WO2000066319A1 - Machine tool with manipulator - Google Patents

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WO2000066319A1
WO2000066319A1 PCT/EP2000/001167 EP0001167W WO0066319A1 WO 2000066319 A1 WO2000066319 A1 WO 2000066319A1 EP 0001167 W EP0001167 W EP 0001167W WO 0066319 A1 WO0066319 A1 WO 0066319A1
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WO
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workpiece
gripper
clamping
machine tool
manipulator
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Application number
PCT/EP2000/001167
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German (de)
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Inventor
Pavel Blazek
Original Assignee
Stama Maschinenfabrik Gmbh
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Publication date
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Priority to EP00907559A priority patent/EP1175278A1/en
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q39/00—Metal-working machines incorporating a plurality of sub-assemblies, each capable of performing a metal-working operation
    • B23Q39/04—Metal-working machines incorporating a plurality of sub-assemblies, each capable of performing a metal-working operation the sub-assemblies being arranged to operate simultaneously at different stations, e.g. with an annular work-table moved in steps
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q7/00—Arrangements for handling work specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, machine tools, e.g. for conveying, loading, positioning, discharging, sorting
    • B23Q7/04—Arrangements for handling work specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, machine tools, e.g. for conveying, loading, positioning, discharging, sorting by means of grippers

Definitions

  • the present invention relates to a machine tool with a workpiece carrier for clamping a workpiece to be machined and a spindle head, in which a rotationally driven tool spindle is mounted, into which tools for machining the workpieces can be clamped, and a device for removing and holding the finished workpiece carrier machined workpiece for further machining.
  • Such a machine tool is known from EP 0 368 996 B1.
  • the known machine tool is a traveling column machine, on the machine bed of which a clamping device for workpiece bars is arranged.
  • the clamping device is provided with a rotary drive, so that a workpiece rod can be machined on all four long sides by means of a tool clamped in the tool spindle.
  • a gripping and swiveling unit is provided on the machine bed, which is mounted on its own cross slide.
  • the cross slide moves towards the workpiece and clamps it into its jaw chuck.
  • the workpiece is then separated from the bar and the cross slide is moved back a bit.
  • the jaw chuck is now swiveled upwards by 190 ° so that the cut side can be machined from above using a milling tool.
  • DE 196 35 258 Cl discloses a comparable machine tool, in which, however, the clamping device can be pivoted about an axis running transversely to the longitudinal axis of the workpiece rods. In this way it is possible to machine the four long sides as well as the end face of the workpiece remote from the clamping device.
  • the workpiece is largely separated from the rest of the workpiece rod using a circular saw that can be clamped into the tool spindle.
  • the clamping device is then moved back into its horizontal position so that the gripping and swiveling unit can move forward and grasp the workpiece on the end face that has now been machined.
  • the workpiece is then completely cut off, after which - as described above - the sixth side can also be processed.
  • the device comprises a manipulator for moving a gripper, through which a Workpiece carrier finished machined workpiece can be removed, and has a clamping station into which the gripper holding the workpiece can be inserted.
  • manipulator that is to say a type of robot arm
  • manipulators of this type have not previously been used to hold workpieces during processing.
  • tensioning station provided according to the invention, these disadvantages of the otherwise very inexpensive and simply constructed manipulator can, however, be eliminated in that the gripper of the manipulator is clamped in the tensioning station.
  • a clamping station arranged in a predetermined orientation ensures the accuracy and the necessary holding forces, while the handling is carried out by the manipulator.
  • the manipulator grips the workpiece in any position, whereupon it can be completely separated from the workpiece rod.
  • the manipulator then pivots the workpiece as it would for the next one Machining is required, and then places its gripper in the clamping station, where it is clamped accordingly.
  • the manipulator has a boom which can be pivoted about a vertical axis and on which the gripper is mounted so as to be pivotable about an axis of rotation running transverse to the vertical axis.
  • the advantage here is that the workpiece can be removed horizontally from the workpiece carrier in a simple manner.
  • the gripper then swivels the workpiece first by 90 ° and then moves laterally into the clamping station, where it is locked. After the fifth side has been machined in this clamping, the gripper moves out of the clamping station, rotates the workpiece through 180 ° and moves back into the clamping station, so that the sixth side can now be machined.
  • 6-sided machining is possible without the need for even a swivel drive in order to rotate a workpiece clamped for machining by 90 ° in such a way that its end face can be machined.
  • the boom is designed to be height-adjustable in the direction of the vertical axis.
  • the clamping station has clamping jaws adapted to an outer contour of the gripper for centering and holding the gripper.
  • the gripper has exchangeable jaws which are adapted to an outer contour of the workpiece.
  • This measure again leads to an increase in accuracy because the workpiece can be held even more securely by means of adapted jaws than by standard jaws.
  • this measure also has constructive advantages, because in the case of a transition to machining a workpiece with a different geometry, only the jaws of the gripper have to be readjusted, all other units of the machine tool remain unchanged without the accuracy or machining speed suffering.
  • the workpiece carrier has a clamping device which can be pivoted transversely to the vertical axis and by means of which the workpiece can be brought into a vertical orientation for processing its side remote from the clamping device.
  • This measure which is already known from DE 196 35 258 Cl, enables five sides to be processed in a single clamping.
  • the manipulator grasps the vertically aligned workpiece, which is then separated from the workpiece rod. The manipulator then swivels to the clamping station, while simultaneously rotating the gripper by 180 °. In this position, the gripper is clamped in the clamping station, whereupon the sixth side of the workpiece now faces upwards so that it can be machined.
  • Figure 1 is a schematic side view of the new machine tool.
  • FIG. 2 shows a plan view of the machine tool from FIG. 1, likewise in a schematic view; 3 shows a representation like FIG. 2, but with the workpiece pivoted through 90 °;
  • FIG. 4 shows a plan view of a gripper clamped in a clamping station
  • FIG. 5 shows the gripper from FIG. 4 in an isolated representation.
  • FIG. 1 generally designates a machine tool shown there very schematically in a side view, which has a machine bed 11.
  • the spindle head 14 can be moved in the usual manner in the three spatial directions with respect to the machine bed 11.
  • a tool spindle 15 is rotatably mounted, into which tools 16 can be used for machining a workpiece 18 which is held in a workpiece carrier 19.
  • the workpiece carrier 19 comprises a clamping device 21, in which the workpiece 18 is clamped.
  • the tensioning device 21 can be pivoted about a pivot axis indicated at 22, as is indicated by an arrow 23.
  • the workpiece 18 is machined on its side 24 remote from the clamping device 21.
  • a device 26 for removing and holding a workpiece 18 finished in the clamping device 21 is arranged on the machine bed 11.
  • This device 26 comprises a manipulator 27 which carries a gripper 28 at its outer end. Behind the manipulator 27 there is also indicated a clamping station 29, into which the gripper 28 can be clamped in a manner to be described.
  • a depositing station 31 is indicated on the right next to the manipulator 27 in FIG. 1, on which the manipulator 27 deposits finished workpieces 18.
  • the manipulator 27 comprises a cantilever 33 which is mounted on a post 34 so as to be pivotable about a vertical axis 35 extending transversely to the pivot axis 22, as is indicated by an arrow 36.
  • the gripper 28 is pivotally mounted on the boom 33 about an axis of rotation 38 which extends transversely to the pivot axis 22 and to the vertical axis 35, as is indicated by an arrow 39.
  • FIG. 2 shows the machine tool from FIG. 1 in a top view, the spindle head 14 and the tool spindle 15 being indicated only by dashed lines.
  • Fig. 2 it can be seen that the clamping device 21 is mounted on a base 41, on which a motor 42 is also provided for pivoting the clamping device 21 about the pivot axis 22.
  • the clamping station 29 has two clamping jaws 44 which can be moved towards one another and which each have a curved surface 45 which points towards one another, the contour of which is adapted to an outer contour of the gripper 28 indicated at 46.
  • a recess 47 is provided between the clamping jaws 44, so that the gripper 28 can be inserted between the clamping jaws 44 without a workpiece 18 which may protrude downward being displaced or coming into contact with a contact surface 48 for the clamping jaws 44.
  • the manipulator 27 grips the workpiece 18 with its gripper 28, whereupon the tool shown in FIG. 1, which is a circular saw, separates the workpiece 18 from the remaining workpiece rod.
  • the manipulator 27 then swings to the side in the direction of the arrow 36, while at the same time moving the gripper 28 about the axis of rotation 38 rotated so that the end face 24 of the workpiece 18 now points downward.
  • the jaws 50 have a contour 51 which is adapted to the outer contour of the workpiece 18.
  • the contour 51 can be seen better in FIG. 5, where the gripper 28 is shown without a clamping station 29.
  • a further holding jaw 53 is shown there, which can be used for even better centering and holding the gripper 28.
  • FIG. 4 compressed air or pneumatic hoses are shown in FIG. 4, through which the jaws 50 of the gripper 28 are moved up and down.
  • the clamping forces that can be applied in this way are relatively low, but are sufficient so that the position of the workpiece does not change during the movement between the clamping device 21 and the clamping station 29.
  • the clamping jaws 44 now exert pressure on the jaws 50, as a result of which the workpiece 18 is held securely in the jaws 50.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Feeding Of Workpieces (AREA)
  • Turning (AREA)

Abstract

The invention relates to a machine tool (10) which is fitted with a workpiece holder (19) in which a workpiece (18) to be machined can be fixed and a spindle head (14) in which a rotating tool spindle (15) is mounted in which tools (16) for machining the workpieces (18) can be clamped. The invention also provides for a device (26) for removing and holding the workpiece (18), which has been fully machined in the workpiece holder (19), with a view to further machining. Said device (26) comprises a manipulator (27) for the displacement of a grasping element (28) with which a fully machined workpiece (18) situated in the workpiece holder (19) can be removed from same, as well as a clamping station (29) into which the grasping element (28) holding the workpiece (18) can be inserted.

Description

Werkzeugmaschine mit einem Manipulator Machine tool with a manipulator
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Werkzeugmaschine mit einem Werkstückträger zum Einspannen eines zu bearbeitenden Werkstückes und einem Spindelkopf, in dem eine drehangetriebene Werkzeugspindel gelagert ist, in die Werkzeuge zur Bearbeitung der Werkstücke einspannbar sind, sowie einer Vorrichtung zur Entnahme und zum Halten des in dem Werkstückträger fertig bearbeiteten Werkstückes für eine weitere Bearbeitung.The present invention relates to a machine tool with a workpiece carrier for clamping a workpiece to be machined and a spindle head, in which a rotationally driven tool spindle is mounted, into which tools for machining the workpieces can be clamped, and a device for removing and holding the finished workpiece carrier machined workpiece for further machining.
Eine derartige Werkzeugmaschine ist aus der EP 0 368 996 Bl bekannt. Die bekannte Werkzeugmaschine ist eine Fahrständermaschine, auf deren Maschinenbett eine Spannvorrichtung für Werkstückstangen angeordnet ist. Die Spannvorrichtung ist mit einem Drehantrieb versehen, so daß eine Werkstückstange auf allen vier Längsseiten mittels eines in die Werkzeugspindel eingespannten Werkzeuges bearbeitet werden kann.Such a machine tool is known from EP 0 368 996 B1. The known machine tool is a traveling column machine, on the machine bed of which a clamping device for workpiece bars is arranged. The clamping device is provided with a rotary drive, so that a workpiece rod can be machined on all four long sides by means of a tool clamped in the tool spindle.
In Längsrichtung der Werkstückstange ist auf dem Maschinenbett eine Greif- und Schwenkeinheit vorgesehen, die auf einem eigenen Kreuzschlitten gelagert ist. Sobald die vier Längsseiten des Werkstückes fertig bearbeitet sind, fährt der Kreuzschlitten auf das Werkstück zu und spannt dieses in sein Backenfutter ein. Danach wird das Werkstück von der Stange abgetrennt und der Kreuzschlitten ein Stück zurückgefahren. Das Backenfutter wird jetzt um 190° nach oben geschwenkt, so daß die Schnittseite von oben mittels eines Fräswerkzeuges bearbeitet werden kann.In the longitudinal direction of the workpiece bar, a gripping and swiveling unit is provided on the machine bed, which is mounted on its own cross slide. As soon as the four long sides of the workpiece are finished, the cross slide moves towards the workpiece and clamps it into its jaw chuck. The workpiece is then separated from the bar and the cross slide is moved back a bit. The jaw chuck is now swiveled upwards by 190 ° so that the cut side can be machined from above using a milling tool.
Eine Bearbeitung der der Trennseite gegenüberliegenden Stirnseite ist mit dieser Maschine nur begrenzt möglich.Processing of the end face opposite the separating side is only possible to a limited extent with this machine.
Um diesem Problem abzuhelfen, offenbart die DE 196 35 258 Cl eine vergleichbare Werkzeugmaschine, bei der die Spannvorrichtung jedoch um eine quer zur Längsachse der Werkstückstangen verlaufende Achse schwenkbar ist. Auf diese Weise ist es möglich, die vier Längsseiten sowie die von der Spannvorrichtung abgelegene Stirnseite des Werkstückes zu bearbeiten.To remedy this problem, DE 196 35 258 Cl discloses a comparable machine tool, in which, however, the clamping device can be pivoted about an axis running transversely to the longitudinal axis of the workpiece rods. In this way it is possible to machine the four long sides as well as the end face of the workpiece remote from the clamping device.
Nachdem diese fünf Seiten bearbeitet wurden, wird mittels einer in die Werkzeugspindel einspannbaren Kreissäge das Werkstück größtenteils von der restlichen Werkstückstange abgetrennt. Daraufhin wird die Spannvorrichtung wieder in ihre horizontale Lage gefahren, so daß die Greif- und Schwenkeinheit vorfahren und das Werkstück an der nun bearbeiteten Stirnseite ergreifen kann. Daraufhin wird das Werkstück vollständig abgetrennt, woraufhin - wie oben beschrieben - auch die sechste Seite bearbeitet werden kann.After these five sides have been machined, the workpiece is largely separated from the rest of the workpiece rod using a circular saw that can be clamped into the tool spindle. The clamping device is then moved back into its horizontal position so that the gripping and swiveling unit can move forward and grasp the workpiece on the end face that has now been machined. The workpiece is then completely cut off, after which - as described above - the sixth side can also be processed.
Zwar ermöglicht die aus der DE 196 35 258 Cl bekannte Werkzeugmaschine die Bearbeitung von sechs Seiten eines Werkstückes, es sind jedoch sehr viele Zwischenschritte erforderlich, was zum einen dazu führt, daß die Werkstückbearbeitung sehr zeitaufwendig ist. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß durch die Übergabe des Werkstückes in ein genormtes Spannfutter Genauigkeitsprobleme auftreten, denn das Spannfutter ist nicht an die Außenkontur des Werkstückes angepaßt.Although the machine tool known from DE 196 35 258 Cl enables the machining of six sides of a workpiece, many intermediate steps are required, which on the one hand leads to the fact that the workpiece machining is very time-consuming. Another disadvantage is that accuracy problems arise when the workpiece is transferred to a standardized chuck, because the chuck is not adapted to the outer contour of the workpiece.
Ein weiterer Nachteil bei den beiden insoweit beschriebenen Werkzeugmaschinen besteht darin, daß sie konstruktiv sehr aufwendig sind, denn es müssen zwei exakt einstellbare Schwenkvorrichtungen vorgesehen sein, von denen die erste eine Bearbeitung der fünften Seite und die zweite eine Bearbeitung der sechsten Seite ermöglicht.Another disadvantage of the two machine tools described so far is that they are structurally very complex, because two precisely adjustable swivel devices must be provided, the first of which allows machining of the fifth side and the second of which permits machining of the sixth side.
Vor diesem Hintergrund ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die eingangs erwähnte Werkzeugmaschine derart weiterzubilden, daß die Bearbeitungsgeschwindigkeit und -genauigkeit auf konstruktiv einfache Weise erhöht werden.Against this background, it is an object of the present invention to further develop the machine tool mentioned at the outset in such a way that the machining speed and accuracy are increased in a structurally simple manner.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei der eingangs erwähnten Werkzeugmaschine dadurch gelöst, daß die Vorrichtung einen Manipulator zum Verfahren eines Greifers, durch den ein in dem Werkstückträger fertig bearbeitetes Werkstück entnehmbar ist, sowie eine Spannstation aufweist, in die der das Werkstück haltende Greifer einsetzbar ist.This object is achieved according to the invention in the machine tool mentioned at the outset in that the device comprises a manipulator for moving a gripper, through which a Workpiece carrier finished machined workpiece can be removed, and has a clamping station into which the gripper holding the workpiece can be inserted.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird auf diese Weise vollkommen gelöst.The object underlying the invention is completely achieved in this way.
Die Erfinder der vorliegenden Anmeldung haben nämlich erkannt, daß für die Übergabe des fertig bearbeiteten Werkstückes ein Manipulator, also eine Art Roboterarm, eingesetzt werden kann, obwohl sowohl die Verfahrgenauigkeit als auch die Haltekräfte bei derartigen Manipulatoren für eine Bearbeitung mittels eines Fräswerkzeuges in der gewünschten Genauigkeit nicht ausreichen. Aus diesem Grunde wurden bisher derartige Manipulatoren nicht dazu verwendet, Werkstücke während der Bearbeitung zu halten. Durch die erfindungsgemäß vorgesehene Spannstation können diese Nachteile des ansonsten sehr preiswert und einfach aufgebauten Manipulators jedoch dadurch beseitigt werden, daß der Greifer des Manipulators in der Spannstation eingespannt wird. Dies bedeutet, daß eine in einer vorgegebenen Ausrichtung angeordnete Spannstation für die Genauigkeit sowie für die erforderlichen Haltekräfte sorgt, während das reine Handling durch den Manipulator erfolgt.The inventors of the present application have recognized that a manipulator, that is to say a type of robot arm, can be used for the transfer of the finished workpiece, although both the travel accuracy and the holding forces in the case of such manipulators for processing by means of a milling tool in the desired accuracy not suffice. For this reason, manipulators of this type have not previously been used to hold workpieces during processing. By means of the tensioning station provided according to the invention, these disadvantages of the otherwise very inexpensive and simply constructed manipulator can, however, be eliminated in that the gripper of the manipulator is clamped in the tensioning station. This means that a clamping station arranged in a predetermined orientation ensures the accuracy and the necessary holding forces, while the handling is carried out by the manipulator.
Auf diese Weise können auch die verschiedenen Zwischenschritte vermieden werden, die im Stand der Technik für eine 6-Seiten- Bearbeitung üblich sind. Der Manipulator ergreift das Werkstück in einer beliebigen Lage, woraufhin dieses von der Werkstückstange vollständig abgetrennt werden kann. Danach verschwenkt der Manipulator das Werkstück so, wie es für die nächste Bearbeitung benötigt wird, und legt dann seinen Greifer in die Spannstation ein, wo dieser entsprechend verspannt wird.In this way, the various intermediate steps that are common in the prior art for 6-sided machining can also be avoided. The manipulator grips the workpiece in any position, whereupon it can be completely separated from the workpiece rod. The manipulator then pivots the workpiece as it would for the next one Machining is required, and then places its gripper in the clamping station, where it is clamped accordingly.
Dabei ist es bevorzugt, wenn der Manipulator einen um eine Hochachse schwenkbaren Ausleger aufweist, an dem der Greifer um eine quer zur Hochachse verlaufende Drehachse schwenkbar gelagert ist.It is preferred if the manipulator has a boom which can be pivoted about a vertical axis and on which the gripper is mounted so as to be pivotable about an axis of rotation running transverse to the vertical axis.
Hier ist von Vorteil, daß das Werkstück horizontal auf einfache Weise aus dem Werkstückträger entnehmbar ist. Der Greifer verschwenkt das Werkstück dann zunächst um 90° und fährt dann seitlich in die Spannstation, wo er arretiert wird. Nachdem in dieser Aufspannung die fünfte Seite bearbeitet wurde, fährt der Greifer aus der Spannstation heraus, dreht das Werkstück um 180° und fährt wieder in die Spannstation ein, so daß nunmehr die sechste Seite bearbeitet werden kann.The advantage here is that the workpiece can be removed horizontally from the workpiece carrier in a simple manner. The gripper then swivels the workpiece first by 90 ° and then moves laterally into the clamping station, where it is locked. After the fifth side has been machined in this clamping, the gripper moves out of the clamping station, rotates the workpiece through 180 ° and moves back into the clamping station, so that the sixth side can now be machined.
Auf diese Weise ist eine 6-Seiten-Bearbeitung möglich, ohne daß auch nur ein Schwenkantrieb erforderlich ist, um ein zur Bearbeitung eingespanntes Werkstück um 90° so zu drehen, daß dessen Stirnseite bearbeitet werden kann.In this way, 6-sided machining is possible without the need for even a swivel drive in order to rotate a workpiece clamped for machining by 90 ° in such a way that its end face can be machined.
Weiter ist es bevorzugt, wenn der Ausleger in Richtung der Hochachse höhenverstellbar ausgebildet ist.It is further preferred if the boom is designed to be height-adjustable in the direction of the vertical axis.
Diese Maßnahme bringt einen erheblichen Zeitvorteil mit sich, denn die Werkstücke können auch vertikal entnommen werden, so daß bei Werkstückträgern mit Schwenkantrieb auf ein Zurückschwenken der Spannvorrichtung vor der Entnahme des Werkstückes verzichtet werden kann. Allgemein ist es bevorzugt, wenn die Spannstation an eine Außenkontur des Greifers angepaßte Spannbacken zum Zentrieren und Halten des Greifers aufweist.This measure brings with it a considerable time advantage, since the workpieces can also be removed vertically, so that in the case of workpiece carriers with a swivel drive, there is no need to pivot the clamping device back before the workpiece is removed. In general, it is preferred if the clamping station has clamping jaws adapted to an outer contour of the gripper for centering and holding the gripper.
Durch diese Maßnahme lassen sich erhebliche Genauigkeitsvorteile erzielen, denn durch exakt an die Außenkontur des Greifers angepaßte Spannbacken kann dafür gesorgt werden, daß der Greifer auf reproduzierbare Weise exakt zentriert und positioniert wird. Durch die aneinander angepaßten Konturen wird dafür gesorgt, daß auch bei schneller spanabhebender Bearbeitung das Werkstück lagerichtig ausgerichtet bleibt.This measure makes it possible to achieve considerable advantages in terms of accuracy, since clamping jaws which are precisely matched to the outer contour of the gripper can ensure that the gripper is exactly centered and positioned in a reproducible manner. The contours that are matched to one another ensure that the workpiece remains in the correct position even when machining is fast.
Weiter ist es bevorzugt, wenn der Greifer auswechselbare, an eine Außenkontur des Werkstückes angepaßte Backen aufweist.It is further preferred if the gripper has exchangeable jaws which are adapted to an outer contour of the workpiece.
Diese Maßnahme führt noch einmal zu einer Erhöhung der Genauigkeit, denn durch angepaßte Backen läßt sich das Werkstück noch deutlich sicherer halten als durch Normbacken. Diese Maßnahme hat aber auch konstruktive Vorteile, denn bei einem Übergang zur Bearbeitung eines Werkstückes mit anderer Geometrie müssen lediglich die Backen des Greifers neu angepaßt werden, sämtliche anderen Aggregate der Werkzeugmaschine bleiben unverändert, ohne daß die Genauigkeit oder Bearbeitungsgeschwindigkeit leidet.This measure again leads to an increase in accuracy because the workpiece can be held even more securely by means of adapted jaws than by standard jaws. However, this measure also has constructive advantages, because in the case of a transition to machining a workpiece with a different geometry, only the jaws of the gripper have to be readjusted, all other units of the machine tool remain unchanged without the accuracy or machining speed suffering.
Allgemein ist es noch bevorzugt, wenn der Werkstückträger eine quer zur Hochachse schwenkbare Spannvorrichtung aufweist, durch die das Werkstück in einer vertikalen Ausrichtung zur Bearbeitung seiner von der Spannvorrichtung abgelegenen Seite bringbar ist. Diese Maßnahme, die bereits aus der DE 196 35 258 Cl bekannt ist, ermöglicht die Bearbeitung von fünf Seiten in einer einzigen Aufspannung. Der Manipulator ergreift nach der Bearbeitung der fünften Seite das vertikal ausgerichtete Werkstück, das daraufhin von der Werkstückstange abgetrennt wird. Danach verschwenkt der Manipulator zu der Spannstation, wobei er gleichzeitig den Greifer um 180° dreht. In dieser Stellung wird der Greifer in die Spannstation eingespannt, woraufhin jetzt die sechste Seite des Werkstückes nach oben weist, so daß es bearbeitet werden kann.In general, it is also preferred if the workpiece carrier has a clamping device which can be pivoted transversely to the vertical axis and by means of which the workpiece can be brought into a vertical orientation for processing its side remote from the clamping device. This measure, which is already known from DE 196 35 258 Cl, enables five sides to be processed in a single clamping. After processing the fifth side, the manipulator grasps the vertically aligned workpiece, which is then separated from the workpiece rod. The manipulator then swivels to the clamping station, while simultaneously rotating the gripper by 180 °. In this position, the gripper is clamped in the clamping station, whereupon the sixth side of the workpiece now faces upwards so that it can be machined.
Weitere Vorteile ergeben sich aus der Beschreibung und der beigefügten Zeichnung.Further advantages result from the description and the attached drawing.
Es versteht sich, daß die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in den jeweils angegebenen Kombinationen, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It goes without saying that the features mentioned above and those yet to be explained below can be used not only in the respectively specified combinations but also in other combinations or on their own without departing from the scope of the present invention.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:An embodiment of the invention is shown in the drawing and is explained in more detail in the following description. Show it:
Fig. 1 eine schematische Seitenansicht der neuen Werkzeugmaschine;Figure 1 is a schematic side view of the new machine tool.
Fig. 2 eine Draufsicht auf die Werkzeugmaschine aus Fig. 1, ebenfalls in schematischer Ansicht; Fig. 3 eine Darstellung wie Fig. 2, jedoch mit um 90° ver- schwenktem Werkstück;FIG. 2 shows a plan view of the machine tool from FIG. 1, likewise in a schematic view; 3 shows a representation like FIG. 2, but with the workpiece pivoted through 90 °;
Fig. 4 eine Draufsicht auf einen in eine Spannstation eingespannten Greifer; und4 shows a plan view of a gripper clamped in a clamping station; and
Fig. 5 den Greifer aus Fig. 4 in isolierter Darstellung.5 shows the gripper from FIG. 4 in an isolated representation.
In Fig. 1 ist mit 10 allgemein eine dort sehr schematisch in einer Seitenansicht gezeigte Werkzeugmaschine bezeichnet, die ein Maschinenbett 11 aufweist.1 generally designates a machine tool shown there very schematically in a side view, which has a machine bed 11.
Auf dem Maschinenbett 11 ist ein Fahrständer 12 angeordnet, an dem ein Spindelkopf 14 gelagert ist. Der Spindelkopf 14 ist in üblicher Weise in den drei Raumrichtungen bezogen auf das Maschinenbett 11 verfahrbar.A traveling column 12, on which a spindle head 14 is mounted, is arranged on the machine bed 11. The spindle head 14 can be moved in the usual manner in the three spatial directions with respect to the machine bed 11.
In dem Spindelkopf 14 ist drehangetrieben eine Werkzeugspindel 15 gelagert, in die Werkzeuge 16 zur Bearbeitung eines Werkstückes 18 einsetzbar sind, das in einem Werkstückträger 19 gehalten ist.In the spindle head 14, a tool spindle 15 is rotatably mounted, into which tools 16 can be used for machining a workpiece 18 which is held in a workpiece carrier 19.
Der Werkstückträger 19 umfaßt eine Spannvorrichtung 21, in die das Werkstück 18 eingespannt ist. Die Spannvorrichtung 21 ist um eine bei 22 angedeutete Schwenkachse so verschwenkbar, wie dies durch einen Pfeil 23 angedeutet ist. In der in Fig. 1 gezeigten Aufspannung wird das Werkstück 18 an seiner von der Spannvorrichtung 21 abgelegenen Seite 24 bearbeitet. Neben dem Werkstückträger 19 ist auf dem Maschinenbett 11 eine Vorrichtung 26 zur Entnahme und zum Halten eines in der Spannvorrichtung 21 fertig bearbeiteten Werkstückes 18 angeordnet. Diese Vorrichtung 26 umfaßt einen Manipulator 27, der an seinem äußeren Ende einen Greifer 28 trägt. Hinter dem Manipulator 27 ist noch eine Spannstation 29 angedeutet, in die der Greifer 28 auf noch zu beschreibende Weise einspannbar ist.The workpiece carrier 19 comprises a clamping device 21, in which the workpiece 18 is clamped. The tensioning device 21 can be pivoted about a pivot axis indicated at 22, as is indicated by an arrow 23. In the clamping shown in FIG. 1, the workpiece 18 is machined on its side 24 remote from the clamping device 21. In addition to the workpiece carrier 19, a device 26 for removing and holding a workpiece 18 finished in the clamping device 21 is arranged on the machine bed 11. This device 26 comprises a manipulator 27 which carries a gripper 28 at its outer end. Behind the manipulator 27 there is also indicated a clamping station 29, into which the gripper 28 can be clamped in a manner to be described.
Schließlich ist in Fig. 1 rechts neben dem Manipulator 27 noch eine Ablagestation 31 angedeutet, auf der der Manipulator 27 fertig bearbeitete Werkstücke 18 ablegt.Finally, a depositing station 31 is indicated on the right next to the manipulator 27 in FIG. 1, on which the manipulator 27 deposits finished workpieces 18.
Der Manipulator 27 umfaßt einen Ausleger 33, der an einem Pfosten 34 um eine quer zur Schwenkachse 22 verlaufende Hochachse 35 schwenkbar gelagert ist, wie dies durch einen Pfeil 36 angedeutet wird. Der Greifer 28 ist um eine Drehachse 38, die quer zur Schwenkachse 22 sowie zur Hochachse 35 verläuft, schwenkbar an dem Ausleger 33 gelagert, wie dies durch einen Pfeil 39 angedeutet ist.The manipulator 27 comprises a cantilever 33 which is mounted on a post 34 so as to be pivotable about a vertical axis 35 extending transversely to the pivot axis 22, as is indicated by an arrow 36. The gripper 28 is pivotally mounted on the boom 33 about an axis of rotation 38 which extends transversely to the pivot axis 22 and to the vertical axis 35, as is indicated by an arrow 39.
Fig. 2 zeigt die Werkzeugmaschine aus Fig. 1 in einer Draufsicht, wobei der Spindelkopf 14 sowie die Werkzeugspindel 15 lediglich gestrichelt angedeutet sind.FIG. 2 shows the machine tool from FIG. 1 in a top view, the spindle head 14 and the tool spindle 15 being indicated only by dashed lines.
In Fig. 2 ist zu erkennen, daß die Spannvorrichtung 21 an einem Sockel 41 gelagert ist, an dem ebenfalls ein Motor 42 zum Verschwenken der Spannvorrichtung 21 um die Schwenkachse 22 vorgesehen ist. Die Spannstation 29 weist zwei aufeinanderzubewegbare Spannbacken 44 auf, die aufeinanderzuweisend jeweils eine gewölbte Fläche 45 besitzen, die in ihrer Kontur an eine bei 46 angedeutete Außenkontur des Greifers 28 angepaßt ist.In Fig. 2 it can be seen that the clamping device 21 is mounted on a base 41, on which a motor 42 is also provided for pivoting the clamping device 21 about the pivot axis 22. The clamping station 29 has two clamping jaws 44 which can be moved towards one another and which each have a curved surface 45 which points towards one another, the contour of which is adapted to an outer contour of the gripper 28 indicated at 46.
Zwischen den Spannbacken 44 ist eine Vertiefung 47 vorgesehen, so daß der Greifer 28 zwischen die Spannbacken 44 eingelegt werden kann, ohne daß ein ggf. nach unten vorstehendes Werkstück 18 verschoben wird bzw. in Kontakt mit einer Auflagefläche 48 für die Spannbacken 44 gerät.A recess 47 is provided between the clamping jaws 44, so that the gripper 28 can be inserted between the clamping jaws 44 without a workpiece 18 which may protrude downward being displaced or coming into contact with a contact surface 48 for the clamping jaws 44.
Bevor die Spannvorrichtung 21 in die in den Figuren 1 und 2 gezeigte Stellung geschwenkt wird, in der das Ende 24 des Werkstückes 18 zur Bearbeitung nach oben zeigt, befindet sie sich in der in Fig. 3 gezeigten Stellung, in der Längsseiten 49 des Werkstückes 18 bearbeitet werden können. In Fig. 3 ist zu erkennen, daß das Werkstück 18 Teil einer langen Werkstückstange ist, die in Fig. 3 von links nach rechts schrittweise durch die Spannvorrichtung 21 durchgeschoben wird.Before the clamping device 21 is pivoted into the position shown in FIGS. 1 and 2, in which the end 24 of the workpiece 18 points upwards for processing, it is in the position shown in FIG. 3, in the longitudinal sides 49 of the workpiece 18 can be edited. In Fig. 3 it can be seen that the workpiece 18 is part of a long workpiece rod which is pushed through the clamping device 21 in steps from left to right in Fig. 3.
In der in Fig. 1 gezeigten Stellung wurden die Längsseiten 49 sowie die Stirnseite 24 des Werkstückes 18 bearbeitet, so daß es nunmehr von der Werkstückstange abgetrennt werden kann.In the position shown in FIG. 1, the longitudinal sides 49 and the end face 24 of the workpiece 18 have been machined so that it can now be separated from the workpiece rod.
Dazu ergreift der Manipulator 27 das Werkstück 18 mit seinem Greifer 28, woraufhin dann das in Fig. 1 gezeigte Werkzeug, das eine Kreissäge ist, das Werkstück 18 von der verbleibenden Werkstückstange abtrennt.For this purpose, the manipulator 27 grips the workpiece 18 with its gripper 28, whereupon the tool shown in FIG. 1, which is a circular saw, separates the workpiece 18 from the remaining workpiece rod.
Der Manipulator 27 schwenkt dann in Richtung des Pfeiles 36 zur Seite, wobei er gleichzeitig den Greifer 28 um die Drehachse 38 verdreht, so daß die Stirnseite 24 des Werkstückes 18 nunmehr nach unten zeigt.The manipulator 27 then swings to the side in the direction of the arrow 36, while at the same time moving the gripper 28 about the axis of rotation 38 rotated so that the end face 24 of the workpiece 18 now points downward.
Sobald der Greifer 28 über der Spannstation 29 angekommen ist, wird er zwischen die Spannbacken 44 abgesenkt, die dann aufeinanderzufahren und den Greifer 28 so unverrückbar arretieren. Diese Situation ist im vergrößerten Ausschnitt in der Fig. 4 gezeigt.As soon as the gripper 28 has arrived above the clamping station 29, it is lowered between the clamping jaws 44, which then move towards one another and thus immovably lock the gripper 28. This situation is shown in the enlarged section in FIG. 4.
In Fig. 4 ist zu erkennen, daß die Spannbacken 44 an Backen 50 des Greifers 28 angreifen und diese zentrieren sowie gleichzeitig auf die Auflagefläche 48 drücken.In Fig. 4 it can be seen that the clamping jaws 44 engage on jaws 50 of the gripper 28 and center them and at the same time press on the bearing surface 48.
Die Backen 50 weisen dabei eine Kontur 51 auf, die an die Außenkontur des Werkstückes 18 angepaßt ist. Die Kontur 51 ist in Fig. 5 besser erkennbar, wo der Greifer 28 ohne Spannstation 29 dargestellt ist.The jaws 50 have a contour 51 which is adapted to the outer contour of the workpiece 18. The contour 51 can be seen better in FIG. 5, where the gripper 28 is shown without a clamping station 29.
Zurückkehrend zu Fig. 4 ist dort noch eine weitere Haltebacke 53 gezeigt, die zur noch besseren Zentrierung und Haltung des Greifers 28 eingesetzt werden kann.Returning to FIG. 4, a further holding jaw 53 is shown there, which can be used for even better centering and holding the gripper 28.
Mit 54 sind in Fig. 4 Druckluft- oder Pneumatikschläuche gezeigt, durch die die Backen 50 des Greifers 28 auf- und zubewegt werden. Die dadurch aufbringbaren Spannkräfte sind relativ gering, sie reichen jedoch aus, damit sich das Werkstück beim Verfahren zwischen der Spannvorrichtung 21 sowie der Spannstation 29 nicht bezüglich seiner Lage verändert. Sobald der Greifer 28 in die Spannstation 29 eingeklemmt wurde, üben jetzt die Spannbacken 44 Druck auf die Backen 50 aus, wodurch das Werkstück 18 sicher in den Backen 50 gehalten wird. 4, compressed air or pneumatic hoses are shown in FIG. 4, through which the jaws 50 of the gripper 28 are moved up and down. The clamping forces that can be applied in this way are relatively low, but are sufficient so that the position of the workpiece does not change during the movement between the clamping device 21 and the clamping station 29. As soon as the gripper 28 has been clamped into the clamping station 29, the clamping jaws 44 now exert pressure on the jaws 50, as a result of which the workpiece 18 is held securely in the jaws 50.

Claims

Patentansprüche claims
1. Werkzeugmaschine mit einem Werkstückträger (19) zum Einspannen eines zu bearbeitenden Werkstückes (18) und einem Spindelkopf (14), in dem eine drehangetriebene Werkzeugspindel (15) gelagert ist, in die Werkzeuge (16) zur Bearbeitung der Werkstücke (18) einspannbar sind, sowie einer Vorrichtung (26) zur Entnahme und zum Halten des in dem Werkstückträger (19) fertig bearbeiteten Werkstückes (18) für eine weitere Bearbeitung,1. Machine tool with a workpiece carrier (19) for clamping a workpiece to be machined (18) and a spindle head (14), in which a rotary tool spindle (15) is mounted, can be clamped into the tools (16) for machining the workpieces (18) and a device (26) for removing and holding the workpiece (18) finished in the workpiece carrier (19) for further processing,
dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung (26) einen Manipulator (27) zum Verfahren eines Greifers (28), durch den ein in dem Werkstückträger (19) fertig bearbeitetes Werkstück (18) entnehmbar ist, sowie eine Spannstation (29) aufweist, in die der das Werkstück (18) haltende Greifer (28) einsetzbar ist.characterized in that the device (26) has a manipulator (27) for moving a gripper (28) through which a workpiece (18) which has been finished in the workpiece carrier (19) can be removed, and a clamping station (29) into which the gripper (28) holding the workpiece (18) can be used.
2. Werkzeugmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Manipulator (27) einen um eine Hochachse (35) schwenkbaren Ausleger (33) aufweist, an dem der Greifer (28) um eine quer zur Hochachse (35) verlaufende Drehachse (38) verschwenkbar gelagert ist.2. Machine tool according to claim 1, characterized in that the manipulator (27) has a pivotable about a vertical axis (35) boom (33) on which the gripper (28) about a transverse to the vertical axis (35) axis of rotation (38) is pivotally mounted.
3. Werkzeugmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausleger (33) in Richtung der Hochachse (35) höhenverstellbar ausgebildet ist. 3. Machine tool according to claim 2, characterized in that the boom (33) is designed to be height-adjustable in the direction of the vertical axis (35).
4. Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannstation (29) an eine Außenkontur (46) des Greifers (28) angepaßte Spannbacken (44) zum Zentrieren und Halten des Greifers (28) aufweist.4. Machine tool according to one of claims 1 to 3, characterized in that the clamping station (29) on an outer contour (46) of the gripper (28) adapted clamping jaws (44) for centering and holding the gripper (28).
5. Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Greifer (28) auswechselbare, an eine Außenkontur (51) des Werkstückes (18) angepaßte Backen (50) aufweist.5. Machine tool according to one of claims 1 to 4, characterized in that the gripper (28) interchangeable, on an outer contour (51) of the workpiece (18) adapted jaws (50).
6. Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkstückträger (19) eine quer zur Hochachse (35) schwenkbare Spannvorrichtung (21) aufweist, durch die das Werkstück (18) in eine vertikale Ausrichtung zur Bearbeitung seiner von der Spannvorrichtung (21) abgelegenen Seite (24) bringbar ist. 6. Machine tool according to one of claims 1 to 5, characterized in that the workpiece carrier (19) has a transversely to the vertical axis (35) pivotable clamping device (21) through which the workpiece (18) in a vertical orientation for machining its Clamping device (21) remote side (24) can be brought.
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