DE8809047U1

DE8809047U1 - Tool changing device for machine tools

Info

Publication number: DE8809047U1
Application number: DE8809047U
Authority: DE
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1988-07-14
Filing date: 1988-07-14
Publication date: 1989-11-16

Description

B. 21926
20.6.1988 St/PiB. 21926
20.6.1988 St/Pi

KOBSKI BOSCH GMBH, 7000 SXOTTGAKT 10 Tool changing device for machine tools State of the art

Die Erfindung geht aus von einer Werkzeugwechselvorrichtung für Werkzeugmaschinen nach der Gattung des Hauptanspruchs. Solche Wechselvorrichtungen werden bei Werkzeugmaschinen und Handhabungsgeräten eingesetzt, um die für einen Werkzeugaustausch erforderlichen Wechfttflzeiten möglichst klein zu halten. Bekannte Wechselvorrichtungen arbeiten nach folgenden Prinzipien:The invention is based on a tool changing device for machine tools according to the type of the main claim. Such changing devices are used in machine tools and handling devices in order to keep the changeover times required for a tool exchange as short as possible. Known changing devices work according to the following principles:

a) Die Arbeitsspindel fährt zu einem Magazin, legt das gebrauchte Werkzeug ab und entnimmt ein neues Werkzeug.a) The work spindle moves to a magazine, deposits the used tool and removes a new tool.

b) Ein Magazin fährt zur Arbeitsspindel, übernimmt das gebrauchte Werkzeug und übergibt das neue Werkzeug der Arbeitsspindel.b) A magazine moves to the work spindle, takes over the used tool and transfers the new tool to the work spindle.

Bei einer bekannten Wechselvorrichtung wird das Magazin durch eine horizontal oder vertikal gelagerte Scheibe gebildet. Am Scheibenumfang sind die Werkseugaufnahmen vorgesehen, die seitlich, d.h. zum Umfang der Scheibe hin, offen sind. Die in den Aufnahmen gespeicherten Werkzeuge sind jeweils durch ein Verriegelungsglied gesichert, welches konstruktionsbedingt relativ weit über den Umfang der Magasinscheibe hinausragt.In a known changing device, the magazine is formed by a horizontally or vertically mounted disk. The tool holders are provided on the disk circumference and are open at the sides, i.e. towards the disk circumference. The tools stored in the holders are each secured by a locking element which, due to the design, protrudes relatively far beyond the circumference of the magazine disk.

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B. 21926B. 21926

Advantages of the invention

Die erfindungsgemäße Werkzeugwechselvorrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß die Zuführung der Werkzeuge zu der Wechselstelle in freizügiger Weise auf beliebigen Bahnen und in beliebigen Sichtungen erfolgen kann, wodurch eine optimale Anpassung an die jeweils vorliegenden Platzverhältnisse und weitere Parameter möglich ist. Die Werkzeug-Tragkörper können sowohl horizontal als auch vertikal um?rufend angeordnet sein. Ebenso ist as möglich, vertikal-horizontal ut-laufende Tragkörper zu verwenden. Für den Transport der Tragkörper stehen ebenfalls vielfältige Möglichkeiten o£fen. Die Tragkörperbewegung kann durch Schwerkraft in einer Kutsche, auf Bollenbahnen, auf Schienenführungen, auf Gurtband- oder Kettenförderern oder auf einer Kombination der genannten Mittel erfolgen, wobei auch Umlenkungen oder Verlagerungen der Tragkörper auf andere Ebenen möglich sind. Von Bedeutung ist ferner, daß die Werkzeuge bei horizontalem Umlauf der Tragkörper durch Schwerkraft in ihren Aufnahmen festgehalten werden, sodaß zusätzliche Verriegelungsglieder zur Lagesicherung der Werkzeuge entbehrlich werden.The tool changing device according to the invention with the characterizing features of the main claim has the advantage that the tools can be fed to the changing point in a free manner on any path and in any view, which enables optimal adaptation to the respective space conditions and other parameters. The tool carrier bodies can be arranged both horizontally and vertically. It is also possible to use vertically-horizontally running carrier bodies. There are also many options for transporting the carrier bodies. The carrier body movement can take place by gravity in a carriage, on bollard tracks, on rail guides, on belt or chain conveyors or on a combination of the above-mentioned means, whereby deflections or relocations of the carrier bodies to other levels are also possible. It is also important that the tools are held in their holders by gravity when the support bodies rotate horizontally, so that additional locking elements to secure the position of the tools are no longer necessary.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Werkzeugwechselvorrichtung möglich. Eine besonders einfache, teilesparende Ausführuagsform der Vorrichtung besteht darin, daß die Tragkörper in einer oder mehreren Beinen angeordnet sind, und daß die Transportvorrichtung unmittelbar im den jeweils äußeren Tragkörpern einer Beihe angreift. Die Tragkörper haben bevorzugt identische Form und Abmessungen, u» dun Steuerungsaufwand für die Transportvorrichtung gering su halten. Hohe $t>nauigkeitsanfor4#rungen an die Werkzeugaufnahmen lassen sich dadurch vermeiden, daß die Werkzeugwechselvorrichtung mit einer Vorrichtung zum Zentrieren des ia Wecheelpoflition befindlichen Werkzeugs bezüglich der Werkzeugaufnahm· der Werkzeugmaschine versehen ist·The measures listed in the subclaims make advantageous further developments and improvements of the tool changing device specified in the main claim possible. A particularly simple, part-saving embodiment of the device consists in that the support bodies are arranged in one or more legs and that the transport device acts directly on the respective outer support bodies of a leg. The support bodies preferably have identical shape and dimensions in order to keep the control effort for the transport device to a minimum. High accuracy requirements for the tool holders can be avoided by providing the tool changing device with a device for centering the tool in the change position with respect to the tool holder of the machine tool.

OOOO

- 3 - R. 21926- 3 - R.21926

Zeichnungdrawing

fin Ausfuhrungtbeitpiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur 1 die Werkzeugwechselvorrichtung mit den Werkzeug-Tragkörpern in Seitenansicht, Figur 2 die Vorrichtung nach Figur 1 in Draufsicht, Figur 3 die in einem verschiebbaren Rahmen einge- «•t*t«n Warksaug-Tragkörper in vergrößerter Seitenansicht, Figur 4 eine mit dem Rahmen verbundene Zentriervorrichtung für das in Wechselposition befindliche Werkzeug, Figur 5 eine Vorrichtung zum Abführen verschlissener Werkzeuge in Seitenansicht, Figur 6 die Vorrichtung nach Figur 5 in Draufsicht.An example of an embodiment of the invention is shown in the drawing and explained in more detail in the following description. Figure 1 shows the tool changing device with the tool support bodies in a side view, Figure 2 shows the device according to Figure 1 in a top view, Figure 3 shows the suction support bodies installed in a movable frame in an enlarged side view, Figure 4 shows a centering device connected to the frame for the tool in the change position, Figure 5 shows a device for removing worn tools in a side view, Figure 6 shows the device according to Figure 5 in a top view.

Description of the embodiment

Die Werkzeugwechselvorrichtung hat ein Gestell 1 mit einer Grundplatte 2. Auf dieser Platte ist ein rechteckiger Rahmen 3 zwischen einer Beladeposition und der in den Figuren 1 und 2 dargestellten Wechselposition verschiebbar geführt. Das Verschieben des Rahmens zwischen diesen beiden, durch Anschläge definierten Positionen geschieht motorisch, vorzugsweise mittels eines nicht gezeigten Pneumatikzylinders. Der Rahmen 3 hat einen Boden 4 sowie zwei parallele Seitenwände 5, 6. Er sitzt in einem an der Grundplatte 2 befestigten Gehäuse 7, das nach oben hin offen ist.The tool changing device has a frame 1 with a base plate 2. A rectangular frame 3 is guided on this plate so that it can move between a loading position and the change position shown in Figures 1 and 2. The frame is moved between these two positions defined by stops by a motor, preferably by means of a pneumatic cylinder (not shown). The frame 3 has a base 4 and two parallel side walls 5, 6. It sits in a housing 7 which is attached to the base plate 2 and is open at the top.

The frame 3 serves to accommodate supporting bodies 8, which are Top with a tool holder 9 in the form of a hole or

anderer Aussparung entsprechend der Werkzeugform versehen sind. In diese Bohrungen können gleichartig· oder in vorgegebener Reihenfolge |other recesses according to the tool shape. These holes can be drilled in the same way or in a predetermined order |

unterschiedliche zylindrische Werkzeuge, beispielsweise Zylinder- |different cylindrical tools, for example cylinder |

bürsten 10, Bohrer, Reibahlen oder Fräser eingesetzt werden, wobei |brushes 10, drills, reamers or milling cutters can be used, whereby |

das eigentliche Werkzeug in der Bohrung sitzt, während sein Schaft |jthe actual tool sits in the hole, while its shank |j

11 nach oben aus dem Tragkörper 8 herausragt. Ii11 protrudes upwards from the support body 8. Ii

- 4 - R. 21926- 4 - R.21926

Die Tragkörper 8 haben identische Form und Abmessungen. Sie sind im Ausführungsbeispiel als Quader mit quadratischem Querschnitt ausgebildet. The support bodies 8 have identical shape and dimensions. In the example, they are designed as cuboids with a square cross-section.

Der Abstand der parallelen Seitenwände 5, 6 des Bahmens 4 ist so gewählt, daß zwei Reihen 12, 13 von Tragkörpern B aneinander anliegend hineinpassen. Entsprechend dem Fassungsvermögen des Rahmens umfaßt im ausgeführten Beispiel die erste Reihe 12, aus dem die Werkzeuge 10 entnommen werden, fünfzehn Tragkörper, während die sweite ReiheThe distance between the parallel side walls 5, 6 of the frame 4 is chosen so that two rows 12, 13 of support bodies B fit into it, adjacent to one another. According to the capacity of the frame, in the example shown, the first row 12, from which the tools 10 are taken, comprises fifteen support bodies, while the second row

13 mit einem Tragkörper weniger, d.h. mit viersehn Einseikörpern bestückt ist.13 is equipped with one less supporting body, i.e. with four single-seat bodies.

Der Werkzeugwechsel erfolgt in der in den Figuren 1 und 2 dargestellten, vorgeschobenen Position des Rahmens 3. Der Schaft 11 des in einem Spannfutter 14 des Werkzeugkopfes 15 (Figur 5) der Werkzeugmaschine bzw. des Handhabungsgeräts befindlichen, verschlissenen Werkzeugs 10 wird von einer Gabel 16 umfaßt und nach Öffnen des Spannfutters 14 durch einen Schwenk der Gabel 16 nach unten oder durch Aufwärtsbewegung des Werkzeugkopfee 15 aus dem Spannfutter entfernt. Das verschlissene Werkseug fällt in eine an einem abgewinkelten Fortsatz 17 der Gabel 16 befestigte, schräg nach unten verlaufende Rutsche 18, die es in einem Sammelbehälter oder dergleichen leitet.The tool change takes place in the advanced position of the frame 3 shown in Figures 1 and 2. The shaft 11 of the worn tool 10 located in a chuck 14 of the tool head 15 (Figure 5) of the machine tool or handling device is grasped by a fork 16 and removed from the chuck after opening the chuck 14 by pivoting the fork 16 downwards or by moving the tool head 15 upwards. The worn tool falls into a chute 18 attached to an angled extension 17 of the fork 16, which runs diagonally downwards and guides it into a collecting container or the like.

Die Gabel 16 ist mittels zweier paralleler Rohre 19, 20 in einem Körper 21 geführt, der in einer vertikalen Ebene schwenkbar an einem Ständer 22 befestigt ist. An dem Körper 21 ist ein Pneumatikzylinder 23 engebracht, dessen Kolben 24 die Gabel 16 trägt. Mittels des Pneuaatikantriebs 23, 24 IaSt sich die Gabel 16 siit latsche 18 von der surückgesogenen Position in die in den Figuren 5 and 6 gestrichelt angedeutete Arbeitsstellung bewegen.The fork 16 is guided by means of two parallel tubes 19, 20 in a body 21 which is pivotably attached to a stand 22 in a vertical plane. A pneumatic cylinder 23 is mounted on the body 21, the piston 24 of which carries the fork 16. By means of the pneumatic drive 23, 24, the fork 16 can be moved along the plate 18 from the retracted position into the working position indicated by dashed lines in Figures 5 and 6.

Hach Removing the worn tool 10 from the chuck

14 wird der Werkseugkopf 15 automatisch in eine Wechselposition14, the suction head 15 is automatically moved to a change position

- S - R. 21926- S - R. 21926

überführt, in welcher das geöffnete Spannfutter 14 auf den Schaft 11 des ersten Tragkörpers 8 der Reihe 12 ausgerichtet ist. Die Lage dieses Körpers ist durch einen Ansehlag 25 des Rahmens 3 vorgegeben. Vor dem Absenken des Werkzeugkopfes wird das Werkzeug 10 in der Bohrung 9 des Tragkörpers 8 bezüglich des Spannfutters 14 zentriert. Hierzu dienen zwei vorzugsweise pneumatisch betätigte Backen 26, 27, die den Schaft 11 beidseitig umfassen und zwischen der in Figur 3 »uioaioain gezeichneten Klemm- oder Zentrierstellung und einer strichpunktiert angedeuteten Offenstellung beweglich sind.in which the opened chuck 14 is aligned with the shaft 11 of the first support body 8 of the row 12. The position of this body is predetermined by a stop 25 of the frame 3. Before the tool head is lowered, the tool 10 is centered in the bore 9 of the support body 8 with respect to the chuck 14. For this purpose, two preferably pneumatically operated jaws 26, 27 are used, which enclose the shaft 11 on both sides and are movable between the clamping or centering position shown in Figure 3 »uioaioain and an open position indicated by a dot-dash line.

Beim Absenken des Werkzeugkopfes 15 tritt der Schaft 11 in das geöffnete Spannfutter 14 ein und wird anschließend in diesem festgespannt. Danach werden die Backen 26, 27 in ihre Offenstellung gefahren, so daß der Werkzeugkopf 15 das festgespannte Werkzeug 10 aus der Bohrung 9 ausheben kann. Der nunmehr leere Tragkörper 8 der ersten Reihe 12 wird mittels einer Transportvorrichtung in die zweite Reihe 13 geschoben, nachdem zuvor diese Reihe durch eine weitere Transportvorrichtung insgesamt um die Breite eines Tragkörpers 8 zum Rahmenende hin verschoben wurde. Die beiden genannten Transportvorrichtungen und ihre Wirkrichtungen sind in Figur 2 durch Pfeile 28 bzw. 29 angedeutet. Sie bestehen vorzugsweise aus je einem am Rahmen 3 angelenkten Pneumatikaylinder, dessen Kolben mit an den Tragkörpern 8 angreifenden Druckplatten gekoppelt ist.When the tool head 15 is lowered, the shaft 11 enters the open chuck 14 and is then clamped therein. The jaws 26, 27 are then moved into their open position so that the tool head 15 can lift the clamped tool 10 out of the bore 9. The now empty support body 8 of the first row 12 is pushed into the second row 13 by means of a transport device after this row has previously been moved by a further transport device by a total of the width of a support body 8 towards the end of the frame. The two transport devices mentioned and their directions of action are indicated in Figure 2 by arrows 28 and 29 respectively. They preferably consist of a pneumatic cylinder hinged to the frame 3, the piston of which is coupled to pressure plates acting on the support bodies 8.

Zwei weitere, durch Pfeile 30, 31 kenntlich gemachte Transportvorrichtungen, die gleichfalls als Pneumatikzylinder ausgebildet sein können, greifen an dem jeweils letzten Tragkörper der Reihe 12 bzw. 13 an. Die Transportvorrichtung 30 verschiebt die erste Reihe 12 um 4i· Breit» eines Tragkörpers 8 in Richtung des Anschlags 25, nachdem dar dort befindliche leere Tragkörper von der Transportvorrichtung 28 in die zweite Reihe verschoben wurde. Danach wird die Transportvorrichtung 31 aktiviert, welche den letzten Tragkörper 8 der «weiten Reihe 13 in die entstandene Lücke der ersten Reihe 12 schiebt.Two further transport devices, indicated by arrows 30, 31, which can also be designed as pneumatic cylinders, act on the last support body of the row 12 or 13. The transport device 30 moves the first row 12 by 41 widths of a support body 8 in the direction of the stop 25 after the empty support body located there has been moved into the second row by the transport device 28. The transport device 31 is then activated, which pushes the last support body 8 of the wide row 13 into the gap created in the first row 12.

- &bgr; - S. 2192*- &bgr; - p. 2192*

Der Transport erfolgt somit im Karre· ia Sichtung des la figur 2 eingezeichneten Hinkelpfeils 32« wobei dl· Transportvorrichtungen in der Reiheafolge 29« 28« 30» 31 eingeschaltet werden.The transport thus takes place in a square in view of the arrow 32" shown in figure 2, whereby the transport devices are switched on in the sequence 29" 28" 30" 31.

Im Anschlag 29 sowie in den Seitenwänden 5, 6 des Rahmens 3 sinu Durchbrüche für die Pneumatikkolben und deren Druckplatten ausgebildet. In the stop 29 and in the side walls 5, 6 of the frame 3 there are openings for the pneumatic pistons and their pressure plates.

Die vorgeschlagene Nerkseugwechselvorrichtung, welche vorstehend anhand eines Ausführungsbeispiels beschrieben wurde, kann in vielfältiger Weise modifiziert werden. So könnte beispielsweise auf die Bewegung des Rahmens 3 «wischen der Beladeposition und der Hechseiposition verzichtet und der Rahmen fest mit der Grundplatte 2 verbunden sein. Dadurch würden der Antrieb für den Rahmen sowie der Rahmenboden 4 entbehrlich. Die Tragkörper 8 könnten in diesem Fall direkt auf die Grundplatte 2 aufgesetzt werden. Für den Transport der Tragkörper 8 wäre es denkbar, auch andere, an sich bekannte Systeme, wie Rutschen, Gurtbandförderer, Rollenförderer, Kettenförderer und dergleichen einzusetzen. Ebenso könnte die Wechselvorrichtung so ausgebildet sein, daß die verschlissenen Werkzeuge mittels eines Greifers oder dergleichen in freie, unbesetzte Werkzeugaufnahmen 9 der Tragkörper 3 zurückgestockt werden. Die im Ausführungsbeispiel gezeigte Entsorgung über eine Rutsche hat jedoch den Vorteil, daß leere Tragkörper jederzeit wieder mit neuen Werkzeugen bestückt werden können.The proposed tool changing device, which was described above using an example, can be modified in many different ways. For example, the movement of the frame 3 between the loading position and the lifting position could be dispensed with and the frame could be firmly connected to the base plate 2. This would make the drive for the frame and the frame base 4 unnecessary. The support bodies 8 could in this case be placed directly on the base plate 2. For the transport of the support bodies 8, it would be conceivable to use other known systems such as slides, belt conveyors, roller conveyors, chain conveyors and the like. The changing device could also be designed in such a way that the worn tools are returned to free, unoccupied tool holders 9 of the support bodies 3 by means of a gripper or the like. However, the disposal via a slide shown in the example has the advantage that empty support bodies can be re-equipped with new tools at any time.

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Claims

S. 21926 20.6.19$· St/Pi SOBEST BOSCH GNBH, 7000 STDTTGART 10 claims

1. Tool changing device for machine tools, in particular handling devices, with a plurality of tool holders and a transport device, by means of which a tool holder can be transferred into a predetermined tool position, characterized in that each tool holder (9) is attached to a separate support body (8).

2. A rotary device according to claim 1, characterized in that the supporting bodies (8) are arranged adjacent to one another in one or more sieves (12, 13), and that the transport device (28 to 31) acts directly on the respective outer supporting bodies of a sieve.

,

3. Tool changing device according to claim 1 or 2, characterized in that

indicates that the supporting bodies (8) have identical shape and dimensions.

4. Tool changing device according to claim 3, characterized in that the support bodies (8) are cuboid-shaped and have a bore or other recess corresponding to the tool shape on their upper side as a spindle receptacle (9).

5. Tool changing device according to one of the preceding claims, characterized in that the support body (8) is in aval

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parallel sieves (12, 13) are arranged, of which the first row (12) has X-support bodies and the second sieve (13) has Xl-support bodies, and that the transport device (28 to 31) advances the support bodies within the two sieves by one support body at a time.

6. A spindle changing device according to one of the preceding claims, characterized in that the support bodies (8) are arranged in an elongated beam (3) which has two parallel guide rails (5, 6) for the support bodies.

7. A hoist changing device according to claim 6, characterized in that the track (3) is arranged to be movable between a loading position and a lifting position.

8. Tool changing device according to one of the preceding claims, characterized in that pneumatically or hydraulically operated pistons serve as the transport device (28 to 31), which are coupled to pressure plates engaging the support bodies (8).

9. Tool changing device according to claim 8, characterized in that the pistons are guided in cylinders hinged to the frame (3).

10. Tool changing device according to one of the preceding claims, characterized in that it is provided with a device for centering the tool (10) in the reverse position with respect to the tool holder (14) of the machine tool.

11. Tool changing device according to claim 10, characterized in that the centering device is connected to the frame (3).

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- 3 - K. 21926

12. Tool changing device according to claim 10 or 11, characterized in that the centering device has two movable jaws (26, 27) which accommodate the tool holder shaft (11) between them.

13. Tool changing device according to one of the preceding claims, characterized in that a chute or channel (18) is provided for removing the worn tool (10) removed from the tool holder (14) of the tool holder.