DE20104030U1

DE20104030U1 - Bearbeitungsmaschine, insbesondere zum Schleifen von Werkzeugen

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Publication number: DE20104030U1
Application number: DE20104030U
Authority: DE
Original assignee: Saacke & Co KG Geb GmbH
Current assignee: Saacke & Co KG Geb GmbH
Priority date: 2001-03-08
Filing date: 2001-03-08
Publication date: 2001-06-21
Anticipated expiration: 2011-03-09

Description

pOfta Patentanwälte

Dipl.Phys. Ulrich Twelmeier Dr. techn. Waldemar Leitner Dr. phi/, nat. Rudolf Bauer-1990 Dipl. Ing. Helmut Hubbuch -1991 European Patent Attorneys

SAOIEOOöDEUAwtOisOoVDrl.fotf 07.03.2001

Gebr. Saacke GmbH & Co. KG, Kanzlerstraße 250, D-75181 Pforzheim

Bearbeitungsmaschine, insbesondere zum Schleifen von Werkzeugen Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Bearbeitungsmaschine, insbesondere Schleifmaschine, zum Bearbeiten von Werkstücken, die eine auf einem Maschinenbett angeordnete Bearbeitungsstation aufweist, in der eine mit einer Werkzeugaufnahme versehene Arbeitsspindel angeordnet ist, und die ein Werkzeugmagazin aufweist, in das mehrere in die Werkzeugaufnahme der Arbeitsspindel passende Werkzeuge einsetzbar sind.

Eine derartige Bearbeitungsmaschine ist aus der DE 198 44 242 C2 B bekannt. Um einen einfachen und raschen Werkzeugwechsel zu ermöglichen, ist bei der bekannten Bearbeitungsmaschine vorgesehen, daß das Werkzeugmagazin vor der Arbeitsspindel quer hin und her bewegbar ist und Halter aufweist, von denen jeder sowohl ein Bearbeitungswerkzeug als auch eine jeweils hierzu gehörige

dSS D-Z5l72Pfdtzheim *. '..'.. ::*.:: \ \ 'fostbankKarlsruhe 16852-750(BLZ660 10075)

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Es gelten ausschließlich unsere Allgemeinen Geschäftsbedingungen VAT Registration No. DE 144180005

Kühlmittelzuführeinrichtung aufweist und in einer Lage hält, in der das Werkzeug axial in die Werkzeugaufnahme und die Kühlmittelzuführeinrichtung in eine Einführöffnung der Schleifstation eingeführt werden können, um dem Werkzeug in Betrieb Kühlmittel an der richtigen Bearbeitungsstelle zuzuführen. Durch das Hin- und Herfahren des Werkzeugmagazins ist es bei der bekannten Bearbeitungsmaschine möglich, das gewünschte Werkzeug unmittelbar vor die Werkzeugaufnahme der Arbeitsspindel zu bringen, die durch eine einfache Zustellbewegung in axialer Richtung den Aufnahmedorn des Werkzeugs überfährt und diesen in ihrem Futter einspannt. Um dieses Werkzeugmagazin vor der Arbeitsspindel quer hin und her bewegen zu können, ist bei der bekannten Bearbeitungsmaschine eine Werkzeugschlittenführung vorgesehen, die einen das Werkzeugmagazin tragenden Werkzeugschlitten bewegt. Parallel zu der Werkzeugschlittenführung-Längsachse ist eine Werkstückschlittenführung mit einem Werkstückschlitten vorgesehen, in dem ein Werkstück, das von dem in der Spindel eingesetzten Bearbeitungswerkzeug zu bearbeiten ist, aufgenommen ist.

In nachteiliger Art und Weise ist es bei der bekannten Bearbeitungsmaschine daher erforderlich, zwei parallel zueinander angeordnete Schlittenführungen vorzusehen, um einerseits den Werkstückträger aus dem Bearbeitungsbereich des Werkzeugs vor der Werkzeugspindel weg bewegen zu können, um in einem darauffolgenden Arbeitsschritt dann über die Werkzeugschlittenführung das Werkzeugmagazin vor die Spindel zu bewegen. Eine derartige Konstruktion besitzt nicht nur den Nachteil, daß sie relativ aufwendig in ihrer mechanischen Konzeption ist. Vielmehr tritt hierbei auch der Nachteil auf, daß eine derartig ausgerüstete Bearbeitungsmaschine relativ voluminös baut, da ja vor der Werkzeugspindel Platz für zwei unterschiedliche Schlittenführungen vorgesehen sein muß.

Ein weiterer Nachteil der bekannten Bearbeitungsmaschine besteht darin, daß hierbei eine zumindest in axialer Richtung zustellbare Werkzeugspindel erforderlich ist, um durch die in axialer Richtung verlaufende Zustellbewegung den Aufnahmedorn des in die Arbeitsspindel einzusetzenden Werkzeugs überfahren zu

können. Eine derartige, zwingend erforderliche axiale Bewegbarkeit der Arbeitsspindel verteuert in nachteiliger Art und Weise die Bearbeitungsstation und kompliziert deren Aufbau.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Bearbeitungsmaschine, insbesondere eine Schleifmaschine zum Bearbeiten von Werkstücken, der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, daß ein Werkzeugwechsel einfacher durchführbar ist.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß das Werkzeugmagazin maschinenbettstationär in der Bearbeitungsmaschine angeordnet ist, daß die Bearbeitungsmaschine einen auf dem Maschinenbett beweglichen Arbeitstisch mit einer Transfervorrichtung aufweist, wobei die Transfervorrichtung durch eine Bewegung des Arbeitstisches zumindest von einer Entnahmeposition vor dem Werkzeugmagazin, in der durch die Transfervorrichtung mindestens ein Werkzeug aus dem Werkzeugmagazin entnehmbar ist, zu einer Einführposition vor der Werkzeugaufnahme der Arbeitsspindel, in der das in der Transfervorrichtung gehaltene Werkzeug und in die Arbeitsspindel einzusetzenden Werkzeug vor dieser positioniert ist, bewegbar ist, und daß das Werkzeug durch eine Verschiebebewegung relativ zur Werkzeugaufnahme der Arbeitsspindel in diese einführbar ist.

Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen wird in vorteilhafter Art und Weise eine kompakt bauende Bearbeitungsmaschine geschaffen, die sich durch ihren einfachen Werkzeugwechsel auszeichnet.

Weitere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung sind dem Ausführungsbeispiel zu entnehmen, das im folgenden anhand der Figuren beschrieben wird. Es zeigen:

Figur 1 ein Ausführungsbeispiel einer Bearbeitungsmaschine zu Beginn des

Werkzeugswechsels,

Figur 2 die Bearbeitungsmaschine der Figur 1 während der Entnahme eines Werkzeugs aus dem Werkzeugmagazin,

Figur 3 die Bearbeitungsmaschine der Figur 1 während des Transfers des Werkzeugs zur Arbeitsspindel,

Figur 4 die Bearbeitungsmaschine der Figur 1 während des Einsetzens des Werkzeugs in die Arbeitsspindel, und

Figur 5 die Bearbeitungsmaschine der Figur 1 in ihrer Wartestellung.

Die in den Figuren 1-5 dargestellte, allgemein mit 1 bezeichnete Bearbeitungsmaschine, die im hier gezeigten Fall als eine 5-Achsen-CNC-Werkzeugschleifmaschine ausgebildet ist, weist ein Maschinenbett 2 auf, auf dem eine Bearbeitungsstation 3 und ein in zwei Richtungen verschiebbarer, im hier gezeigten Ausführungsbeispiel in X- und in Z-Richtung verschiebbarer, Arbeitstisch 5 angeordnet ist, der vorzugsweise als ein auf dem Maschinenbett 2 angeordneter Kreuztisch ausgebildet ist. Die Bearbeitungsstation 3 weist einen Ständer 31 mit einem in einer dritten Richtung, in dem beschriebenen Fall in der Y-Richtung, verschiebbaren Werkzeugschlitten 32 auf. Auf einem Träger 33 des Werkzeugsschlittens 32 ist eine Arbeitsspindel 34 mit einer Werkzeugaufnahme 35 angeordnet, die um eine in Y-Richtung verlaufende Achse A in Richtung des Doppelpfeils B drehbar ist. Eine derartige Bearbeitungsstation 3 ist an und für sich bekannt und muß daher nicht mehr näher beschrieben werden.

Ein in dem hier gezeigten Fall maschinenbettstationär montiertes Werkzeugmagazin 4 weist mehrere Werkzeughalter 41a bis 41 d auf, in die jeweils ein in die Arbeitsspindel 34 einsetzbares Bearbeitungswerkzeug W1-W4 aufnehmbar ist. In

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dem hier gezeigten Fall ist das Werkzeugmagazin 4 als ein drehbares Rundmagazin ausgebildet. Es ist aber auch möglich, anstelle des in den Figuren gezeigten Rundmagazins ein beliebig anderes Magazin, z.B. ein Linearmagazin, zu verwenden, so lange gewährleistet ist, daß durch eine entsprechende Magazinbewegung das in die Arbeitsspindel 34 einzusetzende Werkzeug W1-W4 in eine Entnahmeposition des Werkzeugsmagazins 4 bewegbar ist, in der es durch eine Entnahmebewegung einer auf dem Arbeitstisch 5 montierten und somit durch diesen verschiebbaren Transfervorrichtung 6 aus dem Werkzeugmagazin 4 entnehmbar ist.

Um nun ein im Werkzeugmagazin 4 eingesetztes Werkzeug, im hier beschriebenen Fall das Werkzeug W1, aus dem Werkzeugmagazin 4 entnehmen und in die Arbeitsspindel 34 der Bearbeitungsstation 3 einsetzen zu können, wird - nachdem vorher durch eine entsprechende Bewegung des Werkzeugmagazins 4 das Werkzeug W1 in seine in den Figuren 1 und 2 gezeigte Entnahmeposition bewegt wurde - zuerst durch eine entsprechende Verschiebebewegung des Arbeitstisches 5 derart verschoben, bis die Transfereinrichtung 6 unter dem im Werkzeugmagazin 4 gehaltenen, in seiner Entnahmeposition befindlichen Werkzeug W1 liegt.

Dann wird - wie am besten aus der Figur 2 ersichtlich ist - durch eine Hubeinrichtung 61 der Transfereinrichtung 6 ein Aufnahmeelement 62 der Transfereinrichtung 6 so lange angehoben, bis ein Werkzeug W1 in einen Aufnahmeraum 63 (siehe Figur 5) des Aufnahmeelements 62 eintaucht.

Durch eine Rückwärtsbewegung des Arbeitstisches 5 in Richtung Z wird dann der Aufnahmedorn W1¹ des Werkzeugs W1 aus dem dieses Werkzeug W1 haltenden Werkzeughalter 41 a des Werkzeugmagazins 4 gezogen.

In dem hier beschriebenen Fall wird davon ausgegangen, daß das Werkzeug W1 in die Transfereinrichtung 6 dadurch eingebracht wird, indem das Werkzeug W1

durch eine entsprechende Hubbewegung des Aufnahmeelements 62 der Transfereinrichtung 6 in Y-Richtung in den Aufnahmeraum 63 des Aufnahmeelements 62 eingebracht wird. Es ist aber auch möglich, eine entsprechende Anordnung des Werkzeugmagazins auf dem Werkzeugschlitten 32 zu erreichen, daß die Werkzeugübergabe vom Werkzeugmagazin 4 in die Transfereinrichtung 6 ohne eine Hubbewegung des Aufnahmeelements 62 stattfindet, z.B. dadurch, indem das dann auf dem Werkzeugschlitten 32 angeordnete Werkzeugmagazin 4 durch eine entsprechende Verschiebebewegung des Werkzeugschlittens 32 in Y-Richtung derart abgesenkt wird, daß das in seiner Entnahmeposition befindliche Werkzeug W1 in das Aufnahmeelement 62 der Transfereinrichtung 6 eingebracht wird.

Es sind noch eine Reihe von weiteren Möglichkeiten zur Entnahme eines der Werkzeuge W1-W4 aus dem Werkzeugmagazin 4 denkbar, solange gewährleistet ist, daß durch eine entsprechende Bewegung des Arbeitstisches 5 und somit der auf ihm montierten Transfervorrichtung 6 eine Entnahme des in dem entsprechenden Werkzeughalter 41a - 41 d aufgenommenen Werkzeugs W1-W4 ermöglicht ist.

Der Transfer des Werkzeugs W1 vom Werkzeugmagazin 4 zur Arbeitsspindel 34 erfolgt, wie am besten aus Figur 3 ersichtlich ist, dadurch, daß durch entsprechende Verschiebebewegungen des Arbeitstisches 5 die auf diesen montierte Transfervorrichtung 6 solange in den Richtungen Z und X verschoben wird, bis der Aufnahmedorn W1' des Werkzeugs W1 vor der Werkzeugaufnahme 35 der Arbeitsspindel 34 positioniert ist, wobei es gegebenenfalls erforderlich sein kann, zum Ausgleich unterschiedlicher Lageniveaus des in der Transfervorrichtung 6 aufgenommenen Werkzeugs W1 das Aufnahmeelement 62 und/oder die Werkzeugaufnahme 35 der Arbeitsspindel 34 durch eine Hubbewegung der Hubeinrichtung 61 und/oder eine Verschiebebewegung des Werkzeugschlittens 32 in ihrer Positionierung entsprechend anzupassen.

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Nachdem nun der Aufnahmedom W1' des Werkzeugs W1 einführbereit vor der Werkzeugaufnahme 35 der Arbeitsspindel 34 positioniert wurde, wird durch eine einfache Verschiebebewegung des Arbeitstisches 5 in Z-Richtung der Aufnahmedorn WV des Werkzeuges W1 in die Werkzeugaufnahme 35 der Arbeitsspindel 34 eingeführt und dort entsprechend gespannt.

Durch ein Absenken des Aufnahmeelements 62 durch die Hubeinrichtung 61 und/oder ein Anheben der Arbeitsspindel 34 mittels des Werkzeugschlittens 32 wird nun das Werkzeug W1 aus dem Aufnahmeelement 62 der Transfervorrichtung 6 gelöst, so daß diese ohne das Werkzeug W1 aus dem Arbeitsbereich der Arbeitsspindel 34 der Bearbeitungsmaschine 1 weggefahren werden kann.

Gleichzeitig hierzu wird eine auf dem Arbeitstisch 5 angeordnete Werkstückhalterung 7, in dem ein Werkstück (nicht gezeigt), insbesondere ein Bearbeitungswerkzeug, welches von dem nun in der Werkzeugaufnahme 35 der Arbeitsspindel 34 eingesetzten Werkzeug W1 zu bearbeiten ist, in seine Aufnahmeposition, in der das Werkstück in die Werkstückhalterung 7 eingesetzt wird, oder in eine Bearbeitungsposition, in der das Werkstück vom Werkzeug W1 bearbeitet wird, bewegt.

Die beschriebene Vorgangsweise, nämlich die Übergabe des Werkzeugs W1 vom Werkzeugmagazin 4 in die Arbeitsspindel 34 der Bearbeitungsstation 3 durch eine Verschiebebewegung des die Transfervorrichtung 6 tragenden Arbeitstisches 5, besitzt nun den Vorteil, daß die mechanische Realisierung dieses Transfervorgangs besonders einfach ist, da hierzu nur ein in zwei Richtungen verschiebbarer Arbeitstisch 5 erforderlich ist, welcher ein konventionelles und daher kostengünstig herstellbares Bauteil darstellt. Das Einsetzen des Werkzeugs W1 in die Arbeitsspindel 34 durch eine entsprechende Verschiebebewegung des Arbeitstisches 5 besitzt desweiteren den Vorteil, daß bei der beschriebenen Bearbeitungsmaschine 1 - im Gegensatz zu den bekannten Bearbeitungsmaschinen mit Werkzeugwechsel - es nicht mehr erforderlich ist, daß die Arbeitsspindel 34

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in ihrer axialen Richtung bewegbar ist. Selbstverständlich ist es aber auch möglich, daß die Bearbeitungsmaschine 1, primär aus anderen Gründen als denjenigen des Werkzeugwechsels, eine in axialer Richtung verschiebbare Arbeitsspindel 34 aufweisen, so daß anstelle oder ergänzend zu der Einführbewegung der Transfervorrichtung 6 durch eine entsprechende axiale Verschiebung der Arbeitsspindel 34 die Einführbewegung des Aufnahmedoms W1' in die Werkzeugaufnahme 35 der Arbeitssoindel 34 unterstützt oder substituiert wird.

Der umgekehrte Vorgang, nämlich die Entnahme des in der Arbeitsspindel 34 eingesetzten Werkzeuges W1 aus derselben und dessen Ablage im Werkzeugmagazin 4 ist für den Fachmann aus obiger Beschreibung leicht ableitbar und braucht daher nicht mehr näher erläutert zu werden.

Die beschriebene Vorgangsweise für den Transfer eines Werkzeugs von Werkzeugmagazin 4 in die Arbeitsspindel 34 der Bearbeitungsstation 3 ist insbesondere von Vorteil, wenn nicht nur der Aufnahmedorn W1 '-W4' in die Werkzeugaufnähme 35 der Arbeitsspindel 34 einzusetzen ist, sondern wenn gleichzeitig hierzu eine weitere Verbindung zwischen der Bearbeitungsstation 3 und dem Werkzeug W1-W4 herzustellen ist, wie es z.B. bei einem Werkzeug W1-W4 mit einer im Werkzeug W1-W4 integrierten Kühlmittelzufuhr der Fall ist. Wie am besten aus der Figur 5 ersichtlich ist, weisen die Werkzeuge W1-W4 Kühlmittelzuführleitungen 8 auf, die über eine gemeinsame oder mehrere getrennte Zufuhrleitungen 9 versorgt werden. Indem nun vorgesehen ist, daß - wie ebenfalls am besten aus der Figur 5 ersichtlich ist - die Arbeitsspindel 34 einen entsprechenden Anschluß aufweist, in die die Zufuhrleitung 9 gleichzeitig mit der Einführbewegung des Aufnahmedorns W1' in die Werkzeugaufnahme 35 einführbar ist, wird in vorteilhafter Art und Weise erreicht, daß gleichzeitig mit dem Einsetzen des Aufnahmedoms W1'-W4' in die Werkzeugaufnahme 35 der Arbeitsspindel 34 eine Einführbewegung der Zuführleitung 9 in den entsprechend ausgebildeten Anschluß stattfindet, so daß in einfacher Weise eine Kühlmittelzufuhr für das Werkzeug W1-W4 gewährleistet ist.

Claims

1. Bearbeitungsmaschine, insbesondere Schleifmaschine, zum Bearbeiten von Werkstücken (W1-W4), die eine auf einem Maschinenbett (2) angeordnete Bearbeitungsstation (3) aufweist, in der eine mit einer Werkzeugaufnahme (35) versehene Arbeitsspindel (34) angeordnet ist, und die ein Werkzeugmagazin (4) aufweist, in das mehrere in die Werkzeugaufnahme (35) der Arbeitsspindel (34) passende Werkzeuge (W1-W4) einsetzbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkzeugmagazin (4) maschinenbettstationär in der Bearbeitungsmaschine (1) angeordnet ist, daß die Bearbeitungsmaschine (1) einen auf dem Maschinenbett (2) beweglichen Arbeitstisch (5) mit einer Transfervorrichtung (6) aufweist, wobei die Transfervorrichtung (6) durch eine Bewegung des Arbeitstisches (5) zumindest von einer Entnahmeposition vor dem Werkzeugmagazin (4), in der durch die Transfervorrichtung (6) mindestens ein Werkzeug (W1-W4) aus dem Werkzeugmagazin (4) entnehmbar ist, zu einer Einführposition vor der Werkzeugaufnahme (35) der Arbeitsspindel (34), in der das in der Transfervorrichtung (6) gehaltene Werkzeug (W1-W4) und in die Arbeitsspindel (34) einzusetzenden Werkzeug (W1-W4) vor dieser (34) positioniert ist, bewegbar ist, und daß das Werkzeug (W1-W4) durch eine Verschiebebewegung relativ zur Werkzeugaufnahme (35) der Arbeitsspindel (34) in diese (34) einführbar ist.

2. Bearbeitungsmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Transfervorrichtung (6) durch den Arbeitstisch (5) in einer quer zur Arbeitsspindel (34) verlaufenden ersten Richtung (X) und in einer von der ersten Richtung (X) unterschiedlichen, vorzugsweise hierzu orthogonalen, zweiten Richtung (Z) bewegbar ist.

3. Bearbeitungsmaschine nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Arbeitstisch (5) als ein auf dem Maschinenbett (2) angeordneter Kreuztisch ausgebildet ist.

4. Bearbeitungsmaschine nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Transfervorrichtung (6) ein Aufnahmeelement (62) aufweist, in der das aus dem Magazin (4) zu ent nehmende und in die Arbeitsspindel (34) einzusetzende Werkzeug (W1-W4) aufnehmbar ist.

5. Bearbeitungsmaschine nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Transfervorrichtung (6) eine Hubeinrichtung (61) aufweist, durch die das Aufnahmeelement (62) in einer vorzugsweise zur Bewegungsebene des die Transfervorrichtung (6) tragenden Arbeitstisches (5) orthogonalen, dritten Richtung (Y) bewegbar ist.

6. Bearbeitungsmaschine nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkzeugmagazin (4) in dieser dritten Richtung (Y) bewegbar in der Bearbeitungsmaschine (1) angeordnet ist.

7. Bearbeitungsmaschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkzeugmagazin (4) auf einem die Arbeitsspindel (34) tragenden Werkzeugschlitten (32) angeordnet ist.

8. Bearbeitungsmaschine nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Arbeitstisch (5) eine Werkstückhalterung (7) angeordnet ist, in die ein vom in die Arbeitsspindel (34) eingesetzten Werkzeug (W1-W4) zu bearbeitendes Werkstück aufnehmbar ist.

9. Bearbeitungsmaschine nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkzeugmagazin (4) mehrere Werkzeughalter (41a-41d) aufweist.