DE102009007413A1 - Vorrichtung zum automatischen Werkzeugwechsel - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum automatischen Werkzeugwechsel mit einem Werkzeugmagazin (1) und einer Übergabeeinheit (2) zur Entnahme bzw. zur Ablage von Werkzeugaufnahmen (3) oder Werkzeugen an dem Werkzeugmagazin (1), das mehrere Werkzeugablagen (8a, 8b) zur Ablage der Werkzeugaufnahmen (3) oder Werkzeuge enthält. Die Übergabeeinheit (2) enthält eine auf einem Kreisbogen (13) mit einem Schwenkradius (18) um eine Schwenkachse (11) bewegbare Spanneinrichtung (10) zur lösbaren Halterung der Werkzeugaufnahmen (3) oder Werkzeuge, wobei die Werkzeugablagen (8a, 8b) kreisbogenförmig verlaufende Aufnahmeöffnungen (9) mit einer Mittelpunktsbahn (19) aufweisen, deren Radius (20) dem Schwenkradius (18) der Spanneinrichtung (10) entspricht.
Description
- Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum automatischen Werkzeugwechsel mit einem Werkzeugmagazin und einer Übergabeeinheit zur Entnahme bzw. zur Ablage von Werkzeugaufnahmen oder Werkzeugen an dem Werkzeugmagazin.
- Bei herkömmlichen Werkzeugwechselvorrichtungen dieser Art müssen oftmals relativ aufwändige und in mehreren Achsrichtungen verfahrbare Übergabeeinheiten eingesetzt werden, um die Werkzeugaufnahmen bzw. Werkzeuge an den jeweiligen Speicherplätzen des Werkzeugmagazins ablegen bzw. von diesen entnehmen zu können. Vielfach werden hierfür z. B. in mehreren Achsen bewegliche Roboter mit entsprechenden Greifeinrichtungen verwendet, die jedoch einen hohen Antriebs- und Steuerungsaufwand erfordern und entsprechend teuer sind. Außerdem müssen bei herkömmlichen Werkzeugwechselvorrichtungen oftmals zusätzliche Verriegelungseinrichtungen an den Werkzeugmagazinen vorgesehen werden, um eine gesicherte Halterung der Werkzeugaufnahmen innerhalb des Werkzeugmagazins zu gewährleisten.
- Aufgabe der Erfindung ist es, eine kostengünstige Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die auch ohne aufwändige Antriebe und Steuerungen einen schnellen und zuverlässigen automatischen Werkzeugwechsel ermöglicht.
- Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und zweckmäßige Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind Gegenstand der Unteransprüche.
- Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung weist die Übergabeeinheit eine auf einem Kreisbogen mit einem Schwenkradius um eine Schwenkachse bewegbare Spanneinrichtung zur lösbaren Halterung der Werkzeugaufnahmen oder Werkzeuge auf. Die der Übergabeeinheit zugeordneten Werkzeugablagen enthalten kreisbogenförmige Aufnahmeöffnungen mit einer kreisbogenförmigen Mittelpunktsbahn, deren Radius dem Schwenkradius der Spanneinrichtung entspricht. Durch die Bewegung der Spanneinrichtung auf einem Kreisbogen und den kreisbogenförmigen Verlauf der Aufnahmeöffnungen an den Werkzeugablagen sind die Werkzeugaufnahmen bzw. Werkzeuge über eine einfache Schwenkbewegung in die kreisbogenförmigen Aufnahmeöffnungen einsetzbar und werden durch ihr Eigengewicht innerhalb der Werkzeugablagen gehalten. Im Gegensatz zu konventionellen Werkablagen mit horizontalen Aufnahmeöffnungen sind keine zusätzlichen Verriegelungen zur gesicherten Halterung der Werkzeugaufnahmen innerhalb des Werkzeugmagazins erforderlich. Die Vorrichtung ist z. B. zum Bestücken von Werkzeugmagazinen mit Werkzeugen oder Werkzeugaufnahmen für einen automatischen Werkzeugwechsel einsetzbar. Durch entsprechende Verfahrbewegungen kann sie aber auch für den unmittelbaren Werkzeugtransport zwischen dem Werkzeugmagazin und der Arbeitspindel einer Werkzeugmaschine eingesetzt werden.
- In einer konstruktiv einfachen und zweckmäßigen Ausführung der Erfindung ist die Spanneinrichtung an einem Tragarm angeordnet, der zweckmäßigerweise an einer vertikal und horizontal verfahrbaren Konsole schwenkbar angelenkt ist.
- Die Schwenkbewegung des Tragarms kann durch einen Schwenkantrieb erfolgen, der z. B. als Zahnantrieb mit einem an der Konsole befestigten Zahnsegment und einem mit diesen in Eingriff stehenden, motorisch angetriebenen Stirnrad ausgeführt ist. Die Schwenkbewegung des Tragarms kann aber auch durch andere geeignete Antriebe erfolgen.
- In einer besonders vorteilhaften und zweckmäßigen Ausgestaltung ist das Werkzeugmagazin als Regalmagazin mit mehreren nebeneinander angeordneten vertikalen Magazinständern und mehreren an den Magazinständern übereinander angeordneten Ablageeinheiten ausgebildet. Die Ablageeinheiten weisen vorzugsweise zwei zu beiden Seiten des Magazinständers seitlich vorstehende Werkzeugablagen mit jeweils einer Aufnahmeöffnung auf.
- Weitere Besonderheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung. Es zeigen:
-
1 : eine Vorrichtung zum automatischen Werkzeugwechsel an einem Regalmagazin in einer Perspektive; -
2 : eine Detailansicht der Vorrichtung zum automatischen Werkzeugwechsel von Vorne; -
3 : eine Detailansicht der Vorrichtung zum automatischen Werkzeugwechsel von Hinten; -
4 : eine Detailansicht einer Werkzeugablage mit einer Werkzeugaufnahme in einer Vorderansicht und -
5 : eine Schnittansicht der Werkzeugablage entlang der Linie A-A von4 . - In
1 ist eine Vorrichtung zum automatischen Werkzeugwechsel mit einem hier als Regalmagazin ausgeführten Werkzeugmagazin1 und einer Übergabeeinheit2 zur Entnahme bzw. zur Ablage von Werkzeugaufnahmen3 oder Werkzeugen am Werkzeugmagazin1 gezeigt. Beim gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Werkzeugaufnahmen3 als HSK-Werkzeugaufnahmen mit einem vorderen Aufnahmeteil4 , einem hinteren konischen Spannkegel5 und einer äußeren Greiferrille6 ausgeführt. In dem Werkzeugmagazin1 können aber auch andere Werkzeugaufnahmen und Werkzeuge mit einer Greiferrille oder dgl. abgelegt werden. - Das als Regalmagazin ausgeführte Werkzeugmagazin
1 besteht aus mehreren voneinander beabstandeten vertikalen Magazinständern7 , an denen mehrere übereinanderliegende Ablageeinheiten8 mit jeweils zwei zu beiden Seiten der Magazinständer7 seitlich vorstehenden plattenförmigen Werkzeugablagen8a und8b angeordnet sind. Die zu beiden Seiten der Magazinständer7 horizontal vorstehenden Werkzeugablagen8a und8b enthalten Aufnahmeöffnungen9 , in welche die Werkzeugaufnahmen3 bzw. Werkzeuge einsetzbar sind. Das Werkzeugmagazin1 ist durch entsprechende Auswahl und Anzahl an Magazinständern7 sowohl in der Höhe als auch in der Breite einfach erweiterbar. Die Werkzeugablagen8a und8b an den nebeneinander angeordneten Magazinständern7 sind derart positioniert, dass die zu einer Seite vorstehenden Werkzeugablagen8a an einem Magazinständer7 und die zur anderen Seite vorstehenden Werkzeugablagen8b an dem daneben angeordneten Magazinständer7 auf derselben Höhe liegen. Zwischen den einander zugewandten Werkzeugablagen8a und8b ist die Übergabeeinheit2 vertikal und horizontal verfahrbar angeordnet. - Wie besonders aus den
2 und3 hervorgeht, besteht die Übergabeeinheit2 aus einer Spanneinrichtung10 , die am oberen freien Ende eines um eine horizontale Schwenkachse11 schwenkbaren Tragarms12 angeordnet ist. Durch Verschwenken des Tragarms12 kann somit die Spanneinrichtung10 auf einem Kreisbogen13 bewegt werden. Das untere Ende des Tragarms12 ist an einer in3 erkennbaren, in Vertikal- und Horizontalrichtung bewegbaren Konsole14 angelenkt. Durch entsprechende Vertikal- und Horizontalbewegung der Konsole14 kann die gesamte Übergabeeinheit2 in vorgegebene Werkzeugwechselstellungen verfahren werden. Die Übergabeeinheit2 ist in der Werkzeugwechselstellung zweckmäßigerweise in der Mitte zwischen zwei Magazinständern7 angeordnet, so dass in einer vorgegebenen Wechselstellung der Konsole14 durch eine Schwenkbewegung des Tragarms10 zwei gegenüberliegende Werkzeugablagen8a und8b bedient werden können. Dadurch kann die Programmierung der Werkzeugwechselsteuerung erheblich vereinfacht werden. - Der Schwenkantrieb des Tragarms
11 ist beim gezeigten Ausführungsbeispiel als Zahnantrieb mit einem an der Konsole14 befestigten Zahnsegment15 und einem am Tragarm12 angeordneten Stirnrad16 ausgeführt. Das in Eingriff mit dem Zahnsegment15 stehende Stirnrad16 wird durch einen in den Tragarm12 eingebauten – nicht dargestellten – Servomotor mit Kegelradgetriebe angetrieben. Die am freien oberen Ende des Tragarms12 angeordnete Spanneinrichtung10 enthält eine Aufnahmeöffnung für den konischen Spannkegel5 der Werkzeugaufnahmen3 und einen integrierten Spannmechanismus, durch den die Werkzeugaufnahme3 während des Werkzeugwechselvorgangs an dem Tragarm12 gehalten werden kann. - In den
2 und3 ist erkennbar, dass sich der Mittelpunkt17 der Spanneinrichtung10 und damit auch der Mittelpunkt der in der Spanneinrichtung10 gehaltenen Werkzeugaufnahme3 beim Verschwenken des Tragarms12 auf dem Kreisbogen13 um die Schwenkachse11 mit einem Schwenkradius18 bewegt. Wie aus den2 und3 sowie der vergrößerten Darstellung von4 hervorgeht, sind die an den Werkzeugablagen8a und8b vorgesehenen Aufnahmeöffnungen9 kreisbogenförmig mit einer Mittelpunktsbahn19 ausgeführt, deren Radius20 dem Schwenkradius18 der Spanneinrichtung10 entspricht. Die an den Magazinständern7 zu den beiden Seiten vorstehenden Werkzeugablagen8a und8b sind spiegelverkehrt abgeordnet, so dass die kreisbogenförmig nach unten verlaufenden Aufnahmeöffnungen9 an den einander zugewandten Werkzeugablagen8a und8b auf einem der Bewegungsbahn der Spanneinrichtung entsprechenden, nach oben gewölbten Kreisbogen liegen. - Wenn sich die Übergabeeinheit
2 in einer Wechselstellung in der Mitte zwischen zwei Magazinständern7 befindet, können die Werkzeugaufnahmen3 durch eine einfache Schwenkbewegung des Tragarms12 von oben herab in die Werkzeugablagen8a bzw.8b eingelegt bzw. aus diesen entnommen werden, wobei in einer Stellung der Konsole14 immer zwei gegenüberliegende Werkzeugablagen8a und8b bedient werden können. Die Werkzeugaufnahmen3 werden in den kreisbogenförmig nach unten verlaufenden Aufnahmeöffnungen9 allein durch ihr Eigengewicht gehalten, wobei keine zusätzlichen seitlichen Sicherungen erforderlich sind. - Wie aus den vergrößerten Darstellungen einer der Werkzeugablagen
8b gemäß der4 und5 hervorgeht, sind die Werkzeugablagen8a und8b in Form von lösbar an den Magazinständern7 befestigten Platten ausgeführt, die an der kreisbogenförmigen Aufnahmeöffnung9 beidseitige Schrägen21 aufweisen. Die Form der Schrägen21 und die Breite der Aufnahmeöffnung9 sind an die Abmessung und die Form der an den Werkzeugaufnahmen3 vorgesehenen Greiferrille6 angepasst. An der Seite der plattenförmigen Werkzeugablagen8a und8b sind Zentrierelemente22 zur Zentrierung der Werkzeugaufnahmen3 innerhalb der Werkzeugablagen8a und8b befestigt.
Claims (10)
- Vorrichtung zum automatischen Werkzeugwechsel mit einem Werkzeugmagazin (
1 ) und einer Übergabeeinheit (2 ) zur Entnahme bzw. zur Ablage von Werkzeugaufnahmen (3 ) oder Werkzeugen an dem Werkzeugmagazin (1 ), das mehrere Werkzeugablagen (8a ,8b ) zur Ablage der Werkzeugaufnahmen (3 ) oder Werkzeuge enthält, dadurch gekennzeichnet, dass die Übergabeeinheit (2 ) eine auf einem Kreisbogen (13 ) mit einem Schwenkradius (18 ) um eine Schwenkachse (11 ) bewegbare Spanneinrichtung (10 ) zur lösbaren Halterung der Werkzeugaufnahmen (3 ) oder Werkzeuge enthält und dass die Werkzeugablagen (8a ,8b ) kreisbogenförmig verlaufende Aufnahmeöffnungen (9 ) mit einer Mittelpunktsbahn (19 ) aufweisen, deren Radius (20 ) dem Schwenkradius (18 ) der Spanneinrichtung (10 ) entspricht. - Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Spanneinrichtung (
10 ) an einem um die Schwenkachse (11 ) schwenkbaren Tragarm (12 ) angeordnet ist. - Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Tragarm (
12 ) an einer vertikal und horizontal verfahrbaren Konsole (14 ) um die Schwenkachse (11 ) schwenkbar angelenkt ist. - Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Tragarm (
12 ) durch einen Schwenkantrieb (15 ,16 ) verschwenkbar ist. - Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwenkantrieb (
15 ,16 ) ein an der Konsole (14 ) befestigtes Zahnsegment (15 ) und ein mit dem Zahnsegment (15 ) in Eingriff stehendes, motorisch angetriebenes Stirnrad (16 ) umfasst. - Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeugmagazin (
1 ) als Regalmagazin mit mehreren nebeneinander angeordneten vertikalen Magazinständern (7 ) und mehreren an den Magazinständern (7 ) übereinander angeordneten Ablageeinheiten (8 ) ausgebildet ist. - Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Ablageeinheiten (
8 ) zwei zu beiden Seiten des Magazinständers (7 ) seitlich vorstehende Werkzeugablagen (8a ,8b ) mit jeweils einer Aufnahmeöffnung (9 ) aufweisen. - Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die einander zugewandten Werkzeugablagen (
8a ,8b ) an den nebeneinander angeordneten Magazinständern (7 ) auf derselben Höhe angeordnet sind. - Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkzeugablagen (
8a ,8b ) in Form von lösbar an den Magazinständern (7 ) befestigten Platten ausgeführt sind. - Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass an den Werkzeugablagen (
8a ,8b ) Zentrierelemente (22 ) zur Zentrierung der Werkzeugaufnahmen (3 ) befestigt sind.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102009007413A DE102009007413A1 (de) | 2009-02-04 | 2009-02-04 | Vorrichtung zum automatischen Werkzeugwechsel |
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DE102009007413A DE102009007413A1 (de) | 2009-02-04 | 2009-02-04 | Vorrichtung zum automatischen Werkzeugwechsel |
Publications (1)
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DE102009007413A1 true DE102009007413A1 (de) | 2010-08-05 |
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ID=42308996
Family Applications (1)
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DE (1) | DE102009007413A1 (de) |
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US10857639B2 (en) * | 2018-11-07 | 2020-12-08 | Chen Sound Industrial Co., Ltd. | Tool exchange device of tool magazine |
WO2021204415A1 (de) * | 2020-04-09 | 2021-10-14 | Michael Weinig Ag | Vorrichtung zum übergeben von werkzeugen und verfahren zum übergeben von werkzeugen |
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-
2009
- 2009-02-04 DE DE102009007413A patent/DE102009007413A1/de not_active Withdrawn
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