DD136471B1 - DEVICE FOR AUTOMATIC TOOL CHANGE ON TOOLING MACHINES - Google Patents

Description

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Titeltitle

Einrichtung für den automatischen Werkzeugwechsel an WerkzeugmaschinenDevice for the automatic tool change on machine tools

Anwendungsgebiet der Erfindung Field of application of the invention

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung für den automatischen Werkzeugwechsel an Werkzeugmaschinen, insbesondere Bearbeitungszentren, bei denen zum Zweck des Werkzeugwechsels die Arbeitsspindel in der Werkzeugachse aus der Arbeitsstellung in eine Werkzeugwechselposition bewegt und eine Werkzeugwechseleinrichtung abwechselnd in eine Obergabeposition zur Arbeitsspindel und zum Werkzeugmagazin gebracht werden.The invention relates to a device for automatic tool change on machine tools, in particular machining centers, in which for the purpose of tool change, the work spindle moves in the tool axis from the working position to a tool change position and a tool changing device are alternately brought into an upper position to the work spindle and the tool magazine.

Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions

Es sind Bearbeitungszentren bekannt, bei denen in Vorbereitung eines Werkzeugwechsels die Verschiebung des Ständers aus seiner Arbeitsstellung in eine Werkzeugwechselposition erfolgt und anschließend eine Werkzeugwechseleinrichtung, die abwechselnd in eine Obergsbeposition zur Arbeitsspindel und zu einem seitlich vom Ständer angeordneten Werkzeugmagazin schwenkt, den Werkzeugwechsel vornimmt (DT-OS 26 13 736, DT-Zeitschrift für industrielle Fertigung 60 (1970) Nr. 11 S. 660-661, Prospekt № 800 1276 15 M OMP der Firma Kearney & Trecker Corp./ USA).There are known machining centers in which, in preparation for a tool change, the displacement of the stator from its working position to a tool change position and then a tool changing device which alternately pivots in a Obergsbeposition to the work spindle and a tool magazine arranged laterally from the stand , makes the tool change (DT- OS 26 13 736, DT Journal of Industrial Manufacturing 60 (1970) No. 11 pp 660-661, Prospectus № 800 1276 15 M OMP Kearney & Trecker Corp. / USA).

— 2 — Der im Zusammenhang mit der Vorbereitung des Werkzeugwechsels- 2 - In connection with the preparation of the tool change

den bekannten Einrichtungen zugrunde liegende Funktionsablauf ist dadurch charakterisiert, daß die WerkzeugwechseIe in richtung erst dann in die Übergabeposition zur Arbeitsspindel gebracht wird, wenn der Ständer die Werkzeugwechselposition erreicht hat. Dadurch ergibt sich eine Verlängerung der Werkzeugwechselzeiten, was insbesondere bei Bearbeitungszentren, bei denen häufig ein Werkzeugwechsel vorgenommen wird, zu höheren Hilfszeiten und damit zu einer Senkung der Produktivität führt.the known devices underlying functional sequence is characterized in that the WerkzeugwechseIe is brought into the transfer position to the work spindle in the direction only when the stand has reached the tool change position. This results in an extension of tool change times, which leads to higher auxiliary times and thus to a reduction in productivity, especially in machining centers, where a tool change is often made.

Ein weiterer Nachteil der bekannten Einrichtungen besteht darin, daß insbesondere die Zuführbewegung der Werkzeugwechseleinrichtung, durch die diese in die Übergabeposition zur Arbeitsspindel gebracht wird, in ihrem Endpunkt abgebremst werden muß. Diese Endlagenbremsung, deren Notwendigkeit sich aus der relativ hohen Geschwindigkeit ergibt, mit der bei diesen Einrichtungen die Werkzeugwechseleinrichtung diese Bewegung zur Erreichung kurzer Wechselzeiten ausführen muß, erfordert einen höheren Aufwand.Another disadvantage of the known devices is that in particular the feed movement of the tool changing device, by which it is brought into the transfer position to the work spindle, must be decelerated in its end point. This Endlagenbremsung, the need for which results from the relatively high speed with which the tool changing device must perform this movement to achieve short changeover times in these facilities, requires more effort.

Ziel der Erfindung Object of the invention

Das Ziel der Erfindung besteht darin* eine Verkürzung der Werkzeugwechselzeiten zu erreichen und den Aufwand für die Realisierung der Bewegung der Werkzeugwechseleinrichtung in die Übergabeposition zur Arbeitsspindel zu senken.The aim of the invention is * to achieve a shortening of the tool change times and to reduce the effort for the realization of the movement of the tool changing device in the transfer position to the work spindle.

Wesen der ErfindungEssence of the invention

Die technischen Ursachen der genannten Mängel der bekannten Lösungen liegen im wesentlichen darin begründet, daß die Funktionsabläufe zur Bewegung der Arbeitsspindel aus der Arbeitsstellung in die Werkzeugwechselposition und der Werkzeugwechseleinrichtung in die Übergabeposition zur Arbeitsspindel voneinander getrennt und zu verschiedenen Zeitpunkten realisiert werden.The technical causes of the above-mentioned deficiencies of the known solutions are essentially due to the fact that the functional sequences for moving the work spindle from the working position into the tool changing position and the tool changing device are separated from one another and realized at different times in the transfer position to the work spindle.

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Zur Beseitigung dieser Ursachen liegt der Erfindung als Aufgabe die Schaffung einer Einrichtung zugrunde» bei der beide Funktionsabläufe so gestaltet werden, daß sobald die Arbeitsspindel der Werkzeugwechselposition erreicht hat, die Werkzeugwechseleinrichtung die Übergabeposition zur Arbeitsspindel einnimmt und eine Endlagenbremoung für diese Bewegung der Werkzeugwechseleinrichtung entfallt.To eliminate these causes, the invention has as its object the creation of a device based on the two functional sequences are designed so that once the work spindle has reached the tool change position, the tool change device assumes the transfer position to the work spindle and eliminates a Endlagenbremoung for this movement of the tool changing device.

Erfindungsgemäß wird die Aufgcsbe dadurch gelöst, daß die Bewegung der Arbeitsspindel in die Werkzeugwechselposition von der Bewegung der Werkzeugwechseleinrichtung in die Obergabeposition zur Arbeitsspindel überlagert wird und zwischen bsiden Bewegungen Zwangsläufigkeit besteht.According to the invention, the Aufgcsbe is achieved in that the movement of the work spindle is superimposed in the tool change position of the movement of the tool changing device in the upper position to the work spindle and between bsiden movements inevitability exists.

Nach weiteren Merkmalen der Erfindung steht die Werkzeugwechseleinrichtung mit dem Ständer der Maschine in zwangsläufiger Verbindung. Der Ständer weist ein Kurvenstück mit einer Abstützkurve auf, wobei in der in der z-Achse verlaufenden Bewegungsbahn des Kurvenstückes eine mit dor Werkzeugwechseleinrichtung fest verbundene Stützrolle angeordnet ist, die mit der Abstützkurve in Wirkverbindung steht. Die Abstützkurve besitzt einen parallel zur z-Achse verlaufenden Bereich, der durch einen der Bewegung der Werkzeugwechseleinrichtung in die Obergabeposition zur Arbeitsspindel analogen Kurvenverlauf ergänzt wird« Die Stützrolle ist am schwenkbeweglichen Tragarm der Werkzeugwechseleinrichtung befestigt.According to further features of the invention, the tool changing device is in positive connection with the stand of the machine. The stand has a curved piece with a Abstützkurve, wherein in the z-axis extending path of movement of the curved piece with a dor tool changing device fixed support roller is arranged, which is in operative connection with the Abstützkurve. The Abstützkurve has a parallel to the z-axis extending area, which is complemented by one of the movement of the tool changing device in the upper position to the work analogue curve. "The support roller is attached to the pivotable support arm of the tool changer.

Ausfühexporting runrun c£be is pie1c £ be is pie1

Die Erfindung wird nachstehend an einem bevorzugten Ausführungsbeispiel näher erläutert.The invention will be explained in more detail below with reference to a preferred embodiment.

In der zugehörigen Zeichnung zeigen in schematischer Darstellung ·In the accompanying drawing show in a schematic representation ·

Fig. 1 : die Draufsicht eines teilweise gezeigten Bearbeitungszentrums,1 is a plan view of a partially shown machining center,

Fig. 2 : die wesentlichen Merkmale der Erfindung, bei ausgeschwenkter Stellung der Werkzeugwechseleinrichtung,2 shows the essential features of the invention, with swung-out position of the tool changing device,

Fig. 3 : die Einrichtung nach Fig. 2, bei Übergabeposition der Werkzeugwechseleinrichtung zur Arbeitsspindel,3, the device of FIG. 2, at transfer position of the tool changing device to the work spindle,

Auf dem Ständerbett 1 ist ein in der x-Achse verschiebbarer Kreuzschlitten 2 angeordnet, der seinerseits den in der z-Achse beweglichen Ständer 3 aufnimmt. Angedeutet sind ein am Ständer 3 senkrecht verschiebbarer Werkzeugschlitten 4 mit Spindelkopf 5 und Arbeitsspindel 6. Ein Werkzeugmagazin 7 und eine um eine Achse 8 schwenkbewegliche Werkzeugwechseleinrichtung 9 sind an einem seitlich vom Ständer 3 angeordneten Traggestell 10 befestigt. Das Traggestell 10 ist mit dem Kreuzschlitten 2 fest verbunden und wird zuoätzlich am Ständer 3 gehalten. Die Werkzeugwechseleinrichtung 9 besteht im wesentlichen aus einem um die Achse 8 schwenkbaren Tragarm 11, auf dessen Führung 12 (Fig. 2 und 3) ein Schlitten 13 verschiebbar angeordnet ist. Der Schlitten 13 nimmt einen eine 180° Drehbewegung ausführenden und axial verschiebbaren Doppelarmgreifer 14 auf.On the stand bed 1, a cross slide 2, which is displaceable in the x-axis, is arranged, which in turn accommodates the stand 3 which is movable in the z-axis. A tool magazine 7 and a tool changer 9 pivotable about an axis 8 are attached to a support frame 10 arranged laterally from the stand 3. The support frame 10 is firmly connected to the cross slide 2 and is zuoätzlich held on the stand 3. The tool changing device 9 consists essentially of a pivotable about the axis 8 support arm 11, on the guide 12 (Fig. 2 and 3), a carriage 13 is slidably disposed. The carriage 13 receives a 180 ° rotary motion exporting and axially displaceable Doppelarmgreifer 14.

Wie aus den Fig. 2 und 3 ersichtlich, ist am Tragarm 11 eine Stützrolle 15 befestigt, die an der Abstützkurve 16 eines mit dem Stander 3 fest verbundenen Kurvenstückes 17 anliegt.As shown in FIGS. 2 and 3, a support roller 15 is fixed to the support arm 11, which bears against the Abstützkurve 16 of a firmly connected to the stator 3 curved piece 17.

Die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Einrichtung soll nachfolgend im Zusammenhang mit dem Werkzeugwechselvorgang näher boschrieben werden, wobei die Erläuterung des diesbezüglichen Funktionsablaufes unter der Voraussetzung erfolgt, daß das Folgewerkzeug im Doppelarmgreifer 14 bereitgehalten wird.The operation of the device according to the invention will be described in more detail below in connection with the tool change process, the explanation of the relevant functional sequence is based on the assumption that the follower tool is held in Doppelarmgreifer 14.

Zur Vorbereitung des Werkzeugwechsels fährt der Ständer 3 zurück, wodurch die Arbeitsspindel 6 in der Werkzeugachse aus ihrer Arbeitsstellung in Richtung des Werkzeugmagazins 7 bewegt wird. Zu Beginn dieser Verschiebebeivegung des Ständers 3 befindet sich die Werkzeugwechseleinrichtung 9 in einer WartepoQition. In dieser Warteposition nimmt der Tragarm 11 die in Fig. 2 angedeutete Stellung ein, womit oer Doppelarmgreifer um 90 von der Arbeitsspindöl 6 weggeschwenkt ist.To prepare the tool change the stand 3 moves back, whereby the work spindle 6 is moved in the tool axis from its working position in the direction of the tool magazine 7. At the beginning of this displacement movement of the stator 3, the tool changing device 9 is in a waiting position. In this waiting position, the support arm 11 assumes the position indicated in Fig. 2, whereby oer Doppelarmgreifer is pivoted away by 90 of the work spindle oil 6.

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Im Verlauf seiner Zurückbewegung betätigt der Ständer 3 einen nicht gezeigton Endtaster, wodurch eine ebenfalls nicht dargestellte¹ hydraulische Einrichtung, im wesentlichen aus Wegeventil und Arbeitszylinder bestehend, eine dem Uhrzeigersinn entgegengesetzte Bewegung des Tragarmes 11 einleitet. Durch diese Bewegung legt sich die Stützrolle 15 in dem parallel zur z-Achse verlaufenden Bereich der Abstützkurve 16 an das Kurvenstück 17 an, was die Herstellung einer Wirkverbindung zwischen dem Ständer 3 und der Werkzeugwechseleinrichtung 9 zur Folge hat. Diese nunmehr zwischen dem Ständer 3 und der Werkzeugwechseleinrichtung 9 bestehende zwangsläufige Verbindung bewirkt, daß beim weiteren Zurückfahren des Ständers 3 der Tragarm 11 und damis: der Doppelarmgreifer 14 in die Obergabeposition zur Arbeitsspindel 6 einzuochwenken beginnen, sobald die Stützrolle 15 den parallel zur z-Achse verlaufenden Bereich der Abatützkurve 16 verlassen hat. Mit Erreichung der in der Fig„ 3 dargestellten Stellung beendet der Ständer 3 seine Zurückbewegung, womit gleichzeitig die Arbeitsspindel 15 aus der Arbeitsstellung in die Werkzeugwechselposition und die Werkzeugwechseleinrichtung 9 in die Übergabsposition zur Arbeitsspindel 15 gebracht worden sind (Fig. 1).In the course of its return movement of the stand 3 actuates a not shownon end switch, whereby a not shown ¹ hydraulic device, consisting essentially of directional control valve and cylinder initiates a counterclockwise movement of the support arm 11. By this movement, the support roller 15 sets in the parallel to the z-axis region of the Abstützkurve 16 to the curve piece 17, which has the production of an operative connection between the stator 3 and the tool changing device 9 result. This now existing between the stand 3 and the tool changing device 9 inevitable connection causes the further retraction of the stator 3 of the support arm 11 and damis: the Doppelarmgreifer 14 einochwenken in the upper position to the work spindle 6, as soon as the support roller 15 parallel to the z-axis has left the extending area of the abatützkurve 16. Upon reaching the position shown in FIG. 3, the stand 3 stops its return movement, whereby at the same time the work spindle 15 has been brought from the working position into the tool change position and the tool changer 9 into the transfer position to the work spindle 15 (FIG. 1).

Die Geschwindigkeitsverminderung der beschriebenen Ständerbewegung erfolgt in bekannter Weise über einen Lageregelkreis kontinuierlich bis zum Erreichen der Werkzeugwechselposition. Bedingt durch die zwangsläufige Verbindung, die in dieser Phase zwischen dem Ständer 3 und der Werkzeugwechseleinrichtung 9 besteht, wird die Schwenkbewegung des Tragarmes 11 gleichzeitig önalog abgebremst, so daß eine spezielle Endlagenbremsung für diese Bewegung der Werkzeugwechseleinrichtung 9 entfallen kann. Da der weitere Verlauf des Werkzeugwechsels an der Arbeitsspindel 6 durch bekannte Funktionsprinzipien realisiert wird, brauchen die dem oben geschilderten Funktionsablauf nachfolgenden Arbeitsschritte nicht näher beschrieben werden.The speed reduction of the stator movement described is carried out in a known manner via a position control loop continuously until reaching the tool change position. Due to the positive connection, which consists in this phase between the stator 3 and the tool changing device 9, the pivotal movement of the support arm 11 is simultaneously braked önalog, so that a special Endlagenbremsung for this movement of the tool changing device 9 can be omitted. Since the further course of the tool change is realized on the work spindle 6 by known functional principles, the subsequent steps described above functional sequence need not be described in detail.

Nech erfolgtem Werkzeugwechsel und radialer Verschiebung des Doppelarmgreife rs 14 weg von der Arbeitsspindel 6, wird diese aus der Werkzeugwechselstellung wieder in die erforderliche Arbeitsstellung bewegt. Zu diesem Zweck schwenkt die erwähnte hydraulische Einrichtung den Tragarm 11 wieder von der Arbeitsspindel 6 weg,Nech done tool change and radial displacement of Doppelarmgreife rs 14 away from the work spindle 6, this is moved from the tool change position back to the required working position. For this purpose, the mentioned hydraulic device pivots the support arm 11 away from the work spindle 6,

Diese Schwenkbewegung ist beendet, wenn die Stützrolle 15 den Bereich der Abstützkurve 16 verlassen hat. Damit hat der Tragarm 11 seine in Fig. 2 gezeigte Stellung erreicht und dar eigentliche Werkzeugwechselvorgang ist, nach-detn die Arbeitsspindel 6 die vorgegebene Arbeitsstellung erreicht hat, beendet. Während der Bearbeitung erfolgt durch die Werkzeugwechseleinrichtung 9 am Werkzeugmagazin 7 ein hier nicht näher zu beschreibender Austausch des gebrauchten Werkzeuges gegen ein neues Werkzeug. Danach fährt die Werkzeugwechseleinrichtung 9 wieder in die eingangs erwähnte Warteposition.This pivotal movement is completed when the support roller 15 has left the region of the Abstützkurve 16. Thus, the support arm 11 has reached its position shown in Fig. 2 and the actual tool change operation, after-the work spindle 6 has reached the predetermined working position, finished. During the processing is carried out by the tool changing device 9 on the tool magazine 7 here not to be described in more detail replacement of the used tool against a new tool. Thereafter, the tool changing device 9 moves back into the aforementioned waiting position.

Claims (3)

- 7 - VD/ZE/23/73/1/7- 7 - VD / ZE / 23/73/1/7 ErfindunpGsnapruchErfindunpGsnapruch 1. Einrichtung für den automatischen Werkzeugwechsel an Werkzeugmaschinen, inabesondere Bearbeitungszentren, bei denen zur Vorbereitung eines Werkzeugwechsels die Arbeitsspindel in der Werkzeugachse aus der Arbeitsstellung in eine Werkzeugwechselposition bewegt und eine Werkzeugwechseleinrichtung abwechselnd in eine Obergabeposition zur Arbeitsspindel und zum Werkzeugmagazin gebracht werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegung der Arbeitsspindel (6) in die Werkzeugwechselposition von der Bewegung der Werkzeugwechseleinrichtung (9) in die Übergabeposition zur Arbeitsspin·? del (6) überlagert wird und zwischen beiden Bewegungen Zwangsläufigkeit besteht.1. A device for automatic tool change on machine tools, inabesondere machining centers, in which moves the work spindle in the tool axis from the working position to a tool change position and a tool changing device are alternately brought into a Obergabeposition to the work spindle and tool magazine to prepare a tool change, characterized in that the movement of the work spindle (6) into the tool change position from the movement of the tool changer (9) to the transfer position to the work spindle? del (6) is superimposed and there is inevitability between the two movements. 2. Einrichtung für den automatischen Werkzeugwechsel nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkzeugwechseleinrichtung (9) mit dem Ständer (3) in zwangsläufiger Verbindung steht.2. Device for the automatic tool change according to item 1, characterized in that the tool changing device (9) with the stand (3) is in inevitable connection. 3* Einrichtung für den automatischen Werkzeugwechsel nach Punkt 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ständer (3) ein Kurvenstück (17) mit einer Abstützkurve (16) aufweist und in der in der z-Achse verlaufenden Bewegungsbahn des Kurvenstückes (17) eine mit der Werkzeugwechseleinrichtung (9) fest verbundene Stützrolle (15) angeordnet ist, die mit der Abstützkurve (16) in Wirkverbindung steht.3 * device for the automatic tool change according to item 1 and 2, characterized in that the stator (3) has a curved piece (17) with a Abstützkurve (16) and in the z-axis extending path of movement of the curved piece (17) a with the tool changing device (9) fixedly connected support roller (15) is arranged, which is in operative connection with the Abstützkurve (16). A. Einrichtung für den automatischen Werkzeugwechsel nach Punkt 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstützkurve (16) einen parallel zur z-Achse verlaufenden Bereich aufweist, der durch einen der Bewegung der Werkzeugwechseleinrichtung (9) in die Übergabeposition zur Arbeitsspindel (6) analogen Kurvenverlauf ergänzt wird. A. A device for the automatic tool change according to item 1 to 3, characterized in that the support curve (16) has a parallel to the z-axis extending portion by one of the movement of the tool changing device (9) in the transfer position to the work spindle (6). analog waveform is added. 5. Einrichtung für den automatischen Werkzeugwechsel nach Punkt 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützrolle (15) am schwenkbeweglichen Tragarm (11) der Werkzeugwechseleinrichtung (9) befestigt jst_o 5. Device for the automatic tool change according to item 1 to 4, characterized in that the support roller (15) on the pivotable support arm (11) of the tool changing device (9) attached jst _o — 3 - 3