DE2211123A1

DE2211123A1 - Arrangement for changing tools on a machine tool

Info

Publication number: DE2211123A1
Application number: DE19722211123
Authority: DE
Inventors: Ulrich; Sahl Johannes; χ 9700 Auerbach Franz
Original assignee: WERKEUGMASCHINENFABRIK AUERBAC
Current assignee: WERKEUGMASCHINENFABRIK AUERBAC
Priority date: 1971-03-30
Filing date: 1972-03-08
Publication date: 1972-10-05
Also published as: CS155986B2

Description

Anordnung zum Werkzeugwechsel an einer Werkzeugmaschine Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Werkzeugwechsel an einer Werkzeugmaschine mit mehrspindliger lagaveränderlicher Spindeleinheitt selbsttätier Werkzeugwechselvorricbtüng und der Maschine nebengeordnetem Werkzeugmagazin, insbesondere eine Fräsmaschine. Bei Maschinen dieser Art sind die Spindeln kranzartig in der Nähe des Umfanges oder auf dem Umfang einer schwenkbaren Spindel einheit angeordnet, wobei sich in der Regel eine Spindel in Arbeitsstellung und eine andere in Werkzeugwechselposition befindet, Bestimmte Ausführungen dieser Maschinen besitzen eine lageveränderliche Spindeleinheit.Arrangement for changing tools on a machine tool The invention relates to an arrangement for changing tools on a multi-spindle machine tool variable position spindle unit, automatic tool change device and the Machine adjacent tool magazine, in particular a milling machine. With machines of this type the spindles are like a ring near the circumference or on the circumference a pivotable spindle unit arranged, which is usually a spindle in the working position and another in the tool change position, certain Versions of these machines have a variable position spindle unit.

Es ist bekannt, methspindligen, mit einer lageveranderlichen Spindel einheit versehenen Werkzeugmaschinen, insbesondere Bohr-oder Fräsmaschinen, ein weiteres Werkzeugmagazin zuzuordnen.It is known methspindligen, with a changeable spindle Machine tools provided with a unit, in particular drilling or milling machines to assign another tool magazine.

Dieses Magazin ist bei einigen bekannten Lösungen unmittelbar mit der Maschine verbunden, indem es entweder auf oder an dem Maschinenständer oder bei manchen Ausführungen auch unmittelbar auf oder an der Spindel einheit angebracht ist.This magazine is directly involved in some known solutions connected to the machine by being either on or off the Machine stand or in some designs also mounted directly on or on the spindle unit is.

Diese Lösung ist nachteilig, weil einerseits die Masse des Magazins eine entsprechende robuste Konstruktion des Maschinenaufbaues erforderlich macht und außerdem die Bewegungen des Magazins entweder die QualitEt der Bearbeitung verringern oder mit entsprechendem Aufwand eine tibertragung der durch die Magazinbewegung verursachten Erschütterungen auf das Werkzeug und das Werkstück verhindert werden muß~ Diese Anordnungen setzen auch dem Speichervolumen der Werkzeugmagazin aus den genannten Gründen enge Grenzen.This solution is disadvantageous because on the one hand the mass of the magazine makes a corresponding robust construction of the machine structure necessary and also the movements of the magazine either reduce the quality of the machining or, with a corresponding effort, a transfer of the through the magazine movement caused vibrations on the tool and the workpiece can be prevented Must ~ These arrangements also set the storage volume of the tool magazine from the reasons mentioned narrow limits.

Zur Vermeidung dieser Nachteile wurde bei einer bekannten Lösung der mehrspindligen mit einer lageveränderlichen Spindeleinheit versehenen Werkzeugmaschine ein Werkzeugmagazin nebengeordnet, indem es separat von der Maschine aufgestellt wurde.To avoid these disadvantages, in a known solution the multi-spindle machine tool provided with a changeable spindle unit a tool magazine is arranged alongside it by being set up separately from the machine became.

Gegenüber den vorher genannten Lösungen hat diese den Nachteil, daß die Position der Werkzeugwechselstation des Verkzeugmagazins eine feste Lage, die Werkzeugwechselposition einer Spindel der mehrspindligen lageveränderlichen Spindeleinheit aber eine wechsel de Lage hat. Um trotz dieses Lageunterschiedes einen Werkzeug wechsel vornehmen zu können, wurde eine bei einspindligen Maschinen bereits bekannte und als "NachfUhrung" bezeichnete Einrichtung verwendet, die, durch die Maschinensteuerung geleitet, das dem Werkzeugmagazin entnommene Werkzeug stets in die jeweilige Werkzeugwechselposition der Spindeleinheit transportiert.Compared to the previously mentioned solutions, this has the disadvantage that the position of the tool changing station of the tool magazine has a fixed position that Tool change position of a spindle of the multi-spindle changeable spindle unit but has a changing situation. To find a tool despite this position difference Being able to make changes has already become a familiar feature of single-spindle machines and the device called "tracking" used by the machine control guided, the tool removed from the tool magazine is always in the respective tool change position transported by the spindle unit.

Die Realisierung dieser Einrichtung erfordert einen erheblichen materiellen und auch informationellen Aufwand.The realization of this facility requires a considerable amount of material and also informational effort.

So ist es erforderlich, diese Nachführeinrichtung so zu gestalten, daß~ sie ein Werkzeug vom Werkzeugmagazin übernehmen, festhalten, über Wege, die teils in zwei, bei manchen Lösungen auch in drei Koordinaten liegen, zur Werkzeugwechselposition der Spindeleinheit tranportieren und dort gegen ein anderes Werkzeug austauschen kann, welches auf dem gleichen Wege in das Werkzeugmagazin zu bringen ist.So it is necessary to design this tracking device in such a way that that ~ they take over a tool from the tool magazine, hold onto it, via ways that partly in two, in some solutions also in three coordinates, to the tool change position transport the spindle unit and replace it with another tool can, which is to be brought into the tool magazine in the same way.

Für diesen Ablauf müssen die entsprechenden Informationen-im Maschinenprogramm vorhanden sein bzw. muß die Maschine entsprechende Signale erzeugen, deren Verarbeitung programmgemäß so erfolgen muß, daß die Nachführeinrichtung das Werkzeug stets in der jeweiligen Stellung der lageveränderlichen Spindeleinheit an der in Werkzeugwechselposition liegenden Spindel bzw. an dem ihr zugeordneten Wechsel arm austauschen kann. Zur Realisierung dieses Programmablaufes werden separate Antriebseinrichtungen oder, wie-vorgeschlagen wurde, Elemente zur Bewegungsübertragung zwischen dem Antrrieb des Werkzeugmagazintellers bzw. dem Antrieb der Spindeleinheit benötigt.For this process, the corresponding information must be in the machine program be present or must the machine generate appropriate signals, their processing must be done according to the program so that the tracking device always moves the tool the respective position of the changeable spindle unit at the tool change position lying spindle or on the exchange arm assigned to it can exchange. To the Implementation of this program sequence are separate drive devices or, as-proposed, elements for the transmission of motion between the drive of the tool magazine plate or the drive of the spindle unit is required.

Dieser Aufwand erfolgt deshalb, weil der Wechsel der Werkzeuge in jeder Lage der lageveränderlichen Spindeleinheit möglich sein soll. Dadurch wird die Zeit gewonnen die erforderlich wäre, um die Spindeleinheit aus jeder Arbeitsposition zum Zwecke des Werkzeugwechsels in eine feste Wechselposition zu fahren, Bei Maschinen der genannten Art beträgt dieser Zeitgewinn im Durchschnitt etwa 2 bis 8 Sekunden.This effort is made because the change of tools in every position of the changeable spindle unit should be possible. This will the time gained the required would be to the spindle unit from any working position for the purpose of changing tools to a fixed changing position To drive, With machines of the type mentioned, this time gain is on average about 2 to 8 seconds.

Der erforderliche Aufwand für den Aufbau und das Betreiben einer Nachführeinrichtung steht dazu allgemein in einem schlechten Verhältnis.The effort required to set up and operate a tracking device is generally in a bad relationship to this.

Zweck der Erfindung ist es, den Aufwand für den Werkzeugwechsel bei Werkzeugmaschinen mit lageveränderlicher mehrspindliger Spindeleinheit und der Maschine nebengeordnetem Magazin zu verringern.The purpose of the invention is to reduce the effort involved in changing tools Machine tools with variable-position multi-spindle spindle unit and the machine to reduce the adjacent magazine.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Anordnung für den selbsttätigen Werkzeugwechsel zwischen einem einer Werkzeugmaschine der genannten Art nebengeordnetem Magazin und einer in Werkzeugwechselposition befindlichen Spindel zu schaffen, die ohne Nachführeinrichtung wirksam wird.It is the object of the invention to provide an arrangement for the automatic Tool change between a machine tool of the type mentioned To create magazine and a spindle located in the tool change position, the becomes effective without a tracking device.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die Werkzeugwechselposition des Magazins in gleicher Lage mit einem bevorzugten oder ständigen Schwenkort der Spindeleinheit angeordnet oder an diesen anpaßbar ist und die Werkzeuge während der Schwenkung der Spindeleinheit durch eine erste ein- oder mehrarmige Werkzeugwechselvorrichtung unmittelbar zwischen Werkzeugmagazin und einem mit einer oder mehreren Werkzeugaufnahmen versehenen Zwischenspeicher auf oder an der Spindeleinheit oder auf oder an dem die Spindeleinheit tragenden Frässchlitten austauschbar sind.According to the invention the object is achieved in that the tool change position of the magazine in the same position with a preferred or permanent pivot location of the Spindle unit is arranged or adaptable to this and the tools during the pivoting of the spindle unit by a first one or multi-armed Tool changing device directly between the tool magazine and one with a or several tool holders provided intermediate storage on or on the spindle unit or are interchangeable on or on the milling slide carrying the spindle unit.

In einer vorteilhaften Gestaltung der Erfindung ist der Zwischenspeicher als verschiebbares Element ausgebildet welches Werkzeugaufnahmen in den Aktionsradius der Werkzeugwechsel-Vorrichtungen bringt.In an advantageous embodiment of the invention, the intermediate store is designed as a movable element which tool holders in the radius of action that brings tool changing devices.

Diese Lösung der Aufgabe gestattet den Werkzeugwechsel zwischen der Wechselposition eines der Werkzeugmaschine nebengeordneten Magazins und einer Werkzeugmaschine mit lageveränderlicher Spindeleinheit ohne Verwendung einer materiellen und informationellen Aufwand verursachenden Nachführeinrichtung.This solution to the problem allows the tool change between the Change position of a magazine and a machine tool associated with the machine tool with changeable spindle unit without the use of a material or informational one Tracking device causing effort.

Der infolge der erfindungsgemäßen Anordnung ablaufende WerkzeugwechselzNklus erfordert keine Aufwendungen von Maschinengrundzeit, da die Phase des ersten W#erkzeugwechsels zwischen Werkzeugmagazin und Zwischenspeicher während der funktionsbedingten Schwenkung der mehrspindligen Spindeleinheit erfolgt, zu deren Realisierung sich die Spindel zwangsläufig in einer bestimmten Lage befinden mtrß, in welcher weder #eschädigungen des Werkzeuges, noch des WerkstU-cke-#s inrolrge der Schwenkbewegung möglich sind So muß beispielsweise di-e Spindeleinheit vor der Schwenkung ihre Lage so verändern, daß ein Bohrwerkzeug soweit vom Werkstück entfernt wird, daß es während der Schwenkbewegung nicht anstoßen kann.The tool change cycle taking place as a result of the arrangement according to the invention does not require any investment in basic machine time, since the phase of the first tool change between tool magazine and buffer storage during the function-related pivoting the multi-spindle spindle unit takes place, for the realization of which the spindle inevitably must be in a certain position, in which neither # damage of the tool or the workpiece are possible in the swivel movement For example, the spindle unit before panning yours Change the position so that a drilling tool is removed from the workpiece to such an extent that it cannot hit it during the swivel movement.

Alle anderen Phasen des Werkzeugwechsels laufen ab, während die Maschine produziert. Für den gesamten Werkzeugwechsel-Zyklus mit der erfindungsgemäßen Anordnung werden daher keine die Naschinengrundzeit vermindernde Nebenzeiten erforderlich# Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. In der zugehörigen Zeichnung zeigen: Fig.: 1 die Vorderansicht Fig*: 2 die Draufsicht nach Fig. 1 Fig.: 3 die Vorderansicht einer Anordnung mit einarmige erster Werkzeugwechselvorrichtung und versch iebbarem Zwischenspeicher Fig.: 4 eine Draufsicht nach Fig. 3 An der nicht dargestellten Werkzeugmaschine ist in entsprechenden Führungen 1 die mit dem Frässchlitten 18 verbunde mehrspindlige Spindeleinheit 2, die hier beispielsweise 6 Spindeln in sogoannter Revolverkopfausfuhrung trägt, lageveränderlich Der Maschine nebengeordnet, d. h. separat aufgestellt, ist das Verkzeugmagazin 3, das hier beispielsweise als Scheibenmagazin mit horizontaler, drehbarer Scheibe 4 dargestellt ist. Wie Fig. 1 und 3 zeigen, ist das Werkzeugmagazin 3. mindestens jedoch die Magazinscheibe 4 gemeinsam mit der mit ihr festverbundenen ersten Werkzeugwechselvorrichtung 6 mit bekannten Mitteln lageveränderlich gestaltet. Die Werkzeugwechselvorrichtung 6 ist beispielsweise, wie Fig. 1 und 2 zeigen, mit zwei Wechselarmen 7; 8 versehen, die heb und schwenkbar sind und deren Greifereinrichtung längsverschiebbar ist.All other phases of the tool change take place while the machine is running produced. For the entire tool change cycle with the arrangement according to the invention therefore no idle times are required to reduce the basic machine time # The invention is to be explained in more detail below using an exemplary embodiment. The accompanying drawings show: Fig .: 1 the front view Fig *: 2 the top view According to Fig. 1 Fig .: 3 is the front view of an arrangement with a one-armed first tool changing device and displaceable intermediate storage Fig .: 4 is a plan view according to Fig. 3 at the The machine tool, not shown, is in corresponding guides 1 with the Milling slide 18 connected multi-spindle spindle unit 2, here for example 6 spindles in so-called turret head design, changeable in position of the machine secondary, d. H. Set up separately, the tool magazine 3, here for example is shown as a disk magazine with a horizontal, rotatable disk 4. As Fig. 1 and 3 show, the tool magazine is at least 3. However the Magazine disk 4 together with the first tool changing device firmly connected to it 6 designed in a changeable position with known means. The tool changing device 6 is, for example, as shown in FIGS. 1 and 2, with two change arms 7; 8 provided, which can be lifted and pivoted and whose gripper device is longitudinally displaceable.

Fest verbunden mit der lageveränderlichen Spindeleinheit 2 ist der Zwischenspeicher, der in Fig. 1 und 2 als stationäre Baugruppe 11 mit den Werkzeugaufnahmen 9 und in Fig. 3 und 4 als verschiebbare Baugruppe 10 mit den Werkzeugaufnahmen 16; 17 dargestellt ist. Ebenfallc fest verbunden mit der Spindeleinheit 2 ist als zweite Werkzeugwechselvorrichtung der Werkzeugwechselarm 12, der ebenfalls heb- und schwenkbar gestaltet und mit längsverschiebbarem Greifer ausgestattet ist.Firmly connected to the changeable spindle unit 2 is the Intermediate storage, which in Fig. 1 and 2 as a stationary assembly 11 with the tool holders 9 and in FIGS. 3 and 4 as a displaceable assembly 10 with the tool holders 16; 17 is shown. Also firmly connected to the spindle unit 2 is the second Tool changing device of the tool changing arm 12, which can also be raised and pivoted designed and equipped with a longitudinally displaceable gripper.

Wie Fig. 3 und 4 zeigen, kann die erfindungsgemäße Lösung auch mit einer ersten Werkzeugwechselvorrichtung 15, die nur einen Werkzeugwechselarm 14 hat, und dem verschiebbaren Zwischenspeicher 10 realisiert werden.As shown in FIGS. 3 and 4, the solution according to the invention can also be used a first tool changing device 15, which has only one tool changing arm 14 has, and the movable buffer 10 can be realized.

Der Funktionsablauf der in Fig. 1 und 2 dargestellten Anordnung ist folgender: Während die Maschine produziert, entnimmt einer der beiden Werkzeugwechselarme 7; 8 der in die Werkzeugwechselposition programmgemäß eingefahrenen Werkzeugaufnahme 5 des Werkzeug magazins 3 ein Werkzeug und fahrt in die in Fig. 1 und 2 gezeigte Wartestellung. In der dargestellten Lage befindet sich auch der andere der beiden Werkzeugwechselarme 7; 8. Gleichzeitig entnimmt der Werkzeugwechselarm 12 der in Wechselposition stehenden Spindel 15 der Spindeleinheit 2 das programmgemäß nicht mehr benötigte Werkzeug und setzt es in eine der beiden Werkzeugaufnahmen 9 ab, entnimmt der anderen das dort bereitgestellte nächste Werkzeug, setzt es in die Spindel 15 ein und begibt sich in Ruhestellung.The operational sequence of the arrangement shown in FIGS. 1 and 2 is the following: While the machine is producing, one of the two tool changing arms removes 7; 8 into the tool change position retracted according to the program Tool holder 5 of the tool magazine 3 a tool and moves into the in Fig. 1 and 2 shown waiting position. In the position shown is also the the other of the two tool changing arms 7; 8. At the same time, the tool changing arm removes 12 of the spindle 15 of the spindle unit 2, which is in the changing position, according to the program tool that is no longer required and places it in one of the two tool holders 9, the other removes the next tool provided there and inserts it the spindle 15 and goes to rest position.

Nach Beendigung des Arbeitsganges wird die Spindeleinheit 2 soweit aus dem Arbeitsbereich entfernt, daß durch die programmgemäß folgende Schwenkung keine Beschädigung an Werkzeug oder Werkstück auftreten können. Die Gestalt des Werkstückes und die Abmessungen der je Werkstück einzusetzenden Werkzeuge sind maßgebend für, die Bestimmung der Lage, in welche die Spindeleinheit vor jeder Schwenkung zum Zwecke der Schwenkung eingefahren wird. Genau in dieser Lage1 so daß die Werkzeug wechsel arme 7; 8 funktionell mit dem Zwischenspeicher 11 zusammenwirken können, ist die Werkzeugwechselposition des Werkzeugmagazins 3 angeordnet.After completion of the operation, the spindle unit 2 is so far removed from the work area that by the following pivoting according to the program no damage to the tool or workpiece can occur. The shape of the Workpiece and the dimensions of the tools to be used for each workpiece are decisive for determining the position in which the spindle unit is before each pivot is retracted for the purpose of pivoting. Exactly in this position1 so that the tool change arms 7; 8 can functionally interact with the buffer store 11, the tool change position of the tool magazine 3 is arranged.

Während der nun folgenden Schwenkung erfolgt die Werkzeugübergabe bzw. -übernahme zwischen den Wechsel armen 7; 8 und dem Zwischenspeicher 11, indem der eine Wechselarm das bereitgehaltene Werkzeug in eine der Werkzeugaufnahme 9 absetzt und der andere Wechsel arm das programmgemäß nicht mehr benötigte Werkzeug aus der anderen Werkzeugaufnahme entnimmt, in welche es vorher von dem Werkzeugwechselarm 12 eingesetzt worden war.The tool is transferred during the swiveling that now follows or takeover between the change poor 7; 8 and the buffer 11 by the one change arm the one held ready Tool in one of the tool holders 9 drops and the other change arm the tool that is no longer required according to the program removes from the other tool holder, in which it was previously from the tool changing arm 12 had been used.

Damit ist das funktionelle Zusammenwirken zwischen der Werkzeugwechselvorrichtung 6 und dem Zwischenspeicher 11 beendet und die Spindeleinheit 2 kann, sobald der Schwenkvorgang beendet ist, wieder in Arbeitsstellung gefahren werden. Der funktionelle Ablauf des Werkzeugwechsels beginnt nun wieder wie beschrieben.This is the functional interaction between the tool changing device 6 and the buffer 11 and the spindle unit 2 can, as soon as the The swiveling process is finished, can be moved back to the working position. The functional one The tool change process now begins again as described.

Die in Fig. 3 und 4 dargestellte Anordnung ergibt folgenden funktionellen Ablauf: Während die Maschine produziert, entnimmt der Werkzeugwechselarm 14 der Werkzeugaufnahme 5 des Werkzeugmagazins 3 das programmgemäß bereitgestellte Werkzeug und begibt sich in die gestrichelt dargestellte Wartestellung. Gleichzeitig entnimmt der Werkzeugwechselarm 12 der in Wechselposition stehenden Spindel 15 das programmgemäß nicht mehr benötigE Werkzeug und setzt es in die Werk2eugaufnahme 17 des verschiebbaren Zwischenspeichers 10 ein. Danach wird der Zwischenspeicher 10 so verschoben, daß die Werkzeugaufnahme 16 in den Arbeitsbereich des Werkzeugwechselarmes 12 kommt. Dieser entnimmt ihr -das dort vorher bereitgestellte programmgemäß benötigteWerk-Zeug, setzt es in die Spindel 15 ein und begibt sich in die dargestellte Stellung Nach Beendigung des Arbeitsvorganges wird die Spindeleinheit 2 in die bereits im funktionellen Ablauf nach Fig. 1 und 2 beschriebene Lage gefahren, in der die Schwenkung erfolgt.The arrangement shown in Figs. 3 and 4 results in the following functional Process: While the machine is producing, the tool changing arm 14 removes the Tool holder 5 of the tool magazine 3, the tool provided according to the program and moves into the waiting position shown in dashed lines. Simultaneously removes the tool change arm 12 of the spindle 15 standing in the change position according to the program no longer required and places it in the tool holder 17 of the sliding tool Buffer 10 a. Thereafter, the buffer 10 is shifted so that the tool holder 16 comes into the working area of the tool changing arm 12. This will take you - the tools previously provided there according to the program required, inserts it into the spindle 15 and moves into the position shown To Completion of the work process, the spindle unit 2 is already in the functional Sequence of Fig. 1 and 2 described position in which the pivoting takes place.

Während der Schwenkung setzt der Werkzeugwechselarm 14 das bereitgehaltene Werkzeug in die Werkzeug aufnahme 16 ab, der Zwischenspeicher 10 wird längs verschoben, so daß die Werkzeugaufnahme 17 in den Arbeitsbereich des Werkzeugwechselarmes 14 gelangt, welcher das dort vorher von dem Werkzeugwechselarm 12 abgelegte Werkzeug entnimmt. Damit ist das funktionelle Zusammenwirken zwischen Werkzeugwechselarm 14 und dem Zwischen-Speicher 10 beendet und die Spindeleinheit 2 kann wieder in Arbeitsstellung gefahren werden.During the pivoting, the tool changing arm 14 sets what is held ready Tool in the tool holder 16 from, the buffer 10 is moved longitudinally, so that the tool holder 17 is in the working area of the tool changing arm 14 which the tool previously deposited there by the tool changing arm 12 arrives removes. This is the functional interaction between the tool changing arm 14 and the intermediate storage 10 and the spindle unit 2 can be returned to Working position.

Der Verkzeugwechselarm 14 setzt nun das Werkzeug in eine der Werkzeugaufnahmen 5 des Verkzeugmagazins 3 ab. Danach beginnt wieder der beschriebene Ablauf.The tool change arm 14 now places the tool in one of the tool holders 5 of the tool magazine 3. Then the process described begins again.

Claims

Patent claims:

7,) Arrangement for changing tools on a multi-spindle machine tool changeable spindle unit, automatic tool changing device and the machine adjacent tool magazine, in particular milling machine, in the one of the spindles is in the working position and one in the tool change position, characterized in that the tool change position of the tool magazine (3) in the same position with a permanent or preferred Schasenkort of the spindle unit (2) is arranged or adaptable to this and the tools during the pivoting the spindle unit (2) by a first one-armed or multi-armed tool changing device (6; 13) between the tool magazine (3) and one with one or more tool holders (9t 16; 17) provided intermediate storage (10; 11) on or on the spindle unit (2) or on or on the milling slide (18) carrying the spindle unit (2) are.

2. Arrangement for changing tools according to claim 1, characterized in that that the tool holders (16; 17) of the inter mediate memory (10) alternately in the Working area of a tool change arm (12) can be brought.