WO2018041830A1 - Werkzeugmaschine mit palettenwechsler mit palettenerkennung - Google Patents

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WO2018041830A1
WO2018041830A1 PCT/EP2017/071661 EP2017071661W WO2018041830A1 WO 2018041830 A1 WO2018041830 A1 WO 2018041830A1 EP 2017071661 W EP2017071661 W EP 2017071661W WO 2018041830 A1 WO2018041830 A1 WO 2018041830A1
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Jürgen Walz
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Gebrueder Heller Maschinenfabrik GmbH
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    • B23Q7/00—Arrangements for handling work specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, machine tools, e.g. for conveying, loading, positioning, discharging, sorting
    • B23Q7/14—Arrangements for handling work specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, machine tools, e.g. for conveying, loading, positioning, discharging, sorting co-ordinated in production lines
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    • B23Q17/00—Arrangements for observing, indicating or measuring on machine tools
    • B23Q17/002—Arrangements for observing, indicating or measuring on machine tools for indicating or measuring the holding action of work or tool holders
    • B23Q17/003—Arrangements for observing, indicating or measuring on machine tools for indicating or measuring the holding action of work or tool holders by measuring a position

Definitions

  • the invention relates to a machine tool, in particular ⁇ special for machining of workpieces.
  • the invention relates to a machine tool with work ⁇ piece pallet and pallet changing device.
  • the pallets ⁇ changer comprises a gripper which is adapted to a provided on the workpiece pallet connection ⁇ couple to convey the pallet from the machine tool out to ei ⁇ nem workpiece or pallet changing place and from this back into the machine tool.
  • the gripper and the connection together form a sliding seat that can come into contact with cooling lubricant, chips or other foreign substances during machining. This may affect the correct positioning of the workpiece pallet on the gripper and mecanics ⁇ case scenario, and the correct coupling of the gripper and workpiece pallet.
  • the machine tool according to the invention has a work ⁇ piece pallet and a pallet changing device, and a safety device which is adapted to check the correct recording of the workpiece pallet by the gripper.
  • the safety device makes it possible to prevent a pallet misplaced on a gripper from being moved, possibly damaging the gripper, the connection, the pallet or other parts.
  • Albertpositio ⁇ sation are possible if foreign matter such as swarf, thereby preventing a correct coupling of the gripper on the workpiece pallet ge ⁇ rates and between the gripper and the connection of the pallet.
  • the gripper and the connection of the workpiece pallet preferably form a sliding seat with a vertical sliding direction for coupling and uncoupling the workpiece pallet to the gripper.
  • To the safety device may include a sensor that scans a arranged on the pallet contour, the sensor only assumes a desired position when the workpiece pallet has taken on the gripper a correct dome position.
  • the contour may, for example a Wennno ⁇ ckenkontur which actuates the sensor is arranged on the gripper and transferred into a switching position in which it indicates the correct positioning of the pallet at the gripper.
  • the switching cam preferably has a running in the sliding direction profile on which the sensor slides along in the sliding direction.
  • the sensor may be in communication with a Positionser writtenseinrich- processing, which differs at least two Fühlerpositio ⁇ NEN extent and has switching characteristics.
  • the sensor device distinguishes between two switching states, wherein the change between the two Switching states is arranged at the position that the sensor assumes when correctly positioning the workpiece pallet on the gripper.
  • the switching device may have a switching hysteresis.
  • the switching device only in a narrow well-defined positional range of the sensor a switching state of which indicates the kor ⁇ rect positioning of the workpiece pallet. If the probe is an axially movable pin must this example, to a certain extent be moved axially in order to display the correct Po ⁇ sition.
  • the senor may be connected to a measuring sensor device which generates an analog or digital measured value corresponding to the sensor position.
  • the ⁇ ser measured value can be compared with a desired value which characterizes the correct position of the workpiece pallet on the gripper.
  • the release of a workpiece pallet change he ⁇ follows, regardless of the specific training of Sensorei- direction, preferably only if the correct connection of the workpiece pallet has been recognized on the gripper.
  • the control device can be designed such that it checks whether the measured value corresponds to a predetermined desired value
  • a groove which receives the end of the sensor to be brought into contact with the workpiece pallet.
  • a groove can be oriented in the sliding or coupling direction, which is determined by the gripper and the connection of the workpiece pallet.
  • the invention also extends to a workpiece pallet provided with (at least) one actuating member for actuating a tactile feeler disposed on the gripper of a pallet changing device.
  • the actuator is preferably a mechanical structure that does not perform any other task, but only the operation of the sensor is used. e.g. can this structure by a
  • Switching cam may be formed, for example in the form of a straight rib, which moves when coupling the workpiece pallet to a gripper in a recess, in particular a groove of the gripper.
  • the rib may have a straight, a beveled or a gerun ⁇ ended end face, which serves to move the sensor when coupling the workpiece pallet to the gripper in a Sollpo ⁇ position.
  • Figure 1 shows a machine tool with workpiece pallet and gripper device in a perspective overview.
  • Figure 2 shows the gripper device and the Werk Giantpalet ⁇ te in a schematic, fragmentary, partially broken view
  • 3 shows the gripper device of Figure 2 in a detailed representation in a different size representation
  • FIG. 4 shows the gripper device and the pallet in a sectioned schematic detail along the line IV-IV in FIG. 3, FIG.
  • Figure 5 shows the work pallet and the gripper according Fi gur ⁇ 4 during coupling
  • FIG. 6 shows a circuit diagram of a sensor device with simple hysteresis switching characteristic
  • FIG. 7 shows an alternative circuit diagram corresponding to FIG. 6,
  • Figure 10 shows the workpiece pallet and the gripper in yet another embodiment, in a view similar to Figure 8 or 9, during the coupling process.
  • the illustrated in Figure 1 machine tool 10 is an example of each machine tool on which he ⁇ inventive concept with workpiece pallet and associated pallet changing device can be realized, which is tuned to recognize the correct recording of the workpiece pallet specifically on the workpiece pallet.
  • the machine tool 10 is preferably a machine tool provided and set up for machining, for example in the form of the machining center illustrated in FIG. To him belongs a machine bed 11, on which a work spindle 12 is arranged to be movable with a plurality of drives in at least one, preferably a plurality of directions.
  • the work spindle is vertically and horizontally movable and also driven in rotation by means of a not further illustrated drive means.
  • Tools that are connected as needed with the work spindle 12 are held in a tool magazine 13 and are transferred by means of a tool changing device 14 of the work spindle 12 in the tool magazine 13 and the horrma ⁇ magazine 13 in the work spindle 12.
  • a pallet receiving device 17 For receiving the workpiece pallet 15 for machining the workpiece, a pallet receiving device 17 is provided which is mounted on the machine frame 11. Preference ⁇ example, the pallet receiving device 17 is movable in at least one direction. In the present embodiment, the pallet receiving device 17 in the horizontal direction (z) on the work spindle 12 and away from this ver ⁇ buildable. In addition, the workpiece pallet 15 can accommodate de part of the pallet receiving device 17 about a transversely oriented axis (A) to be rotatable, which is oriented in the x direction. In addition, the pallet receiving device can rotatably receive the workpiece pallet 15 about a vertical axis (B) oriented transversely to the A-axis.
  • the work pallet 15 can be lifted off the pallet receiving ⁇ device 17 in the direction of the B axis and be guided to a mounting site 18 away from the pallet-receiving device 17 and that in Figure 1 takes the work pallet sixteenth
  • a gripper 19 is seen before ⁇ , which can perform a vertical movement and a rotational movement about the vertical axis.
  • the gripper 19 has for receiving the two workpiece pallets 15, 16 each gripper clutches 20 which are arranged on the gripper 19 diametrically opposite one another.
  • the gripper clutches 20 are provided on the workpiece pallets 15, 16 provided connections 21, 22 which are engageable with the gripper clutches 20 and out of engagement.
  • the coupling of the gripper 19 or the gripper clutches 20 to the workpiece pallets 15, 16 takes place by the gripper 19 being moved upward so that the gripper clutches 20 retract into the connections 21, 22.
  • Figure 2 illustrates the interaction of the Grei ⁇ Ferkupplung 20 with the terminal 21 of the workpiece pallet 15.
  • the grippers clutch 20 has for this purpose two coupling elements 23, 24 on which are zuei ⁇ Nander parallel but apart open Vertikalnu ⁇ th 25, 26 are formed.
  • the terminal 21 has pas ⁇ sende or complementary thereto trained Yukupplungsele ⁇ elements 27, 28, the hintergrei ⁇ FEN the coupling elements 23, 24 and extend with vertical webs in the vertical grooves 25, 26.
  • the mating coupling elements 27, 28 have opposite Clutch surfaces 41, 42, which are preferably in a common plane, and are preferably the pallet changing device 19, in particular its center of rotation facing.
  • a stop means 29 is arranged, which, for example. the vertical groove 25 and / or 26 terminates on its underside and is adapted to engage under the terminals 21, 22 and / or the workpiece pallet 15 to raise them.
  • the stop means is for example a shoulder formed on the gripper coupling 20, a web provided thereon, logs or the like.
  • the stop 29 may be fixed or adjustable.
  • a safety device 30 which serves to monitor whether the Werk Gia ⁇ lette 15 and 16 and the gripper 19 are in proper engagement with each other.
  • the safety device 30 includes a contour 31 formed on at least one of the counter-coupling elements 27, 28 and a sensor 32 whose position is determined by the contour 31 and to which a sensor device 33 is associated for detecting the position.
  • the contour 31 may be a cam surface forming a switching cam, as shown in Figures 4 and 5.
  • the contour 31 is there on an actuating member, ie, for example, a projection, for example in the form of a rib 34 which is pa ⁇ rallel to the sliding direction, which is determined by the coupling elements 23, 24 and the counter-coupling elements 27, 28.
  • the contour 31 forms a sliding contact surface to a sensor 32 of the tool changing device 19, wherein the contour 31 preferably has a hardness of greater than 20 HRC.
  • Rib 34 is disposed on the counter-coupling surface 42. op- nal can also be provided on the mating coupling surface 41 such betae ⁇ actuating organ.
  • a groove 35 is formed, which serves to versehe ⁇ with the contour 31 nen projection, ie, for example, the rib 34 record.
  • the groove 35 is parallel to the vertical groove 25 and / or 26 ori ⁇ alet.
  • the sensor 32 is formed, for example in the form of a longitudinally displaceable pin 36 which sits in a bore which opens into the groove 35.
  • the pin 36 is biased in ⁇ example by a spring 37 to its widest possible from ⁇ pushed position PI. This is illustrated ge ⁇ dashed lines in FIG. 3
  • the rest position PI of the pin 36 is preferably set so that the preferably rounded end surface 38 sensor, ie, for example, the pin 36 is located within the groove 35.
  • the sensor device 33 also defines a Wennpo ⁇ sition P2 fixedly occupied by the pin 36 when the gripper has taken the workpiece pallet 15 or 16 nineteenth
  • the Wennpo ⁇ sition P2 of the pin is preferably exactly at the bottom of the groove 35 or slightly above it.
  • the sensor device 33 may be for example a measuring sensor device which generates an optical, hydraulic devices ⁇ ULTRASONIC, pneumatic or electrical signal indicative of the longitudinal position of the pin 36 or any other sensor 32 by the probe 32 and pin 36 occupies. A not further illustrated control device then compares this signal with a setpoint, which in turn identifies the switching position P2. If this is achieved, this is considered a characteristic for the correct connection of the workpiece pallet 15 to the gripper 19.
  • the sensor device 33 is a switch which generates an optical, electrical, pneumatic, hydraulic or other switching signal he ⁇ . Preferably, it is an electrical switch.
  • the switch is arranged to generate a switching signal to the switching Posi tion ⁇ P2 of the probe 32 (such as the pin 36).
  • 6 shows the characteristic curve of such scarf ⁇ ters is illustrated. It may have a hysteresis around the Wennpo ⁇ sition P2 around, in which the signal of the switching means 33 from one state ( "OFF") to the other state,
  • the "hysteresis” is preferably a few fractions of a millimeter and may be omitted altogether.
  • the switch for improving the sensitivity with respect to the detection of the correct seat of the workpiece pallet 15 on the gripper 19 may have a switching characteristic according to Figure 7.
  • the signal of the switch changes within a narrow tolerance range ⁇ 2 from an otherwise output first value (e.g., "OFF") to a different characteristic value (e.g., "ON").
  • This tolerance range .DELTA. ⁇ 2 is measured, the more sensitive the correct seat of the workpiece pallet 15 is detected on the gripper 19.
  • the signal emitted by the sensor device 33 can be taken into account by a separate evaluation device or by the machine control.
  • the machine controller may provide for the machine tool 10 to be disabled when correct coupling of the workpiece pallet 15 or 16 to the gripper 19 is anticipated but not signaled by the sensor device 33.
  • the machine tool 10 described so far operates as follows: The tool change and the machining of Werkstü ⁇ bridges run in the machine tool 10 as known from conventional machine tools.
  • special features exist with regard to the change of the workpiece pallets 15, 16.
  • the gripper 19 positioned underneath the workpiece pallets 15, 16 is moved upward from below so that its gripper clutches 20 retract into the connections 21, 22.
  • This process is illustrated in FIG.
  • the counter-coupling elements 27, 28 rest while the coupling elements 23, 24 retract from below into the connection 21.
  • the rib 34 enters the groove 35, whereby the contour 31 contacts the sensor 32 located in the groove 35, ie in particular the pin 36 on its end face.
  • the pin 32 is thus urged by the contour 31 axially against the force of Fe ⁇ 37 out of its rest position PI out and in
  • Switching position P2 transferred. This is reached at the latest when the gripper 19 comes with its stop means 29 with the workpiece pallet 15 engages and lifts them. Once the sensor 32 has reached the position P2, the switching signal is generated, which is considered by the machine control as release for further operation.
  • Figure 8 describes a simple, particularly herstel ⁇ lung friendly embodiment of the safety device 30 with straight rib 34, the contour 31 straight portions 31a, 31b.
  • the section 31 a of the contour 31 forms the
  • End face of the rib 34 and extends transversely to the matching with the longitudinal direction of the rib 34 direction of the coupling movement, while the portion 31b is oriented parallel to the ⁇ ser.
  • the end face of the pin 36 may be rounded.
  • the end face 38 may be oriented obliquely to the direction of the coupling movement, so that the pin 36 is actuated during coupling by the edge defined between the sections 31a, 31b.
  • the Ab ⁇ section 31a is preferably integrally ⁇ introduced at such a position that the pin 36 is converted shortly before the end of the passage in Kuppelvor ⁇ shift position P2.
  • the rib and the portion 31a may also be arranged so that the pin 36 reaches the switching position P2 earlier.
  • the pin 36 and the rib 34 may be formed according to FIG. 9.
  • the portion 31a of the contour 31 is oriented obliquely to the direction of the coupling movement.
  • the end surface 38 may be rounded or, as Darge ⁇ represents, straight. Otherwise, the project ⁇ de description applies accordingly.
  • a rib 34 is used in accordance with Figure 9 in conjunction with a pin 36, the end face 38 is conical or a rounded dome ⁇ formed.
  • the portion 31a serves to Herbeifact ⁇ tion of an axial movement of the pin 36 during coupling.
  • the pin 36 is in the rest position PI with sei ⁇ ner end face 38 far above the bottom of the groove 35, that this is surmounted by a cylindrical part of the pin 36. Since ⁇ can be prevented that falsely or undesirably a workpiece pallet with a rib of Fi ⁇ gur 8 is brought into engagement with the gripper.
  • the pin 36 of Figure 10 may also be combined with a rib 34 of Figure 8. In particular, this may be the case when the conical or frusto-conical end face 38 of the pin 36 in position PI does not project beyond the groove bottom. This results in a simple, robust arrangement.
  • the width of the rib (34) is smaller than the width of the counter-coupling surface (41, 42), in particular less than 80% of the width of the counter-coupling surface (41, 42), in particular less than 60% of the width of the Yukupplungsflä ⁇ che (41, 42). Due to the small width of the rib (34) prevents this verkan ⁇ tet when retracting into the groove (35), whereby a trouble-free and safe workpiece pallet change is achieved.
  • the machine tool 10 has a safety device 30 which serves to monitor the correct connection of the workpiece pallets 15, 16 to a pallet exchange device.
  • a safety device 30 which serves to monitor the correct connection of the workpiece pallets 15, 16 to a pallet exchange device.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
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Abstract

Die erfindungsgemäße Werkzeugmaschine (10) weist eine Sicherheitseinrichtung (30) auf, die dazu dient, den korrekten Anschluss der Werkstückpaletten (15, 16) an eine Palettenwechselvorrichtung (19) zu überwachen.

Description

Werkzeugmaschine mit Palettenwechsler mit Palettenerkennung
[0001] Die Erfindung betrifft eine Werkzeugmaschine, insbe¬ sondere zur spanenden Bearbeitung von Werkstücken.
[0002] Die Erfindung betrifft eine Werkzeugmaschine mit Werk¬ stückpalette und Palettenwechselvorrichtung .
[0003] Werkzeugmaschinen mit Palettenwechseleinrichtung sind beispielsweise aus der DE 198 53 945 C2 bekannt. Der Paletten¬ wechsler weist einen Greifer auf, der dazu eingerichtet ist, an einen an der Werkstückpalette vorgesehenen Anschluss anzu¬ koppeln, um die Palette aus der Werkzeugmaschine heraus zu ei¬ nem Werkstück oder Palettenwechselplatz und von diesem zurück in die Werkzeugmaschine zu befördern. Der Greifer und der Anschluss bilden miteinander einen Schiebesitz, der bei der Bearbeitung mit Kühlschmiermittel, Spänen oder sonstigen Fremdstoffen, in Berührung kommen kann. Dies kann die korrekte Positionierung der Werkstückpalette an dem Greifer und schlimms¬ tenfalls auch die korrekte Kopplung von Greifer und Werkstückpalette beeinträchtigen.
[0004] Davon ausgehend ist es Aufgabe der Erfindung, eine Werkzeugmaschine mit in dieser Hinsicht verbesserter Betriebs¬ sicherheit zu schaffen. [0005] Die erfindungsgemäße Werkzeugmaschine weist eine Werk¬ stückpalette und eine Palettenwechselvorrichtung auf, sowie eine Sicherheitseinrichtung, die dazu eingerichtet ist, die korrekte Aufnahme der Werkstückpalette durch den Greifer zu prüfen. Durch die Sicherheitseinrichtung lässt sich vermeiden, dass eine an einem Greifer fehlpositionierte Palette unter wo- möglicher Inkaufnahme von Beschädigungen an Greifer, An- schluss, Palette oder anderen Teilen bewegt wird. Fehlpositio¬ nierungen sind möglich, wenn Fremdkörper, wie beispielsweise Späne, zwischen den Greifer und den Anschluss der Palette ge¬ raten und somit eine korrekte Ankopplung des Greifers an die Werkstückpalette verhindern.
[0006] Bei der erfindungsgemäßen Werkzeugmaschine bilden der Greifer und der Anschluss der Werkstückpalette vorzugsweise einen Schiebesitz mit vertikaler Schieberichtung zum An- und Abkuppeln der Werkstückpalette an den Greifer.
[0007] Zu der Sicherheitseinrichtung kann ein Fühler gehören, der eine an der Palette angeordnete Kontur abtastet, wobei der Fühler nur dann eine Sollposition einnimmt, wenn die Werkstückpalette an dem Greifer eine korrekte Kuppelposition eingenommen hat. Die Kontur kann beispielsweise eine Schaltno¬ ckenkontur sein, die den an dem Greifer angeordneten Fühler betätigt und in eine Schaltposition überführt, in der er die korrekte Positionierung der Palette an dem Greifer anzeigt. Der Schaltnocken weist vorzugsweise ein in Schieberichtung verlaufendes Profil auf, an dem der Fühler in Schieberichtung entlanggleitet .
[0008] Der Fühler kann mit einer Positionserfassungseinrich- tung in Verbindung stehen, die wenigstens zwei Fühlerpositio¬ nen unterscheidet und insoweit Schaltcharakteristik aufweist. Im einfachsten Fall unterscheidet die Sensoreinrichtung zwischen zwei Schaltzuständen, wobei der Wechsel zwischen beiden Schaltzuständen an der Position angeordnet ist, die der Fühler bei korrekter Positionierung der Werkstückpalette an dem Greifer einnimmt. Die Schalteinrichtung kann eine Schalthysterese aufweisen. Bei einer verfeinerten Ausführungsform weist die Schalteinrichtung nur in einem engen wohl definierten Positionsbereichs des Fühlers einen Schaltzustand auf, der die kor¬ rekte Positionierung der Werkstückpalette anzeigt. Ist der Fühler ein axial beweglicher Stift muss dieser beispielsweise um ein bestimmtes Maß axial bewegt werden, um die korrekte Po¬ sition anzuzeigen.
[0009] Alternativ kann der Fühler mit einer messenden Sensoreinrichtung verbunden sein, die einen analogen oder digitalen Messwert erzeugt, der der Fühlerposition entspricht. Die¬ ser Messwert kann mit einem Sollwert verglichen werden, der die korrekte Position der Werkstückpalette an dem Greifer kennzeichnet. Die Freigabe eines Werkstückpalettenwechsels er¬ folgt, unabhängig von der konkreten Ausbildung der Sensorei- richtung, vorzugsweise nur, sofern der korrekte Anschluss der Werkstückpalette an dem Greifer erkannt worden ist. Dazu kann die Steuereinrichtung derart ausgebildet sein, dass sie prüft, ob der Messwert einem vorgegebenen Sollwert entspricht
und/oder eine vorgegebene Schwelle über- oder unterschreitet oder ob der Wert in einem vorgegebenen Wertebereich liegt.
[0010] Es ist vorteilhaft, den Fühler innerhalb einer an dem Greifer vorgesehenen Vertiefung, beispielsweise einer Nut, anzuordnen, die das mit der Werkstückpalette in Berührung zu bringende Ende des Fühlers aufnimmt. Insbesondere kann eine solche Nut in Schiebe- oder Kupplungsrichtung orientiert sein, die durch den Greifer und den Anschluss der Werkstückpalette festgelegt ist. Durch die Anordnung des Endes des Fühlers in dieser Nut ist der Fühler vor Beschädigungen geschützt. [0011] Zur Bewegung des Fühlers während des Kuppelvorgangs und letztendlich zum Erkennen der korrekten Kuppelposition zwischen Greifer und Anschluss ist an der Werkstückpalette vorzugsweise eine Kontur vorgesehen, die dem Fühler zugeordnet ist, um mit diesem zusammenzuwirken. Die Kontur ragt bei an den Greifer angekuppelter Werkstückpalette in die Ausnehmung bzw. Nut des Greifers und positioniert den Fühler in Schaltpo¬ sition. Vorzugsweise schließt die Kontur die Nut ab und ver¬ hindert so das Eindringen von Schmutz oder sonstigen Ablagerungen in die Nut.
[0012] Die Erfindung erstreckt sich außerdem auf eine Werkstückpalette, die mit (mindestens) einem Betätigungsorgan zur Betätigung eines taktilen Fühlers versehen ist, der an dem Greifer einer Palettenwechseleinrichtung angeordnet ist. Das Betätigungsorgan ist vorzugsweise eine mechanische Struktur, die keine sonstige Aufgabe erfüllt, sondern nur der Betätigung des Fühlers dient. z.B. kann diese Struktur durch einen
Schaltnocken z.B. in Form einer geraden Rippe gebildet sein, die beim Ankoppeln der Werkstückpalette an einen Greifer in eine Ausnehmung, insbesondere eine Nut des Greifers einfährt. Die Rippe kann eine gerade, ein abgeschrägte oder eine gerun¬ dete Stirnfläche aufweisen, die dazu dient, den Fühler beim Ankoppeln der Werkstückpalette an den Greifer in eine Sollpo¬ sition zu bewegen.
[0013] Weitere Einzelheiten vorteilhafter Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Zeichnung, der Beschreibung oder Ansprüchen. Es zeigen:
[0014] Figur 1 eine Werkzeugmaschine mit Werkstückpalette und Greifereinrichtung in perspektivischer Übersichtsdarstellung.
[0015] Figur 2 die Greifereinrichtung und die Werkstückpalet¬ te in schematisierter ausschnittsweiser, teilweise aufgebrochener Darstellung, [0016] Figur 3 die Greifereinrichtung nach Figur 2 in einer Detaildarstellung in einer anderen Größendarstellung,
[0017] Figur 4 die Greifereinrichtung und die Palette in einer ausschnittsweisen schematisierten Detaildarstellung geschnitten entlang der Linie IV-IV in Figur 3,
[0018] Figur 5 die Werkstückpalette und den Greifer nach Fi¬ gur 4 während des Kuppeins,
[0019] Figur 6 ein Schaltdiagramm einer Sensoreinrichtung mit einfacher hysteresebehafteter Schaltcharakteristik,
[0020] Figur 7 ein alternatives Schaltdiagramm entsprechend Figur 6,
[0021] Figur 8 die Werkstückpalette und den Greifer in einer abgewandelten Ausführungsform, in einer auf die Darstellung des Betätigungsorgans und des Fühlers reduzierten Prinzipdar¬ stellung, während des Kuppeins,
[0022] Figur 9 die Werkstückpalette und den Greifer in einer weiter abgewandelten Ausführungsform, in einer Darstellung ähnlich Figur 8, während des Kuppeins,
[0023] Figur 10 die Werkstückpalette und den Greifer in einer noch weiteren Ausführungsform, in einer Darstellung ähnlich Figur 8 oder 9, während des Kuppelvorgangs. [0024] Die in Figur 1 veranschaulichte Werkzeugmaschine 10 steht beispielhaft für jede Werkzeugmaschine, an der das er¬ findungsgemäße Konzept mit Werkstückpalette und zugeordneter Palettenwechselvorrichtung verwirklicht werden kann, die zur Erkennung der korrekten Aufnahme der Werkstückpalette speziell auf die Werkstückpalette abgestimmt ist. Die Werkzeugmaschine 10 ist vorzugsweise eine zur spanenden Bearbeitung vorgesehen und eingerichtete Werkzeugmaschine, beispielsweise in Gestalt des in Figur 1 veranschaulichten Bearbeitungszentrums. Zu ihm gehört ein Maschinenbett 11, an dem eine Arbeitsspindel 12 mit mehreren Antrieben in mindestens einer, vorzugsweise mehreren Richtungen verfahrbar angeordnet ist. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Arbeitsspindel vertikal und horizontal verfahrbar und außerdem mittels einer nicht weiter veranschaulichten Antriebseinrichtung drehend angetrieben. Werkzeuge, die bedarfsweise mit der Arbeitsspindel 12 verbunden werden, sind in einem Werkzeugmagazin 13 bereitgehalten und werden mittels einer Werkzeugwechselvorrichtung 14 von der Arbeitsspindel 12 in das Werkzeugmagazin 13 sowie von dem Werkzeugma¬ gazin 13 in die Arbeitsspindel 12 überführt.
[0025] Zur Aufnahme von nicht weiter veranschaulichten Werkstücken dienen Werkstückpaletten 15, 16, auf denen die Werkstücke gespannt sind und die mit den Werkstücken zusammen den Bearbeitungsprozess durchlaufen.
[0026] Zur Aufnahme der Werkstückpalette 15 zur Bearbeitung des Werkstücks ist eine Palettenaufnahmeeinrichtung 17 vorgesehen, die auf dem Maschinengestell 11 gelagert ist. Vorzugs¬ weise ist die Palettenaufnahmevorrichtung 17 in mindestens einer Richtung beweglich. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Palettenaufnahmevorrichtung 17 in horizontaler Richtung (z) auf die Arbeitsspindel 12 hin und von dieser weg ver¬ baubar. Zusätzlich kann der die Werkstückpalette 15 aufnehmen- de Teil der Palettenaufnahmevorrichtung 17 um ein quer dazu orientierte Achse (A) drehbar sein, die in x-Richtung orientiert ist. Außerdem kann die Palettenaufnahmevorrichtung die Werkstückpalette 15 um eine Hochachse (B) drehbar aufnehmen, die quer zu der A-Achse orientiert ist.
[0027] Die Werkstückpalette 15 kann von der Palettenaufnahme¬ vorrichtung 17 in Richtung der B-Achse abgehoben und von der Palettenaufnahmevorrichtung 17 weg und zu einem Bestückungsplatz 18 geführt werden, den in Figur 1 die Werkstückpalette 16 einnimmt. Für den Palettentransport ist ein Greifer 19 vor¬ gesehen, der eine Vertikalbewegung sowie eine Drehbewegung um die Vertikalachse ausführen kann. Der Greifer 19 weist zur Aufnahme der beiden Werkstückpaletten 15, 16 jeweils Greiferkupplungen 20 auf, die an dem Greifer 19 einander diametral gegenüberliegend angeordnet sind. Den Greiferkupplungen 20 sind an den Werkstückpaletten 15, 16 vorgesehene Anschlüsse 21, 22 zugeordnet, die mit den Greiferkupplungen 20 in und außer Eingriff überführbar sind. Das Ankoppeln des Greifers 19 bzw. der Greiferkupplungen 20 an die Werkstückpaletten 15, 16 erfolgt, indem der Greifer 19 so nach oben bewegt wird, dass die Greiferkupplungen 20 in die Anschlüsse 21, 22 einfahren.
[0028] Figur 2 veranschaulicht das Zusammenspiel der Grei¬ ferkupplung 20 mit dem Anschluss 21 der Werkstückpalette 15. Wie ersichtlich, bildet die Greiferkupplung 20 mit dem Anschluss 21 eine spielarme lineare Gleitführung mit vertikaler Führungsrichtung (Schieberichtung) . Die Greiferkupplung 20 weist dazu zwei Kupplungselemente 23, 24 auf, an denen zuei¬ nander parallele, jedoch voneinander weg geöffnete Vertikalnu¬ ten 25, 26 ausgebildet sind. Der Anschluss 21 weist dazu pas¬ sende bzw. dazu komplementär ausgebildete Gegenkupplungsele¬ mente 27, 28 auf, die die Kupplungselemente 23, 24 hintergrei¬ fen und sich mit vertikalen Stegen in die Vertikalnuten 25, 26 erstrecken. Die Gegenkupplungselemente 27, 28 weisen Gegen- kupplungsflachen 41, 42 auf, die vorzugsweise in einer gemeinsamen Ebene liegen, und sind vorzugsweise der Palettenwechsel- vorrichtung 19, insbesondere ihrem Drehzentrum zugewandt.
[0029] Wie aus den Figuren 4 und 5 hervorgeht, ist an dem Greifer 19 außerdem ein Anschlagmittel 29 angeordnet, das z.B. die Vertikalnut 25 und/oder 26 an ihrer Unterseite abschließt und dazu geeignet ist, die Anschlüsse 21, 22 und/oder die Werkstückpalette 15 zu untergreifen, um diese anzuheben. Das Anschlagmittel ist beispielsweise eine an der Greiferkupplung 20 ausgebildete Schulter, ein daran vorgesehener Steg, Klotz oder dergleichen. Der Anschlag 29 kann fest oder auch justierbar ausgebildet sein.
[0030] An dem Greifer 19 ist eine Sicherheitseinrichtung 30 vorgesehen, die dazu dient, zu überwachen, ob die Werkstückpa¬ lette 15 bzw. 16 und der Greifer 19 in ordnungsgemäßem Eingriff miteinander stehen. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel gehören zu der Sicherheitseinrichtung 30 eine an wenigstens einem der Gegenkupplungselemente 27, 28 ausgebildete Kontur 31 und ein Fühler 32, dessen Position von der Kontur 31 bestimmt wird und dem zur Erfassung der Position eine Sensoreinrichtung 33 zugeordnet ist. Die Kontur liegt außerhalb der Gegenkupp¬ lungsfläche 41 und/ oder 42.
[0031] Die Kontur 31 kann eine Kurvenfläche sein, die einen Schaltnocken bildet, wie es die Figuren 4 und 5 zeigen. Die Kontur 31 ist dort an einem Betätigungsorgan, d.h. z.B. einem Vorsprung, z.B. in Gestalt einer Rippe 34 ausgebildet, die pa¬ rallel zur Schieberichtung liegt, die von den Kupplungselementen 23, 24 und den Gegenkupplungselementen 27, 28 festgelegt wird. Die Kontur 31 bildet eine Gleitkontaktfläche zu einem Fühler 32 der Werkzeugwechseleinrichtung 19, wobei die Kontur 31 vorzugsweise eine Härte von größer 20 HRC aufweist. Die
Rippe 34 ist an der Gegenkupplungsfläche 42 angeordnet. Optio- nal kann auch an der Gegenkupplungsfläche 41 ein solches Betä¬ tigungsorgan vorgesehen sein. In dem Greifer 19 ist eine Nut 35 ausgebildet, die dazu dient den mit der Kontur 31 versehe¬ nen Vorsprung, d.h. beispielsweise die Rippe 34 aufzunehmen. Die Nut 35 ist parallel zu der Vertikalnut 25 und/oder 26 ori¬ entiert .
[0032] Der Fühler 32 ist beispielsweise in Gestalt eines längs verschiebbaren Stifts 36 ausgebildet, der in einer Bohrung sitzt, die in die Nut 35 mündet. Der Stift 36 ist bei¬ spielsweise durch eine Feder 37 auf seine weitest möglich aus¬ geschobene Position PI vorgespannt. Dies ist in Figur 3 ge¬ strichelt veranschaulicht. Die Ruheposition PI des Stifts 36 ist dabei vorzugsweise so festgelegt, dass die vorzugsweise gerundete Endfläche 38 Fühlers, d.h. bspw. des Stifts 36 sich innerhalb der Nut 35 befindet.
[0033] Die Sensoreinrichtung 33 legt außerdem eine Schaltpo¬ sition P2 fest, die der Stift 36 einnimmt, wenn der Greifer 19 die Werkstückpalette 15 oder 16 aufgenommen hat. Die Schaltpo¬ sition P2 des Stifts liegt vorzugsweise genau an dem Boden der Nut 35 oder etwas oberhalb derselben.
[0034] Die Sensoreinrichtung 33 kann zum Beispiel eine messende Sensoreinrichtung sein, die ein optisches, hydrauli¬ sches, pneumatisches oder elektrisches Signal erzeugt, das die Längsposition des Stifts 36 bzw. jedes sonstigen Fühlers 32 kennzeichnet, den der Fühler 32 bzw. Stift 36 einnimmt. Eine nicht weiter veranschaulichte Steuereinrichtung vergleicht dann dieses Signal mit einem Sollwert, der seinerseits die Schaltposition P2 kennzeichnet. Wird dieser erreicht, gilt dies als Kennzeichen für den korrekten Anschluss der Werkstückpalette 15 an den Greifer 19. [0035] Bei einer einfachen Ausführungsform ist die Sensoreinrichtung 33 ein Schalter, der ein optisches, elektrisches, pneumatisches, hydraulisches oder sonstiges Schaltsignal er¬ zeugt. Bevorzugt ist er ein elektrischer Schalter. Unabhängig davon ist der Schalter darauf eingerichtet, an der Schaltposi¬ tion P2 des Fühlers 32 (z.B. des Stifts 36) ein Schaltsignal zu erzeugen. In Figur 6 ist die Kennlinie eines solchen Schal¬ ters veranschaulicht. Sie kann eine Hysterese um die Schaltpo¬ sition P2 herum aufweisen, bei der das Signal der Schalteinrichtung 33 von einem Zustand („AUS") zu dem anderen Zustand
(„EIN") wechselt. Die Hysterese beträgt vorzugsweise wenige Bruchteile eines Millimeters und kann auch ganz entfallen.
[0036] Alternativ kann der Schalter zur Verbesserung der Empfindlichkeit hinsichtlich der Erfassung des korrekten Sitzes der Werkstückpalette 15 an dem Greifer 19 eine Schaltkennlinie nach Figur 7 aufweisen. Dort wechselt das Signal des Schalters in einem engen Toleranzbereich ΔΡ2 von einem sonst ausgegebenen ersten Wert (z.B. „AUS") auf einem charakteristischen anderen Wert (z.B. „EIN") . Je enger dieser Toleranzbereich ΔΡ2 bemessen ist, desto empfindlicher wird der korrekte Sitz der Werkstückpalette 15 an dem Greifer 19 erfasst.
[0037] Das von der Sensoreinrichtung 33 abgegebene Signal kann von einer gesonderten Auswerteeinrichtung oder von der Maschinensteuerung berücksichtigt werden. Beispielsweise kann die Maschinensteuerung vorsehen, dass die Werkzeugmaschine 10 außer Betrieb gesetzt wird, wenn ein korrektes Ankuppeln der Werkstückpalette 15 oder 16 an den Greifer 19 erwartet, jedoch von der Sensoreinrichtung 33 nicht signalisiert wird.
[0038] Die insoweit beschriebene Werkzeugmaschine 10 arbeitet wie folgt: [0039] Der Werkzeugwechsel und die Bearbeitung von Werkstü¬ cken laufen bei der Werkzeugmaschine 10 wie von herkömmlichen Werkzeugmaschinen bekannt ab. Besonderheiten bestehen jedoch hinsichtlich des Wechsels der Werkstückpaletten 15, 16. Zur Durchführung eines solchen Palettenwechsels wird der unterhalb der Werkstückpaletten 15, 16 positionierte Greifer 19 von unten her so nach oben bewegt, dass seine Greiferkupplungen 20 in die Anschlüsse 21, 22 einfahren. Dieser Vorgang ist in Figur 5 veranschaulicht. Die Gegenkupplungselemente 27, 28 ruhen dabei während die Kupplungselemente 23, 24 von unten her in den Anschluss 21 einfahren. Dabei fährt die Rippe 34 (oder ein sonstiges Betätigungsorgan) in die Nut 35 ein, wodurch die Kontur 31 den in der Nut 35 befindlichen Fühler 32, d.h. insbesondere den Stift 36 an seiner Stirnseite berührt. Der Stift 32 wird somit von der Kontur 31 axial gegen die Kraft der Fe¬ der 37 aus seiner Ruheposition PI heraus gedrängt und in
Schaltposition P2 überführt. Diese wird spätestens erreicht, wenn der Greifer 19 mit seinem Anschlagmittel 29 mit der Werkstückpalette 15 in Eingriff kommt und diese anhebt. Sobald der Fühler 32 die Position P2 erreicht hat, wird das Schaltsignal erzeugt, das von der Maschinensteuerung als Freigabe für den weiteren Betrieb gewertet wird.
[0040] Wenn hingegen der Fühler 32 die Schaltposition P2 nicht erreicht, wird der weitere Betrieb der Werkzeugmaschine 10 gesperrt und ein Fehlersignal ausgegeben. Dieses soll das Bedienpersonal veranlassen, entsprechende Funktionsflächen des Greifers 19 bzw. der Werkstückpaletten 15, 16 zu reinigen und gegebenenfalls, einen Reparaturauftrag auszulösen.
[0041] Wird bei der Ausführungsform mit Kennlinie nach Figur 7 die Schaltposition überfahren, wird gleichfalls ein Fehlersignal ausgelöst. Ansonsten arbeitet diese Ausführungsform wie oben in Zusammenhang mit dem Diagramm nach Figur 6 beschrieben . [0042] Figur 8 beschreibt eine einfache, besonders herstel¬ lungsfreundliche Ausführungsform der Sicherheitseinrichtung 30 mit gerader Rippe 34, deren Kontur 31 gerade Abschnitte 31a, 31b aufweist. Der Abschnitt 31a der Kontur 31 bildet die
Stirnfläche der Rippe 34 und erstreckt sich quer zu der mit der Längsrichtung der Rippe 34 übereinstimmenden Richtung der Kupplungsbewegung, während der Abschnitt 31b parallel zu die¬ ser orientiert ist. Die Endfläche des Stifts 36 kann gerundet ausgebildet sein. Insbesondere aber kann die Endfläche 38 schräg zu der Richtung der Kupplungsbewegung orientiert sein, so dass der Stift 36 beim Kuppeln von der zwischen den Abschnitten 31a, 31b definierten Kante betätigt wird. Der Ab¬ schnitt 31a ist vorzugsweise an einer solchen Position ange¬ bracht, dass der Stift 36 erst kurz vor Ende des Kuppelvor¬ gangs in Schaltposition P2 überführt wird. Bei einer vereinfachten Ausführungsform können die Rippe und der Abschnitt 31a auch so angeordnet sein, dass der Stift 36 die Schaltposition P2 schon früher erreicht.
[0043] Alternativ können der Stift 36 und die Rippe 34 auch gemäß Figur 9 ausgebildet sein. Im Unterschied zu der vorbe¬ schriebenen Ausführungsform nach Figur 8 ist der Abschnitt 31a der Kontur 31 schräg zu der Richtung der Kupplungsbewegung orientiert. Die Endfläche 38 kann gerundet oder, wie darge¬ stellt, gerade ausgebildet sein. Ansonsten gilt die vorstehen¬ de Beschreibung entsprechend.
[0044] Bei der Ausführungsform nach Figur 10 wird eine Rippe 34 gemäß Figur 9 in Verbindung mit einem Stift 36 genutzt, dessen Endfläche 38 kegelförmig oder als gerundete Kuppel aus¬ gebildet ist. Wiederum dient der Abschnitt 31a zur Herbeifüh¬ rung einer axialen Bewegung des Stifts 36 beim Kuppeln. Vorzugsweise steht der Stift 36 dabei in Ruheposition PI mit sei¬ ner Endfläche 38 soweit über den Boden der Nut 35, dass dieser von einem zylindrischen Teil des Stifts 36 überragt wird. Da¬ mit kann verhindert werden, dass fälschlicher- oder unerwünschterweise eine Werkstückpalette mit einer Rippe nach Fi¬ gur 8 mit dem Greifer in Eingriff gebracht wird.
[ 0045] Der Stift 36 nach Figur 10 kann auch mit einer Rippe 34 nach Figur 8 kombiniert sein. Insbesondere kann dies der Fall sein, wenn die kegel- oder kegelstumpfförmige Endfläche 38 des Stifts 36 in Position PI nicht über den Nutboden vorsteht. Dies ergibt eine einfache, robuste Anordnung.
[ 0046] Bei allen vorbeschriebenen Ausführungsformen kann vorgesehen sein, dass alle Anschlüsse 21, 22 mit Betätigungsorga¬ nen, z.B. Rippen 34 versehen sind. Dies hat den Vorzug, dass die Greiferkuppplungen 20 entsprechende Fühler 32 nicht in Drehsymmetrie sondern spiegelsymmetrisch zueinander aufweisen können. Dies vereinfacht den inneren Aufbau der Palettenwech- selvorrichtung erheblich, indem weniger Bohrungen und Kanäle zur Führung von Leitungen ausgebildet werden müssen.
[ 0047 ] Bevorzugt ist die Breite der Rippe (34) kleiner als die Breite der Gegenkupplungsfläche (41, 42), insbesondere kleiner als 80% der Breite der Gegenkupplungsfläche (41, 42), insbesondere kleiner als 60% der Breite der Gegenkupplungsflä¬ che (41, 42) . Durch die geringe Breite der Rippe (34) wird verhindert, dass diese beim Einfahren in die Nut (35) verkan¬ tet, wodurch ein störungsfreier und sicherer Werkstückpalettenwechsel erreicht wird.
[ 0048 ] Die erfindungsgemäße Werkzeugmaschine 10 weist eine Sicherheitseinrichtung 30 auf, die dazu dient, den korrekten Anschluss der Werkstückpaletten 15, 16 an eine Palettenwech- selvorrichtung zu überwachen. Bezugs zeichen :
Figure imgf000015_0001

Claims

Patentansprüche :
1. Werkzeugmaschine (10), insbesondere zur spanenden Bearbei¬ tung von Werkstücken, mit mindestens einer Werkstückpalette (15, 16) zur Aufnah¬ me eines oder mehrerer Werkstücke, mit einer Palettenwechselvorrichtung (19), die mindestens eine Greiferkupplung (20) zur Aufnahme der Werkstückpa¬ lette (15, 16) aufweist, mit einer Sicherheitseinrichtung (30), zur Überprüfung der korrekten Aufnahme der Werkstückpalette (15, 16) durch die Greiferkupplung (20) .
2. Werkzeugmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkstückpalette (15, 16) einen Anschluss (21, 22) für die Greiferkupplung (20) aufweist.
3. Werkzeugmaschine nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zu der Sicherheitseinrichtung (30) eine an der Palette (15, 16) angeordnete Kontur (31) gehört und dass die Kontur (31) an der Greiferkupplung (20) angeordnet ist.
4. Werkzeugmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Sicherheitseinrichtung (30) einen Fühler (32) aufweist, der funktionell der Kontur (31) zugeordnet ist.
5. Werkzeugmaschine nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Fühler (32) ein Tastele¬ ment (31) aufweist, dessen Position (P2) bei an die Grei¬ ferkupplung (20) angeschlossener Werkstückpalette (15, 16) sich von der Position (PI) unterscheidet, die das Tastele¬ ment (31) einnimmt, wenn die Greiferkupplung (20) von der Palette (15) getrennt ist.
6. Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Fühler (32) derart positioniert ist, dass er mit der Kontur (31) in Anlage steht, wenn die Greiferkupplung (20) an die Werkstückpalette (15, 16) an¬ geschlossen ist.
7. Werkzeugmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Fühler (32) ein in einer Führung längs verschiebbar gelagerter Taststift (36) ist.
8. Werkzeugmaschine nach Anspruch einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Greiferkupplung (20) eine Ausnehmung (35) zur Aufnahme der Kontur (31) aufweist wobei der Fühler (32) in die Ausnehmung (35) ragt und innerhalb der Ausnehmung (35) angeordnet ist.
9. Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Greiferkupplung (20) und der An- schluss (21) eine Linear-Gleitführung bilden wobei die als Nut ausgebildete Ausnehmung (35) und die Linear-Gleitführung gleich ausgerichtet sind.
10. Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass dem Fühler (32) eine Positionserfas- sungseinrichtung (33) zugeordnet ist.
11. Werkstückpalette (15, 16) zur Verwendung in einer Werkzeugmaschine gemäß den Ansprüchen 1 bis 10, dadurch ge¬ kennzeichnet, dass die Werkstückpalette (15, 16) wenigs¬ tens ein Betätigungsorgan (34) zur Betätigung eines an der Werkzeugmaschine (10) vorgesehenen Fühlers (32) aufweist.
12. Werkstückpalette nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkstückpalette (15, 16) einen Anschluss (21, 22) aufweist, wobei der Anschluss eine erste Gegenkupp¬ lungsfläche (41) und eine zweite Gegenkupplungsfläche (42) aufweist, die in einer gemeinsamen, dem Drehzentrum der
Palettenwechselvorrichtung (19) zugewandten Ebene angeord- net sind, wobei das wenigstens eine, vorzugsweise als Rip¬ pe ausgebildete Betätigungsorgan (34) an der ersten Gegenkupplungsfläche (41) und/oder an der zweiten Gegenkupp¬ lungsfläche (42) angeordnet ist.
13. Werkstückpalette nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkstückpalette (15) Gegenkupplungselemente (27, 28) aufweist, die eine Kupplungsrichtung zum An- und Ab¬ kuppeln der Werkstückpalette (15) an eine und von einer Palettenwechselvorrichtung (19) festlegen, wobei die Rippe (34) parallel zu der Kupplungsrichtung orientiert ist.
14. Werkstückpalette nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite der Rippe (34) kleiner als die Breite der Gegenkupplungsfläche (41, 42), insbesondere kleiner als 80% der Breite der Gegenkupplungsfläche (41, 42), insbe¬ sondere kleiner als 60% der Breite der Gegenkupplungsflä¬ che (41, 42) ist.
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