DE3913137C2

DE3913137C2 -

Info

Publication number: DE3913137C2
Application number: DE19893913137
Authority: DE
Inventors: Herbert Schaffhausen Ch Gramespacher
Original assignee: GEORG FISCHER FMS DREHTECHNIK AG SCHAFFHAUSEN CH
Current assignee: GEORG FISCHER FMS DREHTECHNIK AG SCHAFFHAUSEN CH
Priority date: 1988-05-17
Filing date: 1989-04-21
Publication date: 1992-11-26
Also published as: DE3913137A1; CH674816A5

Description

Die Erfindung betrifft eine Werkzeugmaschine mit einer Werkzeugwechseleinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a machine tool with a Tool changing device according to the preamble of the claim 1.

Eine derartige Werkzeugmaschine ist aus der DE 36 18 959 A1 bekannt und weist ein als umlaufendes Kettenmagazin ausgebildetes Werkzeugmagazin auf, das an einem verfahrbaren Ständer angeordnet ist. Die Entnahme des einzelnen Werkzeugs aus dem Werkzeugmagazin erfolgt über einen hin- und herbeweglichen, als erste Wechselvorrichtung dienenden Zuführgreifer, der ein ergriffenes Werkzeug an einen als zweite Wechselvorrichtung dienenden Wechselgreifer übergibt, der an der Unterseite des Spindelkopfes angeordnet ist und zwei diametral gegenüberliegende und starr miteinander verbundene Arme aufweist, die an ihren Enden jeweils eine Greiferaufnahme aufweisen. Beim Werkzeugwechsel ergreift ein Arm das neue Werkzeug vom Zuführgreifer und der andere Arm das auszutauschende Werkzeug von der Spindel, um dann durch Drehung um 180° den Werkzeugwechsel vorzunehmen. Such a machine tool is known from DE 36 18 959 A1 known and has a formed as a revolving chain magazine Tool magazine on a movable Stand is arranged. The removal of the individual tool from the tool magazine via a and movable, serving as the first changing device Feeder gripper that attaches a gripped tool to a transfers the second change device serving the change gripper, which is arranged on the underside of the spindle head and two diametrically opposite and rigid with each other has connected arms, one at each end Have gripper holder. Grips when changing tools one arm the new tool from the feed gripper and the other Arm the tool to be replaced from the spindle, then carry out the tool change by rotating through 180 °.

Hierbei ist ein Werkzeugwechsel nur in einer bestimmten Stellung möglich, die sowohl von der Spindel als auch vom Wechselgreifer erst angefahren werden muß, um den Wechsel vornehmen zu können, wonach der Wechselgreifer wieder aus seiner Arbeitsstellung herausgeschwenkt werden muß. Dies erfordert relativ lange Wechselzeiten.Here, a tool change is only in a certain one Position possible, both from the spindle as well must first be approached by the interchangeable gripper in order to To be able to make a change, after which the change gripper be swung out of his working position again got to. This requires relatively long changing times.

Aus der DE-Z: Werkstatt und Betrieb, 111 (1978), 8, S. 501 bis 504, ist eine Werkzeugstation mit einem Zwei-Stationen-Kopf bekannt, auf dessen einer Seite ein Scheiben-Revolver mit mehreren Werkzeugaufnahmen ausgebildet ist. Auf der gegenüberliegenden Seite des Kopfes ist eine schwenkbare Frässpindel gelagert, in die aus einem auf der Oberseite des Kopfes angeordneten Magazin verschiedene Werkzeuge eingewechselt werden können. Der Kopf ist um eine vertikale Achse schwenkbar, so daß wahlweise eine der beiden Stationen zum Einsatz gebracht werden kann. Aufgrund der Ausbildung des Magazins direkt auf den schwenkbaren Kopf ist dessen Fassungsvermögen für Bohr- und/oder Fräswerkzeuge jedoch relativ gering.From DE-Z: Werkstatt und Betrieb, 111 (1978), 8, Pp. 501 to 504, is a tool station with a two-station head known, on one side a disc turret trained with several tool holders is. On the opposite side of the head is one swivel-mounted milling spindle, in which one on various magazine arranged on the top of the head Tools can be changed. The head is pivotable about a vertical axis, so that optionally one of the two stations can be used. Due to the design of the magazine directly on the swiveling Head is its capacity for drilling and / or However, milling tools are relatively small.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Werkzeugmaschine der eingangs genannten Art mit einer kurze Werkzeugwechselzeiten aufweisenden Werkzeugwechseleinrichtung zu schaffen, die ein Werkzeugmagazin mit größerer Kapazität aufweist.The invention has for its object a machine tool of the type mentioned with a short tool change times having tool changing device to create a tool magazine with greater capacity having.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 gelöst.This task is characterized by the characteristics in the Part of claim 1 solved.

Da das Bereitstellen eines neuen Werkzeugs durch das Werkzeugmagazin mittels der ersten Wechselvorrichtung während der Bearbeitung des Werkstücks vorgenommen wird, setzt sich die verbleibende tatsächliche Werkzeugwechselzeit aus der Verschiebebewegung des Werkzeugträgers mit dem dritten Schlitten in X-Richtung von der letzten Bearbeitungsstelle zu einer Stellung, in der die Greifvorrichtung der zweiten Wechselvorrichtung sich mit der Greifvorrichtung der ersten Wechselvorrichtung in einer korrespondierenden Übergabeposition befindet, sowie aus den Greif-, Schwenk- und Verschiebezeiten der zweiten Wechselvorrichtung zusammen, wobei die Übergabe des Werkzeugs in drei um 90° versetzten Stellungen, die gleichzeitig Arbeitsstellungen sind, erfolgen kann.Because the provision of a new tool by the tool magazine by means of the first changing device during processing of the workpiece is carried out the remaining actual tool change time from the movement of the tool holder with the third slide in the X direction from the last processing point to a position in which the gripping device the second changing device with the gripping device the first changing device in a corresponding one Transfer position, as well as from the gripping, Swiveling and shifting times of the second changing device together, the handover of the tool in three positions offset by 90 °, which are also working positions are can take place.

Da das Werkzeugmagazin am zweiten Schlitten angeordnet ist, ist dieses in Z- und Y-Richtung mit dem Werkzeugträger verschiebbar. Durch die Ausbildung des Werkzeugmagazins als umlaufende Fördereinrichtung mit einer vorzugsweise viereckigen Förderbahn, welche rahmenförmig um den dritten in X-Richtung verfahrbaren Schlitten und den Werkzeugträger angeordnet ist, kann das Werkzeugmagazin mit einer hohen Anzahl Werkzeugspeicherplätzen ohne großen zusätzlichen Platzbedarf ausgerüstet werden. Durch diese mittige Anordnung des Werkzeugmagazins wird auch eine gleichmäßige Gewichtsverteilung auf die Führungen des zweiten Schlittens erreicht. Since the tool magazine is arranged on the second slide is in the Z and Y directions with the tool carrier slidable. By training the tool magazine as a rotating conveyor with a preferably square conveyor track, which is frame-shaped around the third carriage that can be moved in the X direction and the tool holder is arranged, the tool magazine with a large number of tool storage spaces without large additional space requirements. By this central arrangement of the tool magazine is also an even weight distribution on the guides of the second carriage.

Durch die Anordnung der ersten Wechselvorrichtung am Werkzeugmagazin kann jeweils ein Werkzeug während der Be arbeitungszeit in eine Bereitstellung zur Übergabe an die am Werkzeugträger angeordnete zweite Wechselvorrichtung ge bracht werden. Für den weiteren Werkzeugwechsel ist ledig lich eine Verschiebung des dritten Schlittens in X-Richtung und die Übergabe von der Bereitstellung mittels eines um 180° schwenkbaren Greifhebels der zweiten Wechselvorrich tung erforderlich, was kurze Werkzeugwechselzeiten gewähr leistet.By arranging the first changing device on Tool magazine can have one tool at a time during loading working time in a deployment for handover to the arranged on the tool carrier second changing device ge be brought. For the further tool change is single Lich a displacement of the third carriage in the X direction and the delivery of the delivery by means of an order 180 ° swiveling gripping lever of the second changer required, which guarantees short tool change times accomplishes.

Die Erfindung ist in den beiliegenden Zeichnungen bei spielsweise dargestellt und nachfolgend beschrieben. Es zeigtThe invention is in the accompanying drawings shown for example and described below. It shows

Fig. 1 Eine perspektivische Ansicht der Werkzeugmaschine und Fig. 1 is a perspective view of the machine tool and

Fig. 2 einen Teilschnitt entlang der Linie II-II von Fig. 1 in vergrößerter Darstellung. Fig. 2 is a partial section along the line II-II of Fig. 1 in an enlarged view.

Die in Fig. 1 gezeigte Werkzeugmaschine ist vorzugsweise als Drehbearbeitungszentrum für Dreh-, Bohr- und Fräsar beiten ausgebildet.The machine tool shown in Fig. 1 is preferably designed as a lathe machining center for turning, drilling and milling.

Ein mit zwei getrennten Führungsbahnen 2, 3 versehener Maschinenständer 1 weist an einem Ende einen ortsfesten Spindelstock 4 und einen koaxial zur Drehachse 6 auf der vorderen Führungsbahn 2 verschiebbaren Spindelstock 5 auf. Auf der schräg nach hinten geneigten Führungsbahn 3 ist ein in Längs- bzw. Z-Richtung parallel zur Drehachse 6 ver schiebbarer erster Schlitten 7 angeordnet, welcher eine Führungsbahn 8 für einen zweiten Schlitten 9 aufweist. Dieser Schlitten 9 ist quer zur Z-Richtung des ersten Schlittens 7 in einer zur Drehachse 6 parallelen Ebene in Y-Richtung verschiebbar, wobei die Führungsbahn 8 in einer zur Führungsbahn 3 senkrechten Richtung verläuft.A machine stand 1 provided with two separate guideways 2 , 3 has at one end a stationary headstock 4 and a headstock 5 which can be moved coaxially to the axis of rotation 6 on the front guideway 2 . On the obliquely backward inclined guideway 3 is arranged in the longitudinal or Z direction parallel to the axis of rotation 6 ver sliding first carriage 7 which has a guideway 8 for a second carriage 9 . This slide 9 can be displaced transversely to the Z direction of the first slide 7 in a plane parallel to the axis of rotation 6 in the Y direction, the guide track 8 running in a direction perpendicular to the guide track 3 .

Der zweite Schlitten 9 weist eine wiederum senkrecht zur Führungsbahn 8 verlaufende Führungsbahn 10 auf, auf welcher ein dritter Schlitten 11 in einer quer zur Drehachse 6 ver laufenden X-Richtung verschiebbar angeordnet ist. Auf diesem Schlitten ist ein Werkzeugträger 12 schwenkbar um eine in Y-Richtung verlaufende Achse 13 angeordnet. Der Werkzeugträger 12 weist eine Werkzeugaufnahme 14 auf, welche zur wahlweisen Aufnahme von feststehenden Werkzeugen 15, wie z.B. Drehwerkzeug oder Bohrstangen und von rotie renden Werkzeugen 15, wie z.B. Fräser oder Bohrer ausgebil det ist und in einer drehbar gelagerten, antreibbaren Spin del 16 angeordnet ist. Die Achse 17 der Spindel 16 bzw. der Werkzeugaufnahme 14 verläuft in einem senkrechten Winkel zur Achse 13, um welche der Werkzeugträger 12 vorzugsweise in drei jeweils um 90° versetzte Arbeitsstellungen schwenk bar ist.The second carriage 9 has, in turn, a perpendicular to the guideway 8 guideway 10 on which a third carriage 11 is slidably arranged in a transverse to the axis of rotation 6 ver X direction. A tool carrier 12 is arranged on this slide so as to be pivotable about an axis 13 extending in the Y direction. The tool holder 12 has a tool holder 14 , which is for the optional reception of fixed tools 15 , such as turning tool or boring bars and of rotating tools 15 , such as milling cutters or drills, and is arranged in a rotatably mounted, drivable Spin del 16 . The axis 17 of the spindle 16 or the tool holder 14 extends at a perpendicular angle to the axis 13 , about which the tool carrier 12 is preferably pivotable in three working positions offset by 90 °.

Für den automatischen Wechsel der für die unterschiedlichen Bearbeitungsoperationen erforderlichen Werkzeuge 15 weist die Werkzeugmaschine eine Werkzeugwechseleinrichtung 20 auf, die sich aus einem Werkzeugmagazin 21 und einer Über gabeeinrichtung 22 zusammensetzt. Das Werkzeugmagazin 20 ist als umlaufende Fördereinrichtung 23 ausgebildet, welche als viereckiger Rahmen den dritten Schlitten 11 mit dem Werkzeugträger 12 umschließt und am zweiten Schlitten 9 mit diesem bewegbar befestigt ist.For the automatic change of the tools 15 required for the different machining operations, the machine tool has a tool changing device 20 , which is composed of a tool magazine 21 and a transfer device 22 . The tool magazine 20 is designed as a circulating conveyor device 23 , which surrounds the third slide 11 with the tool carrier 12 as a square frame and is movably fastened to the second slide 9 with the latter.

Wie aus Fig. 2 ersichtlich, weist die Fördereinrichtung 23 eine in Führungsschienen 24 geführte Förderkette 25 auf, welche taktweise antreibbar ist und betätigbare Greifer 26 zur Halterung einer größeren Anzahl Werkzeuge 15 auf weist. As can be seen from FIG. 2, the conveyor device 23 has a conveyor chain 25 which is guided in guide rails 24 and can be driven in cycles and has actuable grippers 26 for holding a larger number of tools 15 .

Die Übergabeeinrichtung 22 besteht aus einer fest mit dem Werkzeugmagazin 21 verbundenen ersten Wechselvorrichtung 27 und aus einer am Werkzeugträger 12 angeordneten zweiten Wechselvorrichtung 28. Die erste Wechselvorrichtung 27 weist eine an einem Schwenkarm 29 angeordnete Greifvor richtung 30 für jeweils ein Werkzeug 15 auf. Der Schwenkarm 29 ist an einer Führungsstange 31 befestigt, welche heb-, senk- und schwenkbar in einem Führungsteil 32 gelagert ist. Das Führungsteil 32 ist auf einer über dem Werkzeugträger angeordneten Trägerplatte 37 befestigt, welche fest mit der oberen Führungsschiene 24 des Werkzeugmagazins 21 verbunden ist.The transfer device 22 consists of a first changing device 27 fixedly connected to the tool magazine 21 and of a second changing device 28 arranged on the tool carrier 12 . The first changing device 27 has a arranged on a swivel arm 29 Greifvor device 30 for one tool 15 each. The swivel arm 29 is fastened to a guide rod 31 which is mounted in a guide part 32 such that it can be raised, lowered and pivoted. The guide part 32 is fastened on a carrier plate 37 which is arranged above the tool carrier and is fixedly connected to the upper guide rail 24 of the tool magazine 21 .

Die zweite Wechselvorrichtung 28 weist einen am Gehäuse 18 des Werkzeugträgers 12 um 180° schwenkbaren und in Längs richtung der Schwenkachse 34 verschiebbaren Greifhebel 33 auf, an dessen beiden Enden je eine Greifvorrichtung 35 für je ein Werkzeug 15 angeordnet ist.The second changing device 28 has a on the housing 18 of the tool holder 12 pivotable by 180 ° and in the longitudinal direction of the pivot axis 34 movable gripping lever 33 , on the two ends of which a gripping device 35 is arranged for each tool 15 .

Die Schwenkachse 34 verläuft parallel zur Achse 17 der Werkzeugaufnahme 14 und ist oberhalb dieser angeordnet, wobei die Schwenkachse 36 der ersten Wechselvorrichtung 27 vertikal zu dieser verläuft.The pivot axis 34 runs parallel to the axis 17 of the tool holder 14 and is arranged above it, the pivot axis 36 of the first changing device 27 running vertically to the latter.

Die Werkzeuge 15 weisen einen genormten Steilkegel 40 mit einem Bundzapfen 41 zur Festspannung in der Werkzeugauf nahme 14 und einer an einem Flansch 43 angeordneten ge normten Aufnahmenute 42 für den Werkzeugwechsel auf. Dieser erfolgt wie nachfolgend beschrieben.The tools 15 have a standardized steep taper 40 with a collar pin 41 for clamping in the tool holder 14 and a arranged on a flange 43 ge standardized receiving groove 42 for the tool change. This is done as described below.

Das in der Werkzeugaufnahme 14 befindliche Werkzeug 15 und ein vorgängig aus dem Werkzeugmagazin 21 mittels der ersten Wechselvorrichtung 27 in Bereitstellung gebrachtes weiteres Werkzeug 15 werden durch die beiden Greifvorrichtungen 35 in den Aufnahmenuten 42 erfaßt und durch axiales Verschie ben, Schwenken um 180° und Zurückschieben des Greifhebels 33 gegenseitig ausgetauscht, so daß ein neues Werkzeug in der Werkzeugaufnahme 14 eingespannt wird. Das ausgewechsel te Werkzeug wird dann von der Greifvorrichtung 30 der ersten Wechselvorrichtung 27 vorzugsweise am Bundzapfen 41 und am Flansch 42 erfaßt, angehoben, um 180° geschwenkt und durch Absenken in einer freien Magazinstelle abgelegt, wo es wiederum durch Greifer 26 in der Aufnahmenute 42 ge halten wird.The tool located in the tool holder 14 15 and a previously from the tool magazine 21 placed on the provision by the first changing device 27 further tool 15 are detected by the two gripping devices 35 in the receiving grooves 42 and ben by axial displacement, pivoting through 180 ° and retraction of the Gripping lever 33 exchanged for each other, so that a new tool is clamped in the tool holder 14 . The interchanged tool is then gripped by the gripping device 30 of the first changing device 27, preferably on the collar pin 41 and on the flange 42 , raised, pivoted by 180 ° and placed by lowering in a free magazine location, where it is again ge by gripper 26 in the receiving groove 42 will hold.

Das Bereitstellen eines neuen Werkzeuges durch Transport der Fördereinrichtung 23, Erfassen, Anheben, Schwenken und Absenken mittels der ersten Wechselvorrichtung 27 erfolgt vorzugsweise während der Bearbeitung eines Werkstückes.The provision of a new tool by transporting the conveyor 23 , gripping, lifting, swiveling and lowering by means of the first changing device 27 is preferably carried out during the machining of a workpiece.

Die übrige Werkzeugwechselzeit setzt sich aus der Ver schiebbewegung des Werkzeugträgers 12 mit dem dritten Schlitten 11 in X-Richtung von der letzten Bearbeitungs stelle zu einer Stellung, wo die Greifvorrichtung 35 der zweiten Wechselvorrichtung 28 mit der Greifvorrichtung 30 der ersten Wechselvorrichtung 27 in einer korrespondieren den Übergabelage befindet, sowie aus den Greif-, Schwenk- und Verschiebezeiten der zweiten Wechselvorrichtung 28 zusammen.The rest of the tool change time is made up of the sliding movement of the tool carrier 12 with the third slide 11 in the X direction from the last machining point to a position where the gripping device 35 of the second changing device 28 corresponds to the gripping device 30 of the first changing device 27 in a Transfer position is located, and from the gripping, swiveling and shifting times of the second changing device 28 together.

Diese kurze Wechselzeit kann allerdings auch noch in der Verschiebezeit des ersten (Z-Richtung) bzw. des zweiten (Y-Richtung) Schlittens 7 bzw. 9 liegen, welche zum An fahren einer neuen Bearbeitungsposition erforderlich sind. Somit entstehen keine oder nur kurze zusätzliche Zeiten für den Werkzeugwechsel, so daß die gesamte Bearbeitungszeit für ein Werkstück nicht oder nur unwesentlich verlängert wird. However, this short changeover time can also lie in the shifting time of the first (Z direction) or the second (Y direction) slide 7 or 9 , which are required to move to a new machining position. Thus, there are no or only short additional times for the tool change, so that the total machining time for a workpiece is not, or only slightly, extended.

Der Werkzeugträger 12 kann, wie bereits beschrieben, mit der Achsrichtung der Werkzeugaufnahme 14 in drei Bearbei tungsstellungen stehen, wobei eine mit der Lage der Achse 17 quer zur Drehachse 6 in den Fig. 1 und 2 dargestellt ist. Durch Schwenken des Werkzeugträgers 12 um die Achse 13 jeweils nach beiden Seiten um 90° kommt die Achse 17 der Werkzeugaufnahme 14 in eine parallele Lage zur Drehachse 6, wobei einmal das eingesetzte Werkzeug 15 dem ortsfesten Spindelstock 4 oder dem verschiebbaren Spindelstock 5 zu gewandt ist. Da die erste Wechselvorrichtung 27 ausgehend von der zum Werkzeugmagazin 21 gerichteten Aufnahmestellung wahlweise jeweils nach links oder rechts um 90° oder um 180° schwenkbar ausgebildet ist, ist somit eine Werkzeug übergabe in allen drei Schwenkstellungen des Werkzeugträ gers 12 gewährleistet.The tool carrier 12 may, as already described, with the axial direction of the tool holder are tung positions in three machining 14, one being shown with the position of the axis 17 transverse to the axis of rotation 6 in Figs. 1 and 2. By pivoting the tool carrier 12 about the axis 13 to both sides by 90 °, the axis 17 of the tool holder 14 comes into a parallel position to the axis of rotation 6 , the tool 15 used facing the stationary headstock 4 or the displaceable headstock 5 . Since the first changing device is selectively formed 27 from the side facing the tool magazine 21 receiving position respectively to the left or right by 90 ° or by 180 ° pivoting, thus the Werkzeugträ is a tool transfer gers ensured 12 in all three pivoting positions.

Das beschriebene Werkzeugmagazin ermöglicht eine Speiche rung von mindestens vierzig Werkzeugen.The tool magazine described enables a spoke of at least forty tools.

Claims

1. Machine tool, in particular a lathe, with a tool changing device ( 27 ) having a tool magazine ( 21 ) and a transfer device ( 22 ), with a tool carrier ( 12 ) that can be moved in three axes for receiving tools ( 15 ), a first slide ( 7 ) parallel along the axis of rotation ( 6 ) (Z direction), a second carriage ( 9 ) transversely thereto in a plane parallel to the axis of rotation ( 6 ) (Y direction) and a third carriage ( 11 ) transversely to the parallel plane (X direction are displaceable) is mounted, the tool magazine (21) as endlessly revolving conveyor (23) on the second carriage (9) and the transfer device (22) movable from an operative connection with the tool magazine (21) and with the second carriage (9) first changing device ( 27 ), which has a gripping device ( 30 ) each receiving a tool ( 15 ), and of a gripping device operatively connected to it and arranged on the tool carrier ( 12 ) there is a second changing device ( 28 ), characterized in that the gripping device ( 30 ) can be raised and lowered and pivoted at least 180 ° and the tool carrier ( 12 ) about an axis ( 13 ) perpendicular to the tool receiving axis ( 17 ) in three each by 90 ° offset work and also tool change positions can be pivoted, the first change device ( 27 ) from the loading and unloading position directed towards the tool magazine ( 21 ) to one of the three positions for transferring the tools ( 15 ) to the second change device ( 28 ) is pivotable.

2. Machine tool according to claim 1, characterized in that the tool magazine ( 21 ) on the side of the tool holder ( 12 ) facing away from the tool holder ( 14 ) has the third slide ( 11 ) with its guideway ( 10 ) on the second slide ( 9 ) and the Tool carrier ( 12 ) is arranged enclosing.

3. Machine tool according to claim 1 or 2, characterized in that the tool magazine ( 21 ) has a conveyor track ( 24 ) with four rectilinear sections arranged at right angles to one another, the conveyor track ( 24 ) running in a plane parallel to the axis of rotation ( 6 ).

4. Machine tool according to claim 3, characterized in that the tool magazine ( 21 ) on the axis of rotation ( 6 ) facing away from the second carriage ( 9 ) is arranged.

5. Machine tool according to one of claims 1 to 4, characterized in that the conveying device ( 23 ) of the tool magazine ( 21 ) has a conveyor chain ( 25 ) guided in guide rails ( 24 ), on which actuatable gripper ( 26 ) for the magazine tools ( 15 ) are arranged.