DE102019115715A1

DE102019115715A1 - Wechselvorrichtung zum Auswechseln von Werkzeugen und/oder Werkstücken

Info

Publication number: DE102019115715A1
Application number: DE102019115715.3A
Authority: DE
Inventors: Eric Seemaier; Achim Wohlfarth
Original assignee: Gebrueder Heller Maschinenfabrik GmbH
Current assignee: Gebrueder Heller Maschinenfabrik GmbH
Priority date: 2019-06-11
Filing date: 2019-06-11
Publication date: 2020-12-17
Also published as: CN112059679A; US20200391334A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Wechselvorrichtung (15) zum Auswechseln von Werkzeugen (16) und/oder Werkstücken. Die Wechselvorrichtung (15) hat eine Greifeinrichtung (20) mit wenigstens einem Greifarm (24), der sich von einem drehbar um eine Drehachse (D) gelagerten Drehlagerkörper (22) weg erstreckt und an einem freien Ende eine Aufnahme (21) für jeweils einem Werkzeug (16) oder einem Werkstück aufweist. Über einen Drehantriebsstrang (23) mit einem Drehantriebsmotor (30) und einem Drehantriebsgetriebe (28) kann die Greifeinrichtung (20) um die Drehachse (D) gedreht werden. Insbesondere hat das Drehantriebsgetriebe (28) eine Riemengetriebestufe (33). Ein erster Drehlagensensor (40) ist ohne Zwischenschaltung des Drehantriebsgetriebes (28) mittelbar oder unmittelbar mit dem Drehlagerkörper (22) und/oder einem Getriebeausgang (28b) des Drehantriebsgetriebes (28) zur Erfassung der Drehlage der Greifeinrichtung (20) um die Drehachse (D) gekoppelt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Wechselvorrichtung, die zum Auswechseln von Werkzeugen und/oder Werkstücken eingerichtet ist. Die Wechselvorrichtung ist zum Einsatz an einer Werkzeugmaschine mit automatischem Wechsel von Werkzeugen bzw. Werkstücken ausgebildet und kann in die Werkzeugmaschine integriert sein oder als separate Einheit an oder neben der Werkzeugmaschine angeordnet sein.
Eine solche Wechselvorrichtung ist zum Beispiel aus EP 1 525 945 B1 oder EP 1 013 373 B1 bekannt. Die Wechselvorrichtung weist eine Greifeinrichtung mit zwei Aufnahmen für ein auszuwechselndes Werkzeug auf. Die Greifeinrichtung ist an einer Welle angeordnet, die sich entlang einer Drehachse erstreckt. Mittels eines Drehantriebs kann die Welle um die Drehachse bewegt werden. Gemeinsam mit der Welle ist die Greifeinrichtung somit um die Drehachse drehbar gelagert.
Solche Wechselvorrichtungen müssen in der Lage sein, einen Wechsel des Werkzeugs oder Werkstücks sehr rasch auszuführen. Daher sind hohe Drehbeschleunigungen bzw. Drehgeschwindigkeiten notwendig. Andererseits wird durch die Ausgestaltung des Antriebsstrangs die Dynamik begrenzt. Im Drehantriebsstrang kann es aufgrund von Elastizitäten bei zu großen Beschleunigungen zu Oszillationen bzw. Schwingungen kommen, so dass die Positionierung der Greifeinrichtung in einer Solldrehlage um die Drehachse schwierig ist. Die Schwierigkeiten werden dadurch vergrößert, dass die Beladung des Greifers sehr unterschiedlich sein kann. Bei Greifern mit mehreren Aufnahmen für mehrere Werkzeuge oder Werkstücke können unterschiedlich viele Werkstücke oder Werkzeuge aufgenommen werden. Außerdem kann das Gewicht der Beladung zu relativ großen Drehmomenten um die Drehachse aufgrund der Gewichtskraft des wenigstens einen aufgenommenen Werkzeugs bzw. Werkstücks führen. Das resultierende Drehmoment, das von der Greifeinrichtung um die Drehachse ausgeübt wird, hängt von der Relativposition der Verbindungslinie zwischen der Aufnahme und der Drehachse bezüglich der Vertikalen bzw. Horizontalen ab und ändert sich mithin im Verlauf einer Drehbewegung. Die Beladung kann auch unsymmetrisch sein. Diese Einflüsse müssen bei der Steuerung der Wechselvorrichtung berücksichtigt werden.
Weitere zu beachtende Randbedingungen für die Wechselvorrichtung sind zum einen die Kosten und zum anderen der benötigte Bauraum. Der vom Drehantriebsstrang eingenommene Bauraum sollte die Länge eines Werkzeugs oder Werkstücks nicht begrenzen, das in einer Aufnahme aufgenommen und in einer Werkzeugmaschine gewechselt werden kann. Außerdem sollte durch den Bauraum des Drehantriebsstrangs die Auskragung einer Maschinenspindel, in die das Werkzeug bzw. Werkstück eingesetzt wird, ausgehend von einer steifen Stützstruktur möglichst gering sein, um eine hohe Steifigkeit und dadurch eine hohe Genauigkeit der Werkzeugmaschine zu erreichen. Aus diesen Gründen ist es häufig nicht möglich, den Drehantriebsmotor des Drehantriebsstrangs direkt an und in Verlängerung der Drehachse anzuordnen.
Es kann daher als Aufgabe der vorliegenden Erfindung angesehen werden, eine Wechselvorrichtung zu schaffen, bei der auch bei einer hohen Dynamik und großen Massen der zu wechselnden Werkzeuge bzw. Werkstücke eine hohe Positioniergenauigkeit der Drehlage der Greifeinrichtung um die Drehachse gewährleistet ist.
Diese Aufgabe wird durch eine Wechselvorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.
Die Wechselvorrichtung ist zum Auswechseln von Werkzeugen und/oder Werkstücken eingerichtet. Sie weist eine Greifeinrichtung auf, die an einem Drehlagerkörper drehbar um eine Drehachse gelagert ist. Der Drehlagerkörper kann integral aus einem einzigen Teil bestehen oder aus mehreren miteinander verbundenen Teilen mehrteilig aufgebaut sein. Die Greifeinrichtung hat mit Abstand zur Drehachse wenigstens eine Aufnahme und bei einer bevorzugten Ausführungsform zwei sich bezüglich der Drehachse diametral gegenüberliegende Aufnahmen für jeweils ein aufzunehmendes Werkzeug bzw. jeweils ein aufzunehmendes Werkstück.
Ein Drehantriebsstrang ist dazu eingerichtet, die Greifeinrichtung um die Drehachse zu drehen. Der Drehantriebsstrang weist einen Drehantriebsmotor und ein Drehantriebsgetriebe mit einem Getriebeeingang und einem Getriebeausgang auf. Der Drehantriebsstrang schafft eine Antriebsverbindung zwischen dem Drehantriebsmotor über das Drehantriebsgetriebe mit dem Drehlagerkörper. Der Drehantriebsmotor ist dabei mit dem Getriebeeingang und der Drehlagerkörper mit dem Getriebeausgang des Drehantriebsgetriebes antriebsverbunden. Insbesondere kann der Getriebeausgang fluchtend mit der Drehachse und der Getriebeeingang radial zur Drehachse mit Abstand angeordnet sein.
Ein erster Drehlagensensor der Wechselvorrichtung ist dazu eingerichtet, die Drehlage der Greifeinrichtung und insbesondere die Drehlage der wenigstens eine Aufnahme um die Drehachse zu erfassen. Ein entsprechendes Sensorsignal kann einer Steuereinrichtung zur Ansteuerung des Drehantriebsmotors zugeführt werden, um das in der wenigstens einen Aufnahme vorhandenen Werkzeug oder Werkstück bei einem automatischen Wechsel exakt positionieren zu können. Zur Erfassung der Istdrehlage des Drehlagerkörpers um die Drehachse ist der erste Drehlagensensor ohne Zwischenschaltung des Drehantriebsgetriebes mit dem Drehlagerkörper gekoppelt. Zumindest ein drehbares Sensorteil des ersten Drehlagensensors ist mit dem Drehlagerkörper drehbewegungsgekoppelt und dreht sich im Wesentlichen lastfrei, insbesondere unabhängig von der Belastung des Drehantriebsstranges, sehr genau abhängig von der Drehbewegung des Drehlagerkörpers um die Drehachse. Im Drehantriebsstrang wirken abhängig von den auftretenden Drehbeschleunigungen des Drehantriebsmotors und abhängig von der aktuellen Beladung der Greifeinrichtung sowie der Istdrehlage des Lagerkörpers bzw. der Greifeinrichtung um die Drehachse große und variierende Kräfte und Momente. Aufgrund von Elastizitäten im Drehantriebsgetriebe kann es dabei zu Abweichungen zwischen der Istdrehlage des Motors und der Istdrehlage der Greifeinrichtung um die Drehachse kommen. Diese Abweichungen müssen bei der Ansteuerung des Drehantriebsmotors während eines Auswechselvorganges eliminiert oder berücksichtigt werden, um die Greifeinrichtung exakt zu positionieren und Beschädigungen an der Werkzeugmaschine und den Werkzeugen bzw. Werkstücken zu vermeiden. Erfindungsgemäß ist der erste Drehlagensensor daher unter Umgehung des Drehantriebsgetriebes unmittelbar oder mittelbar über wenigstens ein im Wesentlichen lastfreies Kopplungselement nicht drehfest mit dem Drehlagerkörper zur Drehlagenerfassung gekoppelt. Die vom ersten Drehlagensensor erfasste Position stimmt somit sehr genau mit der tatsächlichen Istdrehlage der Greifeinrichtung um die Drehachse überein. Somit kann eine Drehlagenerfassung unabhängig von der Beladung, der Beschleunigung der Drehbewegung der Greifeinrichtung und anderen äußeren Einflüssen auf den Drehantriebsstrang erreicht werden. Mittels des ersten Drehlagensensors kann eine exakte Regelung der Drehlage der Greifeinrichtung um die Drehachse erfolgen.
Aufgrund des Drehantriebsgetriebes kann der Drehantriebsmotor radial versetzt zur Drehachse angeordnet werden, um eine kompakte Bauform der Wechselvorrichtung zu erhalten. Insbesondere wird der Bauraumbedarf im Bereich der Drehachse reduziert, so dass eine möglichst geringe Spindelauskragung an der Werkzeugmaschine mithin eine hohe Steifigkeit und Genauigkeit der Werkzeugmaschine erreicht werden kann. Außerdem werden axiale Längen der auszuwechselnden Werkzeuge bzw. Werkstücke nicht begrenzt. Insgesamt lässt sich ein kompakter Bauraum optimierter Aufbau der Wechselvorrichtung erreichen.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform kann ein drehbares Sensorteil des ersten Drehlagensensors unmittelbar drehfest mit dem Drehlagerkörper verbunden sein, so dass sich das drehbar gelagerte Sensorteil gemeinsam mit dem Drehlagerkörper um die Drehachse bewegt. Bei einem anderen Ausführungsbeispiel kann das drehbar gelagerte Sensorteil des ersten Drehlagensensors über wenigstens ein Kopplungselement, beispielsweise mittels einer Getriebestufe und insbesondere einer Riemengetriebestufe mit einem Riemen und zwei Riemenscheiben mit dem Drehlagerkörper gekoppelt sein. In diesem Fall ist die Riemengetriebestufe kein Bestandteil des Drehantriebsgetriebes, sondern unabhängig davon.
Das Drehantriebsgetriebe kann insbesondere eine Riemengetriebestufe aufweisen. Die Riemengetriebestufe hat einen Riemen, der um mindestens zwei Riemenscheiben geführt ist. Bevorzugt ist eine Riemenscheibe koaxial zur Drehachse und die andere Riemenscheibe mit Radialabstand zur Drehachse angeordnet. Im einfachsten Fall kann das Drehantriebsgetriebe aus der Riemengetriebestufe bestehen. Das Drehantriebsgetriebe ist dann als Riemengetriebe ausgebildet. Eine Riemengetriebestufe ist kostengünstig und benötigt nur wenig Bauraum. Der Einfluss der aufgrund der Riemengetriebestufe im Riemengetriebe vorhandenen Elastizität wird bei der Steuerung oder Regelung der Drehlage der Greifeinrichtung um die Drehachse reduziert bzw. eliminiert, weil die Istdrehlage über den ersten Drehlagensensor unabhängig von der Elastizität des Drehantriebsgetriebes erfasst wird. Dadurch kann auch bei einer vorhandenen Riemengetriebestufe eine genaue und Drehlagenregelung erreicht werden.
Die Wechselvorrichtung weist bevorzugt eine Steuereinrichtung auf, der das Sensorsignal des ersten Drehlagensensors übermittelt und die dazu eingerichtet ist, den Drehantriebsmotor anzusteuern. Dadurch kann ein Regelkreis zur Regelung der Drehlage der Greifeinrichtung um die Drehachse realisiert werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist der Drehantriebsstrang einen weiteren Sensor auf, der eine Istdrehlage eines Teils im Drehantriebsstrang zwischen dem Drehantriebsmotor und dem Getriebeeingang bzw. der Riemengetriebestufe erfasst. Zwischen dem ersten Drehlagensensor und dem weitere Sensor ist beispielsgemäß die Riemengetriebestufe des Drehantriebsgetriebes dazwischen geschaltet. Insbesondere kann der weitere Sensor einen Motorsensor sein, der im oder am Drehantriebsmotor angeordnet und dazu eingerichtet ist, die Istdrehlage des Drehantriebsmotors um eine Motorachse zu erfassen. Ein die Istdrehlage des Drehantriebsmotors beschreibendes Sensorsignal kann der Steuereinrichtung übermittelt werden. Der weitere Sensor kann alternativ auch an einer anderen Stelle zwischen dem Drehantriebsmotor und dem Getriebeeingang des Drehantriebsgetriebes angeordnet sein. Dadurch, dass bei dieser Ausführung ein Sensorsignal vorhanden ist, das eine Drehlage am Getriebeeingang beschreibt und ein Sensorsignal vorhanden ist, das die Drehlage am Getriebeausgang bzw. am Drehlagerkörper beschreibt, können Störungen im Drehantriebsgetriebe erkannt werden. Anhand des Betrages und/oder des zeitlichen Verlaufs der beiden Sensorsignale lässt sich beispielsweise erkennen, wenn ein Riemen im Drehantriebsgetriebe gerissen ist oder wenn der Riemenzustand nicht ausreicht, um eine schlupffreie Übertragung der Drehmomente zwischen den Riemenscheiben zu gewährleisten.
Die Steuereinrichtung kann außerdem dazu eingerichtet sein, das Gewicht eines der wenigstens einen in der Aufnahme der Greifeinrichtung vorhandenen Werkzeugs oder Werkstücks zu bestimmen. Das Gewicht des in der Aufnahme vorhandenen Werkzeugs oder Werkstücks ist charakteristisch für einen Unterschied im Betrag und/oder zeitlichen Verlauf des Sensorsignals des weiteren Sensors am Getriebeeingang und des Sensorsignals des ersten Drehlagensensors, der mit dem Drehlagerkörper gekoppelt ist. Durch einen Vergleich dieser beiden Sensorsignale kann die Masse oder das Gewicht des in der Aufnahme vorhandenen Werkzeugs oder Werkstücks ermittelt werden. Alternativ oder zusätzlich kann bei einer Greifeinrichtung, die bei Aufnahmen aufweist, die Differenz der Gewichte in den beiden Aufnahmen vorhandenen Werkzeuge bzw. Werkstücke bestimmt werden.
Es ist außerdem vorteilhaft, wenn zusätzlich zu dem Drehantriebsstrang ein Hubantriebsstrang vorhanden ist. Der Hubantriebsstrang ist dazu eingerichtet, einen Hub der Greifeinrichtung entlang bzw. parallel zur Drehachse zu erzeugen. Dadurch kann beispielsweise das Einsetzen oder Entnehmen eines Werkzeugs oder eines Werkstücks aus einer Spindel einer Werkzeugmaschine erfolgen.
Der Hubantriebsstrang kann ein Hubantriebsgetriebe mit einem Getriebeeingang und einem Getriebeausgang aufweisen. Der Getriebeeingang des Hubantriebsgetriebes ist mit einem Hubantriebsmotor und der Getriebeausgang mit einer Gewindespindel antriebsverbunden. An der Gewindespindel kann eine Spindelmutter angeordnet sein. Bei Drehung der Gewindespindel kann eine Bewegung der Spindelmutter entlang oder parallel zur Drehachse erzeugt werden. Insbesondere kann die Spindelmutter in dem Drehlagerkörper bewegungsgekoppelt sein oder ein integraler Bestandteil des Drehlagerkörpers sein. Die Spindelmutter ist bevorzugt nicht relativ zum Drehlagerkörper bewegbar, weder entlang oder parallel zur Drehachse, noch in Umfangsrichtung um die Drehachse. In Bezug auf den Getriebeausgang des Drehantriebsgetriebes ist die Spindelmutter vorzugsweise drehfest gelagert und lediglich parallel oder entlang der Drehachse verschiebbar gelagert.
Analog zum Drehantriebstrang kann auch der Hubantriebstrang über wenigstens einen Sensor bzw. Drehlagensensor verfügen. Bevorzugt ist ein zweiter Drehlagensensor vorhanden, der ohne Zwischenschaltung des Hubantriebsgetriebes mit der Gewindespindel gekoppelt ist. Der zweite Drehlagensensor ist dazu eingerichtet, die Drehbewegung und/oder die Drehlage der Gewindespindel um die Drehachse zu erfassen und ein charakterisierendes Sensorsignal zu erzeugen. Dieses Sensorsignal kann an die Steuereinrichtung übermittelt werden.
Es ist außerdem vorteilhaft, wenn der Hubantriebstrang einen weiteren Sensor aufweist, der beispielsweise als Motorsensor ausgebildet sein kann. Dieser weitere Sensor ist dazu eingerichtet, ein die Drehlage des Getriebeeingangs des Hubantriebsgetriebes charakterisierendes Sensorsignal zu erzeugen. Das Sensorsignal kann an die Steuereinrichtung übermittelt werden.
Die Steuereinrichtung kann das Sensorsignal des zweiten Drehlagensensors und des weiteren Sensors des Hubantriebstrangs vergleichen und analog zum Drehantriebstrang eine Fehlfunktion im Hubantriebsgetriebe feststellen. Weist das Hubantriebsgetriebe beispielsweise eine Riemengetriebestufe auf, kann ein Bruch eines Riemens dieser Riemengetriebestufe erkannt werden.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform weist das Drehantriebsgetriebe ein Getriebegehäuse auf. In dem Getriebegehäuse kann der erste Drehlagensensor und/oder der zweite Drehlagensensor angeordnet sein. Dadurch ist der erste Drehlagensensor vor Beschädigungen und/oder Verunreinigungen durch Späne oder Kühlmittel geschützt.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform weist die Greifeinrichtung mehrere Aufnahmen und insbesondere zwei Aufnahmen für jeweils ein Werkstück oder ein Werkzeug auf. Die Greifeinrichtung kann wenigstens einen sich rechtwinklig zur Drehachse vom Drehlagerkörper weg erstreckenden Greifarm aufweisen. An dem Greifarm kann an einem dem Drehlagerkörper entgegengesetzten freien Ende jeweils eine Aufnahme vorhanden sein. Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist die Greifeinrichtung als Doppelgreifer ausgebildet und weist zwei Greifarme auf, die sich entlang einer gemeinsamen Geraden erstrecken und diametral bezüglich der Drehachse angeordnet sind.
Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen im Einzelnen erläutert. Es zeigen:

1 eine perspektivische Ansicht eines Ausführungsbeispiels einer Wechselvorrichtung,
2 eine schematische, blockschaltbildähnliche Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Wechselvorrichtung,
3 eine schematische, blockschaltbildähnliche Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Wechselvorrichtung,
4 eine schematische blockschaltbildähnliche Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines Drehlagensensors, und
5-8 jeweils eine schematische Darstellung einer Spindel einer Werkzeugmaschine und einer Wechselvorrichtung in unterschiedlichen Stadien beim Durchführen eines Werkzeugwechsels.

1 ist eine erfindungsgemäße Wechselvorrichtung 15, die dazu eingerichtet ist, ein Werkzeug 16 ( 5 bis 8) automatisiert auszuwechseln. Die Wechselvorrichtung 15 ist beim Ausführungsbeispiel dazu eingerichtet, unterschiedliche Werkzeuge 16 in eine Spindelaufnahme 17 einer Maschinenspindel 18 einer Werkzeugmaschine einzusetzen bzw. zu entnehmen. Ein einzuwechselndes Werkzeug 16 kann beispielsweise aus einem Aufbewahrungsplatz 19 eines nicht dargestellten Werkzeugmagazins entnommen und in die Spindelaufnahme 17 der Maschinenspindel 18 eingesetzt werden. Der Ablauf wird später anhand der 5-8 noch erläutert.
Die Wechselvorrichtung 15 ist bei dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel zum automatischen Auswechseln von Werkzeugen 16 eingerichtet. Alternativ oder zusätzlich kann die Wechselvorrichtung 15 auch zum automatischen Auswechseln von Werkstücken eingerichtet sein.
Im Ausführungsbeispiel hat die Wechselvorrichtung 15 eine Greifeinrichtung 20 mit wenigstens einer und beispielsgemäß genau zwei Aufnahmen 21 für jeweils ein Werkzeug 16. Mittels der Greifeinrichtung 20 kann daher ein Werkzeug 16 oder es können zwei Werkzeuge 16 aufgenommen werden.
Die Greifeinrichtung 20 ist an einem Drehlagerkörper 22 angeordnet, der drehbar um eine Drehachse D gelagert ist. Die Greifeinrichtung 20 kann daher gemeinsam mit dem Drehlagerkörper 22 um die Drehachse D gedreht werden. Zur Durchführung der Drehbewegung der Greifeinrichtung 20 ist ein Drehantriebsstrang 23 vorhanden. Ausführungsbeispiele für die Lagerung der Greifeinrichtung 20 und die Ausgestaltung des Drehantriebsstrangs 23 sind in den blockschaltbildähnlichen Darstellungen der 2 und 3 veranschaulicht.
Die Greifeinrichtung 20 ist beim Ausführungsbeispiel als Doppelgreifer ausgeführt. Sie weist zwei sich ausgehend vom Drehlagerkörper 22 in entgegengesetzte Richtungen weg erstreckende Greifarme 24 auf. Der Greifarm 24 hat ein Drehachse D entgegengesetztes radial äußeres freies Ende, an dem jeweils eine Aufnahme 21 für ein Werkzeug 16 vorhanden ist. Beim Ausführungsbeispiel erstrecken sich die beiden Greifarme 24 entlang einer gemeinsamen Geraden, die rechtwinklig zur Drehachse D bzw. radial zur Drehachse D ausgerichtet ist. Die Anzahl der Greifarme 24 bzw. die Anzahl der Aufnahmen 21 kann in Abwandlung zum Ausführungsbeispiel auch größer oder kleiner sein.
Der Drehantriebsstrang 23 hat ein Drehantriebsgetriebe 28 mit einem Getriebeeingang 28a und einem Getriebeausgang 28b. Der Getriebeausgang 28b des Drehantriebsgetriebes 28 ist beim Ausführungsbeispiel drehfest mit dem Drehlagerkörper 22 verbunden. Der Getriebeeingang 28a des Drehantriebsgetriebes 28 ist drehfest mit einer ersten Antriebswelle 29 verbunden, die von einem Drehantriebsmotor 30 des Drehantriebsstranges 23 angetrieben wird. Somit stellt der Drehantriebsstrang 23 eine Antriebsverbindung vom Drehantriebsmotor 30 über das Drehantriebsgetriebe 28 mit dem Drehlagerkörper 22 her.
Im Ausführungsbeispiel weist das Drehantriebsgetriebe 28 eine erste Riemengetriebestufe 33 auf und ist beim Ausführungsbeispiel durch die erste Riemengetriebestufe 33 gebildet. Eine erste Antriebsriemenscheibe 34 ist drehfest mit der ersten Antriebswelle 29 verbunden und stellt den Getriebeeingang 28a des Drehantriebsgetriebes 28 dar. Eine erste Abtriebsriemenscheibe 35 ist drehfest mit dem Drehlagerkörper 22 verbunden und bildet den Getriebeausgang 28b des Drehantriebsgetriebes 28. Ein erster Riemen 36 verbindet die erste Antriebsriemenscheibe 34 drehfest mit der ersten Abtriebsriemenscheibe 35. Der erste Riemen 36 ist als Zahnriemen ausgebildet und die erste Antriebsriemenscheibe 34 und die erste Abtriebsriemenscheibe 35 sind entsprechend durch Zahnriemenscheiben gebildet.
Die erste Riemengetriebestufe 33 kann eine beliebige Übersetzung bereitstellen, die kleiner als 1, größer als 1 oder gleich 1 sein kann.
Das Drehantriebsgetriebe 28 ist in einem Getriebegehäuse 37 angeordnet. Die erste Antriebswelle 29 und der Drehlagerkörper 22 ragen aus dem Getriebegehäuse 37 heraus. Die erste Antriebswelle 29 erstreckt sich entlang einer ersten Motorachse M1 und ist um die erste Motorachse M1 mittels des Drehantriebsmotors 30 drehbar antreibbar. Die erste Motorachse M1 erstreckt sich beim Ausführungsbeispiel parallel mit Abstand zur Drehachse D. Vorzugsweise ist die erste Motorachse M1 in Einbaulage der Wechselvorrichtung 15 vertikal oberhalb der Drehachse D angeordnet.
Die Istdrehlage der Greifeinrichtung 20 bzw. der Greifarme 24 um die Drehachse D wird mittels eines ersten Drehlagensensors 40 erfasst, der dazu eingerichtet ist, ein der aktuellen Istdrehlage der Greifeinrichtung 20 bzw. der Greifarme 24 um die Drehachse D beschreibendes erstes Sensorsignal S1 zu erzeugen und an eine Steuereinrichtung 41 zu übermitteln. Die Steuereinrichtung 41 kann zumindest basierend auf dem ersten Sensorsignal S1 des ersten Drehlagensensors 40 ein erstes Ansteuersignal A1 zur Ansteuerung des Drehantriebsmotors 30 erzeugen.
Der erste Drehlagensensor 40 ist ohne Zwischenschaltung des Drehantriebsgetriebes 28 und zumindest ohne Zwischenschaltung der Riemengetriebestufe 33 mit dem Getriebeausgang 28b und dem Drehlagerkörper 22 gekoppelt. Dadurch kann die Istdrehlage der Greifeinrichtung 20 um die Drehachse D sehr genau erfasst und mithin durch die Steuereinrichtung 41 geregelt werden. Der erste Drehlagensensor 40 kann drehfest oder indirekt mit dem Getriebeausgang 28b des Drehantriebsgetriebes 28 und dem Drehlagerkörper 22 zur Erfassung der Drehlage der Greifeinrichtung 20 gekoppelt sein.
Der erste Drehlagensensor 40 ist im Getriebegehäuse 37 angeordnet und damit vor äußeren Einwirkungen geschützt, beispielsweise vor Beeinträchtigungen durch Kühlmittel und/oder Späne in der Werkzeugmaschine.
In 4 ist der Aufbau eines Drehlagensensors, der als erster Drehlagensensors 40 verwendet werden kann, stark schematisiert veranschaulicht. Der Drehlagensensor weist ein nicht drehendes, stationäres Sensorteil 42 sowie ein relativ dazu drehbar gelagertes drehbares Sensorteil 43 auf. Das drehbare Sensorteil 43 ist mit dem Drehlagerkörper 22 drehbewegungsverbunden bzw. drehbewegungsgekoppelt. Das drehbare Sensorteil 43 kann dabei drehfest mit dem Drehlagerkörper 22 verbunden sein und sich gemeinsam mit dem Drehlagerkörper 22 drehen, wie es schematisch in 3 veranschaulicht ist. Alternativ dazu kann das drehbare Sensorteil 43 mittels einem oder mehrerer Kopplungselemente mittelbar mit dem Drehlagerkörper 22 verbunden sein. Bei dem in 2 veranschaulichten Ausführungsbeispiel ist die Kopplung zwischen dem drehbaren Sensorteil 43 und dem Drehlagerkörper 22 bzw. dem zweiten Getriebeausgang 28b über eine erste Kopplungsgetriebestufe 44 ausgeführt. Die erste Kopplungsgetriebestufe 44 hat eine drehfest mit dem Drehlagerkörper 22 und dem Getriebeausgang 28b verbundene erste Kopplungsriemenscheibe 45 und eine drehfest mit dem drehbaren Sensorteil 43 verbundene zweite Kopplungsriemenscheibe 46. Die beiden Kopplungsriemenscheiben 45, 46 sind über einen ersten Kopplungsriemen 47 drehbewegungsgekoppelt. Der erste Kopplungsriemen 47 ist vorzugsweise als Zahnriemen ausgebildet.
Unabhängig von der Last, die der Drehantriebsstrang 23 unterworfen ist, erfolgt die Kopplung des ersten Drehlagensensors 40 mit dem Getriebeausgang 28b und/oder dem Drehlagerkörper 22 im Wesentlichen lastfrei. Dadurch kann die tatsächliche Istdrehlage der Greifeinrichtung 20 um die Drehachse D sehr genau erfasst werden.
Wie es in den 2 und 3 veranschaulicht ist, weist der Drehantriebsstrang 23 einen weiteren Sensor 50 auf. Der weitere Sensor 50 ist dazu eingerichtet, ein die Drehlage bzw. Drehbewegung der ersten Antriebswelle 29 bzw. des ersten Getriebeeingangs 28a des Drehantriebsgetriebes 28 beschreibendes Sensorsignal, das hier als zweites Sensorsignal S2 bezeichnet wird, zu erzeugen. Das zweite Sensorsignal S2 wird an die Steuereinrichtung 41 übermittelt. Beispielsgemäß ist der weitere Sensor 50 durch einen ersten Motorsensor 51 gebildet, die Drehlage des Drehantriebsmotors 30 um die erste Motorachse M1 erfasst.
Somit liegen der Steuereinrichtung 41 zwei separate Sensorsignale S1, S2 vor, die zumindest im fehlerfreien Normalbetrieb voneinander abhängen. Bei einer Drehung der ersten Antriebswelle 29 um die erste Motorachse M1 dreht sich im Normalbetrieb auch die Greifeinrichtung 20 um die Drehachse D.
Bei einem ideal ausgeführten Drehantriebsstrang ohne Spiel und ohne Elastizitäten beschreibt das zweite Sensorsignal S2 auch die Istdrehlage der Greifeinrichtung 20 um die Drehachse D. Die beiden Sensorsignale S1, S2 haben einen durch die Getriebeübersetzung definierten festen Zusammenhang. Bei dem realen Drehantriebsstrang 23 weist das Drehantriebsgetriebe 28 allerdings Spiel und/oder Elastizitäten auf. Insbesondere bei der beispielsgemäßen Ausgestaltung mit einer ersten Riemengetriebestufe 33 kann es abhängig vom aktuellen Betriebszustand der Wechselvorrichtung 15 bzw. des Drehantriebsstranges 23 zu einem sich zeitlich und/oder im Betrag ändernden Zusammenhang zwischen dem ersten Sensorsignal S1 und dem zweiten Sensorsignal S2 kommen. Dies ist insbesondere von der Gewichtskraft des einen oder der beiden durch die Greifeinrichtung 20 gehaltenen Werkzeuge 16 verursacht, dessen Gewichtskraft bzw. deren Gewichtskräfte ein Drehmoment um die Drehachse D bewirken. Dieses Drehmoment hängt von der Stellung der Greifarme 24 relativ zur Horizontalen bzw. Vertikalen ab und außerdem vom Gewicht des gehaltenen Werkzeugs 16 bzw. von der Gewichtsdifferenz der beiden gehaltenen Werkzeuge 16. Abhängig von diesem Drehmoment um die Drehachse D und dem Drehmoment am Drehantriebsmotor 30 kommt es zu dynamischen Elastizitäten im Drehantriebsgetriebe 28, die abhängig vom Betriebszustand unterschiedlich groß sein können. Daher entspricht das zweite Sensorsignal S2 nicht zwingend der Istdrehlage der Greifeinrichtung 20 um die Drehachse D. Aus diesem Grund ist der erste Drehlagensensor 40 unabhängig vom Drehantriebsgetriebe 28 mit dem Drehlagerkörper 22 gekoppelt.
Da bei der Steuereinrichtung 41 sowohl das erste Sensorsignal S1, als auch das zweite Sensorsignal S2 zur Verfügung gestellt werden, kann das Auswerten des Zusammenhangs zwischen den beiden Sensorsignalen S1, S2 zusätzliche Informationen liefern. Zum Beispiel kann ein Bruch des ersten Riemens 36 erkannt werden, da sich dann das erste Sensorsignal S1 nicht mehr abhängig von der Drehung des Drehantriebsmotors 30 verändert. Die Istdrehlage der Greifeinrichtung 20 kann dann nicht mehr vom Drehantriebsmotor 30 beeinflusst werden. Beispielsweise kann sich die Greifeinrichtung 20 bei einem Bruch des ersten Riemens 36 - zumindest bei fehlender Selbsthemmung - frei um die Drehachse D bewegen bis sie eine ausbalancierte Stellung einnimmt.
Das erste Sensorsignal S1 und das zweite Sensorsignal S2 können zusätzlich oder alternativ auch dazu verwendet werden, in der Steuereinrichtung 41 das Gewicht oder eine Gewichtsdifferenz eines gehaltenen Werkzeugs 16 bzw. zweier gehaltener Werkzeuge 16 zu ermitteln. Beispielsweise kann die Greifeinrichtung 20 in eine vorgegebene Drehlage um die Drehachse D bewegt werden, die durch das zweite Sensorsignal S2 definiert wird. Die Elastizität im Drehantriebsstrang 23 führt dazu, dass die tatsächliche Istdrehlage, die durch das erste Sensorsignal S1 beschrieben wird, nicht unbedingt mit der vorgegebenen Solldrehlage, die durch das zweite Sensorsignal S2 beschrieben wird, übereinstimmt. Je größer die Abweichung ist, desto größer ist das Gewicht eines in der Greifeinrichtung 20 gehaltenen Werkzeugs 16. Wenn in der Greifeinrichtung 20 zwei Werkzeuge 16 gehalten werden, kann die Gewichtsdifferenz ermittelt werden. Bevorzugt wird die Greifeinrichtung 20 zur Bestimmung des Gewichts horizontal ausgerichtet, d.h. die Greifarme 24 erstrecken sich parallel zu einer horizontalen Ebene. Um die Gewichtsbestimmung durch die Steuereinrichtung 41 zu kalibrieren, können einmalig ein oder mehrere Werkzeuge 16 oder andere Körper in der Greifeinrichtung 20 angeordnet werden, deren Gewicht bekannt ist. Dadurch lässt sich eine Funktion, eine Kennlinie oder ein Kennfeld hinterlegen, wodurch anschließend eine Gewichtsbestimmung auch für andere Werkzeuge 16 möglich wird.
Sind das Gewicht oder die Gewichte der Werkzeuge 16 bekannt, die in einem Werkzeugmagazin der Werkzeugmaschine aufbewahrt werden, können diese Gewichte durch die Steuereinrichtung 41 beim Ansteuern des Drehantriebsmotors 30 berücksichtigt werden. Denn dann sind auch die daraus resultierenden Dreh- bzw. Trägheitsmomente um die Drehachse D bekannt. Das Drehmoment des Drehantriebsmotors 30 kann entsprechend einem Zeitverlauf gesteuert werden, um ein möglichst rasches Positionieren und Regeln der Drehlage der Greifeinrichtung 20 um die Drehachse D zu erreichen. Dadurch lässt sich die benötigte Zeitdauer für einen Werkzeugwechsel in einer Werkzeugmaschine minimieren. Außerdem können Schwingungen und Oszillationen der Drehbewegung der Greifeinrichtung 20 um die Drehachse D vermieden bzw. minimiert werden.
Beim Ausführungsbeispiel weist die Wechselvorrichtung 15 außerdem einen Hubantriebsstrang 55 auf. Der Hubantriebsstrang 55 ist dazu eingerichtet, die Greifeinrichtung 20 entlang oder parallel der Drehachse D zu bewegen und somit eine Hubbewegung zu veranlassen. Der Hubantriebsstrang 55 weist beim Ausführungsbeispiel ein Hubantriebsgetriebe 56, einem Getriebeeingang 56a und einem Getriebeausgang 56b auf. Der Getriebeeingang 56a des Hubantriebsgetriebes 56 ist drehfest mit einer zweiten Antriebswelle 57 verbunden, die von einem Hubantriebsmotor 58 betreibbar ist. Der Getriebeausgang 56b des Hubantriebsgetriebes 56 ist drehfest mit einer Gewindespindel 59 verbunden, entlang der eine Spindelmutter 60 verschiebbar angeordnet ist. Die Spindelmutter 60 ist hierzu gegen eine Drehbewegung um die Drehachse D gesichert. Die Gewindespindel 59 erstreckt sich entlang der Drehachse D. Die Spindelmutter 60 ist mit dem Drehlagerkörper 22 fest verbunden und somit weder relativ zum Drehlagerkörper 22 drehbar, noch entlang der Drehachse D relativ zum Drehlagerkörper 22 verschiebbar. Die Spindelmutter 60 kann Bestandteil des einteiligen oder mehrteiligen Drehlagerkörpers 22 sein.
Das Hubantriebsgetriebe 56 weist eine Riemengetriebestufe auf, die zur Unterscheidung gegenüber der ersten Riemengetriebestufe 33 des Drehantriebsgetriebes 28 hier als zweite Riemengetriebestufe 61 bezeichnet ist. Vorzugsweise ist das Hubantriebsgetriebe 56 durch die zweite Riemengetriebestufe 61 gebildet. Die zweite Riemengetriebestufe 61 hat eine zweite Antriebsriemenscheibe 62, die den Getriebeeingang 56a bildet und eine zweite Abtriebsriemenscheibe 63, die den Getriebeausgang 56b bildet. Die zweite Antriebsriemenscheibe 62 und die zweite Abtriebsriemenscheibe 63 sind über einen zweiten Riemen 64 drehbewegungsgekoppelt. Der zweite Riemen 64 ist bevorzugt als Zahnriemen ausgeführt.
Die zweite Antriebswelle 57 ist über den Hubantriebsmotor 58 um eine zweite Motorachse M2 drehbar antreibbar. Die zweite Motorachse M2 ist bevorzugt parallel zur Drehachse D und/oder zur ersten Motorachse M1 ausgerichtet und weiter bevorzugt vertikal oberhalb der Drehachse D angeordnet. Die zweite Motorachse M2 kann vertikal oberhalb der ersten Motorachse M1 angeordnet sein. Die Steuereinrichtung 41 ist dazu eingerichtet, ein zweites Ansteuersignal A2 zur Ansteuerung des Hubantriebsmotors 58 zu erzeugen. Beim Ausführungsbeispiel ist analog zum Drehantriebsstrang 23 ein zweiter Motorsensor 65 vorhanden, der ein drittes Sensorsignal S3 erzeugt, das die Drehlage der zweiten Antriebswelle 57 bzw. des Getriebeeingangs 56a des Hubantriebsgetriebes 56 beschreibt und das dritte Sensorsignal S3 an die Steuereinrichtung 41 übermittelt. Das dritte Sensorsignal S3 ist charakteristisch für die Hublage der Greifeinrichtung 20 entlang der Drehachse D. Da hierbei ladungsabhängige Abweichungen aufgrund der Elastizität des Hubantriebsgetriebes 56 keine oder eine untergeordnete Rolle spielen, kann die Lage der Greifeinrichtung 20 entlang der Drehachse D am Getriebeeingang 56a des Hubantriebsgetriebes 56 erfasst werden.
Um die Hubbewegung der Greifeinrichtung 20 entlang der Drehachse D zu ermöglichen, ist der Drehlagerkörper 22 einschließlich der Spindelmutter 60 drehfest und parallel zur Drehachse D längsverschiebbar mit der ersten Abtriebsriemenscheibe 35 bzw. dem Getriebeausgang 28b des Drehantriebsgetriebes 28 verbunden. Durch eine Rotation der Gewindespindel 59 kann somit die Hubbewegung verursacht werden.
Der Hubantriebstrang 55 weist außerdem einen zweiten Drehlagensensor 66 auf, der dem Getriebeausgang 56b des Hubantriebsgetriebes 56 zugeordnet und mit diesem gekoppelt ist. Der zweite Drehlagensensor 66 erzeugt ein viertes Sensorsignal S4, das charakteristisch ist für die Drehlage oder die Drehbewegung am Getriebeausgang 56b des Hubantriebsgetriebes 56 und beispielsgemäß für die Drehbewegung der Gewindespindel 56 und/oder der zweiten Abtriebsriemenscheibe 63 um die Drehachse D.
Somit liegt der Steuereinrichtung 41 auch für das Hubantriebsgetriebe 56 bzw. den Hubantriebstrang 55 ein drittes Sensorsignal S3 vor, das die Drehbewegung am Getriebeeingang 56a charakterisiert und ein viertes Sensorsignal S4, das die Drehbewegung am Getriebeausgang 56b charakterisiert. Somit ist die Steuereinrichtung 41 in der Lage, Diskrepanzen aufgrund von Fehlern im Hubantriebsgetriebe 56 zu erkennen. Beispielsweise kann ein Riemenbruch des zweiten Riemens 64 der zweiten Riemengetriebestufe 61 erkannt werden.
Der zweite Drehlagensensor 66 kann den in 4 gezeigten Aufbau aufweisen, analog zum ersten Drehlagensensor 40.
Bei dem in 2 gezeigten Ausführungsbeispiel ist der zweite Drehlagensensor 66 derart mit der Gewindespindel 59 gekoppelt, wie der erste Drehlagensensor 40 mit dem Drehlagerkörper 22. Konkret ist hierfür eine zweite Kopplungsgetriebestufe 67 vorhanden mit einer dritten Kopplungsriemenscheibe 68, die drehfest mit dem drehbaren Sensorteil 43 des zweiten Drehlagensensors 66 verbunden ist. Eine vierte Kopplungsriemenscheibe 69 ist drehfest mit der Gewindespindel 59 verbunden. Die dritte und die vierte Kopplungsriemenscheibe 68, 69 sind über einen zweiten Kopplungsriemen 70 der zweiten Kopplungsgetriebestufe 67 bewegungsgekoppelt. Der zweite Kopplungsriemen 70 ist vorzugsweise als Zahnriemen ausgebildet.
Alternativ zu dieser Kopplung des zweiten Drehlagensensors 66 mit der Gewindespindel 59 kann der zweite Drehlagensensor 66 auch auf Höhe der Drehachse D angeordnet sein. Das drehbare Sensorteil 43 des zweiten Drehlagensensors 66 kann dann mittelbar oder unmittelbar drehfest mit der Gewindespindel 59 oder dem Getriebeausgang 56b des Hubantriebsgetriebes 56 verbunden sein (3).
Die in den 2 und 3 veranschaulichten Ausführungsbeispiele können auch miteinander kombiniert werden. So kann beispielsweise einer der Drehlagensensoren 40, 66 über die jeweilige Kopplungsgetriebestufe 44 bzw. 67 gekoppelt und der jeweils andere Drehlagensensor 67 bzw. 44 auf Höhe der Drehachse D angeordnet und drehfest mit dem Drehlagerkörper 22 bzw. der Gewindespindel 59 verbunden sein.
Das Hubantriebsgetriebe 56 ist im Getriebegehäuse 37 angeordnet. Das Getriebegehäuse 37 ist daher als gemeinsames Getriebegehäuse für das Drehantriebsgetriebe 28 und das Hubantriebsgetriebe 56 ausgebildet.
Es sei an dieser Stelle darauf hingewiesen, dass die Hubbewegung der Greifeinrichtung 20 entlang oder parallel zur Drehachse D und die Drehbewegung der Greifeinrichtung 20 um die Drehachse D auch durch andere mechanische Mittel bewirkt werden können.
Die insoweit beschriebene Wechselvorrichtung 15 kann einen automatischen Werkzeugwechsel durchführen, wie er nachfolgend anhand der 5-10 beschrieben wird.
In 5 ist schematisch eine Ausgangssituation dargestellt, wobei sich ein Werkzeug 16 in der Spindelaufnahme 17 befindet, das gegen ein anderes Werkzeug 16 ausgewechselt werden soll, das in einem Aufbewahrungsplatz 19 eines nicht gezeigten Werkzeugmagazins angeordnet ist. Die Wechselvorrichtung 15 wird zwischen dem Aufbewahrungsplatz 19 und der Spindelaufnahme 17 positioniert, so dass die Greifeinrichtung 20 durch eine Drehbewegung um die Drehachse D sowohl das in der Spindelaufnahme 17 vorhandene Werkzeug 16, als auch das im Aufbewahrungsplatz 19 vorhandene Werkzeug 16 ergreifen kann (5). Anschließend kann durch eine Hubbewegung der Greifeinrichtung 20 entlang der Drehachse D das zu entnehmende Werkzeug 16 aus der Spindelaufnahme 17 und das einzuwechselnde Werkzeug 16 aus dem Aufbewahrungsplatz 19 entnommen werden. Die sich dann ergebende Situation ist in 6 veranschaulicht.
Die von der Greifeinrichtung 20 gehaltenen Werkzeuge 16 sind jetzt frei und die Greifeinrichtung 20 kann um die Drehachse D gedreht werden. Anschließend befindet sich das einzuwechselnde Werkzeug 16 vor der Spindelaufnahme 17 und das entnommene Werkzeug 16 vor dem Aufbewahrungsplatz 19. Dann kann durch eine erneute Hubbewegung der Greifeinrichtung 20 entlang der Drehachse D das entnommene Werkzeug 16 im Aufbewahrungsplatz 19 und das einzuwechselnde Werkzeug 16 in der Spindelaufnahme 17 angeordnet werden (7).
Nach diesem Werkzeugwechsel werden die Werkzeuge 16 von der Greifeinrichtung 20 freigegeben und die Greifeinrichtung 20 kann um etwa 90° um die Drehachse D gedreht werden (8). Anschließend kann die Wechselvorrichtung 15 und/oder das Werkzeugmagazin bzw. der Aufbewahrungsplatz 19 wegbewegt werden, so dass der Arbeitsraum der Werkzeugmaschine für eine Bearbeitung freigegeben wird.
Die Erfindung betrifft eine Wechselvorrichtung 15 zum Auswechseln von Werkzeugen 16 und/oder Werkstücken. Die Wechselvorrichtung 15 hat eine Greifeinrichtung 20 mit wenigstens einem Greifarm 24, der sich von einem drehbar um eine Drehachse D gelagerten Drehlagerkörper 22 weg erstreckt und an einem freien Ende eine Aufnahme 21 für jeweils einem Werkzeug 16 oder einem Werkstück aufweist. Über einen Drehantriebsstrang 23 mit einem Drehantriebsmotor 30 und einem Drehantriebsgetriebe 28 kann die Greifeinrichtung 20 um die Drehachse D gedreht werden. Insbesondere hat das Drehantriebsgetriebe 28 eine Riemengetriebestufe 33. Ein erster Drehlagensensor 40 ist ohne Zwischenschaltung des Drehantriebsgetriebes 28 mittelbar oder unmittelbar mit dem Drehlagerkörper 22 und/oder einem Getriebeausgang 28b des Drehantriebsgetriebes 28 zur Erfassung der Drehlage der Greifeinrichtung 20 um die Drehachse D gekoppelt.
Bezugszeichenliste

15: Wechselvorrichtung
16: Werkzeug
17: Spindelaufnahme
18: Maschinenspindel
19: Aufbewahrungsplatz
20: Greifeinrichtung
21: Aufnahme
22: Drehlagerkörper
23: Drehantriebsstrang
24: Greifarm
28: Drehantriebsgetriebe
28a: Getriebeeingang des Drehantriebsgetriebes
28b: Getriebeausgang des Drehantriebsgetriebes
29: erste Antriebswelle
30: Drehantriebsmotor
33: erste Riemengetriebestufe
34: erste Antriebsriemenscheibe
35: erste Abtriebsriemenscheibe
36: erster Riemen
37: Getriebegehäuse
40: erster Drehlagensensor
41: Steuereinrichtung
42: stationäres Sensorteil
43: drehbares Sensorteil
44: Kopplungsgetriebestufe
45: erste Kopplungsriemenscheibe
46: zweite Kopplungsriemenscheibe
47: Kopplungsriemen
50: weiterer Sensor
51: erster Motorsensor
55: Hubantriebsstrang
56: Hubantriebsgetriebe
56a: Getriebeeingang des Hubantriebsgetriebes
56b: Getriebeausgang des Hubantriebsgetriebes
57: zweite Antriebswelle
58: Hubantriebsmotor
59: Gewindespindel
60: Spindelmutter
61: zweite Riemengetriebestufe
62: zweite Antriebsriemenscheibe
63: zweite Abtriebsriemenscheibe
64: zweiter Riemen
65: zweiter Motorsensor
66: zweiter Drehlagensensor
A1: erstes Ansteuersignal
A2: zweites Ansteuersignal
D: Drehachse
M1: erste Motorachse
M2: zweite Motorachse
S1: erstes Sensorsignal
S2: zweites Sensorsignal
S3: drittes Sensorsignal
S4: viertes Sensorsignal

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

EP 1525945 B1 [0002]
EP 1013373 B1 [0002]

Claims

Wechselvorrichtung (15), die zum Auswechseln von Werkzeugen (16) und/oder Werkstücken eingerichtet ist, mit einer Greifeinrichtung (20), die an einem Drehlagerkörper (21) drehbar um eine Drehachse (D) gelagert ist, und die mit Abstand zur Drehachse (D) wenigstens eine Aufnahme (21) für das aufzunehmende Werkzeug (16) und/oder Werkstück aufweist, mit einem Drehantriebsstrang (23), der dazu eingerichtet ist, die Greifeinrichtung (20) um die Drehachse (D) zu drehen, wobei der Drehantriebsstrang (23) einen Drehantriebsmotor (30) und ein Drehantriebsgetriebe (28) aufweist, wobei der Drehantriebsmotor (30) mit einem Getriebeeingang (28a) des Drehantriebsgetriebes (28) antriebsverbunden ist, und wobei ein Getriebeausgang (28b) des Drehantriebsgetriebes (28) mit dem Drehlagerkörper (22) antriebsverbunden ist, mit einem ersten Drehlagensensor (40), der ohne Zwischenschaltung des Drehantriebsgetriebes (28) mit dem Drehlagerkörper (22) gekoppelt und dazu eingerichtet ist, die Drehlage der Greifeinrichtung (20) um die Drehachse (D) zu erfassen.
Wechselvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Drehantriebsgetriebe (28) eine erste Riemengetriebestufe (33) aufweist.
Wechselvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Drehlagensensor (40) drehfest mit dem Drehlagerkörper (22) gekoppelt ist.
Wechselvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Drehlagensensor (40) über wenigstens ein Kopplungselement nicht drehfest mit dem Drehlagerkörper (22) gekoppelt ist.
Wechselvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Kopplungselement ein Kopplungsriemen (47) ist.
Wechselvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuereinrichtung (41) vorhanden ist, der das Sensorsignal (S1) des ersten Drehlagensensors (40) übermittelt wird, und die dazu eingerichtet ist, den Drehantriebsmotor (30) anzusteuern.
Wechselvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass dass der Drehantriebsstrang (23) einen weiteren Sensor (50) aufweist, der dazu eingerichtet ist, ein die Drehlage des Getriebeeingangs (28a) charakterisierendes Sensorsignal (S2) zu erzeugen und das Sensorsignal (S2) an die Steuereinrichtung (41) zu übermitteln.
Wechselvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der weitere Sensor (50) ein Motorsensor (51) ist, der dazu eingerichtet ist, die Drehlage des Drehantriebsmotors (30) um eine Motorachse (M1) des Drehantriebsmotors (30) zu erfassen und ein die Drehlage des Drehantriebsmotors (30) beschreibendes Sensorsignal (S2) an die Steuereinrichtung (41) zu übermitteln.
Wechselvorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (41) dazu eingerichtet ist, die Masse eines in der wenigstens einen Aufnahme (21) vorhandenen Werkzeugs (16) oder Werkstücks zu bestimmen.
Wechselvorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9 und nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (41) dazu eingerichtet ist, einen Bruch eines Riemens (36) der ersten Riemengetriebestufe (33) festzustellen.
Wechselvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Hubantriebsstrang (55) vorhanden und dazu eingerichtet ist, die Greifeinrichtung (20) entlang der Drehachse (D) zu bewegen.
Wechselvorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Hubantriebsstrang (55) ein Hubantriebsgetriebe (56) mit einem Getriebeeingang (56a) und einem Getriebeausgang (56b), einen mit dem Getriebeeingang (56a) antriebsverbundenen Hubantriebsmotor (58) und eine mit dem Getriebeausgang (56b) des Hubantriebsgetriebes (56) antriebsverbundene Gewindespindel (59) mit einer Spindelmutter (60) aufweist.
Wechselvorrichtung nach Anspruch 12 und nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein zweiter Drehlagensensor (66) vorhanden ist, der ohne Zwischenschaltung des Hubantriebsgetriebe (56) mit der Gewindespindel (59) gekoppelt und dazu eingerichtet ist, ein die Drehbewegung und/oder die Drehlage der Gewindespindel (59) um die Drehachse (D) charakterisierendes Sensorsignal (S4) zu erzeugen und das Sensorsignal (S4) an die Steuereinrichtung (41) zu übermitteln.
Wechselvorrichtung nach Anspruch 12 oder 13 und nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass dass der Hubantriebsstrang (55) einen Motorsensor (65) aufweist, der dazu eingerichtet ist, ein die Drehlage des Getriebeeingangs (56a) charakterisierendes Sensorsignal (S3) zu erzeugen und das Sensorsignal (S3) an die Steuereinrichtung (41) zu übermitteln.
Wechselvorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Hubantriebsgetriebe (56) eine zweite Riemengetriebestufe (61) aufweist.
Wechselvorrichtung nach Anspruch 13, 14 und 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (41) dazu eingerichtet ist, einen Bruch eines Riemes (64) der zweiten Riemengetriebestufe (61) festzustellen.
Wechselvorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Spindelmutter (60) fest mit dem Drehlagerkörper (22) verbunden ist oder integraler Bestandteil des Drehlagerkörper (22) ist.
Wechselvorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Spindelmutter (60) relativ zum Getriebeausgang (28b) des Drehantriebsgetriebes (28) drehfest gelagert ist.
Wechselvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Drehantriebsgetriebe (28) ein Getriebegehäuse (37) aufweist, in dem der erste Drehlagensensor (40) angeordnet ist.
Wechselvorrichtung nach Anspruch 12 und nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Drehlagensensor (66) im Getriebegehäuse (37) angeordnet ist.
Wechselvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Greifeinrichtung (20) wenigstens einen sich rechtwinkelig zur Drehachse (S) von dem Drehlagerkörper (22) weg erstreckenden Greifarm (24) aufweist, der an seinem dem Drehlagerkörper (22) entgegengesetzten freien Ende die Aufnahme (21) für das Werkzeug (16) und/oder Werkstück aufweist.