen werden.
Vorzugsweise ist die zweite Werkzeugwechseleinrichtung in einem Hohlraum oder einer Ausnehmung oder dgl. im Maschinengestell angeordnet. Dadurch ist kein zusätzlicher Platzbedarf für die zweite Werkzeugwechseleinrichtung in der Werkzeugmaschine vorzusehen, da ein im Maschinengestell vorgesehener Hohlraum zur Aufnahme der zweiten Werkzeugwechseleinrichtung dient.
Besonders bevorzugt weist jeder Magazinplatz der zweiten Werkzeugwechseleinrichtung einen Zylinder, insbesondere einen Pneumatikzylinder, einen Haltearm und eine Zange auf. Dadurch kann ein besonders kostengünstiger und robuster Aufbau erreicht werden. Die Zange ist dabei eingerichtet, ein Werkzeug zu greifen. Die Zange ist vorzugsweise an einem Ende des Haltearms angeordnet. Der Zylinder betätigt dabei den Haltearm, vorzugsweise in einer linearen Richtung.
Die Zange ist vorzugsweise in einem Winkel von 90° zum Haltearm angeordnet. Weiter bevorzugt ist der Pneumatikzylinder ohne Kolbenstange ausgeführt.
Ein besonders einfacher und kompakter Aufbau der zweiten Werkzeugwechseleinrichtung ist möglich, wenn die Hauptspindel der Werkzeugmaschine in eine vertikale Achse und eine horizontale Achse verfahrbar ist. Hierdurch ist es möglich, dass die Hauptspindel innerhalb einer Bewegungsebene verfahren werden kann, so dass eine einfache und schnelle Übergabe eines auszuwechselnden Werkzeugs möglich ist. Die zweite Werkzeugwechseleinrichtung ist dann bevorzugt ausschließlich linear in einer horizontalen Richtung verfahrbar. Dadurch ergibt sich eine dreidimensionale Bewegbarkeit zwischen der Hauptspindel und der zweiten Werkzeugwechseleinrichtung. Besonders bevorzugt ist die Werkzeugmaschine eine Werkzeugmaschine in Portalbauweise mit einer ersten und zweiten Säule sowie einem die Säulen verbindenden Querbereich. Vorzugsweise ist dabei die zweite Werkzeugwechseleinrichtung an einer Unterseite des Querbereichs angeordnet. Alternativ ist die zweite Werkzeugwechseleinrichtung in einer Ausnehmung im Querbereich und/oder in einer der Säulen, vorgesehen.
Um eine möglichst effektive Anordnung der Werkzeuge der zweiten Werkzeugwechseleinrichtung zu ermöglichen, sind die Magazinplätze in der zweiten Werkzeugwechseleinrichtung horizontal nebeneinander angeordnet.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die zweite Werkzeugwechseleinrichtung eingerichtet, den Werkzeugwechsel in einem Bearbeitungsraum auszuführen. Dadurch kann eine Bewegbarkeit der Hauptspindel auf den Bearbeitungsraum begrenzt werden und die Hauptspindel muss den Bearbeitungsraum nicht verlassen, um einen Werkzeugwechsel auszuführen.
Besonders bevorzugt ist eine Einhausung, vorzugsweise mit einer verschließbaren Öffnung, z.B. mittels einer Klappe, vorgesehen, welche die zweite Werkzeugwechseleinrichtung schützt. Somit ist die zweite Werkzeugwechseleinrichtung in der Einhausung sicher bei einem Betrieb der Werkzeugmaschine angeordnet und wird nicht durch Späne oder Kühlmittel oder dgl. während eines Betriebs der Werkzeugmaschine verschmutzt.
Weiter bevorzugt ist eine Anzahl von Magazinplätzen für die Werkzeuge in der zweiten Werkzeugwechseleinrichtung kleiner als in der ersten Werkzeugwechseleinrichtung. Vorzugsweise sind zwei oder drei Magazinplätze für die zweite Werkzeugwechseleinrichtung vorgesehen.
Nachfolgend wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung im Detail beschrieben. In der Zeichnung ist:
Fig. 1 eine schematische perspektivische Ansicht einer Werkzeugmaschine mit zwei Werkzeugwechseleinrichtungen, wobei die zweite Werkzeugwechseleinrichtung in der ausgefahrenen Position ist,
Fig. 2 eine schematische, perspektivische Ansicht der Werkzeugmaschine von Fig. 1 mit einer eingezogenen Position der zweiten Werkzeugwechseleinrichtung,
Fig. 3 eine schematische, perspektivische Ansicht eines Maschinengestells mit der zweiten Werkzeugwechseleinrichtung in ausgefahrener Position,
Fig. 4 eine schematische Schnittansicht des Maschinengestells mit der zweiten Werkzeugwechseleinrichtung in der zurückgezogenen Position, und Fig. 5 eine schematische Schnittansicht des Maschinengestells mit der zweiten Werkzeugwechseleinrichtung in der ausgefahrenen Position.
Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 5 eine Werkzeugmaschine 10 gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung im Detail beschrieben.
Die Werkzeugmaschine 10 umfasst eine Hauptspindel 6, welche in einer horizontalen Achse 4 und einer vertikalen Achse 5 bewegbar ist.
Die Werkzeugmaschine 10 umfasst ferner ein Maschinengestell 13, welches in diesem Ausführungsbeispiel in Portal bauweise vorgesehen ist. Das Maschinengestell 13 umfasst dabei eine erste Säule 31, eine zweite Säule 32 und einen Querbereich 33. Die Hauptspindel 6 ist dabei am Querbereich 33 in Horizontalrichtung verfahrbar.
Das Maschinengestell 13 ist auf einer Grundplatte 20 angeordnet, auf welcher eine Drehschwenkeinheit 16 entlang einer weiteren horizontalen nicht dargestellten Achse verfahrbar ist. Auf der Drehschwenkeinheit 16 ist ein Nutentisch 15 zu erkennen, auf dem Werkstücke aufgespannt werden können.
Ferner ist eine erste Werkzeugwechseleinrichtung 11 und eine zweite Werkzeugwechseleinrichtung 12 vorgesehen. Die erste Werkzeugwechseleinrichtung 11 ist für erste Werkzeuge mit einem ersten Durchmesser und die zweite Werkzeugwechseleinrichtung 12 ist für zweite Werkzeuge mit einem zweiten Durchmesser vorgesehen. Dabei ist ein maximaler erster Durchmesser der ersten Werkzeuge kleiner als ein minimaler zweiter Durchmesser der zweiten Werkzeuge. Somit ist die zweite Werkzeugwechseleinrichtung für größere Werkzeuge mit größerem Durchmesser vorgesehen, wohingegen die erste Werkzeugwechseleinrichtung für Werkzeuge mit kleinerem Durchmesser vorgesehen ist.
Wie aus den Fig. 1 und 2 ersichtlich ist, ist die erste Werkzeugwechseleinrichtung 11 seitlich am Maschinengestell 13 angeordnet. Die zweite Werkzeugwechseleinrichtung 12 ist in einem Hohlraum 14 des Maschinengestells 13 angeordnet. Der Hohlraum 14 ist dabei unterhalb des Querbereichs 33 des Maschinengestells 13 vorgesehen.
Der Aufbau der zweiten Werkzeugwechseleinrichtung 12 ist im Detail aus den Fig. 3 bis 5 ersichtlich. Die zweite Werkzeugwechseleinrichtung 12 weist drei Magazinplätze auf, welche nebeneinander angeordnet sind. Die zweiten Werkzeuge sind mit dem Bezugszeichen 8 bezeichnet und weisen einen relativ großen Durchmesser auf. Jeder Maschinenplatz umfasst ferner einen Pneumatikzylinder 3, einen Haltearm 2 und eine Zange 1. Der Pneumatikzylinder 3 ist kolbenstangenlos und bewegt den Haltearm 2 linear in horizontaler Richtung 9. Die horizontale Richtung 9 ist dabei senkrecht zur horizontalen Achse 4 und senkrecht zur vertikalen Achse 5. Die Zange 1 dient zur Aufnahme eines Werkzeughalters 7, welcher das Werkzeug 8 hält. Die Zange 1 kann dabei in eine nicht gezeigte Nut oder Abflachung im Werkzeughalter 7 eingreifen, so dass der Werkzeughalter mitsamt dem Werkzeug 8 seitlich in der ausgefahrenen Position entnehmbar ist, da die Zange 1 in einem Winkel von 90° zum Haltearm 2 angeordnet ist.
Fig. 1 zeigt schematisch die ausgefahrene Position aller drei Magazinplätze. Es sei angemerkt, dass im Praxisbetrieb selbstverständlich nur ein Magazinplatz ausgefahren ist und sich die beiden anderen Magazinplätze in der zurückgezogenen Position, die in den Fig. 2 und 4 gezeigt ist, befinden.
Wie insbesondere aus Fig. 1 ersichtlich ist, befindet sich eine Werkzeugwechselposition für ein Werkzeug im Bearbeitungsraum der Werkzeugmaschine 10. Wie weiter aus den Fig. 1 und 2 ersichtlich ist, befindet sich die Werkzeugwechselposition dabei vertikal über dem Nutentisch 15 bzw. der Drehschwenkeinheit 16.
Da die Hauptspindel 6 in zwei lineare Richtungen (vertikale und horizontale Achse 4, 5) bewegbar ist und die zweite Werkzeugwechseleinrichtung 12 in einer horizontalen Richtung 9 bewegbar ist, ergibt sich ein aufgespannter dreidimensionaler Raum, in welchem die Werkzeuge gewechselt werden können. In der eingefahrenen Position der Werkzeuge 8 in der zweiten Werkzeugwechseleinrichtung 12 befinden sich die Werkzeuge 8 somit außerhalb des Bearbeitungsraums unterhalb des Querbereichs 33 des portalartigen Maschinengestells 13.
Zum Wechseln eines Werkzeugs 8 kann die Werkzeugmaschine dabei die Hauptspindel 6 durch Verfahren in den beiden Maschinenachsen (vertikale und horizontale Achse 4, 5) über dem ausgefahrenen zweiten Werkzeughalter 7 positionieren und anschließend von dort auf den Werkzeughalter 7 hinunterfahren und diesen durch die Hauptspindel 6 spannen.
Nachdem der Werkzeughalter 7 in der Hauptspindel 6 gespannt wurde, kann der Werkzeughalter 7 aus der Zange 1 seitlich ausgefahren werden, indem die Hauptspindel 6 linear in der horizontalen Achse 4 verfahren wird. Sobald durch das seitliche Verfahren ein ausreichender Abstand zur Zange 1 erreicht wurde, kann die Zange 1 mit dem Haltearm 2 wieder in die Ruheposition unter dem Querbereich 33 zurückgefahren werden. Dadurch sind die Zange 1 und der Haltearm 2 aus dem Bearbeitungsraum der Werkzeugmaschine 10 herausgefahren und die Bearbeitung mit dem neu eingespannten Werkzeug 8 kann beginnen.
Somit sind für die Unterbringung der zweiten Werkzeugwechseleinrichtung 12 mit Werkzeugen mit großem Durchmesser nur sehr wenige Teile erforderlich. Ferner ist insbesondere eine Ansteuerung bei einem Werkzeugwechsel sehr einfach. Dadurch kann auch eine sehr kurze Werkzeugwechselzeit erreicht werden. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind drei Magazinplätze der zweiten Werkzeugwechseleinrichtung 12 dargestellt. Es sei jedoch angemerkt, dass es selbstverständlich auch möglich ist, noch weitere zusätzliche Magazinplätze oder auch nur zwei oder einen Magazinplatz vorzusehen. Dabei kann jeder einzelne Magazinplatz separat angesteuert werden, um von seiner Ruheposition in die Wechselposition im Bearbeitungsraum durch Verfahren des Pneumatikzylinders 3 zu gelangen.
Ein Abstand zwischen separaten Magazinplätzen wird dabei durch einen maximalen Durchmesser der Werkzeuge 8 bestimmt.
Es sei ferner angemerkt, dass selbstverständlich auch eine Werkzeugmaschine, wie beispielsweise eine Gantry-Maschine, vorgesehen werden kann, bei der eine Hauptspindel in mehr als zwei Achsen verfahrbar ist. Dann muss die Zange 1 der zweiten Werkzeugwechseleinrichtung 12 nicht zwingend in einem rechten Winkel am Haltearm 2 befestigt werden, sondern kann in einer beliebigen Richtung am Haltearm 2 angeordnet sein.
Es sei ferner angemerkt, dass die zweite Werkzeugwechseleinrichtung 12 auch durch eine Einhausung vor Spänen aus dem Bearbeitungsprozess und Kühlmittel oder dgl. geschützt werden kann. Beispielsweise kann eine Klappe vor der Ausnehmung 14 angeordnet werden, um die zweite Werkzeugwechseleinrichtung 12 zu schützen.
Bezugszeichenliste
1 Zange
2 Haltearm
3 kolbenstangenloser Pneumatikzylinder 4 horizontale Achse / erste Horizontalrichtung
5 vertikale Achse
6 Hauptspindel
7 Werkzeughalter
8 Werkzeug 9 horizontale Achse / zweite Horizontalrichtung
10 Werkzeugmaschine
11 erste Werkzeugwechseleinrichtung
12 zweite Werkzeugwechseleinrichtung
13 Maschinengestell / Portal 14 Hohlraum
15 Nutentisch
16 Drehschwenkeinheit
20 Grundplatte
31 erste Säule 32 zweite Säule
33 Querbereich

Claims

Ansprüche
1. Werkzeugmaschine, umfassend: eine Hauptspindel (6), ein Maschinengestell (13), eine erste Werkzeugwechseleinrichtung (11) für Werkzeuge mit einem ersten Durchmesser, eine zweite Werkzeugwechseleinrichtung (12) für Werkzeuge mit einem zweiten Durchmesser, wobei ein minimaler zweiter Durchmesser der Werkzeuge der zweiten Wechseleinrichtung größer ist als ein maximaler erster Durchmesser der Werkzeuge der ersten Werkzeugwechseleinrichtung (11), und wobei die zweite Werkzeugwechseleinrichtung (12) in das Maschinengestell (13) integriert ist.
2. Werkzeugmaschine nach Anspruch 1, wobei die zweite Werkzeugwechseleinrichtung (12) in einem Hohlraum (14) im Maschinengestell (13) angeordnet ist.
3. Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die zweite Werkzeugwechseleinrichtung (12) mehrere Magazinplätze aufweist, wobei jeder Magazinplatz einen verfahrbaren Zylinder, insbesondere Pneumatikzylinder, einen Haltearm (2) und eine Zange (1) umfasst.
4. Werkzeugmaschine nach Anspruch 3, wobei die Zange (1) am Haltearm (2) in einem Winkel von 90° angeordnet ist, und/oder wobei der Zylinder (3) als Pneumatikzylinder ohne Kolbenstange ausgebildet ist.
5. Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die
Hauptspindel (6) in einer vertikalen Achse (5) und einer horizontalen Achse (4) verfahrbar ist.
6. Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die
Werkzeugmaschine in Portal bauweise mit einer ersten Säule (31), einer zweiten Säule (32) und einem die Säulen verbindenden Querbereich (33) ausgebildet ist.
7. Werkzeugmaschine nach Anspruch 6, wobei die zweite Werkzeugwechseleinrichtung (12) unterhalb des Querbereichs (33) angeordnet ist und/oder wobei eine Ausnehmung im Querbereich (33) vorgesehen ist.
8. Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Magazinplätze der zweiten Werkzeugwechseleinrichtung (12) horizontal nebeneinander angeordnet sind.
9. Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die zweite Werkzeugwechseleinrichtung (12) eingerichtet ist, einen Werkzeugwechsel in einem Bearbeitungsraum der Werkzeugmaschine auszuführen.
10. Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Anzahl von
Magazinplätzen für die Werkzeuge (8) in der zweiten Werkzeugwechseleinrichtung (12) kleiner ist als eine Anzahl von Magazinplätzen für die Werkzeuge der ersten Werkzeugwechseleinrichtung (11).
PCT/EP2020/082258 2019-12-11 2020-11-16 Werkzeugmaschine mit wenigstens zwei werkzeugwechseleinrichtungen WO2021115732A1 (de)

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