DE3336232A1

DE3336232A1 - Automatic tool-changing device for machine tools

Info

Publication number: DE3336232A1
Application number: DE19833336232
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Dipl.-Kaufm. 7060 Schorndorf Kelch; Herbert Dipl.-Ing. 7000 Stuttgart Steinhilber
Original assignee: Kelch & Co Werkzeugmaschf
Current assignee: Kelch & Co Werkzeugmaschf
Priority date: 1983-10-05
Filing date: 1983-10-05
Publication date: 1985-04-25

Abstract

A device (1) for tool changing is placed next to a machine tool in such a way that the gripper (12) of the changing device moves backwards and forwards essentially in a single linear movement between the tool magazine (31) and the tool socket (3) of the machine spindle (8). Only for removing or inserting the tools from or into the tool sockets does the gripper perform an additional small linear movement. <IMAGE>

Description

Automatische Werkzeugwechsel-Einrichtung für Werkzeug-MaschinenAutomatic tool change device for machine tools

Die Erfindung betrifft eine automatische Werkzeugwechsel Einrichtung für Werkzeug-Maschinen, mit einem mehrere Magazinplätze in Form von Werkzeugaufnahmen aufweisenden Werkzeug-Magazin und einem zwischen der jeweils auf eine übergabestelle eingestellten Magazin-Werkzeugaufnahme sowie der Maschinen- Werkzeugaufnahme bewegbaren Werkzeug-Greifer, der zum unmittelbaren Entnehmen und Einsetzten aus der und in die jeweilige Werkzeugaufnahme ausgebildet und in wenigstens einer Bewegungsrichtung im wesentlichen linear geführt ist.The invention relates to an automatic tool changing device for machine tools, with one having several magazine locations in the form of tool holders Tool magazine and one between the magazine tool holder set in each case at a transfer point as well as the machine tool holder movable tool gripper, the one for immediate removal and insertion formed from and into the respective tool holder and in at least one direction of movement in the is essentially linear.

Bei einer bekannten Einrichtung dieser Art (DE-OS 26 09 führt der Greifer in der Haupttransportbewegung, die zur Überwindung der Strecke zwischen der jeweiligen Magazin-Werkzeugaufnahme und der Maschinen-Werkzeugaufnahme dient, außer der linearen Bewegung noch eine Drehbewegung über 180° um eine zur Maschinenspindel parallele Achse aus, da die Anordnung so getroffen ist, daß der Greifer in den beiden zugehörigen Greifstel1ungen entgegengesetzt ausgerichtet ist. Eine solche Anordnung bringt bereits wesentliche Vorteile gegenüber einer anderen bekannten Lösung (US-PS 3,689,820), bei welcher benachbart zur übergabestelle desIn a known device of this type (DE-OS 26 09 the gripper leads in the main transport movement that leads to Overcoming the distance between the respective magazine tool holder and the machine tool holder is used, in addition to the linear movement, a rotary movement via 180 ° about an axis parallel to the machine spindle, since the arrangement is made so that the gripper in the two associated Greifstel1ungen oppositely aligned is. Such an arrangement already brings significant advantages over another known solution (US-PS 3,689,820), where adjacent to the transfer point of the

A 20 781/2 - 6 -A 20 781/2 - 6 -

Magazines und benachbart zur Maschinen-Werkzeugaufnahme jeweils ein Greifer zum Entnehmen und Einsetzen von Werkzeugen bewegbar gelagert und zwischen diesen Greifern zur Überwindung der Haupttransportstrecke ein linear verfahrbarer Werkzeughalter vorgesehen ist. Bei dieser Anordnung ergibt sich nämlich eine sehr hohe Anzahl beweglicher Teile, was einerseits die Störanfälligkeit erhöht und ardererseits eine Nachrüstung bereits bestehender Werkzeugmaschinen mit einer solchen Werkzeugwechsel Einrichtung praktisch unmöglich macht.Magazines and adjacent to the machine tool holder one gripper each for removing and inserting tools is movably mounted and between these grippers A tool holder that can be moved linearly is provided to overcome the main transport route. With this arrangement This results in a very high number of moving parts, which on the one hand increases the susceptibility to failure and on the other hand, retrofitting of existing machine tools makes practically impossible with such a tool changing facility.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine automatische Werkzeugwechsel-Einrichtung zu schaffen, welche eine Ausgestaltung mit möglichst wenigen Bewegungsabläufen erlaubt und daher insbesondere auch für die Verwendung an bereits bestehencen Werkzeug-Maschinen unterschiedlichster Bauart geeignet ist.The invention is based on the object of creating an automatic tool changing device which allows a configuration with as few movements as possible and therefore in particular also for the Use on already existing machine tools of the most varied Type is suitable.

Diese Aufgabe wird bei einer automatischen Werkzeugwechsel-Einrichtung der genannten Art gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß der Greifer in seinen Greif-· Stellungen am Magazin und an der Maschinen-Werkzeugaufnahme im wesentlichen dieselbe Ausrichtung hat. Dadurch kann der Greifer, ohne daß eine Drehbewegung zwingen^ erforderlich ist, zwischen dem Magazin und der Maschine im wesentlichen in einem Zug durchfahren , was eine baulich sehr einfache Ausgestaltung der Einrichtung, insbesondere hinsichtlich der Lagerung der beweglichen Teile, erlaubt. Ferner werden dadurch Teile der Einrichtung, die pernanent zwischen Magazin und Maschinen-Werkzeugaufnahme liegen und in der Regel zu Beeinträchtigungen beim Arbeiten an der Maschine führen, entbehrlich. Die Ausbildung nach der vorliegenden ErfindungThis task is performed with an automatic tool changing device of the type mentioned according to the invention in that the gripper in its gripping · Positions on the magazine and on the machine tool holder has essentially the same orientation. Through this the gripper can move between the magazine and the machine without forcing a rotary movement ^ drive through essentially in one train, which is a structurally very simple design of the device, especially with regard to the storage of the moving parts. Furthermore, parts of the facility are thereby which are permanently located between the magazine and the machine tool holder and generally lead to impairments not necessary when working on the machine. The embodiment of the present invention

A 20 781/2 - 7 -A 20 781/2 - 7 -

hat auch den Vorteil, daß das Magazin ungehindert durch solche Teile verhältnismäßig nahe an die Maschinen-Werkzeugaufnahme herangerückt werden kann, was sowohl zu einem geringeren Raumbedarf als auch zur Erhöhung der Arbeitsgeschwindigkeit führt. Die lineare ßewegbarkeit des Greifers und im wesentlichen gleiche Ausrichtung des Greifers gegenüber jedem Abschnitt der linearen Bewegungsbahn, in welchem sich der Greifergerade befindet, ermöglicht es, daß der Greifer nicht an eine Rotationsachse gebunden sein muß. In der Regel dürfte es am zweckmäßigsten sein, wenn die lineare Bewegung des Greifers geradlinig vorgesehen ist; die durch die Werkzeug-Maschine und deren Umfeld gegebenen räumlichen Verhältnisse können aber auch dazu führen, daß als lineare Bewegungsbahn eine Kurvenbahn mit Kurvenkrümmungen in belobigen Raumebenen vorteilhaft ist, wie sie bspw. durch einen auf einer entsprechenden Kurvenschiene geführten Schlitten, ein Lenkergestänge oder ähnliches erzeugt werden kann.also has the advantage that the magazine is relatively close to the machine tool holder, unhindered by such parts can be moved closer, resulting in both a reduced space requirement and an increase in the Working speed leads. The linear movability of the gripper and substantially the same orientation of the gripper with respect to each section of the linear Movement path in which the gripper line is located, makes it possible that the gripper does not have to be bound to an axis of rotation. Usually should it will be most expedient if the linear movement of the gripper is provided in a straight line; the through the Machine-tool and their environment given spatial conditions can also lead to the fact that linear movement path a curved path with curvatures in commendable spatial planes is advantageous, such as for example, by a slide guided on a corresponding curved rail, a handlebar linkage or similar can be generated.

Werkzeugwechsel-Einrichtungen werden insbesondere an Werkzeug-Maschinen verwendet, bei welchen die Maschinen-Werkzeugaufnahme und das Werkzeug über eine Steckverbindung ineinander greifen, wie sie bspw. durch einen Innenkonus an der Maschinen-Werkzeugaufnahme und einen Steilkegel an dem vom Arbeitsende abgekehrten Ende des Werkzeuges gegeben ist. In diesem Fall ist beim Entnehmen und Einsetzten des Werkzeuges in die Werkzeugaufnahme jeweils die entsprechende Lösebewegung für die Steckverbindung bzw. die Einsteckbewegung auszuführen. Diese kann, wenn sich vor der Maschinen-Werkzeugaufnahme kein Hindernis, bspw. in Form eines Maschinentisches, befindet ,in der Linearbewegung der Haupttransportbewegung liegen, so daß der Greifer nur in einer einzigen BewegungsrichtungTool changing facilities are in particular on Machine tools used in which the machine tool holder and the tool interlock via a plug connection, as it is, for example, by a Inner cone on the machine tool holder and a steep taper on the end of the facing away from the working end Tool is given. In this case, when removing and inserting the tool in the tool holder execute the corresponding release movement for the plug connection or the insertion movement. This can if there is no obstacle in front of the machine tool holder, e.g. in the form of a machine table, in the linear movement of the main transport movement, so that the gripper is only in a single direction of movement

A 20 781/2 - 8 - 333623A 20 781/2 - 8 - 333623

bzw. nur mit einem einzigen Freiheitsgrad linear geführt werden muß. Häufig jedoch befindet sich der Maschinen-Werkzeugaufnahme gegenüberliegend ein Maschinentisch zum Spannen der zu bearbeitenden Werkstücke; in diesem Fall ist es besonders vorteilhaft, wenn der Greifer, insbesondere ausschließlich, in zwei im· wesentlichen 1inearen Bewegungsrichtungen geführt ist, von denen eine der Haupttransportbewegung zwischen der übergabestelle und der ,Maschinen-Werkzeugaufnahme zugeordnet ist und quer, vorzugsweise rechtwinklig zur Mittelachse der Maschinen-Werkzeugaufnahme oder der Magazin-Werkzeugaufnahme liegt. Die andere Bewegungsrichtung liegt dagegen in der genannten Steckrichtung, so daß durch Bewegen des Greifers in dieser Richtung das Werkzeug am Ende der Haupttransportbewegung entnommen bzw. eingesetzt werden kann. Eine dieser beiden Bewegungen, bevorzugt die Transportbewegung, fäl1t zweckmäßig gleichzeitig zusammmen mit-der Greifbewegung des Greifers, durch welche dieser in Eingriff bzw. außer Ein griff mit dem Werkzeug gebracht wird.or linearly guided only with a single degree of freedom must become. Often, however, the machine tool holder is located opposite a machine table for Clamping the workpieces to be machined; in this case it is particularly advantageous if the gripper, in particular exclusively, in two essentially 1inear ones Direction of movement is guided, one of which is the main transport movement between the transfer point and the , Machine tool holder is assigned and transversely, preferably at right angles to the central axis of the machine tool holder or the magazine tool holder is located. The other direction of movement, however, is in the one mentioned Insertion direction, so that by moving the gripper in this direction, the tool at the end of the main transport movement can be removed or used. One of these two movements, preferably the transport movement, is expedient at the same time together with the gripping movement of the Gripper, through which this is brought into engagement or out of a grip with the tool.

Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung des Erfindungsgegenstandes besteht darin, daß der Greifer am Anfang der zugehörigen Greifbewegung an der von der Maschinen-Werkzeugaufnahme abgekehrten Seite der an die übergabestelle gerückten Magazin-Werkzeugaufnahme liegt und vorzugsweise durch den jeweils vom Werkzeug entleerten Magazinplatz in der Haupttransportbewegung durchfahrbar ausgebildet ist. Dadurch ist es auf besonders einfache Weise möglich, den Greifer zwischen Magazin und Maschine geradlinig zu fahren und den Greifer während seiner Arbeitspausen so weit in Richtung zum Magazin bzw. hinter das Magazin zurückzuziehen, daß er für das Arbeiten der Werkzeug-Maschine sich in keinem Fall störendauswirkenkann.A particularly advantageous development of the subject matter of the invention is that the gripper at the beginning the associated gripping movement on the machine tool holder facing away side of the magazine tool holder moved to the transfer point and preferably through the magazine space emptied by the tool in the main transport movement is trained. This makes it possible in a particularly simple manner to move the gripper between the magazine and To drive the machine in a straight line and move the gripper so far in the direction of the magazine during its work breaks or to withdraw behind the magazine so that he is in no case responsible for the work of the machine tool can have a disruptive effect.

Bei einer einfachen Ausgestaltung der Erfindung ist der Greifer am Ende eines Armes angeordnet, der zur Maschinen-Werkzeugaufnahme frei auskragt und vorzugsweise parallel zur Haupttransportbewegung liegt. Dadurch kann der Teil der Einrichtung, der beim Werkzeugwechsel in den Bereich der Werkzeug-Maschine gelangt, in Richtung der Mittelachse der Maschinen-Werkzeugaufnahme räumlich sehr klein bemessen werden, so daß auch unter ungünstigsten Platzverhältnissen ein automatischer Werkzeugwechsel möglich und es nicht erforderlich ist, für den Werkzeugwechsel die Maschinen-Werkzeugaufnahme weit vom Werkstück wegzufahren.In a simple embodiment of the invention the gripper is arranged at the end of an arm which protrudes freely from the machine tool holder and preferably parallel to the main transport movement. This allows the part of the facility that is used when changing tools reaches the area of the machine tool, in the direction of the central axis of the machine tool holder spatially very small, so that even under the most unfavorable space conditions Automatic tool change possible and it is not necessary to use the machine tool holder for tool change to move far away from the workpiece.

Der Greifer kann in einfacher Weise an einem, insbesondere von einem Spindeltrieb oder dgl. mit einem Stellmotor angetriebenen Linearschlitten angeordnet und vorzugsweise an diesem Schlitten in Richtung der Entnahme- und Einsetzbewegung über einen Antrieb, wie einen Hubspindel antrieb, bewegbar gelagert sein.The gripper can easily be attached to, in particular from a spindle drive or the like. With a Servomotor driven linear slide arranged and preferably on this carriage in the direction of the removal and insertion movement via a drive, such as a lifting spindle drive, be movably mounted.

Eine räumlich sehr kompakte Ausbildung, welche das Heranrücken der Werkzeugwechsel-EHnrichtung sehr nahe an die Maschinen-Werkzeugaufnahme erlaubt, ergibt sich, wenn die Lagerung des Greifers für die Haupttransportbewegung und/oder für die Entnahme- und Einsetzbewegung in Richtung der Mittelachsen der Magazin-Werkzeugaufnahmen benachbart, insbesondere in der zugehörigen Werkzeug-Entnahmerichtung benachbart, zum Magazin angeordnet ist. Diese Lagerung braucht dabei in Richtung der Haupttransportbewegung nicht oder nur wenig über die entsprechenden Hüllflächen des Magazines vorzustehen .A spatially very compact training, which is very close to the tool change EHnrichtung allowed to the machine tool holder, arises when the support of the gripper for the main transport movement and / or for the removal and insertion movement in the direction of the central axes of the magazine tool holders adjacent, in particular adjacent in the associated tool removal direction, to the magazine is. This storage needs little or no more in the direction of the main transport movement to protrude the corresponding envelope surfaces of the magazine .

Damit die Lagerung des Greifers für die Haupttransportbewegung in Richtung zur Maschinen-Werkzeugaufnahme eine möglichst geringe Ausladung aufweist, kann bspw. der Greifer am Ende eines etwa in Richtung zur Maschinen-Werkzeugaufnahme frei "auskragenden Tragarmes gelagert sein. Zweckmäßig ist der Greifer in jedem Fall etwa parallel zur Mittelachse der Werkzeugaufnahme gegenüber seiner Lagerung für die Haupttransportbewegung versetzt angeordnet.Thus the storage of the gripper for the main transport movement in the direction of the machine tool holder Has the smallest possible overhang, for example. The gripper at the end of an approximately in the direction of Machine tool holder can be stored freely cantilevered support arm. The gripper is useful in each Case approximately parallel to the central axis of the tool holder opposite its storage for the main transport movement staggered.

Bei einer einfachen Ausführungsform weist der Greifer ein zur Achse der Werkzeugaufnahme offenes Greifmaul mit Formsc*hl ußgl iedern für den in Achsrichtung formschlüssigen Eingriff in einen Werkzeugflansch auf, so der Greifer durch Radialbewegung gegenüber dem Werkzeug mit diesem in um außer Eingriff gebracht werden kann und im Falle des Eingriffes in Richtung der Entnahme- und der Einsetzbewegung formschlüssig mit dem Werkzeug verbunden ist.In a simple embodiment, the gripper has a gripping jaw that is open to the axis of the tool holder with form-fitting links for the form-fitting in the axial direction Engage in a tool flange, so the gripper by radial movement relative to the Tool can be disengaged with this in order and in the event of engagement in the direction the removal and insertion movement is positively connected to the tool.

Das Magazin weist zweckmäßig Werkzeugaufnahmen auf, die im wesentlichen gleich wie die Maschinen-Werkzeugaufnahme gestaltet sind; im Falle von Werkzeugen mit Spannkegeln sind somit die Magazinplätze durch entsprechende Innenkonuse im Magazin gebildet. Damit der Greifer in Richtung der Längsachse des Werkzeuges ^nur möglichst kleine Bewegungen ausführen muß>ist es vorteilhaft, wenn die an der übergabestelle stehende Magazin-Werkzeugaufnahme und die Maschinen-Werkzeugaufnahme - rechtwinklig zu den etwa parallelen Mittelachsen dieser Werkzeugaufnahmen gesehen wenigstens annähernd miteinander fluchten.The magazine expediently has tool holders which are designed essentially the same as the machine tool holder; in the case of tools with clamping cones, the magazine locations are thus formed by corresponding inner cones in the magazine. ^{So that the gripper only has to} perform as small movements as possible in the direction of the longitudinal axis of the tool, it is advantageous if the magazine tool holder and the machine tool holder at the transfer point are at least approximately aligned with each other at right angles to the approximately parallel central axes of these tool holders.

Das Magazin kann als Rei henmagazin,, al s Bandmagazin, als Padernostermagazin oder ähnliches ausgebildet sein. Eine sehr kompakte Ausbildung ergibt sich jedoch, wenn das Magazin als Trommenlmagazin ausgebildet ist, dessen Drehachse vorzugsweise etwa parallel zu den Mittelachsen der Werkzeugaufnahmen steht und in· deren Trommel "Zentralraum der Greifer etwa radial zur Trommelachse bewegbar ist, so daß der Greifer während seiner Arbeitspausen geschützt ist und über seinen Arbeitsweg auf der von der Maschinen-Werkzeugaufnahme abgekehrten Seite des Magazines keinen Raum beansprucht., das auch ein Ketten-Magazin sein kann.The magazine can be used as a series magazine, as a tape magazine, as a Be designed Padernoster magazine or the like. A very compact training results, however, if that Magazine is designed as a drum magazine, the axis of rotation of which is preferably approximately parallel to the central axes of the tool holders and in · their drum "central space the gripper can be moved approximately radially to the drum axis, so that the gripper during its work breaks is protected and on its way to work on the side of the facing away from the machine tool holder Magazines does not take up any space, which can also be a chain magazine.

Durch die erfindungsgemäße Ausbildung ist es in besonders vorteilhafter Weise möglich, bestehende Werkzeug-Maschinen nachträglich mit der Werkzeugwechsel-Einrichtung auszustatten. Diese Einrichtung ist daher vorteilhaft als von der Werkzeug-Maschine gesonderte Werkzeugwechsel-Baueinheit ausgestattet, die entweder an der Maschine zu befestigen oder mit einer von der Maschine gesonderten Konsole, bspw. einer Standkonsole neben' der Maschine aufzustellen ist. Bei einer besonders kompakten und raumsparenden Anordnung ist die Werkzeugwechsel-Einrichtung bzw. deren Magazin für die Anordnung seitlich des Maschinen-Spindel kopfes hinter dem Werkstück-Schlitten der Werkzeugmaschine ausgebildet, so daß die Maschine von seitlich und vorne frei zugänglich bleibt.The inventive training it is in particular advantageously possible, existing machine tools to be retrofitted with the tool changing device. This facility is therefore advantageous as of the machine tool separate tool change unit equipped, which can either be attached to the machine or with a console that is separate from the machine, For example, a standing console is to be set up next to the machine. With a particularly compact and space-saving The arrangement is the tool changing device or their magazine for the arrangement to the side of the machine spindle head behind the workpiece slide of the machine tool designed so that the machine remains freely accessible from the side and front.

Merkmale von bevorzugten Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen und der Beschreibung im Zusammen· hang mit den Zeichnungen hervor, wobei die einzelnen Merkmale jeweils für sich allein oder zu mehreren in Form von Unterkombinationen bei einer Ausführungsform der Erfindung verwirklicht sein können. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher erläutert.Features of preferred developments of the invention go from the subclaims and the description in connection with the drawings, the individual features in each case individually or in groups in the form of sub-combinations in one embodiment of the invention can be realized. An embodiment of the invention is shown in the drawings and is explained in more detail below.

Es zeigen:Show it:

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Werkzeug-Wechseleinrichtung in Seitenansicht,1 shows a tool changing device according to the invention in side view,

Fig. 2 die Einrichtung gemäß Fig. 1 in Draufsicht,FIG. 2 shows the device according to FIG. 1 in plan view,

Fig. 3 ein Schnitt nach der Linie III-III in Fig. 2 in vergrößerter Darstellung,Fig. 3 is a section along the line III-III in Fig. 2 in enlarged view,

Fig. 4 die Einrichtung in verkleinerter Darstellung entsprechend Fig. 2 und in ihrer Zuordnung zu einer Werkzeug-Maschine.4 shows the device in a reduced representation accordingly Fig. 2 and in their assignment to a machine tool.

Die Werkzeug-Wechsel einrichtung 1 gemäß den Figuren 1 bis ist für den Werkzeugwechsel an einer in Figur 4 strich doppelpunktiert angedeuteten Werkzeug-Maschine 2 vorgesehen, die im dargestellten Ausführungsbeispiel eine Vertikai spindel Fräsmaschine mit an der Unterseite des Spindel kopfes liegender Maschinen-Werkzeugaufnahme 3 ist. Die Fräsmaschine weist in diesem Fall einem den Spindelkopf 4 tragenden, rechtwinklig zur Spindelachse verstellbaren Support-Schlitten 5 auf, der am Maschinenständer 6 gelagert ist. Unter der im unteren Ende die Werkzeugaufnahme 3 aufweisenden Arbeitsspindel 8 der Werkzeug-Maschine 2 ist als Werkstücktisch ein Frässchlitten vorgesehen, der rechtwinklig zur Spindelachse und zur Verschieberichtung des Spindel kopfes 4 verfahrbar gelagert ist. An der Werkzeugaufnahme 3 ist die.Arbeitsspindel 8 mit einem in der Spindelachse liegenden und von ihrem zugehörigen Ende ausgehenden Innenkonus 9 versehen, welcher an die Stei1 kegel-Schafte der an dieser Werkzeug-Maschine 2 zu verwendenden Werkzeuge 11 angepasst ist. Diese Werkzeuge 11 sind in der Regel Zerspanungswerkzeuge₅ wie Fräser, Bohrer, Gewindeschneider, Reibaalen, Drehwerkzeuge oder dgl.The tool changing device 1 according to Figures 1 to is provided for the tool change on a tool machine 2 indicated by dashed lines in Figure 4, which in the illustrated embodiment is a vertical spindle milling machine with machine tool holder 3 located on the underside of the spindle head . In this case, the milling machine has a support slide 5 which carries the spindle head 4 and is adjustable at right angles to the spindle axis and which is mounted on the machine stand 6. Under the work spindle 8 of the machine tool 2, which has the tool holder 3 in the lower end, a milling slide is provided as a workpiece table, which is movably supported at right angles to the spindle axis and to the displacement direction of the spindle head 4. On the tool holder 3, the work spindle 8 is provided with an inner cone 9 lying in the spindle axis and extending from its associated end, which inner cone 9 is adapted to the Stei1 taper shafts of the tools 11 to be used on this machine tool 2. These tools 11 are usually cutting tools ₅ such as milling cutters, drills, thread cutters, friction plates, turning tools or the like.

Die Werkzeug-Wechsel einrichtung 1 weist zum Fassen der Werkzeuge 11 während des Werkzeugwechsels einen einzigen Werkzeuggreifer 12 auf, der an einem Ende eines plattenförmigen Armes 3 angeordnet ist, dessen Plattenebene und dessen Längserstreckung rechtwinklig zur Mittelachse der Maschinen-Werkzeugaufnahme 3 liegen. Der Greifer ist im wesentlichen durch ein zur Mittelachse 14 offenes Greifmaul 15 gebildet, dessen Maul-Mittel achse in der bei der Maschinen. -Werkzeugaufnahme 3 liegenden Wechsel stellung des Greifers mit der Mittelachse 14 zusammenfällt. Das Greifmaul 15 ist an einen normgemäßen ring- bzw. kreischeibenförmigen Werkzeugflansch 16 angepasst, der an jedem Werkzeug im wesentlichen gleich ausgebildet und im Anschluß an das weitere Ende des zugehörigen Steil kegel-Schaftes 10 derart vorgesehen ist, daß er über dessen Außenumfang vorsteht. In Ansicht parallel zur Mittelachse 14 ist das Greifmaul 15 U-förmig. Seine Querschnitte sind gemäß Figur 3 ebenfalls U-förmig, derart, daß seine Profil schenkel. Formschiußgl ieder 17,18 für die Anlage an den beiden Stirnflächen des jeweiligen Werkzeugflansches 16 bilden. Jeder Werkzeugflansch 16 weist am Umfang 2 einander diametral gegenüberliegende rechteckig begrenzte Nuten für den drebschlüssigen Eingriff von Nutensteinen der Arbeitsspindel 8 auf. Für den Eingriff in diese Nuten ist das Greifmaul 15 mit federnden Rastnocken 19 versehen, die beim Herausgleiten der Nutensteine aus den Flanschnuten federnd in diese nachrücken und dadurch das Werkzeug 11 während dessen Aufenthalt im Greifer 12 gegenüber diesem hinsichtlich seiner Drehlage sichern.The tool changing device 1 has a single tool for gripping the tools 11 during the tool change Tool gripper 12, which is arranged at one end of a plate-shaped arm 3, the plate plane and whose longitudinal extension are at right angles to the central axis of the machine tool holder 3. The gripper is essentially formed by a gripping jaw 15 open to the central axis 14, the jaw central axis in the at the machines. -Tool holder 3 lying change position of the gripper with the central axis 14 coincides. The gripping jaw 15 is adapted to a standard ring-shaped or circular disk-shaped tool flange 16, which is essentially the same on each tool and is connected to the other end of the associated tool Steep taper shaft 10 is provided such that it protrudes beyond its outer periphery. Parallel in view to the central axis 14, the gripping jaw 15 is U-shaped. Its cross-sections are also U-shaped according to Figure 3, such that its profile thighs. Form-fitting members 17, 18 form for the plant on the two end faces of the respective tool flange 16. Each tool flange 16 has on the circumference 2 diametrically opposite rectangular delimited grooves for the rotational engagement of sliding blocks of the work spindle 8. To engage in these grooves, the gripping jaw 15 is included resilient locking cams 19 provided, which resiliently in when the sliding nuts slide out of the flange grooves this move up and thereby the tool 11 during its stay in the gripper 12 with respect to this secure with regard to its rotational position.

Das vom Greifer 12 abgekehrte Ende des Armes 13 ist am Ende der Hubstange 21 eines Hubspindel-Antriebes 20 angeordnet, durch welchen der Greifer 12 parallel zur Mittelachse 14 in den Richtungen Pfeil 22 und Pfeil 23 genau gesteuert bewegbar gelagert ist.The end of the arm 13 facing away from the gripper 12 is at the end of the lifting rod 21 of a lifting spindle drive 20 arranged, by means of which the gripper 12 is parallel to the central axis 14 in the directions arrow 22 and arrow 23 is precisely controlled movably mounted.

A 20 781/2 - 14 -A 20 781/2 - 14 -

Der Antrieb 20 ist seinerseits mit seiner vom Greifer 12 abgekehrten Seite am frei auskragenden Ende eines Tragarmes 24 angeordnet, dessen anderes, entgegengesetzt zum Greifer 12 gerichtetes Ende an einem Linearschlitten 25 befestigt ist. Der Linearschlitten 25 ist an der vom Greifer 12 abgekehrten Seite des Tragarmes 24 vorgesehen und auf einer geradlinigen •Schlittenführung 26 geführt, derart,daß der Schlitten 25 und damit der Greifer 12 rechtwinklig bzw. radial zur Mittelachse 14 in den entgegengesetzten Richtungen Pfeil 27 und Pfeil 28 verfahrbar ist, welche Richtungen rechtwinklig zu den Bewegungsrichtungen gemäß den Pfeilen 22,23 liegen. Zum Bewegen d.es Schlittens 25 ist ein geeigneter, bspw. eine Kugelumlaufspindel aufweisender Antrieb vorgesehen, der mit einem Stellmotor 29 antriebsverbunden ist. Dieser Stellmotor 29 befinded sich an dem von der Mittelachse 14 abgekehrten Ende der Schlittenführung 26 und liegt zweckmäßig an deren Unterseite bzw. an der Unterseite einer Tragplatte 30, auf welcher die Schlittenführung 26 montiert ist. Die Schlittenführung 26 ist symmetrisch zur selben Axialebene der Mittelachse 14 angeordnet wie der Greifer 12.The drive 20 is in turn with its side facing away from the gripper 12 at the freely protruding end of a Support arm 24 arranged, the other, opposite to the gripper 12 directed end at a Linear slide 25 is attached. The linear slide 25 is provided on the side of the support arm 24 facing away from the gripper 12 and on a straight line • Slide guide 26 out such that the slide 25 and thus the gripper 12 at right angles or radially to the central axis 14 in the opposite directions Arrow 27 and arrow 28 can be moved, which directions are at right angles to the directions of movement according to the Arrows 22, 23 lie. A suitable one, for example one having a ball screw, is used to move the slide 25 Drive is provided, which is drive-connected to a servomotor 29. This servomotor 29 is on the end of the slide guide 26 facing away from the central axis 14 and is expediently on the underside thereof or on the underside of a support plate 30 on which the slide guide 26 is mounted. The slide guide 26 is arranged symmetrically to the same axial plane of the central axis 14 as the gripper 12.

Benachbart zu der Seite der Schlittenführung 26, an welcher auch der Greifer 12 liegt, im vorliegenden Fall also benachbart zur Oberseite der Schlittenführung 26, ist ein Werkzeug-Magazin 31 vorgesehen, das im vorliegenden Fall ein Trommelmagazin mit zur Mittelachse 14 paralleler Trommelachse 32 ist. Der Lagerständer des Magazines 31 ist mit vier Stützen 33 auf der Tragplatte 25 angeordnet. An den oberen Enden der Stützen 33 ist ein plattenförmiger, zur Mittelachse 32 rechtwinkliger Lagerschild 34 vorgesehen, an welchem hängend der eigentliche Magazinkörper 35 um die Achse 32 drehbar gelagert ist. Zum drehen des Magazinkörpers 35 ist ein nicht näher dargestellter Stellmotor vorgesehen, welcher das Einstellen des Magazinkörpers 35 auf alleAdjacent to the side of the carriage guide 26 on which the gripper 12 is also, in the present case, adjacent to the top of the slide guide 26, a tool magazine 31 is provided, which in the present case has a drum magazine with the central axis 14 parallel drum axis 32 is. The storage stand of the magazine 31 is with four supports 33 on the support plate 25 arranged. At the upper ends of the supports 33 is a plate-shaped, to the central axis 32 at right angles End plate 34 is provided on which the actual Magazine body 35 is rotatably mounted about axis 32. To rotate the magazine body 35 is a servomotor not shown provided which adjusting the magazine body 35 to all

erforderlichen Drehstellungen ermöglicht. An seiner der Schlittenführung 26 zugekehrten unteren Stirnseite weist der Magazinkörper 35 auf einem Kranz um die Mittelachse 32 in gleichen Winkel abständen Werkzeugaufnahmen 36 als Magazinplätze auf, die jeweils im wesentlichen durch einen gleichen Innenkonus 37 wie der Innenkonus 9 gebildet sind. Dadurch können die Werkzeuge, im dargestellten Ausführungsbeispiel maximal 16 Werkzeuge, hängend mit ihren Schäften 10 im Magazin angeordnet werden. Die Magazin-Werkzeugaufnahmen 36 fluchten - parallel zu den Bewegungsrichtungen Pfeil 27,28 gesehen - mit der Maschinen-Werkzeugaufnahme 3.enables required rotational positions. At his the Slide guide 26 facing the lower end face the magazine body 35 on a ring around the central axis 32 at equal angular intervals tool holders 36 as Magazine places which are each essentially formed by the same inner cone 37 as the inner cone 9. This allows the tools, in the illustrated embodiment a maximum of 16 tools, hanging with their shafts 10 can be arranged in the magazine. The magazine tool holders 36 are aligned - parallel to the directions of movement Arrow 27, 28 seen - with the machine tool holder 3.

Die Mittelachse 32 ist ebenfalls in der Axialebene vor gesehen, in der auch die Mittelachse 1.4 liegt und zu welcher die übrige Einrichtung im wesentlichen symmetrisch ausgebildet ist, wobei in Ansicht parallel zu dieser Axialebene die mit dem Greifer 12 bewegbaren Teile so ausgebildet und angeordnet sind, daß sie bei entsprechender Lage zwischen zwei mit Werkzeugen belegten Magazinplätzen hindurchfahren· können, wenn der zwischen diesen beiden Magazinplätzen liegende dritte Magazinplatz nicht mit einem Werkzeug belegt ist. Bei diesem dritten Magazinplatz handelt es sich um jeweils denjenigen, welcher auf die übergabestelle 38 eingestellt ist. Dieser Magazinplatz liegt dann in der genannten Axialebe auf der der Mittelachse 14 zugekehrten Seite der Mittelachse 32. Die Lagerung des Greifers 12 ist so ausgebildet, daß der Greifer 12, wie in Figur 1 strichpunktiert angedeutet ,ganz in das Trommelmagazin eingefahren werden kann,derart, daß er im wesentlichem auf der von der Mittelachse 14 abgekehrten Seite der Mittelachse 39 der an die übergabestelle 38 gerückten Magazin-Werkzeugaufnahme 36 liegt.The central axis 32 is also seen in the axial plane, in which the central axis 1.4 is and to which the rest of the device is essentially symmetrical is formed, the parts movable with the gripper 12 in a view parallel to this axial plane are designed and arranged so that they are with appropriate Position between two magazine locations occupied by tools, if the the third lying between these two magazine locations Magazine location is not occupied by a tool. This third magazine location is in each case the one who set to the transfer point 38 is. This magazine location then lies in the aforementioned axial plane on the one facing the central axis 14 Side of the central axis 32. The mounting of the gripper 12 is designed so that the gripper 12, as indicated by dash-dotted lines in FIG. 1, it can be completely retracted into the drum magazine in such a way that it essentially on the side of the central axis 39 facing away from the central axis 14 of the transfer point 38 moved magazine tool holder 36 lies.

Trägt der Greifer 12 in diesem Fall ein Werkzeug 11, so wird es durch eine Hubbewegung des Greifers 12 in Pfeilrichtung 23 in die leere, an der übergabestelle 38 liegende Werkzeugaufnahme 36 eingesetzt und durch geeignete Mittel, beispielsweise eine Federklinke in seiner Axiallage gesichert. Danach wird der Greifer 12 durch weiteres Verfahren des Schlittens 25 in Pfei1 richtung 28 vom zugehörigen Werkzeugflansch 16 zurückgezogen und dadurch von diesem gelöst. Dann wird der Trommel körper 35 so gedreht, daß das gewünschte Werkzeug an die übergabestelle 38 gerückt wird. Nunmehr wird der Greifer 12 durch Verfahren des Schlittens 25 in Pfei1 richtung 27 in Eingriff mit dem zugehörigen Werkzeugflansch 16 gebracht, in welcher Richtung er nach üJsen des Werkzeuges aus der zugehörigen Magazin-Werkzeugaufnahme 36 durch Bewegung in Pfeil richtung 22 ununterbrochen bis zur Mittelachse 14 der Maschinen-Werkzeugaufnahme 3 in konstant gleicher Ausrichtung durchfahren kann. Dort wird der Greifer 12 dann wieder in Pfei1 richtung 23 bewegt, wodurch das Werkzeug 11 in die Maschinen-Werkzeugaufnahme 3 eingesetzt wird. Durch anschließendes Zurückziehen des Greifers 12 in Pfeilrichtung 28 wird sowohl der Greifer 12 vom Werkzeugflansch 16 gelöst als auch die gesamte Werkzeugwechsel-Einrichtung in Warteposition überführt, in welcher der Greifer 12 wieder vollständig geschützt innerhalb des Magazines 31 bzw. auf der von der Mittelachse 14 abgekehrten Seite der übergabestelle 38 liegen kann. Anstatt den Greifer 12 in der beschriebenen Weise durch den entleerten Magazinplatz an der übergabestelle 38 zu fahren, ist es auch denkbar, den Greifer 12 so auszubilden, daß er in Pfei1richtung 22 genügend weit zurückgefahren werden kann, derart, daß er an den freien, im dargestelltenIf, in this case, the gripper 12 carries a tool 11, it is activated by a lifting movement of the gripper 12 in the direction of the arrow 23 is inserted into the empty tool holder 36 located at the transfer point 38 and by means of a suitable tool holder Means, for example a spring latch in its axial position secured. Then the gripper 12 is moved further by the carriage 25 in the direction of arrow 28 from the associated Tool flange 16 withdrawn and thereby released from this. Then the drum body 35 is rotated so that the desired tool is delivered to the handover point 38 is moved. The gripper 12 is now engaged by moving the slide 25 in the direction of arrow 27 brought with the associated tool flange 16, in which direction it after üJsen the tool from the associated Magazine tool holder 36 by moving in the direction of arrow 22 continuously up to the central axis 14 the machine tool holder 3 in constant the same Alignment can drive through. There the gripper 12 is then moved again in direction 23, whereby the Tool 11 is inserted into the machine tool holder 3. By subsequently pulling back the gripper 12 in the direction of arrow 28, both the gripper 12 and the entire tool changing device are released from the tool flange 16 transferred to the waiting position, in which the gripper 12 is fully protected again within the Magazines 31 or on the side of the transfer point 38 facing away from the central axis 14 can lie. Instead of the To move the gripper 12 in the manner described through the emptied magazine location at the transfer point 38, it is also conceivable to design the gripper 12 so that it can be retracted sufficiently far in arrow direction 22 can, in such a way that he can at the free, in the illustrated

A 20 781/2 - 17 -A 20 781/2 - 17 -

Ausführungsbeispiel unteren Stirnflächen der im Magazin befindlichen Werkzeuge 11 vorbeibewegt werden kann.Embodiment of the lower end faces in the magazine tools 11 located can be moved past.

Die Werkzeug-Wechseleinrichtung 1 weist im dargestellten Ausführungsbeispiel eine von der Werkzeug-Maschine 2 völlig gesonderte Konsole 40 in Form einer Ständerkonsole auf, an deren Ständeroberseite die Tragplatte 30 angeordnet ist. Wie Figur 4 zeigt, kann die erfindungsgemäße Einrichtung als gesonderte Werkzeug-Baueinheit nachträglich neben einer bereits bestehenden Werkzeugmaschine angeordnet und dadurch für den automatischen bzw. vollautomatischen Werkzeugwechsel an dieser Maschine verwendet werden. Beispielsweise ist die Werkzeugwechsel-Einrichtung 1 raumsparend seitlich des den Support 5 tragenden Maschinenständers 6 hinter dem Werkstücktisch 2 anzuordnen» derart,daß die Mittelachse des Greifmaules 15 des Greifers 12 in der ausgefahrenen Stellung mit der Spindelachse des auf eine vorbestimmte Stellung eingestellten Spindelkopfes 4 der Werkzeugmaschine 2 zusammenfällt. Die Längsachse des Greifarmes liegt dabei beispielsweise unter einem Winkel von etwa 40° zur Längsrichtung des Maschinentisches 7. Die Werkzeugwechsel-Einrichtung ist aber grundsätzlich auch für Maschinen mit von der Vertikalen abweichender, beispielsweise horizontaler Spindelachse geeignet. Die Linearbewegungen des Greifers können auch hydraulisch, pneumatisch oder elektromechanisch erzeugt werden.The tool changing device 1 has in the illustrated Exemplary embodiment one of the machine tool 2 completely separate console 40 in the form of a stand console on, on the upper side of the stand, the support plate 30 is arranged. As FIG. 4 shows, the device according to the invention can as a separate tool assembly subsequently next to an already existing machine tool and thus for the automatic or fully automatic Tool change can be used on this machine. For example, the tool changing device is 1 To be arranged in a space-saving manner on the side of the machine stand 6 carrying the support 5 behind the workpiece table 2 » such that the central axis of the gripping jaw 15 of the gripper 12 in the extended position with the spindle axis of the spindle head set to a predetermined position 4 of the machine tool 2 coincides. the The longitudinal axis of the gripping arm lies here, for example at an angle of about 40 ° to the longitudinal direction of the machine table 7. The tool changing device but is basically also for machines with from the Vertical deviating, for example more horizontal Suitable for spindle axis. The linear movements of the gripper can also be hydraulic, pneumatic or electromechanical be generated.

Λ?Λ?

Leerseite -Blank page -

COP?COP?

Claims

Automatic tool changing devices for machine tools _; .p.

.) Automatic tool change device for machine tools, with a tool magazine and having several magazine locations in the form of tool holders one between the. each set at a transfer point Magazine tool holder and the machine tool holder movable tool gripper that is used for immediate removal and insertion from and into the each tool holder formed and guided essentially linearly in at least one direction of movement is,

characterized,

that the gripper (12) in its gripping positions on Magazine (31) and on the machine tool holder (3) has essentially the same orientation.

2. Device according to claim 1, characterized in that the gripper (12), in particular exclusively, in two

A 20 781/2 - 2 -

essentially linear directions of movement (arrows 22, 23, 27, 28) is performed, one of which is a main transport movement is assigned between the transfer point (38) and the machine tool holder (3) and preferably approximately at right angles to the central axis (14, 39) of the, for example, an inner cone (9, 37) having, Tool holder (3, 36) lies.

3. Device according to claim 1 or 2, characterized in that the gripper (12) at the beginning of the associated gripping movement on the side facing away from the machine tool holder (3) the one that is moved to the transfer point (38) Magazine tool holder (36) is located and preferably through the magazine space emptied by the tool (11) is designed to be traversable in the main transport movement.

4. Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the gripper (12) at the end of a Arm (13) is arranged which protrudes freely from the machine tool holder (3) and preferably parallel to the Main transport movement lies.

5. Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the gripper (12) on one, in particular Arranged by a spindle drive or the like. With a servomotor (29) driven * Linearschi itten (25) and preferably on this slide in the direction (arrows 22, 23) of the removal and insertion movement a drive (20), such as a lifting spindle drive, is movably mounted.

A 20 781/2 - 3 -

6. Device according to one of claims 1 to 5, characterized in that the mounting of the gripper (12) for the main transport movement and / or for the removal and insertion movement in the direction of the axes (39) of Magazine tool holders (36) adjacent, in particular in the associated tool removal direction (arrow 22), is arranged to the magazine (31).

7. Device according to one of claims 1 to 6, characterized in that the gripper (12) at the end of a supported approximately in the direction of the machine tool holder (3) freely projecting support arm (24) and preferably offset approximately parallel to the central axis (14, 39) of the tool holder (3, 36) transversely to the support arm (24) is.

8. Device according to one of claims 1 to 7, characterized in that the gripper (12) a to the axis (14) the tool holder (3) open gripping jaw (15) with form-fitting members (17, 18) for the form-fitting in the axial direction Has engagement in a tool flange (16).

9. Device according to one of claims 1 to 8, characterized in that the at the transfer point (38) standing magazine tool holder (36) and the machine tool holder (3) - at right angles to the approximately parallel central axes (39, 14) of these tool holders (36, 3) seen - at least approximately with one another cursing.

10. Device according to one of claims 1 to 9, characterized in that the magazine (31) as a drum magazine

A 20 781/2 - 4 -

is formed, whose axis of rotation (32) is preferably approximately parallel to the central axes (14, 39) of the tool recordings (3, 36) and in the central drum space of the gripper (12) can be moved approximately radially to the drum axis is.

11. Device according to one of claims 1 to 10, characterized in that it is used as the machine tool (2) a separate tool change unit (1) and the magazine (31) preferably for the Arrangement is formed on the side of the machine spindle head (4) behind the workpiece carriage (7).