DE69902974T2

DE69902974T2 - Vorrichtung zum Speichern und Wechseln von Werkzeugen einer Werkzeugmaschine und Arbeitsverfahren einer solchen Vorrichtung

Info

Publication number: DE69902974T2
Application number: DE69902974T
Authority: DE
Inventors: Raymond Laur; Gilles Sudre
Original assignee: Renault Automation Comau SA
Current assignee: Renault Automation Comau SA
Priority date: 1998-07-09
Filing date: 1999-07-06
Publication date: 2003-08-07
Anticipated expiration: 2019-07-07
Also published as: FR2780909B1; PT974420E; DE69902974D1; EP0974420B1; ATE224258T1; US6464623B1; FR2780909A1; ES2183478T3; EP0974420A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft den Bereich der Bearbeitung, insbesondere betrifft sie Anpassungen, die es ermöglichen, den Werkzeugwechsel in einer Werkzeugmaschine unter optimalen Bedingungen vorzunehmen.
Die Werkzeugmaschinen, die heute Bearbeitungsvorgänge mit sehr hoher Geschwindigkeit durchführen, verringern die Transport-, Bearbeitungs- und somit die Verwendungszeit eines Werkzeugs. Die Bearbeitung mit sehr hoher Geschwindigkeit legt daher neue oder zumindest strengere Kriterien für die Zeit zum Werkzeugwechsel, zum Beschicken der Spindel bzw. Spindeln mit dem Werkzeug und dessen Abzug sowie für die Zeit zum Ablegen in bzw. zum Entnehmen aus dem Werkzeugmagazin.
Die Vorrichtung zum Wechseln von Werkzeugen eines Hochgeschwindigkeitsbearbeitungszentrums muss daher in der Lage sein, unter optimalen Zeitbedingungen folgende Vorgänge auszuführen:
- Abziehen des soeben verwendeten Werkzeugs von der Spindel,
- dessen Lagerung in einer Speichervorrichtung,
- Entnahme des richtigen Werkzeugs aus einer Speichervorrichtung,
- Beschicken der Spindel mit diesem Werkzeug.
Ein anderes Kriterium, das zum Kriterium Schnelligkeit hinzukommt, ist die von dieser Speichervorrichtung gebotene Menge an Werkzeugen. Herkömmlicherweise wird eine drehbare Speichervorrichtung verwendet, um der Vorrichtung, die für das Ergreifen des Werkzeugs sorgt, so rasch wie möglich eine leere Aufnahme zur Unterbringung des soeben verwendeten Werkzeugs anbieten zu können, und um anschließend durch Drehung der Vorrichtung das in der folgenden Bearbeitungsphase zu verwendende Werkzeug anbieten zu können.
Eine derartige, Revolver genannte Vorrichtung entspricht zwar perfekt den Bedürfnissen einer Werkzeugmaschine, die eine begrenzte Anzahl an Werkzeugen verwendet, in dem Fall, dass die von der Werkzeugmaschine durchzuführenden Phasen der Bearbeitung des Werkstücks die Verwendung einer großen Anzahl an Werkzeugen erfordern, ist sie jedoch ungeeignet.
Es ist jedoch möglich, eine größere Anzahl von Werkzeugen verfügbar zu machen, indem man die Revolvervorrichtungen verdoppelt, was zwei Werkzeugwechselvorrichtungen oder zumindest den doppelten Platz erfordert.
Was die Revolvervorrichtungen betrifft, so kennt man im Stand der Technik die im französischen Patent Nr. 2 748 225 beschriebene drehbare Vorrichtung, umfassend eine Vielzahl von Werkzeugen, die an ihrem Umfang angeordnet sind. Beim Werkzeugwechsel tritt der Revolver durch Drehung in den Bearbeitungsbereich ein, ein in drei Achsen beweglicher Schieber, der die Elektrospindel trägt, legt das während der vorhergehenden Bearbeitungsphase verwendete Werkzeug in einer leeren Aufnahme des Revolvers ab und nimmt nach entsprechender Drehung des Revolvers das Werkzeug auf, das in der folgenden Bearbeitungsphase verwendet werden soll.
Die Einschränkungen durch eine Revolvervorrichtung sind folgende:
- die Anzahl der Werkzeuge ist sehr beschränkt,
- die Drehbewegungen eines Revolvers, der eine große Anzahl an Werkzeugen trägt, müssten durch eine überdimensionierte Motorisierung erfolgen,
- der Revolver müsste einen sehr großen Durchmesser aufweisen,
- die Verdopplung der Revolver genügt nicht, um für bestimmte Anwendungen ausreichend viele Werkzeuge zu liefern,
- die Ablage und die Entnahme der Werkzeuge während des Bearbeitungsvorgangs sind nicht möglich,
- der Schieber wartet auf die Drehung des Revolvers, bevor er das Werkzeug aufnehmen kann, das im folgenden Bearbeitungsvorgang verwendet werden soll.
Im Stand der Technik existiert auch eine Vorrichtung, in der die Werkzeugaufnahmen fest untereinander sowie mit einem Antriebsmittel verbunden sind, wodurch sie ein Förderband bilden, das sich bewegt, um auf der Höhe des Bereichs, in dem es zu einem Austausch zwischen der Speichervorrichtung und der Bearbeitungsstation kommt, entweder die leere Aufnahme zur Rücknahme des soeben verwendeten Werkzeugs oder eine Aufnahme zu präsentieren, in der sich das Werkzeug befindet, das in der nächsten Bearbeitungsphase verwendet werden soll. Es ist klar, dass die Anzahl der Werkzeuge bei einer solchen Speichervorrichtung sehr groß sein kann. Diese Anzahl bestimmt jedoch auch die benötigte Geschwindigkeit, um von einer Werkzeugaufnahme zu einer anderen zu gelangen. Je zahlreicher die Werkzeuge sind, um so langsamer ist daher die Geschwindigkeit, mit der das soeben verwendete Werkzeug gelagert und das zu verwendende Werkzeug zur Verfügung gestellt wird.
Die Forschungsarbeiten des Anmelders zielten daher auf eine Vorrichtung zum Speichern und Wechseln von Werkzeugen einer Werkzeugmaschine mit großer Kapazität ab, die die Schnelligkeitskriterien einhält, die durch die Hochgeschwindigkeitsbearbeitung festgelegt werden.
Eine Erhöhung der Anzahl der Werkzeuge hat jedoch in der Optik einer herkömmlichen Vorrichtung zum Werkzeugwechsel den Nachteil, dass die Zeit, die benötigt wird, um das Werkzeug zu entnehmen und es zu dem Bereich zu bringen, in dem der Austausch zwischen der Vorrichtung zum Speichern und Wechseln von Werkzeugen und der Spindel erfolgt, auf Grund der Zunahme der Länge der Wege verlängert wird. So beschreibt zum Beispiel das europäische Patent Nr. 0 522 498 ein Werkzeugmagazin, umfassend eine Einheit zum Wechseln von Werkzeugen, die so abgeändert ist, dass sie eine maximale Anzahl von Werkzeugen aufnehmen kann. Das Vorhandensein einer einzigen beweglichen Einheit, die nicht nur für den Transport des Werkzeugs vom Lagerungsbereich zum Bearbeitungs- und Werkzeugaustauschbereich sorgt, stellt jedoch ein erhebliches Hindernis im Hinblick auf eine rasche Durchführung des Werkzeugwechselvorgangs dar. Die Erhöhung der Anzahl der Werkzeuge führt nur zu einer weiteren Verlangsamung.
Der Anmelder hat daher Forschungsarbeiten auf der Basis einer Vorrichtung zum Speichern und Wechseln von Werkzeugen eines Hochgeschwindigkeitsbearbeitungszentrums durchgeführt, umfassend einen horizontalen Schieber zur endseitigen Aufnahme eines Werkzeugs, die aus einem Modul zur Werkzeuglagerung besteht, welches in einem geschlossenen Raum eine Vielzahl fluchtender Aufnahmen umfasst, die die Werkzeuge derart aufnehmen, dass deren Achsen parallel zur Achse des Schiebers verlaufen und dass sie einer selben vertikalen Lagerungsebene angehören, wie sie zum Beispiel im europäischen Dokument Nr. 0 552 498 beschrieben ist, um auch die Dauer der oben genannten Vorgänge zu beschränken. Ergebnis dieser Forschungsarbeiten war die originale Konzeption einer besonders neuartigen, erfinderischen Vorrichtung zum Speichern und Wechseln von Werkzeugen mit großer Kapazität, die den oben genannten Übelständen abhilft und optimierte Funktionen des Lagerns und Wechselns von Werkzeugen bietet.
Gemäß dem Hauptmerkmal ist die Vorrichtung zum Speichern und Wechseln von Werkzeugen eines Hochgeschwindigkeitsbearbeitungszentrums dadurch gekennzeichnet, dass sie zusätzlich aus folgenden Teilen besteht:
- einem Handhabungsmodul, das zwei Greifer aufweist, die das Ablegen und das Entnehmen wenigstens eines Werkzeugs in bzw. aus einer Aufnahme und seinen Transport in dem oben genannten Raum entlang einer parallel zur Achse des Schiebers verlaufenden Richtung von seiner Aufnahme zu einem Bereich, in dem es zum Austausch mit einem dritten Modul kommt und umgekehrt, besorgen und die sich dabei in einer vertikalen Ebene bewegen, die parallel zur vertikalen Lagerungsebene der Werkzeuge verläuft, und
- einem Übergabemodul, das zwei Greifmittel aufweist und das das im Schieber befindliche Werkzeug von einem Bereich, in dem es zu einem Austausch mit dem Schieber kommt, zu dem Bereich transportiert, in dem ein Austausch mit dem Handhabungsmodul stattfindet, wo dann das Werkzeug übergeben wird und umgekehrt, wobei im Austauschbereich die beiden Greifmittel des Übergabemoduls gegenüber den Greifern des Handhabungsmoduls zu stehen kommen.
Dieses Merkmal ist dadurch besonders vorteilhaft, dass es im Weg des Werkzeugs von seinem Lagerungsbereich zu seinem Verwendungsbereich ein Zwischenmodul hinzufügt. Nicht das Übergabemodul sorgt nämlich für das Ablegen oder Entnehmen des Werkzeugs in bzw. aus dem Lagerungsmodul, sondern das Handhabungsmodul. Umgekehrt ist es nicht das Handhabungsmodul, das für den Transport des Werkzeugs vom Lagerungsbereich zum Schieber sorgt, sondern das Übergabemodul.
Durch das Hinzufügen eines Zwischenelements ist es somit perfekt möglich, die meisten herkömmlichen Vorgänge einer Vorrichtung zum Speichern und Wechseln von Werkzeugen in verborgener Zeit durchzuführen.
So sorgt das Modul zur Übergabe der Werkzeuge zum Beispiel für das Wegführen des vom Schieber gehaltenen Werkzeugs und für seinen Austausch durch ein anderes Werkzeug, während das Handhabungsmodul ein anderes Werkzeug in das Lagerungsmagazin legt. Oder das Handhabungsmodul kann ein neues Werkzeug im Magazin holen, während das Übergabemodul für den Austausch eines Werkzeugs sorgt.
Das Hinzufügen eines Zwischenmoduls ermöglicht es somit, den Bearbeitungsvorgang nicht zu stoppen, wenn das Handhabungsmodul ein soeben verwendetes Werkzeug ablegt und/oder ein neues Werkzeug holt. Somit haben die Größe, das Volumen oder das Werkzeugfassungsvermögen des vom Anmelder erfundenen Moduls zur Lagerung der Werkzeuge keinen Einfluss auf die Schnelligkeit des Werkzeugwechsels der erfindungsgemäßen Vorrichtung, da die Wege zur Ablage, zur Entnahme und zum Transport vom Bereich des Austauschs zwischen dem Übergabemodul und dem Handhabungsmodul zum Lagerungsmodul und umgekehrt durch ein Modul ausgeführt werden, das unabhängig ist von jenem, das die Übergabe ausführt.
Diese Anordnung unterscheidet sich von Vorrichtungen des Stands der Technik, die, wie dies ein Revolver tut, zum Stoppen des Bearbeitungsvorgangs zwingen, wenn sich die Vorrichtung zum Speichern von Werkzeugen dreht, um eine Aufnahme, die das Ablegen des gerade verwendeten Werkzeugs ermöglicht, und eine andere Aufnahme mit einem Werkzeug, das in der neuen Bearbeitungsphase verwendet werden soll, zu präsentieren.
Im Gegensatz zu den Speichervorrichtungen des Stands der Technik, die dazu tendierten, alle Funktionen in einer einzigen Vorrichtung zusammenzufassen, ist dieses neue Konzept einer Vorrichtung zum Speichern und Wechseln von Werkzeugen insofern besonders erfinderisch, als es die Hauptfunktionen solcher Vorrichtung auf drei Module aufteilt, damit diese unabhängig voneinander funktionieren können.
Darüber hinaus garantiert die parallele Anordnung der Achsen der Werkzeuge im Verhältnis zur Achse des Schiebers (die Werkzeuge sind in der Bearbeitungsrichtung ausgerichtet) ein Minimum an zusätzlichen Bewegungen beim Transportieren und Wechseln der Werkzeuge. Diese Anordnung ist insofern besonders vorteilhaft, als die Änderung der Ausrichtung eines Werkzeugs zu Transportzwecken erhebliche Beschleunigungen verlangen kann. Folglich kann die Änderung der Ausrichtung der Werkzeuge, wie z. B. der Übergang von einer Position senkrecht zur Achse des Werkzeugträger- Schiebers in eine parallele Position, eine Änderung der zum Greifen notwendigen Kräfte hervorrufen und somit überdimensionierte Mittel zum Greifen und Bewegen der Werkzeuge verlangen.
Die Anordnung der Werkzeuge, bei der ihre Achsen alle parallel und in derselben vertikalen Ebene enthalten sind, die parallel zur Achse des Schiebers ist, hat neben der Tatsache, dass zusätzliche Bewegungen beim Transport vermieden werden, den Vorteil, dass die Einheit Werkzeugmaschine - Werkzeugmagazin minimale Abmessungen in der Breite hat.
Der Anmelder hat nicht nur ein Zwischenmodul im Verlauf des Transports und Austauschs der Werkzeuge einer Werkzeugmaschine vom Schieber zum Werkzeugmagazin und umgekehrt hinzugefügt, sondern auch das genannte Handhabungsmodul auf günstige Weise mit zwei Armen konzipiert, die jeweils endseitig mit einem Greifer für die Werkzeuge ausgestattet und übereinander in einer selben, senkrecht zur oben genannten vertikalen Lagerungsebene der Werkzeuge verlaufenden vertikalen Ebene angeordnet sind. Diese Arme nehmen zwei Stellungen ein, nämlich:
- eine erste, ausgestreckte Stellung, in der die Werkzeuge abgelegt oder entnommen werden und in der der Greifer so ausgerichtet wird, dass er koaxial zur Achse einer Halterung verläuft,
- eine zweite, zurückgebogene Stellung, in der die Werkzeuge transportiert werden und in der der Greifer sich von der vertikalen Lagerungsebene entfernt.
Diese Anordnung ermöglicht es, zwei Werkzeuge gleichzeitig zu bewegen oder zumindest einen Greifer zum Ergreifen eines vom Übergabemodul präsentierten Werkzeugs frei zu halten.
Neben der Verdopplung der Greifer des Handhabungsmoduls hat der Anmelder auch ein Übergabemodul mit zwei Greifmitteln vorgesehen. Diese Anordnung mit zwei Greifmitteln des Übergabemoduls hat nicht nur den Vorteil, dass mit ein und derselben Aktion des in den Bereich des Austausches mit dem Schieber gelangenden Übergabemoduls das soeben verwendete Werkzeug ergriffen und gleichzeitig mit Hilfe des zweiten Greifmittels das in der folgenden Bearbeitungsphase zu verwendende Werkzeug präsentiert werden kann, sondern sie ermöglicht es auch, die Dauer des Austauschs der Werkzeuge zwischen den beiden Modulen, nämlich dem Übergabe- und dem Handhabungsmodul, zu begrenzen.
Die Begrenzung der Dauer des Austauschs zwischen den verschiedenen Modulen senkt trotz des Hinzufügens eines Zwischenelements die Anzahl der Vorgänge. Die erfindungsgemäße Speichervorrichtung, die drei Module umfasst, nämlich:
- ein Speichermodul,
- ein Handhabungsmodul und
- ein Werkzeugübergabemodul,
wobei das Handhabungs- und das Übergabemodul jeweils mit zwei Greifmitteln ausgestattet sind, ist somit insofern bemerkenswert, als es sowohl die Kriterien für die Kapazität, was die Anzahl der Werkzeuge betrifft, als auch diejenigen für die Schnelligkeit des Ablegens und Entnehmens der Werkzeuge erfüllt.
Diese Vorrichtung, die den neuen, durch die Hochgeschwindigkeitsbearbeitung festgelegten Kriterien auf optimale Weise entspricht, ermöglicht auf Grund ihrer neuartigen und erfinderischen Konzeption ein besonders neuartiges und erfinderisches Arbeitsverfahren, dessen verschiedene Schritte in der folgenden Beschreibung beschrieben werden.
Oben wurden die Grundzüge der Erfindung in ihrer elementarsten Form beschrieben, weitere Details und Merkmale gehen klarer aus der folgenden, nicht erschöpfenden und auf die beiliegenden Zeichnungen Bezug nehmenden Beschreibung einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Speichern und Wechseln von Werkzeugen hervor. Diese Beschreibung bezieht sich auf die beiliegenden Zeichnungen, wobei:
- Fig. 1 eine schematische Gesamtansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Speichern und Wechseln von Werkzeugen ist, die an ihrer rechten Seite an das Gestell eines Hochgeschwindigkeitsbearbeitungszentrums angefügt ist,
- Fig. 2a, 2b, 2c, 2d, 2e, 2f, 2g schematische Vorderansichten der Einheit Werkzeugmaschine- Speichervorrichtung sind, wobei die Speichervorrichtung an ihrer linken Seite an das Gestell einer Werkzeugmaschine angefügt ist, die die Bewegungen und Vorgänge des Austauschs und der Übergabe der Werkzeuge zwischen den verschiedenen Modulen der erfindungsgemäßen Vorrichtung zeigen.
Wie in Fig. 1 dargestellt, besteht die in ihrer Gesamtheit mit D bezeichnete Vorrichtung zum Speichern und Wechseln von Werkzeugen eines Hochgeschwindigkeitsbearbeitungszentrums M, umfassend einen horizontalen Schieber C zur endseitigen Aufnahme eines Werkzeugs 0, aus folgenden Teilen:
- einem Modul zur Werkzeuglagerung 100, welches in einem geschlossenen Raum 110 (mit strichpunktierten Linien dargestellt) eine Vielzahl fluchtender Aufnahmen 120 umfasst, welche die Werkzeuge O derart aufnehmen, dass deren Achsen parallel zur Achse des Schiebers C verlaufen und dass sie einer selben vertikalen Lagerungsebene angehören,
- einem Handhabungsmodul 200, das sich in eine vertikalen Ebene bewegt, die parallel zur vertikalen Lagerungsebene der Werkzeuge O verläuft und so das Ablegen oder das Entnehmen wenigstens eines Werkzeugs O in bzw. aus einer Aufnahme 120 und seinen Transport in dem obengenannten Raum 110 entlang einer parallel zur Achse des Schiebers C verlaufenden Richtung von seiner Aufnahme 120 zu einem Bereich, in dem es zum Austausch mit einem dritten Modul 300 kommt und umgekehrt, besorgt,
- und einem Übergabemodul 300, das das im Schieber C befindliche Werkzeug O von einem Bereich, in dem es zu einem Austausch mit dem Schieber C kommt, zu dem Bereich transportiert, in dem ein Austausch mit dem Handhabungsmodul 200 stattfindet, wo dann das Werkzeug übergeben wird und umgekehrt.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weisen die Aufnahmen 120 des Lagerungsmoduls 100 jeweils eine Halterung auf, die von einer Seite her zugänglich ist und in der das Werkzeug O durch die Schwerkraft gehalten wird. Die Nutzung der Schwerkraft zum Halten des Werkzeugs ermöglicht es, auf ein Greifmittel im Lagerungsmodul 100 zu verzichten.
Gemäß der dargestellten bevorzugten, jedoch nicht erschöpfenden Ausführungsform sind die Halterungen 120 in einer vertikalen Ebene angeordnet, auf der sie mit dem gleichen Achsabstand in der Höhe und mit dem gleichen Abstand in der Länge befestigt sind. Diese besondere Anordnung hat den Vorteil, dass ein Lagerungsmodul 100 geboten wird, das zu hundert Prozent für die Werkzeuge O mit einem bestimmten Durchmesser bestimmt ist, gleichzeitig aber die Lagerung von größeren Werkzeugen ermöglicht, indem die angrenzenden Halterungen 120 freigegeben werden.
Wenn das Bearbeitungszentrum M ein Gestell B umfasst, das insgesamt die Form eines Parallelepipeds aufweist, sind die Halterungen 120 vorteilhafterweise mit ihrer geschlossenen Seite an einer Seitenfläche des Gestells B des Bearbeitungszentrums M befestigt. Dieses Merkmal, verbunden mit der Anordnung der Werkzeugachsen in einer gleichen vertikalen Ebene und parallel zur Achse des Schiebers, ermöglicht es, dass das Vorhandensein eines Lagerungsmoduls 100 mit großer Kapazität die Breite der Einheit praktisch nicht vergrößert.
Gemäß einem besonders vorteilhaften Merkmal der dargestellten Ausführungsform sind die Halterungen 120 nach oben hin offen und kreisbogenförmig ausgebildet, wobei die Winkelhalbierende des durch die beiden Enden des Bogens und das Zentrum der Halterung 120 gebildeten Winkels in einem Winkel α zur Horizontalachse der Halterung 120 geneigt ist. Zweck dieser Neigung ist es, das Halten der in dem Lagerungsmodul befindlichen Werkzeuge durch die Schwerkraft zu erleichtern. Gemäß einer bevorzugten, jedoch nicht erschöpfenden Ausführungsform, die auch dargestellt ist, entspricht der Winkel α einem Absolutwert von 15º.
Gemäß der dargestellten Ausführungsform wird das Lagerungsmodul 100 gebildet aus vier vertikalen Ständern 130, an denen die geschlossenen Seiten der Halterungen 120 befestigt sind, die auf diese Weise vertikale Rampen zum Unterbringen der Werkzeuge bilden, die fest mit einer Seite des Gestells der Werkzeugmaschine M verbunden sind. Da jede Rampe unabhängig ist, ist leicht vorstellbar, dass solche Rampen hinzugefügt, weggenommen, aneinander angenähert oder voneinander entfernt werden, um so ein sehr entwicklungsfähiges Lagerungsmodul 100 zu bieten.
Der Anmelder hat darüber hinaus für die erfindungsgemäße Speichervorrichtung D eine Schnittstelle nach außen vorgesehen, d. h. die Möglichkeit, Werkzeuge im Lagerungsmodul 100 hinzuzufügen, wegzunehmen oder auszutauschen. Eine erste Lösung zur Erfüllung dieser nicht dargestellten Funktion besteht darin, dass ein Teil der Halterungen 120 des Lagerungsmoduls 100 beweglich und einstückig mit einer Öffnungsvorrichtung montiert ist, so dass, wenn sie bewegt werden, die beweglichen Halterungen von außerhalb des Raums 110 des Lagerungsmoduls 100 zugänglich sind und das Beschicken oder Entladen oder aber der Austausch der Werkzeuge O von außen durch einen Bediener oder eine automatisierte Vorrichtung ermöglicht wird. Wenn ein Werkzeug ausgetauscht werden muss, nimmt das Handhabungsmodul 200 es von der Aufnahme, in der es gelagert ist, und führt es zu einer einziehbaren Aufnahme, um es von dem geschlossenen Raum 110 des Speicherungsmoduls abzuziehen und gegebenenfalls durch ein neues Werkzeug zu ersetzen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind diese Halterungen auf Gleitschienen montiert, die sie in einer Translationsbewegung, wie diejenige einer Schublade, nach außen führen. Selbstverständlich erlaubt die gegenseitige Unabhängigkeit der Module das Wechseln der Werkzeuge oder ihren Austausch während der Bearbeitungsvorgänge.
Gemäß einer zweiten Lösung ist ein Teil der Halterungen dadurch einziehbar, dass diese Halterungen fest mit einem abnehmbaren Gehäuse verbunden sind, welches sich zurückzieht und sich wieder in den Raum 110 des Lagerungsmoduls 100 einfindet, um das Beschicken oder das Entladen oder aber den Austausch der Werkzeuge von außen zu ermöglichen. Diese Lösung ist besonders geeignet für ein Wechseln oder einen Austausch der Werkzeuge O mit Hilfe eines Roboterarms oder wenigstens einer automatisierten Vorrichtung, wobei dies aber auch sehr gut durch einen Bediener erfolgen kann.
Gemäß einer besonders günstigen technischen Anordnung wird der Boden des Raums 110 des Lagerungsmoduls durch eine Vorrichtung zum Auffangen der Späne gebildet.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Handhabungsmodul 200 zwei Arme 210 und 220, die jeweils endseitig mit einem Greifer 230 und 240 für die Werkzeuge O ausgestattet und übereinander in einer selben, senkrecht zur oben genannten vertikalen Lagerungsebene der Werkzeuge verlaufenden Ebene angeordnet sind, wobei die Arme 210 und 220 zwei Stellungen einnehmen, nämlich:
- eine erste, ausgestreckte Stellung, in der die Werkzeuge O abgelegt oder entnommen werden und in der der Greif er 230 oder 240 so ausgerichtet wird, dass er koaxial zur Achse einer Halterung 120 verläuft,
- eine zweite, zurückgebogene Stellung, in der die Werkzeuge O transportiert werden und in der der Greifer 230 oder 240 sich von der vertikalen Lagerungsebene entfernt.
Gemäß der genauer in Fig. 2 dargestellten bevorzugten Ausführungsform werden die beiden Arme 210 und 220 gleichzeitig durch ein und dasselbe Stellgerät angetrieben. Die gleichzeitige Bewegung der beiden Arme von einer zurückgebogenen oder Transportstellung, in der die Greifer 230 und 240 von der vertikalen Lagerungsebene entfernt sind, in eine ausgestreckte Stellung, in der die Greifer 230 und 240 so positioniert sind, dass sie koaxial mit den Halterungen 120 sind, hat den Vorteil, dass die Anzahl der Bauteile verringert wird und dass der Betrieb eines solchen Handhabungsmoduls 200 vereinfacht wird.
Um sich an die besondere Anordnung der Öffnung der Halterungen 120 anzupassen, verläuft die gleichzeitige Bewegung der beiden Arme 210 und 220 des Handhabungsmoduls 200 darüber hinaus in einem Winkel (-α) in Bezug auf die Horizontale, um die Werkzeuge O auf optimale Weise aus den Halterungen 120 zu entnehmen und darin abzulegen.
Die beiden Greifer 230 und 240 am Ende der Arme 210 bzw. 220 werden vorteilhafterweise getrennt gesteuert.
Obwohl die Arme 230 und 240 gleichzeitig angetrieben werden, wird das Ergreifen oder die Freigabe der Werkzeuge durch die Greifer 230 und 240 bei beiden Greifern unabhängig voneinander gesteuert.
Bezugnehmend auf Fig. 1 ist festzustellen, dass das Handhabungsmodul 200 eine Antriebsuntergruppe umfasst, die dafür sorgt, dass mittels einer logischen vertikalen Struktur 250, welche vertikale Führungsschienen 251 und 252 und horizontale Schienen 253 und 254, auf denen das Handhabungsmodul 200 verschoben wird, umfasst, das Handhabungsmodul geradlinig in einer parallel zur Lagerungsebene der Werkzeuge verlaufenden vertikalen Ebene verschoben wird.
Für den Fall, dass das Lastenheft einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Speichern und Wechseln von Werkzeugen extrem schnelle Bewegungen des Handhabungsmoduls 200 verlangt, hat der Anmelder vorgesehen, dass das Handhabungsmodul 200 durch Linearmotoren angetrieben werden kann.
Ein besonders vorteilhaftes, jedoch nicht dargestelltes Merkmal der Handhabungsvorrichtung 200 besteht darin, dass die oben genannten Greifer aus zwei Teilen gebildet sind:
- einem eigentlichen Spannungsteil, das aus einer Spannzange besteht, die das Werkzeug O greift,
- und einem Rastteil, das für das Nachstellen der Winkelpositionierung des Werkzeugs O im Verhältnis zu seiner Drehachse sorgt.
Zu diesem Zweck umfasst die Spannzange der oben genannten Greifer 230 und 240 folgende Elemente:
- einerseits eine stationäre Positionier- und Stützgabel des Werkzeugs, die das Werkzeug O zwischen ihren beiden Zinken aufnimmt, und
- andererseits ein bewegliches Haltemittel zum Halten des Werkzeugs in Position, das zum Schließen der Spannzange axialen Druck auf das Werkzeug O ausübt, so dass dieses auf der stationären Positionier- und Stützgabel in Position gehalten wird. Im Unterschied zu herkömmlichen Greifvorrichtungen wird die Greiffunktion der erfindungsgemäßen Greifer 230 und 240 dadurch ausgeübt, dass durch axialen Druck auf die Werkzeuge O diese Werkzeuge auf einer stationären Stützgabel in Position gehalten werden, deren Zinken das Werkzeug O aufnehmen, sich aber zum Greifen nicht bewegen.
Das nicht dargestellte Rastteil seinerseits besteht aus einer Platine, die am hinteren in der Spannzange des Greifers 230 oder 240 eingeklemmten Ende des Werkzeugs positioniert ist und federbelastete Stifte umfasst, die auf einem durchgehenden Teil des hinteren Endes des in der Spannzange eingeklemmten Werkzeugs O eingezogen und in einem ausgehöhlten Teil wieder aufgerichtet werden.
Gemäß einer besonders günstigen Art der Konzeption ist die Platine des Rastteils einstückig mit dem beweglichen Haltemittel zum Halten des Werkzeugs in Position ausgebildet, wobei sie bei der Schließbewegung der Spannzange die Winkelstellung des Werkzeugs O nachstellt. Die Bewegung des Haltemittels zum Halten des Werkzeugs in Position hat somit eine doppelte Funktion, d. h. eine Einstell- und Spannfunktion.
Die Winkeleinstellung der Werkzeuge O ist besonders wichtig. Herkömmlicherweise kann die Elektrospindel oder zumindest das Antriebsmittel des Werkzeugs O die Winkelstellung des Werkzeugs O, das es antreibt, nicht automatisch einstellen, wobei es aber stets in der gleichen Position stehenbleibt. Um das Werkzeug O greifen zu können, ist es daher notwendig, dass die Werkzeuge O dem Schieber C im gleichen Winkel präsentiert werden.
Da aber nun die Halterungen 120 die Werkzeuge O durch die Schwerkraft halten, war es besonders wichtig, dass das Handhabungsmodul 200 die Winkelposition des Werkzeugs O bei seiner Ergreifung und seinem Transport sowie bei seiner Entnahme einstellt. Das Einziehen der Stifte zur Einstellung der Winkelposition hat den Vorteil, das Einspannen des Werkzeugs O nicht zu stören, wenn dieses an seinem hinteren Ende keinen ausgehöhlten Teil aufweist.
Da die Gabel der Greifer 230 und 240 stationär bleibt, kann das Zentrieren des Werkzeugs O in Bezug auf die Achse der durch diese Gabel gebildeten Halterung sehr gut durch einen Zentrierkegel erfolgen, der fest mit dem Haltemittel zum Halten des Werkzeugs in Position verbunden ist und beim Schließen der Zange gegen den hinteren Teil des Werkzeugs O drückt.
Da das Handhabungsmodul 200 die Werkzeuge O stets im gleichen Winkel nimmt, transportiert und präsentiert, muss das Übergabemodul 300 dieses Kriterium berücksichtigen, wenn es die Werkzeuge O vom Austauschbereich mit dem Handhabungsmodul 200 in den Austauschbereich mit dem Schieber C bringt.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Übergabemodul 300 zwei Greifmittel 310 und 320, die in dem Bereich, in dem es zu einem Austausch mit dem oben genannten Handhabungsmodul 200 kommt, gegenüber den Greifern 230 und 240 desselben zu stehen kommen, um das zu verwendende Werkzeug O in Empfang zu nehmen und das soeben verwendete Werkzeug O zurückzugeben, und die in einem Bereich, in dem es zu einem Austausch mit dem Schieber C kommt, und in einer senkrecht zur Drehachse der Werkzeuge O verlaufenden Ebene mindestens eine Stellung einnehmen, die es ihnen erlaubt, das soeben benutzte Werkzeug O und das zur Verwendung anstehende Werkzeug O in ein und derselben Winkelstellung aufzunehmen bzw. anzubieten.
Wie dargestellt, dreht sich ein erstes Greifmittel 310 des oben genannten Übergabemoduls 300 um einen ersten festen, in dem Gestell B integrierten Punkt A, und ein zweites Greifmittel 320 führt eine durch die Drehbewegung des ersten Greifmittels 310 gesteuerte Bewegung aus, die dafür sorgt, dass es zu einer Änderung der Winkelpositionierung des zweiten Greifmittels 320 im Verhältnis zum ersten 310 kommt.
Aus Gründen des Raumbedarfs im Bearbeitungsbereich bleibt der Werkzeugträgerschieber C des Bearbeitungszentrums M während des Werkzeugwechsels fix in der Bewegungsebene senkrecht zur Drehachse der Werkzeuge O. Die fixe Position des Schiebers C während der Werkzeugwechselphasen verlangt daher, dass die beiden Greifmittel 310 und 320 der Übergabevorrichtung 300 nacheinander genau auf die selbe Weise in dem Bereich positioniert werden, in dem es zum Austausch mit dem Schieber C kommt.
Darüber hinaus ist, wie dies in Fig. 2b dargestellt ist, die Drehbewegung des Übergabemoduls 300 an eine Translationsbewegung einer Schutzkappe 400 gekoppelt, welche den Austauschbereich zwischen Handhabungsmodul 200 und Übergabemodul 300 vom Bearbeitungsbereich trennt.
Wie in Fig. 2a dargestellt ist, ist das zweite Greifmittel 320 des Übergabemoduls 300 einstückig mit einer im Verhältnis zum ersten Greifmittel 310 schwenkbar gelagerten Platine 321 ausgebildet, wobei die Platine 321 in Gleitverbindung mit einem um einen zweiten festen Punkt E des Gestells B schwenkbar gelagerten Gleitschienenkörper 322 steht, wobei der Abstand zwischen dem ersten festen Schwenkpunkt A und dem zweiten festen Schwenkpunkt B derart ist, dass die Greifmittel 310 und 230 in einem solchen Winkel zueinander stehen, dass die beiden Greifmittel 310 und 320 in einem gemeinsamen Punkt ihrer Laufbahn immer die gleiche Winkelausrichtung haben.
Die vom Anmelder konzipierte und oben beschriebene Vorrichtung verwendet ein Arbeitsverfahren, dessen verschiedene Schritte dem in allen Teilen von Fig. 2 dargestellten Zyklus folgen.
In Fig. 2a befindet sich das Handhabungsmodul 200 in seiner Transportposition und umfasst einen ersten freien Greifer 230 und einen zweiten Greifer 240 mit einem ersten Werkzeug O1,
wobei ein Bearbeitungsvorgang mit einem zweiten Werkzeug O2 stattfindet,
wobei das Übergabemodul 300 dem Handhabungsmodul 200 gegenübersteht und ein erstes Greifmittel 310 ein drittes Werkzeug O3 festhält und sich dabei gegenüber dem ersten freien Greifer 230 des Handhabungsmoduls 200 befindet, und ein zweites freies Greifmittel 320 dem zweiten, das erste Werkzeug O1 haltenden Greifer 240 gegenübersteht.
Fig. 2b zeigt eine Zwischenposition, in der sich das Handhabungsmodul 200 von seinem Austauschbereich mit dem Übergabemodul 300 entfernt hat, um das Werkzeug O1 in die dafür bestimmte Halterung einzulegen. Hierzu führen die beiden Arme 210 und 220 eine nach unten führende Translationsbewegung zum Lagerungsmodul 100 aus, wobei der erste Greifer 230 dabei offen bleibt, während der zweite, das erste Werkzeug O1 haltende Greifer 240 sich zur Freigabe des Werkzeugs öffnet, die Schutzkappe 400 gleichzeitig mit der Pendelbewegung des Übergabemoduls 300 versenkt wird, der Bearbeitungsvorgang zum Stillstand kommt und sich der Schieber C auf seine stationäre Position zubewegt, in der die Werkzeuge O gewechselt werden und auf deren Höhe das freie Greifmittel 320 des Übergabemoduls 300 zu stehen gekommen ist.
Fig. 2c zeigt eine Zwischenposition, in der sich die beiden Arme 210 und 220 des Handhabungsmoduls 200 mit ihrem jeweiligen freien Greifer 230 und 240 in Transportstellung befinden, wobei das Handhabungsmodul 200 in Wartestellung ist, während der Schieber C seine feste Übergabeposition derart eingenommen hat, dass das zweite Werkzeug O2 mit dem freien Greifmittel 320 des Übergabemoduls 300 in Eingriff steht und dass durch Rückzug des Schiebers C dieser das zweite Werkzeug O2 freigibt. Das Übergabemodul 300 befindet sich in der gleichen Position wie diejenige, die in Fig. 2b dargestellt ist, wobei die Achse des Schiebers C mit der Achse der Halterung fluchtet, die durch das freie Greifmittel 320 definiert wird, so dass sich die beiden Zinken 323 und 324 der Federzange, die das Greifmittel 320 bilden, auf einer zum Ergreifen des Werkzeugs O bestimmten Fläche um das Werkzeug O2 schließen.
Fig. 2d zeigt eine Zwischenposition, in der sich das Handhabungsmodul 200 verschiebt und seine Arme 210 und 220 ausstreckt, wobei es seinen ersten Greifer 230 zum Greifen eines vierten Werkzeugs O4 antreibt und der zweite Greifer 240 frei bleibt, während das Übergabemodul 300 geschwenkt wird, um in seiner festen Position des Werkzeugwechsels und in der geeigneten Winkelausrichtung das dritte Werkzeug O3 derart anzubieten, dass durch das Vorschieben des Schiebers C dieser mit dem dritten Werkzeug O3 fest verbunden wird. Das Greifmittel 310 platziert bei seinem Stillstand das dritte Werkzeug O3 koaxial mit der Achse des Schiebers V und in der gleichen Winkelposition wie das zweite Werkzeug O2.
Fig. 2e zeigt eine Zwischenposition, in der die Arme 210 und 220 des Handhabungsmoduls 200 wieder die Transportstellung einnehmen, so dass dieses das vierte Werkzeug O4 vom Lagerungsmodul 100 zu dem Bereich bringt, in dem ein Austausch zwischen dem Handhabungsmodul 200 und dem Übergabemodul 300 stattfindet, während der Schieber C das dritte Werkzeug O3 dadurch freigibt, dass er sich in einer senkrecht zur Rotationsachse der Werkzeuge O verlaufenden Ebene verschiebt.
Fig. 2f zeigt eine Position, in der sich das Handhabungsmodul 200 in dem Bereich, in dem es zu einem Austausch mit dem Übergabemodul 300 kommt, in der Transportstellung befindet, wobei sich in seinem ersten Greifer 230 das vierte Werkzeug O4 befindet, während das Übergabemodul 300 von dem Bereich, in dem es einen Austausch mit dem Schieber C vornimmt, in den Bereich schwenkt, in dem ein Austausch mit dem Handhabungsmodul 200 stattfindet, wobei sich in seinem zweiten Greifmittel 320 das zweite Werkzeug O2 befindet, und zwar derart, dass das erste 310 und zweite 320 Greifmittel des Übergabemoduls 300 gegenüber dem ersten 230 und zweiten 240 Greifer des Handhabungsmoduls 200 zu stehen kommen, wobei das Schwenken dazu führt, dass die Schutzkappe 400 wieder ihren Platz einnimmt, woraufhin ein Bearbeitungsvorgang mit dem dritten Werkzeug O3 gestartet wird.
Fig. 2g zeigt eine Zwischenposition, in der das Handhabungsmodul 200 seine Arme 210 und 220 derart ausstreckt, dass das im ersten Greifer 230 gehaltene vierte Werkzeug O4 mit dem ersten Greifmittel 310 des Übergabemoduls 300 in Eingriff kommt und dass das im zweiten Greifmittel 320 gehaltene zweite Werkzeug O2 in den zweiten Greifer 240 des Handhabungsmoduls 200 gebracht wird, woraufhin dieses dann die Öffnung des ersten Greifers 230 und das Schließen des zweiten Greifers 240 derart steuert, dass bei Rückkehr des Handhabungsmoduls 200 in die Transportposition das zweite Werkzeug O2 sich in dem zweiten Greifer 240 befindet und das vierte Werkzeug O4 mit dem ersten Greifmittel 310 des Übergabemoduls 300 in Eingriff ist, wobei währenddessen ein Bearbeitungsvorgang mit dem dritten Werkzeug O3 stattfindet, womit die in Fig. 2a dargestellte Anfangsposition wiederholt wird.
Man wird verstehen, dass der Zweck der obigen Beschreibung und Darstellung einer Vorrichtung zum Speichern und Wechseln von Werkzeugen einer Werkzeugmaschine und des Arbeitsverfahren einer solchen Vorrichtung eine Offenbarung und nicht eine Beschränkung ist. Selbstverständlich können an dem obigen Beispiel verschiedene Anpassungen, Änderungen und Verbesserungen vorgenommen werden, ohne deswegen den Rahmen der Erfindung zu verlassen.

Claims

1. Vorrichtung zum Speichern und Wechseln von Werkzeugen (D) eines Hochgeschwindigkeitsbearbeitungszentrums (M) umfassend einen horizontalen Schieber (C) zur endseitigen Aufnahme eines Werkzeugs (O), die aus einem Modul zur Werkzeuglagerung (100) besteht, welches in einem geschlossenen Raum (110) eine Vielzahl fluchtender Aufnahmen (120) umfasst, wobei diese Aufnahmen die Werkzeuge (O) derart aufnehmen, dass deren Achsen parallel zur Achse des Schiebers (C) verlaufen und dass sie einer selben vertikalen Lagerungsebene angehören, DADURCH GEKENNZEICHNET, DASS diese Vorrichtung zusätzlich aus den folgenden Teilen besteht:

- einem Handhabungsmodul (200), das zwei Greifer aufweist, die das Beschicken und das Entnehmen wenigstens eines Werkzeugs (O) in bzw. aus einer Aufnahme (120) und seinen Transport in den oben genannten Raum (110) entlang einer parallel zur Achse des Schiebers (C) verlaufenden Richtung von seiner Aufnahme (120) zu einem Bereich, in dem es zum Austausch mit einem dritten Modul (300) kommt und umgekehrt, besorgen und die sich dabei in einer vertikalen Ebene bewegen, die parallel zur vertikalen Lagerungsebene der Werkzeuge (O) verläuft, und

- einem Übergabemodul (300), das zwei Greifmittel aufweist und das das im Schieber (C) befindliche Werkzeug (O) von einem Bereich, in dem es zu einem Austausch mit dem Schieber (C) kommt, zu dem Bereich transportiert, in dem ein Austausch mit dem Handhabungsmodul (200) stattfindet, wo dann das Werkzeug übergeben wird und umgekehrt, wobei im Austauschbereich die beiden Greifmittel des Übergabemoduls gegenüber den Greifern des Handhabungsmoduls zu stehen kommen.

2. Vorrichtung (D) nach Anspruch 1, DADURCH GEKENNZEICHNET, DASS die Aufnahmen (120) des oben genannten Lagerungsmoduls (100) jeweils eine Halterung aufweisen, die von einer Seite her zugänglich ist und in der das Werkzeug (O) durch die Schwerkraft gehalten wird.

3. Vorrichtung (D) nach den Ansprüchen 1 und 2, in der das Bearbeitungszentrum (M) ein Gestell (B) umfasst, das insgesamt die Form eines Parallelepipeds aufweist, DADURCH GEKENNZEICHNET, DASS die Halterungen (120) an einer Seitenfläche des Gestells (B) des oben genannten Bearbeitungszentrums (M) befestigt sind.

4. Vorrichtung (D) nach den Ansprüchen 1 und 2, DADURCH GEKENNZEICHNET, DASS die Halterungen (120) nach oben hin offen sind und kreisbogenförmig ausgebildet sind, wobei die Winkelhalbierende des durch die Leiden Enden des Bogens und das Zentrum der Halterung (120) gebildeten Winkels in einem Winkel a zur Horizontalachse der Halterung (120) geneigt ist.

5. Vorrichtung (D) nach den Ansprüchen 1 und 2, DADURCH GEKENNZEICHNET, DASS ein Teil der Halterungen (120) des Lagerungsmoduls (100) beweglich und einstückig mit einer Öffnungsvorrichtung montiert ist, so dass, wenn sie bewegt werden, die beweglichen Halterungen von außerhalb des Raums (110) des Lagerungsmoduls (100) zugänglich sind und das Beschicken oder Entladen oder aber der Austausch der Werkzeuge (O) von außen ermöglicht wird.

6. Vorrichtung (D) nach den Ansprüchen 1 und 2, DADURCH GEKENNZEICHNET, DASS ein Teil der Halterungen (120) dadurch einziehbar ist, dass diese Halterungen fest mit einem abnehmbaren Gehäuse verbunden sind, welches sich zurückzieht und sich wieder in den Raum des Lagerungsmoduls einfindet, um das Beschicken oder das Entladen oder aber den Austausch der Werkzeuge (O) von außen zu ermöglichen.

7. Vorrichtung (D) nach Anspruch 1, DADURCH GEKENNZEICHNET, DASS das Handhabungsmodul (200) zwei Arme (210 und 220) umfasst, die jeweils endseitig mit einem Greifer (230 und 240) für die Werkzeuge (O) ausgestattet und übereinander in einer selben, senkrecht zur oben genannten vertikalen Lagerungsebene der Werkzeuge (O) verlaufenden vertikalen Ebene angeordnet sind, wobei die Arme (210 und 220) zwei Stellungen einnehmen, nämlich:

- eine erste, ausgestreckte Stellung, in der die Werkzeuge beschickt oder entladen werden und in der der Greifer (230 oder 240) so ausgerichtet wird, dass er koaxial zur Achse der Halterung (120) verläuft,

- eine zweite, zurückgebogene Stellung, in der die Werkzeuge (O) transportiert werden und in der der Greifer (230 oder 240) sich von der vertikalen Lagerungsebene entfernt.

8. Vorrichtung (D) nach Anspruch 7, DADURCH GEKENNZEICHNET, DASS die beiden Arme (210 und 220) gleichzeitig durch ein und dasselbe Stellgerät angetrieben werden.

9. Vorrichtung (D) nach Anspruch 7, DADURCH GEKENNZEICHNET, DASS die beiden Greifer (230 und 240) getrennt gesteuert werden.

10. Vorrichtung (D) nach den Ansprüchen 4 und 8, DADURCH GEKENNZEICHNET, DASS der gleichzeitige Bewegungsablauf der beiden Arme (210 und 220) des oben genannten Handhabungsmoduls (200) in einem Winkel (- α) zur Horizontalen verläuft, so dass die Werkzeuge (O) aus den Halterungen (120) entnommen und in diese hineingegeben werden.

11. Vorrichtung (D) nach Anspruch 7, DADURCH GEKENNZEICHNET, DASS das Handhabungsmodul (200) eine Antriebsuntergruppe umfasst, die dafür sorgt, dass mittels einer logischen vertikalen Struktur (250), welche vertikale Führungsschienen (251 und 252) und horizontale Schienen (253 und 254), auf denen das Handhabungsmodul (200) verschoben wird, umfasst, das Handhabungsmodul geradlinig in einer parallel zur Lagerungsebene der Werkzeuge verlaufenden vertikalen Ebene verschoben wird.

12. Vorrichtung (D) nach Anspruch 7, DADURCH GEKENNZEICHNET, DASS die oben genannten Greifer (230 und 240) aus zwei Teilen gebildet sind:

- einem eigentlichen Spannungsteil, das aus einer Spannzange besteht, die das Werkzeug (O) greift,

- und einem Rastteil, das für das Nachstellen der Winkelpositionierung des Werkzeugs (O) im Verhältnis zu seiner Drehachse sorgt.

13. Vorrichtung (D) nach Anspruch 12, DADURCH GEKENNZEICHNET, DASS die Spannzange der oben genannten Greifer (230 und 240) folgende Elemente umfasst:

- einerseits eine stationäre Positionier- und Stützgabel des Werkzeugs (O), die das Werkzeug (O) zwischen ihren beiden Zinken aufnimmt, und

- andererseits ein Haltemittel zum Halten des Werkzeugs in einer beweglichen Position, das zum Schließen der Spannzange axialen Druck auf das Werkzeug (O) ausübt, so dass dieses auf der stationären Positionier- und Stützgabel in Position gehalten wird.

14. Vorrichtung (D) nach Anspruch 13, DADURCH GEKENNZEICHNET, DASS das Rastteil aus einer Platine besteht, die am hinteren in der Spannzange des Greifers (230 oder 240) eingeklemmten Ende des Werkzeugs (O) positioniert ist und federbelastete Stifte umfasst, die auf einen durchgehenden Teil des hinteren Endes des in der Spannzange eingeklemmten Werkzeugs (O) eingezogen und in einem ausgehöhlten Teil wieder aufgerichtet werden.

15. Vorrichtung (D) nach Anspruch 14, DADURCH GEKENNZEICHNET, DASS die Platine des Rastteils einstückig mit dem Haltemittel zum Halten des Werkzeugs in einer beweglichen Position ausgebildet ist und bei der Schließbewegung der Spannzange die Winkelstellung des Werkzeugs (O) nachstellt.

16. Vorrichtung (D) nach den Ansprüchen 1 und 7, DADURCH GEKENNZEICHNET, DASS das Übergabemodul (300) zwei Greifmittel (310 und 320) umfasst, die in dem Bereich, in dem es zu einem Austausch mit dem oben genannten Handhabungsmodul (200) kommt, gegenüber den Greifern (230 und 240) desselben zu stehen kommen, um das zu verwendende Werkzeug (O) in Empfang zu nehmen und das soeben verwendete Werkzeug (O) zurückzugeben, und die in dem Bereich, in dem es zu einem Austausch mit dem Schieber (C) kommt, und in einer senkrecht zur Drehachse der Werkzeuge (O) verlaufenden Ebene mindestens eine Stellung einnehmen, die es ihnen erlaubt, das soeben benutzte Werkzeug (O) und das zur Verwendung anstehende Werkzeug (O) in ein und derselben Winkelstellung aufzunehmen bzw. anzubieten.

17. Vorrichtung (D) nach Anspruch 14, in der der Schieber (C) des Bearbeitungszentrums (M) in der senkrecht zur Drehachse der Werkzeuge (O) verlaufenden Bewegungsebene stationär bleibt, DADURCH GEKENNZEICHNET, DASS ein erstes Greifmittel (310) des oben genannten Übergabemoduls (300) um einen ersten festen, in dem Gestell (B) integrierten Punkt (A) dreht, und das zweite Greifmittel (320) eine durch die Drehbewegung des ersten Greifmittels (310) gesteuerte Bewegung ausführt, die dafür sorgt, dass es zu einer Änderung der Winkelpositionierung des zweiten Greifmittels (320) im Verhältnis zum ersten (310) kommt.

18. Vorrichtung (D) nach Anspruch 15, DADURCH GEKENNZEICHNET, DASS die Drehbewegung des Übergabemoduls (300) an eine Translationsbewegung einer Schutzkappe (400) gekoppelt ist, welche den Austauschbereich zwischen Handhabungsmodul (200) und Übergabemodul (300) von dem Bearbeitungsbereich trennt.

19. Vorrichtung (D) nach Anspruch 16, DADURCH GEKENNZEICHNET, DASS das zweite Greifmittel (320) des Übergabemoduls (300) einstückig mit einer im Verhältnis zum ersten Greifmittel (310) schwenkbar gelagerten Platine (321) ausgebildet ist, wobei die Platine (321) in Gleitverbindung mit einem um einen zweiten festen Punkt (E) des Gestells (B) schwenkbar gelagerten Gleitschienenkörper (322) steht, wobei der Abstand zwischen dem ersten festen Schwenkpunkt (A) und dem zweiten festen Schwenkpunkt (E) derart ist, dass die Greifmittel (310 und 320) in einem solchen Winkel zueinander stehen, dass die beiden Greifmittel (310 und 320) in einem gemeinsamen Punkt ihrer Laufbahn die gleiche Winkelausrichtung haben.

20. Arbeitsverfahren einer Vorrichtung zum Speichern und Wechseln von Werkzeugen (D) eines Hochgeschwindigkeitsbearbeitungszentrums (M) umfassend einen horizontalen Schieber (C) zur endseitigen Aufnahme eines Werkzeugs (O), die aus folgenden Teilen besteht:

- einem Modul zur Lagerung (100) von Werkzeugen (O), das in einem geschlossenen Raum (110) eine Vielzahl fluchtender Aufnahmen (120) umfasst, wobei diese Aufnahmen die Werkzeuge (O) derart aufnehmen, dass deren Achsen parallel zur Achse des Schiebers (C) verlaufen und dass sie einer selben vertikalen Lagerungsebene angehören,

- einem Handhabungsmodul (200), das das Beschicken oder das Entnehmen wenigstens eines Werkzeugs (O) in bzw. aus einer Aufnahme (120) und seinen Transport in den oben genannten Raum (110) entlang einer parallel zur Achse des Schiebers (C) verlaufenden Richtung von seiner Aufnahme (120) zu einem Bereich, in dem es zum Austausch mit einem dritten Modul (300) kommt und umgekehrt, besorgt und sich dabei in einer parallel zur vertikalen Lagerungsebene der Werkzeuge (O) verlaufenden vertikalen Ebene bewegt, und

- einem Übergabemodul (300), das das im Schieber (C) befindliche Werkzeug (O) von einem Bereich, in dem es zu einem Austausch mit dem Schieber (C) kommt, zu dem Bereich transportiert, in dem ein Austausch mit dem Handhabungsmodul (200) stattfindet, wo dann das Werkzeug übergeben wird und umgekehrt,

wobei das Handhabungsmodul (200) zwei Arme (210 und 220) umfasst, die jeweils endseitig mit einem Greifer (230 und 240) für die Werkzeuge (O) ausgestattet sind und übereinander in einer selben senkrecht zur oben genannten vertikalen Lagerungsebene der Werkzeuge (O) verlaufenden vertikalen Ebene angeordnet sind, wobei die Arme (210 und 220) zwei Stellungen einnehmen, nämlich:

- eine zweite, zurückgebogene Stellung, in der die Werkzeuge (O) transportiert werden und in der der Greifer (230 oder 240) sich von der vertikalen Lagerungsebene entfernt, wobei das Übergabemodul (300) zwei Greifmittel (310 und 320) umfasst, die in dem Bereich, in dem es zu einem Austausch mit dem oben genannten Handhabungsmodul (200) kommt, gegenüber den Greifern (230 und 240) desselben zu stehen kommen, um das zu verwendende Werkzeug (O) in Empfang zu nehmen und das soeben verwendete Werkzeug (O) zurückzugeben, und die in dem Bereich, in dem es zu einem Austausch mit dem Schieber (C) kommt, und in einer senkrecht zur Drehachse der Werkzeuge (O) verlaufenden Ebene mindestens eine Stellung einnehmen, die es ihnen erlaubt, das soeben benutzte Werkzeug (O) und das zur Verwendung anstehende Werkzeug (O) in ein und derselben Winkelstellung aufzunehmen bzw. anzubieten,

wobei das Handhabungsmodul (200) sich in seiner Transportposition befindet und einen ersten freien Greifer (230) und einen zweiten, ein erstes Werkzeug (O1) haltenden Greifer (240) umfasst,

wobei ein Bearbeitungsvorgang mit einem zweiten Werkzeug (O2) stattfindet,

wobei das Übergabemodul (300) dem Handhabungsmodul (200) gegenübersteht, und sein erstes Greifmittel (310) ein drittes Werkzeug (O3) festhält und sich dabei gegenüber dem ersten freien Greifer (230) des Handhabungsmoduls (200) befindet, und sein zweites, freies Greifmittel (320) dem zweiten, das erste Werkzeug (O1) haltenden Greifer (240) gegenübersteht, DADURCH GEKENNZEICHNET, DASS das Verfahren darin besteht, die folgenden Schritte zu befolgen:

- in einem ersten Schritt entfernt sich das Handhabungsmodul (200) von seinem Austauschbereich mit dem Übergabemodul (300), um in seine Lagerhalterung (120) das erste Werkzeug (O1) einzulegen, wobei es hierzu mit seinen Armen eine nach unten führende Translationsbewegung zum Lagerungsmodul (100) hin beschreibt, wobei der erste Greifer (230) dabei offen bleibt, der zweite, das erste Werkzeug (O1) haltende Greifer (240) sich zur Freigabe des Werkzeugs (O1) öffnet, während der Bearbeitungsvorgang zum Stillstand kommt, das Übergabemodul (300) schwenkt von seiner Stellung in dem Bereich, in dem es zum Austausch mit dem Handhabungsmodul (200) kommt, in eine Stellung in dem Bereich, in dem ein Austausch mit dem Schieber (C) stattfindet, wodurch die Schutzkappe (400) eingezogen wird, der Schieber (C) bewegt sich auf eine stationäre Position zu, in der die Werkzeuge (O) gewechselt werden, und auf deren Höhe das freie Greifmittel (320) des Übergabemoduls (300) zu stehen kommt,

- in einem zweiten Schritt befinden sich die beiden Arme (210 und 220) des Handhabungsmoduls (200) mit ihrem jeweiligen freien Greifer (230 und 240) in Transportstellung, wobei das Handhabungsmodul (200) in Wartestellung ist, während der Schieber (C) seine feste Übergabeposition derart eingenommen hat, dass das zweite Werkzeug (O2) mit dem freien Greifmittel (320) des Übergabemoduls (300) in Eingriff steht und dass, durch Rückzug des Schiebers (C), dieser das zweite Werkzeug (O2) freigibt,

- in einem dritten Schritt verschiebt sich das Handhabungsmodul (200) und streckt seine Arme (210 und 220) aus, wobei es seinen ersten Greifer (230) zum Greifen eines vierten Werkzeugs (O4) antreibt und der zweite Greifer (240) frei bleibt, während das Übergabemodul (300) geschwenkt wird, um in seiner festen Position des Werkzeugwechsels und in der geeigneten Winkelausrichtung das dritte Werkzeug (O3) derart anzubieten, dass durch das Vorschieben des Schiebers (C) dieser mit dem dritten Werkzeug (O3) fest verbunden wird,

- in einem vierten Schritt nehmen die Arme (210 und 220) des Handhabungsmoduls (200) wieder die Transportstellung ein, so dass dieses das vierte Werkzeug (O4) vom Lagerungsmodul (100) zu dem Bereich bringt, in dem ein Austausch zwischen dem Handhabungsmodul (200) und dem Übergabemodul (300) stattfindet, während der Schieber (C) das dritte Werkzeug (O3) dadurch freigibt, dass er sich in einer senkrecht zur Rotationsachse der Werkzeuge (O) verlaufenden Ebene verschiebt,

- in einem fünften Schritt ist das Handhabungsmodul (200) in dem Bereich, in dem es zu einem Austausch mit dem Übergabemodul (300), das in seinem ersten Greifer (230) das vierte Werkzeug (O4) hält, kommt, in der Transportstellung, während das Übergabemodul (300) von seinem Bereich, in dem es einen Austausch mit dem Schieber (C) vornimmt, in den Bereich schwenkt, in dem ein Austausch mit dem mit seinem zweiten Greifmittel (320) das zweite Werkzeug (O2) haltenden Handhabungsmodul (200) stattfindet, wobei dieses Schwenken derart erfolgt, dass die ersten (310) und zweiten (320) Greifmittel des Übergabemoduls (300) gegenüber den ersten (230) und zweiten (240) Greifern des Handhabungsmoduls (200) zu stehen kommen und dass die Schutzkappe (400) wieder ihren Platz einnimmt, woraufhin ein Bearbeitungsvorgang mit dem dritten Werkzeug (O3) gestartet wird,

- in einem sechsten Schritt streckt das Handhabungsmodul (200) seine Arme (210 und 220) derart aus, dass das im ersten Greifer (230) gehaltene Werkzeug (O4) mit dem ersten Greifmittel (310) des Übergabemoduls (300) in Eingriff kommt und dass das im zweiten Greifmittel (240) gehaltene zweite Werkzeug (O2) in den zweiten Greifer (240) des Handhabungsmoduls (200) gebracht wird, woraufhin dieses dann die Öffnung des ersten Greifers (230) und das Schließen des zweiten Greifers (240) derart steuert, dass bei Rückkehr des Handhabungsmoduls (200) in die Transportstellung das zweite Werkzeug (O2) sich in dem zweiten Greifer (240) befindet und das vierte Werkzeug (O4) mit dem ersten Greifmittel (310) des Übergabemoduls (300) in Eingriff ist, wobei währenddessen ein Bearbeitungsvorgang mit dem dritten Werkzeug (O3) stattfindet, der die Anfangssituation wiederholt.