DE10237425C5

DE10237425C5 - Handhabungsvorrichtung für Werkzeughalter

Info

Publication number: DE10237425C5
Application number: DE2002137425
Authority: DE
Inventors: Peter Dr. Grund; Pavel Blazek
Original assignee: Stama Maschinenfabrik GmbH
Current assignee: Stama Maschinenfabrik GmbH
Priority date: 2002-08-09
Filing date: 2002-08-09
Publication date: 2009-10-22
Anticipated expiration: 2022-08-10
Also published as: DE10237425C1

Abstract

Handhabungsvorrichtung für Werkzeughalter (20; 46), insbesondere solche mit einem Kegelschaft oder Hohlschaftkegel (HSK) und insbesondere zum manuellen Einlegen solcher Werkzeughalter (20; 46) in das Werkzeugmagazin (14) einer Werkzeugmaschine (10), mit einem Handgriff (32) zum manuellen Greifen und Führen der Handhabungsvorrichtung (30; 100; 120; 140), mit einem Aufnahmeelement (40, 42; 122) zum Aufnehmen eines Werkzeughalters (46), mit einem verstellbaren Verriegelungselement (70, 78; 70, 102; 110; 130) zum Sichern des Werkzeughalters (46) in dem Aufnahmeelement (40, 42; 122) gegen Herausfallen, und mit einem Orientierungselement (54; 102), das eine definierte Drehwinkelposition (64) des Werkzeughalters (46) in dem Aufnahmeelement (40, 42; 122) erzwingt.

Description

Betreffend das deutsche Patent 102 37 425 hat der 2. Senat (Nichtigkeitssenat) des Bundespatentgerichts auf Grund der mündlichen Verhandlung vom 19. Februar 2009
für Recht erkannt:

I. Das deutsche Patent 102 37 425 wird im Umfang der Patentansprüche 1 bis 4, 8 sowie 12 bis 18, soweit diese nicht mittelbar oder unmittelbar auf die nicht angegriffenen Patentansprüche 5 bis 7 sowie 9 bis 11 rückbezogen sind, für nichtig erklärt.

Beschreibung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Handhabungsvorrichtung für Werkzeughalter, insbesondere solche mit einem Kegelschaft oder Hohlschaftkegel (HSK) und insbesondere zum manuellen Einlegen solcher Werkzeughalter in das Werkzeugmagazin einer Werkzeugmaschine.
Bei Werkzeugmaschinen, insbesondere bei teil- oder vollautomatisierten Bearbeitungszentren, ist es bekannt, das eigentliche Bearbeitungswerkzeug, beispielsweise ein Fräswerkzeug, einen Bohrer oder dergleichen, über einen sogenannten Werkzeughalter in der Spindel der Werkzeugmaschine zu fixieren. Die Werkzeughalter besitzen in der Regel einen kegelförmigen Schaft, der in eine entsprechende Aufnahme am Kopf der Spindel eingespannt wird. Mit seinem freien Ende hält der Werkzeughalter das Bearbeitungswerkzeug. Über den Werkzeughalter wird die Drehbewegung der Spindel auf das Werkzeug übertragen.
Hinsichtlich der Schaftform finden sogenannte Hohlschaftkegel (HSK) bei Werkzeughaltern zunehmende Verbreitung. Die HSK-Schaftform ist in der DIN 69893 näher spezifiziert. Diese Norm legt insbesondere die äußeren Abmessungen sowie bestimmte, am Hohlschaftkegel vorgesehene Bohrungen, Nuten und anderweitige Ausformungen fest. Die vorliegende Erfindung bezieht sich bevorzugt auf Werkzeughalter, deren Kegelschäfte der genannten Norm entsprechen. Sie ist jedoch auf derartige Werkzeughalter nicht beschränkt, sondern beispielsweise auch für SK-, CAT- oder Capto-Werkzeughalter einsetzbar.
Bei modernen Werkzeugmaschinen, die für eine Vielzahl verschiedener Bearbeitungsgänge ausgelegt sind, ist es bekannt, mehrere Werkzeughalter, die mit entsprechenden Werkzeugen bestückt sind, in einem Magazin bereitzuhalten. In Abhängigkeit von dem vorgesehenen, in aller Regel programmierten Bearbeitungsablauf greift die Werkzeugmaschine über eine Werkzeugwechselvorrichtung auf die Werkzeughalter zu. Dies erfordert natürlich, daß das Werkzeugmagazin mit entsprechenden Werkzeughaltern bestückt ist.
Das Bestücken der Werkzeugmagazine erfolgt im Rahmen der Produktionsvorbereitung in aller Regel von Hand. Dabei müssen die mit den Werkzeugen bestückten Werkzeughalter einzeln in vorhandene Aufnahmen des Werkzeugmagazins eingesetzt werden. Eine Aufnahme kann beispielsweise als U-förmige Klammer ausgebildet sein, in die der Werkzeughalter hineingedrückt wird.
Ein solches Magazin ist z. B. aus dem Dokument DE 196 09 145 A1 bekannt.
Ein weiteres Magazin für Werkzeughalter ist aus dem Dokument DE 31 38 802 A1 bekannt. Das darin beschriebene Magazin ist allerdings für einen Wechsel der Werkzeughalter von Hand ausgelegt und eignet sich nicht für einen Einsatz in einem vollautomatisierten Umfeld.
Ferner ist aus einem Katalog der Firma Dick GmbH, Bergneustadt, ”Lista Werkzeug-, Lager- und Transportsystem, Seiten 11–12 bis 11–19, 11–54, 11–55, eing. 1991, ein Lager- und Transportsystem für Werkzeughalter bekannt. Es stehen dabei ”Aufnahmeschalen” mit Positionsnocken zur Verfügung, in die der Schaft eines Werkzeughalters zur Aufbewahrung eingesetzt werden kann.
Die Spannkraft, mit der die Werkzeughalter in einem Werkzeugmagazin festgehalten werden, kann je nach Ausführung des Magazins beträchtlich sein. Dementsprechend mühsam und schwierig ist es, ein Magazin mit einer Vielzahl von Werkzeughaltern zu bestücken.
Darüber hinaus ist es häufig wünschenswert, die einzelnen Werkzeughalter in einer definierten Orientierung in die Aufnahmen des Werkzeugmagazins einzusetzen. Je genauer die gewünschte Orientierung eingehalten wird, desto schneller lassen sich Werkzeugwechsel im Produktionsvorgang der Werkzeugmaschine durchführen und desto kürzer sind demzufolge die Zykluszeiten für einen vollständigen Produktionsvorgang. Ein um 180° verdreht eingesetztes Werkzeug bzw. ein entsprechend verdreht eingesetzter Werkzeughalter führt in der Praxis darüber hinaus häufig zu Störungen.
Auch das Entnehmen der Werkzeughalter aus dem Magazin erfordert einige Mühe, wenn die Haltevorrichtungen des Magazins entsprechende Spannkräfte aufbringen.
Vor diesem Hintergrund ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Möglichkeit zu schaffen, die das Einlegen und das Entnehmen von Werkzeughaltern in das bzw. aus dem Werkzeugmagazin einer Werkzeugmaschine erleichtert.
Diese Aufgabe wird durch eine Handhabungsvorrichtung gelöst, die zumindest folgende Elemente aufweist:

– einen Handgriff zum manuellen Greifen und Führen der Handhabungsvorrichtung,
– ein Aufnahmeelement zum Aufnehmen eines Werkzeughalters,
– ein verstellbares Verriegelungselement zum Sichern des Werkzeughalters in dem Aufnahmeelement gegen Herausfallen, und
– ein Orientierungselement, das eine Drehwinkelposition des Werkzeughalters in dem Aufnahmeelement erzwingt.

Mit einer solchen Handhabungsvorrichtung wird ein spezielles Werkzeug geschaffen, das die Handhabung von Werkzeughaltern insbesondere beim Bestücken und Entladen eines Werkzeugmagazins beträchtlich erleichtert. Der Handgriff ermöglicht einen sicheren und festen Griff des Werkzeughalters selbst dann, wenn dieser in die Aufnahme des Werkzeugmagazins, beispielsweise also zwischen U-förmige Spannzangen, eingesetzt ist. Es ist dementsprechend leichter möglich, die zum Einsetzen und Entnehmen erforderliche Kraft aufzubringen und auf den Werkzeughalter zu übertragen. Darüber hinaus wird durch den Handgriff die Verletzungsgefahr beim Einsetzen und Entnehmen des Werkzeughalters in das bzw. aus dem Magazin reduziert, da die Hände der Bedienperson nicht mehr am Werkzeughalter selbst oder am Schneidwerkzeug, sondern am entfernten Handgriff anfassen können. Die Hände der Bedienperson sind daher beim Einsetzen und Entnehmen des Werkzeughalters weit genug von den Halteklammern des Werkzeugmagazins entfernt.
Das Aufnahmeelement ermöglicht in Kombination mit dem Verriegelungselement eine sichere Handhabung des Werkzeughalters auch ohne direktes Anfassen. Die beiden Elemente wirken gewissermaßen als mechanische Finger, in denen der Werkzeughalter verliersicher gehalten ist. Aufgrund der bekannten und in aller Regel genormten Abmessungen und Formgebung der Werkzeughalter können das Aufnahmeelement und das Verriegelungselement darüber hinaus so gestaltet werden, daß eine Krafteinleitung auf den Werkzeughalter beim Einsetzen und Entnehmen in die bzw. aus den Magazinpositionen nur dort erfolgt, wo Beschädigungen vermieden werden und wo eine günstige Hebelwirkung gegeben ist. Dies erleichtert die Handhabung der Werkzeughalter insbesondere dann, wenn diese nach der Entnahme aus der Werkzeugmaschine aufgrund von Schmiermittelresten mit bloßen Händen schwierig zu greifen sind.
Das Orientierungselement erleichtert ein positionsgenaues Einsetzen des Werkzeughalters in die Magazinposi tionen. Da die räumlichen Koordinaten des Werkzeughalters in dem Magazin sowie seine axiale Neigung in aller Regel durch die Haltevorrichtung in dem Magazin vorgegeben sind, ist die Drehwinkelposition für eine lagerichtige Orientierung des Werkzeughalters von besonderer Bedeutung. Andererseits ist die Drehwinkelposition, d. h. die Ausrichtung des Werkzeughalters um seine axiale Drehachse, nach dem Einsetzen des Werkzeughalters in die Magazinposition häufig schwierig festzustellen und/oder zu korrigieren. Wie bereits erwähnt, lassen sich durch eine exakte Ausrichtung des Werkzeughalters in dem Magazin jedoch die Zykluszeiten der Werkzeugmaschine reduzieren, da Totzeiten für eine Umorientierung und/oder Positionsbestimmung gering gehalten werden. Ebenso wird der für eine positionsgenaue Bestückung des Werkzeugmagazins erforderliche Zeit- und Arbeitsaufwand durch das Orientierungselement an der Handhabungsvorrichtung minimiert. Infolge dessen wird auch das Bestücken und Entladen des Werkzeugmagazins beschleunigt, und zwar ohne an dem Magazin selbst oder an dessen Haltevorrichtungen etwas zu ändern.
Die genannte Aufgabe ist daher vollständig gelöst.
In einer bevorzugten Ausgestaltung sind der Handgriff und das Aufnahmeelement der neuen Handhabungsvorrichtung starr miteinander verbunden.
Durch diese Ausgestaltung wird die lagegenaue Positionierung und Führung des Werkzeughalters weiter erleichtert. Darüber hinaus wird die zum Einsetzen und Entnehmen von einer Bedienperson aufzubringende Kraft optimal weitergeleitet und umgesetzt.
In einer weiteren Ausgestaltung ist das Aufnahmeelement an zumindest eine Außenkontur des Werkzeughalters paßgenau angepaßt. In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung besitzt das Aufnahmeelement einen kegelabschnittsförmigen Aufnahmebereich, der komplementär zu dem Kegelschaft des Werkzeughalters geformt ist. In einem anderen, ebenfalls bevorzugten Ausführungsbeispiel ist ein Aufnahmeabschnitt des Aufnahmeelements komplementär zu der Greifernut ausgebildet, in die die bekannten Werkzeugwechselvorrichtungen eingreifen.
Auch durch diese Ausgestaltungen werden die Positionier- und Führungsgenauigkeit sowie die Kraftausnutzung verbessert. Das Einsetzen und Entnehmen der Werkzeughalter in die bzw. aus den Magazinpositionen wird daher weiter erleichtert und beschleunigt.
In einer weiteren Ausgestaltung ist das Aufnahmeelement so ausgebildet, daß ein aufgenommener Werkzeughalter an einer definierten axialen Position gehalten ist, wobei sich das Orientierungselement an der definierten axialen Position in Radialrichtung erstreckt.
Mit einem sich in Radialrichtung erstreckenden Orientierungselement kann bei den bekannten Werkzeughalter eine besonders einfache und exakte Festlegung der Drehwinkelposition erreicht werden. Durch die definierte axiale Position des Werkzeughalters innerhalb des Aufnahmeelements ist ferner gewährleistet, daß das Orientierungselement in einen optimalen Eingriff mit dem Werkzeughalter gelangt. Bedienungsfehler, daß nämlich beispielsweise der Werkzeughalter trotz des vorhandenen Orientierungselements in einer falschen Drehwinkelposition aufgenommen wird, werden somit vermieden. Durch die genannte Ausgestaltung wird die Handhabung der Werkzeughalter daher nochmals erleichtert.
In einer weiteren Ausgestaltung ist das Orientierungselement ein Steg, der im Bereich des Kegelendes eines aufgenommenen Werkzeughalters angeordnet ist.
Diese Ausgestaltung macht in besonders vorteilhafter Weise von den Möglichkeiten Gebrauch, die HSK-Werkzeughalter der genormten Formen A und C bieten. Diese Werkzeughalter besitzen nämlich am oberen Kegelende zwei sogenannte Mitnehmernuten. Da die Position dieser Mitnehmernuten genau bestimmt ist, kann durch einen entsprechenden Eingriff die Drehwinkelposition des Werkzeughalters sehr einfach und wirkungsvoll festgelegt werden. Die Verwendung eines sich in Radialrichtung erstreckenden Steges ist dabei eine besonders robuste Realisierung. Da die Mitnehmernuten von oben her zugänglich sind, ermöglicht diese Ausgestaltung zudem eine einfache und trotzdem paßgenaue Aufnahme eines Werkzeughalters mit der neuen Handhabungsvorrichtung.
In einer weiteren Ausgestaltung besitzt der Steg ein Stufenprofil, das in Axialrichtung zumindest zwei unterschiedliche Höhenniveaus aufweist.
Diese Ausgestaltung macht einen weiteren vorteilhaften Gebrauch von den Möglichkeiten, die sich bei den genormten HSK-Werkzeughaltern der Formen A und C ergeben. Der Norm nach sind die beiden Mitnehmernuten nämlich unterschiedlich tief ausgeprägt. Dadurch, daß der Steg ein entsprechendes Stufenprofil besitzt, wird die Drehwinkelposition des Werkzeughalters eindeutig und auf eine einzige Ausrichtung hin festgelegt. Eine versehentliche Fehlausrichtung um 180° ist daher zuverlässig ausgeschlossen.
In einer weiteren Ausgestaltung ist das Orientierungselement ein Stift, der im Schaftbereich eines aufgenommenen Werkzeughalters angeordnet ist.
Auch diese Ausgestaltung macht einen vorteilhaften Gebrauch von den Möglichkeiten, die sich bei bestimmten Werkzeughaltern, beispielsweise HSK-Werkzeughaltern der Formen A und C ergeben. Im Schaftbereich dieser Werkzeughalter ist nämlich eine radiale Kegelbohrung vorgesehen, die zum Betätigen eines manuellen Spannsystems dient. Da die Position dieser Kegelbohrung aufgrund von Normen ebenfalls festgelegt ist, kann auch hierüber eine exakte Positionierung des Werkzeughalters erreicht werden. Darüber hinaus kann ein solcher Stift auch die Funktion des bereits erwähnten Verriegelungselements (mit-)übernehmen, da der Stift ein Herausfallen des Werkzeughalters aus dem Aufnahmeelement in Axialrichtung zuverlässig verhindert. Gegebenenfalls kann durch diese Doppelfunktion die Teilevielfalt der neuen Handhabungsvorrichtung reduziert werden.
In einer weiteren Ausgestaltung ist das Orientierungselement im Bundbereich eines aufgenommenen Werkzeughalters angeordnet.
Auch diese Ausgestaltung macht in vorteilhafter Weise von den Möglichkeiten Gebrauch, die sich bei bekannten Werkzeughaltern bieten. Häufig sind nämlich im Bundbereich lagegenaue Ausnehmungen, wie beispielsweise eine Positionskerbe bei HSK-Werkzeughaltern der Form A, vorhanden. Darüber hinaus erlaubt die Größe des Bundbereichs häufig, beispielsweise einen elektronischen Datenträger am Werkzeughalter anzuordnen, der zur exakten Bestimmung der Drehwinkelposition verwendet werden kann.
In einer weiteren Ausgestaltung weist der Handgriff zumindest einen ersten und einen zweiten Griffbereich auf, die zusammen ein manuelles Führen der Handhabungsvorrichtung mit zwei Händen ermöglichen.
Durch diese Ausgestaltung wird die Handhabung insbesondere von großen und schweren Werkzeughaltern erleichtert. Darüber hinaus ermöglicht diese Ausgestaltung ein Umgreifen, um beispielsweise beim Bestücken oder Entnehmen des Werkzeughalters in die bzw. aus den Magazinpositionen eine günstigere Hebelwirkung zu bekommen. Die bereits weiter oben beschriebenen Vorteile der neuen Handhabungsvorrichtung sind daher in dieser Ausgestal tung besonders ausgeprägt.
In einer weiteren Ausgestaltung sind der erste und der zweite Griffbereich in einem Winkel zueinander angeordnet.
Diese Ausgestaltung ermöglicht noch variablere Griffpositionen und damit eine nochmals verbesserte Handhabung. Sowohl die Positionier- und Führungsgenauigkeit als auch die Kraftausnutzung infolge optimaler Hebelwirkung werden dadurch verbessert.
In einer weiteren Ausgestaltung weist das Aufnahmeelement einen Ringkörper auf, der den Kegelschaft eines aufgenommenen Werkzeughalters umgreift.
Diese Ausgestaltung ist besonders vorteilhaft für kleine und mittlere Werkzeughalter, da sie ein leichtes Aufnehmen von oben ermöglicht. Zudem wird in dieser Ausgestaltung eine besonders hohe Positioniergenauigkeit erreicht, da der Kegelschaft in aller Regel mit sehr engen Toleranzen gefertigt ist.
In einer weiteren Ausgestaltung beinhaltet das Aufnahmeelement eine Gabel, die einen aufgenommenen Werkzeughalter im Bundbereich umgreift.
Diese Ausgestaltung ist besonders vorteilhaft bei großen und schweren Werkzeughaltern, da eine im Bundbereich angreifende Gabel sehr stabil ausgebildet werden kann. Zudem ist der sichere Sitz des Werkzeughalters in dem Aufnahmeelement in dieser Ausgestaltung von außen stets erkennbar, so daß die Gefahr von Unfällen durch Herausfallen reduziert ist.
In einer weiteren Ausgestaltung ist die Gabel zum Eingriff in eine V-Nut des Werkzeughalters ausgebildet.
Durch diese Ausgestaltung wird auch beim Eingreifen des Aufnahmeelements im Bundbereich eine hohe Positionier- und Paßgenauigkeit gewährleistet.
In einer weiteren Ausgestaltung beinhaltet das Verriegelungselement einen Vorsprung, der in eine radiale Ausnehmung eines aufgenommenen Werkzeughalters eingreift.
Auch diese Ausgestaltung macht vorteilhaften Gebrauch von den Möglichkeiten, die sich bei bekannten Werkzeughaltern bieten. Die Ausgestaltung ist besonders vorteilhaft in Kombination mit der bereits erwähnten Ausgestaltung, nach der das Aufnahmeelement einen Ringkörper aufweist, der den Kegelschaft des Werkzeughalters umgreift. Durch die Kombination der beiden Maßnahmen wird nämlich ein besonders sicherer Sitz erreicht. Andererseits ist das Aufnehmen und Verriegeln des Werkzeughalters in der Handhabungsvorrichtung hierbei sehr bequem möglich. Eine sichere Verriegelung läßt sich mit dieser Ausgestaltung jedoch auch in Kombination mit einer Gabel erreichen.
In einer weiteren Ausgestaltung ist der Vorsprung im Bundbereich eines aufgenommenen Werkzeughalters angeordnet.
Diese Ausgestaltung besitzt den Vorteil, daß die Verriegelung außerhalb derjenigen Flächen eingreift, die die Positioniergenauigkeit des Werkzeughalters in der Spindel bestimmen. Gebrauchsspuren oder geringfügige Beschädigungen wirken sich daher nicht negativ auf die Positioniergenauigkeit des Werkzeughalters aus. Zudem ist der Bundbereich des Werkzeughalters besonders materialstark und robust, was einen sehr sicheren Halt ermöglicht.
In einer weiteren Ausgestaltung greift der Vorsprung in eine Kegelbohrung eines aufgenommenen Werkzeughalters ein.
Auch diese Ausgestaltung ermöglicht einen einfachen und verliersicheren Sitz des Werkzeughalters, insbesondere in Kombination mit einem Aufnahmeelement, das den Kegelschaft des Werkzeughalters umgreift. Die Ausgestaltung besitzt den Vorteil, daß der Bundbereich frei gehalten werden kann, was ein einfaches Bestücken und Entnehmen von Werkzeughaltern vor allem bei solchen Magazinen ermöglicht, die die Werkzeughalter im Bundbereich umgreifen.
In einer weiteren Ausgestaltung beinhaltet das Verriegelungselement einen Deckel, der am Kegelende eines aufgenommenen Werkzeughalters angreift.
Diese Ausgestaltung ist besonders vorteilhaft in Kombination mit einem gabelförmigen Aufnahmeelement, das einen aufgenommenen Werkzeughalter im Bundbereich umgreift. So ist es beispielsweise in einer solchen Kombination einfach möglich, einen schweren Werkzeughalter zunächst durch Aufschieben der Gabel aufzunehmen und anschließend durch Absenken des Deckels zu verriegeln. Darüber hinaus kann jedoch auch bei kleineren und mittleren Werkzeughaltern ein sicherer Sitz in dem Aufnahmeelement gewährleistet werden.
In einer weiteren Ausgestaltung beinhaltet das Verriegelungselement einen Betätigungshebel, der im Bereich des Handgriffs angeordnet ist.
Diese besonders bevorzugte Ausgestaltung ermöglicht eine einfache, pistolenartige Bedienung der Handhabungsvorrichtung, da das Verriegelungselement gelöst oder verriegelt werden kann, während die Bedienperson die Handhabungsvorrichtung in der Hand hält.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
1 eine schematische Darstellung einer Werkzeugmaschine mit einem Werkzeugmagazin in einer Ansicht von oben,
2 eine perspektivische Darstellung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der neuen Handhabungsvorrichtung,
3 einen seitlichen Querschnitt der Handhabungsvorrichtung aus 2,
4 den Querschnitt eines zweiten Ausführungsbeispiels der neuen Handhabungsvorrichtung mit einem aufgenommenen Werkzeughalter,
5 ein Verriegelungselement für ein weiteres Ausführungsbeispiel in Abwandlung der in den 2 und 3 dargestellten Handhabungsvorrichtung,
6 ein weiteres Ausführungsbeispiel in einer teilweise geschnittenen Seitenansicht,
7 ein gabelförmiges Aufnahmeelement der Handhabungsvorrichtung aus 6,
8 ein weiteres Ausführungsbeispiel der neuen Handhabungsvorrichtung, und
9 das Aufnahmeelement der Handhabungsvorrichtung aus 8 in einer teilweise geschnittenen Frontansicht.
In 1 sind in einer schematisierten Darstellung eine Werkzeugmaschine 10, ein Werkzeugwechsler 12 sowie ein Werkzeugmagazin 14 gezeigt. Der Werkzeugwechsler 12 bewegt sich auf Schienen 16 in Richtung des Pfeils 18 zwischen einer Magazinposition im Bereich des Werkzeugmagazins 14 und einer Übergabeposition im Bereich der Werkzeugmaschine 10. In der Magazinposition entnimmt der Werkzeugwechsler 12 einen mit einem Werkzeug (hier nicht dargestellt) bestückten Werkzeughalter 20 aus dem Werkzeugmagazin 14. Anschließend überführt er den entnommenen Werkzeughalter 20 zu der Übergabeposition im Bereich der Werkzeugmaschine 10. Dort setzt er den entnommenen Werkzeughalter 20 in die dafür vorgesehene Aufnahme am Spindelkopf (ebenfalls nicht dargestellt) der Werkzeugmaschine 10 ein. Gegebenenfalls entnimmt er zuvor einen von der Werkzeugmaschine 10 zuvor verwendeten Werkzeughalter 20 und überführt diesen wieder zum Werkzeugmagazin 14. Dort wird der entnommene Werkzeughal ter 20 wieder in einer vorgesehenen Magazinposition abgelegt.
Das Werkzeugmagazin 14 ist hier ein an sich bekanntes Kettenmagazin, bei dem eine Vielzahl von Halteklammern 22 zur Aufnahme der Werkzeughalter 20 an einer Endloskette 24 angeordnet sind. Die Endloskette 24 kann mit den Halteklammern 22 in Richtung des Pfeils 26 bewegt werden, um so dem Werkzeugwechsler 12 Zugriff zu jeder beliebigen Halteklammer 22 zu ermöglichen.
Die Anordnung in 1 zeigt ein Beispiel für ein Werkzeugmagazin, das vor Beginn eines Produktionsvorgangs mit geeigneten Werkzeughaltern 20 für die Werkzeugmaschine 10 bestückt werden muß. Die Werkzeughalter 20 werden dazu in aller Regel von Hand in die Halteklammern 22 hineingedrückt. Dieser Bestückungsvorgang wird durch die nachfolgend beschriebenen bevorzugten Ausführungsbeispiele der neuen Handhabungsvorrichtung wesentlich erleichtert. Der Vollständigkeit halber sei erwähnt, daß die nachfolgend gezeigten Handhabungsvorrichtungen jedoch auch zum Bestücken und Entladen von anderen Werkzeugmagazinen als in 1 dargestellt verwendet werden können.
In den 2 und 3 ist ein erstes Ausführungsbeispiel der neuen Handhabungsvorrichtung in seiner Gesamtheit mit der Bezugsziffer 30 bezeichnet.
Die Handhabungsvorrichtung 30 besitzt einen Handgriff 32, der einen ersten Griffbereich 34 und einen zweiten Griffbereich 36 beinhaltet. Die beiden Griffbereiche 34, 36 sind hier unter einem Winkel von etwa 120° versetzt zueinander, jedoch in einer Vertikalebene liegend angeordnet.
Der Handgriff 32 ist über einen Körper 38 starr mit einem ringförmigen Kopf 40 verbunden. Der Kopf 40 bildet eine ringförmige Aufnahme 42, deren Innenseite komplementär zu der Außenkontur des Kegelschaftes 44 eines Werkzeughalters 46 ausgebildet ist. Der Werkzeughalter 46 ist in dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel ein HSK-Werkzeughalter mit einem Hohlschaftkegel der Form A gemäß DIN 69893. An seinem oberen Kegelende 48 weist der Werkzeughalter 46 zwei radial verlaufende Mitnehmernuten 50, 52 auf, die unterschiedlich tief ausgeprägt sind. In diese Mitnehmernuten 50, 52 greift ein gestufter Steg 54, der hier über Montageschrauben 56, 58 an dem ringförmigen Kopf 40 befestigt ist.
Dadurch, daß die Aufnahme 42 komplementär zur Außenkontur des Kegelschaftes 44 ausgebildet ist, wird der aufgenommene Werkzeughalter 46 hier beim Aufsetzen der Vorrichtung 30 in eine definierte axiale Position gebracht, die in 3 mit Hilfe der Linie 60 angedeutet ist. Die Längsachse des Werkzeughalters 46, um die der Werkzeughalter 46 im bestimmungsgemäßen Betrieb in einer Werkzeugmaschine 10 eine Rotationsbewegung ausführt, ist in 3 mit der Bezugsziffer 62 bezeichnet.
Der Steg 54 am oberen Ende der Aufnahme 42 ist hinsichtlich seines Stufenprofils so ausgebildet, daß ein erstes Höhenniveau 66 paßgenau in die eine Mitnehmernut 52 eingreift, während ein zweites Höhenniveau 68 paßgenau in die andere Mitnehmernut 50 eingreift. Hierdurch wird der Werkzeughalter 46 nicht nur in einer exakt definierten axialen Position gehalten, sondern er wird außerdem in eine eindeutig bestimmte Drehwinkelposition (in 3 mit Hilfe der Bezugsziffer 64 angedeutet) gebracht.
In einer schlitzförmigen Ausnehmung des Körpers 38 ist ein Verriegelungselement 70 angeordnet. Das Verriegelungselement 70 besitzt hier einen ersten Schenkel 72, der über einen Bolzen 74 drehbar an dem Körper 38 angeschlagen ist. Der erste Schenkel 72 ist mit einem L-förmigen zweiten Schenkel 76 einstückig verbunden. Der zweite Schenkel 76 bildet an einem Ende einen Vorsprung 78 aus, mit dessen Hilfe der Werkzeughalter 46 in der Aufnahme 42 gegen Herausfallen gesichert wird. Das zweite Ende des L-förmigen Schenkels 76 bildet einen Betätigungshebel 80, der in der Art eines Pistolenabzugs neben dem Griffbereich 34 des Handgriffs 32 liegt. Das Verriegelungselement 70 wird über einen federbelasteten Bolzen 82 in seiner Verriegelungsposition vorgespannt. Zusätzlich kann das Verriegelungselement 70 über einen Sperrschieber 84 seinerseits gesichert werden.
Im verriegelten Zustand greift der Vorsprung 78 des Verriegelungselements 70 in eine Positionskerbe 90, die bei HSK-Werkzeughaltern der Form A im Bundbereich vorgesehen ist. Durch Anziehen des Betätigungshebels 80 in Richtung des Pfeils 86 wird der Vorsprung 78 jedoch gegen die Kraft des federbelasteten Bolzens 82 nach unten, d. h. in Richtung des Pfeils 88 bewegt. Dabei gibt der Vorsprung 78 den Werkzeughalter 46 frei, so daß dieser aus der Aufnahme 42 entnommen werden kann. Mit anderen Worten kann die Handhabungsvorrichtung 30 bei Betätigen des Betätigungshebels 80 von dem Werkzeughalter 46 nach oben abgenommen werden. Wird hingegen der Betätigungshebel 80 nicht betätigt, ist der Werkzeughalter 46 in der Aufnahme 42 verriegelt und kann so mit Hilfe den Handhabungsvorrichtung 30 in eine Halteklammer 22 des Werkzeugmagazins 14 eingeschoben werden.
Bei der nachfolgenden Beschreibung weiterer Ausführungsbeispiele bezeichnen gleiche Bezugszeichen dieselben Elemente wie zuvor.
In 4 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer neuen Handhabungsvorrichtung in seiner Gesamtheit mit der Bezugsziffer 100 bezeichnet. Die Vorrichtung 100 besitzt wiederum einen Handgriff 32 mit zwei winklig zueinander angeordneten Griffbereichen 34, 36. Der Griffbereich 36 ist dabei in diesem Ausführungsbeispiel Teil eines ringförmigen Körpers 38. Der Griffbereich 34 ist winklig zum Griffbereich 36 an dem Körper 38 befestigt.
Am Körper 38 ist ein ringförmiger Aufnahmekopf 40 starr angeordnet. Am oberen Ende des Aufnahmekopfes 40 ist wie in dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel ein gestufter Steg 54 angeordnet, der paßgenau in die Mitnehmernuten 50, 52 eines aufgenommenen Werkzeughalters 46 eingreift.
Im Unterschied zum vorhergehenden Ausführungsbeispiel beinhaltet das Verriegelungselement hier einen federbelasteten Stift 102, der paßgenau in die Kegelbohrung 104 eingreift, die bei HSK-Werkzeughaltern der Form A am Kegelschaft 44 vorgesehen ist. Zum Ver- und Entriegeln wird der Stift 102 gegen die Federkraft in Richtung eines Pfeils 106 gezogen. Im übrigen entspricht die Funktionsweise der Handhabungsvorrichtung 100 weitgehend der Handhabungsvorrichtung 30.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel der neuen Handhabungsvorrichtung ergibt sich als Abwandlung der in den 2 und 3 gezeigten Handhabungsvorrichtung 30. Die gezeigte Handhabungsvorrichtung 30 ist in einer Abwandlung mit einem Verriegelungselement 110 versehen, wie es in 5 dargestellt ist. Das Verriegelungselement 110 besitzt einen Vorsprung 112, der dazu ausgebildet ist, um in die bei HSK-Werkzeughaltern üblicherweise vorhandene Greifernut paßgenau einzugreifen. Die Greifernut ist in den 3 und 4 jeweils mit der Bezugsziffer 114 bezeichnet. Der Vorsprung 112 des Verriegelungselements 110 erstreckt sich über einen Kreisabschnitt, der in einem bevorzugten Ausführungsbeispiel einem Winkel 116 von etwa 45° entspricht. Des weiteren kann auch die Handhabungsvorrichtung 100 alternativ und/oder in Ergänzung zu dem dort gezeigten Verriegelungsstift 102 mit dem in 5 gezeigten Verriege lungselement 110 versehen sein.
In 6 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der neuen Handhabungsvorrichtung in seiner Gesamtheit mit der Bezugsziffer 120 bezeichnet. Im Gegensatz zu den bisher gezeigten Ausführungsbeispielen besitzt die Handhabungsvorrichtung 120 zum Aufnehmen und Festhalten des Werkzeughalters 46 hier eine Gabel 122. Mit der Gabel 122 wird hier ein Werkzeughalter 46 unterhalb des verdickten Bundes 124 gehalten. Zum Aufnehmen des Werkzeughalters 46 wird die Gabel 122 in Richtung des Pfeils 126 bewegt, so daß die Öffnung 128 (7) der Gabel 122 unter den Bund 124 des Werkzeughalters 46 greift.
Zum Verriegeln des Werkzeughalters 46 in der Gabel 122 dient in diesem Ausführungsbeispiel ein Deckel 130, der mit Hilfe des Betätigungshebels 80 in Richtung des Pfeils 132 auf das Kegelende des Werkzeughalters 46 aufgeschwenkt werden kann. In dem Deckel 130 ist in diesem Ausführungsbeispiel wiederum ein gestufter Steg 54 angeordnet, der eine exakte Drehwinkelposition des Werkzeughalters 46 erzwingt.
Wie in 7 zu erkennen ist, besitzt die Gabel 122 hier eine Ausnehmung 134, durch die der Betätigungshebel 80 für das Verriegelungselement hindurchgeführt ist. Über eine zweite Ausnehmung 136 ist die Gabel 122 mit dem Körper 38 der Vorrichtung 120 verschweißt.
In 8 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der neuen Handhabungsvorrichtung in seiner Gesamtheit mit der Bezugsziffer 140 bezeichnet. Die Handhabungsvorrichtung 140 entspricht in weiten Teilen der Handhabungsvorrichtung 120 des vorhergehenden Ausführungsbeispiels. Insbesondere wird ein Werkzeughalter 46 hier wiederum mit einer Gabel 122 aufgenommen und gehalten. Im Unterschied zum vorhergehenden Ausführungsbeispiel greift die Gabel 122 in diesem Ausführungsbeispiel jedoch paßgenau in die Greifernut 114 am Bund des Werkzeughalters 46. Dementsprechend ist der vordere Teil der Gabel 122 komplementär zu der Greifernut 114 ausgebildet, was in der Darstellung in 9 zu erkennen ist.
Ein weiterer Unterschied zum vorhergehenden Ausführungsbeispiel besteht hier darin, daß der gestufte Steg 54 nicht in dem Deckel 130 angeordnet ist, sondern einstückig mit der Gabel 122 verbunden ist. Der Steg 54 wird daher bei der Handhabungsvorrichtung 140 nicht von oben auf das Kegelende des Werkzeughalters 46 aufgesetzt, sondern er wird zusammen mit der Gabel 122 radial in die Mitnehmernuten 50, 52 am Kegelende eingeschoben. Die Verriegelung des Werkzeughalters 46 in der Gabel 122 erfolgt jedoch wie beim vorhergehenden Ausführungsbeispiel mit Hilfe des Deckels 130, der über den Betätigungshebel 80 in Richtung des Pfeils 132 auf das Kegelende des Werkzeughalters 46 abgesenkt wird.
9 zeigt die Gabel 122 der Handhabungsvorrichtung 140 in einem Schnitt entlang der Linie IX-IX. Wie zu erkennen ist, ist der gestufte Steg 54 an einem senkrecht stehenden Gabelteil 142 befestigt, im vorliegenden Ausführungsbeispiel angeschweißt.
Weitere Ausführungsbeispiele der neuen Handhabungsvorrichtung ergeben sich, wenn man Elemente der hier dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiele miteinander kombiniert. Beispielsweise kann der gestufte Steg 54 auch bei der Handhabungsvorrichtung 120 aus 6 einstückig mit der Gabel 122 verbunden sein, statt, wie dort gezeigt, in den Deckel 130 integriert zu sein. Mit einem solchen Handhabungsgerät lassen sich dann beispielsweise HSK-Werkzeughalter bequem greifen und führen, deren Kegelschaft der Form C gemäß DIN 69893 entspricht.
Als weiteres Ausführungsbeispiel wird in einer Abwandlung der Handhabungsvorrichtung 100 der Stift 102 nicht nur als Verriegelungselement, sondern zusätzlich auch als Orientierungselement verwendet. Der Steg 54 kann daher bei der Handhabungsvorrichtung 100 grundsätzlich entfallen. Er erleichtert allerdings die richtige Orientierung des Werkzeughalters 46 beim Aufnehmen.
Ebenso kann der Vorsprung 78 bei der Handhabungsvorrichtung 30 auch die Funktion des Orientierungselements übernehmen. Durch den Steg 54 wird jedoch auch in diesem Ausführungsbeispiel die Orientierung erleichtert.

Claims

Handhabungsvorrichtung für Werkzeughalter (20; 46), insbesondere solche mit einem Kegelschaft oder Hohlschaftkegel (HSK) und insbesondere zum manuellen Einlegen solcher Werkzeughalter (20; 46) in das Werkzeugmagazin (14) einer Werkzeugmaschine (10), mit einem Handgriff (32) zum manuellen Greifen und Führen der Handhabungsvorrichtung (30; 100; 120; 140), mit einem Aufnahmeelement (40, 42; 122) zum Aufnehmen eines Werkzeughalters (46), mit einem verstellbaren Verriegelungselement (70, 78; 70, 102; 110; 130) zum Sichern des Werkzeughalters (46) in dem Aufnahmeelement (40, 42; 122) gegen Herausfallen, und mit einem Orientierungselement (54; 102), das eine definierte Drehwinkelposition (64) des Werkzeughalters (46) in dem Aufnahmeelement (40, 42; 122) erzwingt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Handgriff (32) und das Aufnahmeelement (40, 42; 122) starr miteinander verbunden sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Aufnahmeelement (40, 42; 122) an zumindest eine Außenkontur des Werkzeughalters (46) paßgenau angepaßt ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Aufnahmeelement (40, 42; 122) so ausgebildet ist, daß ein aufgenommener Werkzeughalter (46) an einer definierten axialen Position (60) gehalten ist, und daß sich das Orientierungselement (54; 102) an der definierten axialen Position (60) in Radialrichtung erstreckt.
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Orientierungselement ein Steg (54) ist, der im Bereich eines Kegelendes (48) eines aufgenommenen Werkzeughalters (46) angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Steg (54) ein Stufenprofil besitzt, das in Axialrichtung zumindest zwei unterschiedliche Höhenniveaus (66, 68) aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Orientierungselement ein Stift (102) ist, der im Schaftbereich (44) eines aufgenommenen Werkzeughalters (46) angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Orientierungselement (78) im Bundbereich eines aufgenommenen Werkzeughalters (46) angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Handgriff (32) zumindest einen ersten (34) und einen zweiten (36) Griffbereich aufweist, die zusammen ein manuelles Führen der Handhabungsvorrichtung (30; 100; 120; 140) mit zwei Händen ermöglichen.
Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der erste und der zweite Griffbereich (34, 36) in einem Winkel zueinander angeordnet sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Aufnahmeelement einen Ringkörper (40) aufweist, der den Kegelschaft (44) eines aufgenommenen Werkzeughalters (46) umgreift.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Aufnahmeelement eine Gabel (122) beinhaltet, die einen aufgenommenen Werkzeughalter (46) im Bundbereich umgreift.
Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Gabel (122) zum Eingriff in eine V-Nut (114) des Werkzeughalters (46) ausgebildet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Verriegelungselement (70) einen Vorsprung (78; 102) beinhaltet, der in eine radiale Ausnehmung (90; 104) eines aufgenommenen Werkzeughalters (46) eingreift.
Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorsprung (78) im Bundbereich eines aufgenommenen Werkzeughalters (46) angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorsprung (102) in eine Kegelbohrung (104) eines aufgenommenen Werkzeughalters (46) eingreift.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Verriegelungselement einen Deckel (130) beinhaltet, der am Kegelende (48) eines aufgenommenen Werkzeughalters (46) angreift.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß das Verriegelungselement (70) einen Betätigungshebel (80) beinhaltet, der im Bereich des Handgriffs (32) angeordnet ist.