(57)【要約】      （修正有）【課題】機械加工中のセットアップを可能にするために、工作機械の工具マガジン上で工具を交換し挿入するための改良されたデバイスを提供する。【解決手段】工作機械の回転可能なホイールマガジンＥのための供給装置はホイールマガジン上の工具ＷＺを交換し挿入するためのマニピュレータＤを備え、マニピュレータは第１の移動方向に沿って移動可能に配置され、少なくとも１つの移動可能な工具ホルダを有する。工具入力ユニットＡは、ホイールマガジン内に導入及び/又は交換される工具のための工具入力位置を備えている。ホイールマガジン上の工具を交換し挿入するためのマニピュレータは第１の移動方向に沿って移動し、ホイールマガジンの再充填を容易かつ効率的にする。【選択図】図４
2019188588.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
工作機械の工具マガジン(E)のための入力装置であって、前記入力装置は工具マガジン(E)上の工具(WZ)を交換及び挿入するためのマニピュレータ(D)を有し、前記マニピュレータ(D)は第1の移動方向に沿って移動可能に配置され、更に少なくとも1つの工具ホルダを有し、前記入力装置は工具(WZ)を収容するための少なくとも1つの工具用空間(P)を有する工具供給ユニット(A)が設けられていることが特徴とされ、工具マガジン(E)上の工具(WZ)を交換するためのマニピュレータ(D)が、工具供給ユニット(A)の方向に第1の移動方向に沿って移載位置(Ｕ)に移動可能である、ことを特徴とする入力装置。
【請求項２】
前記工具用空間(P)が工具バー(A1、A2)に設けられており、前記工具バー(A1、A2)を前記移載位置(Ｕ)に持ち上げるためのリフト装置(B)が工具バー(A1、A2)から工具(WZ)を取り外すために設けられている、ことを特徴とする請求項1に記載の入力装置。
【請求項３】
工具(WZ)を交換するために、マニピュレーター(D)は、持ち上げられた工具バー(A1、A2)から少なくとも1つの工具(WZ)を移載位置(Ｕ)に取り外す、ことを特徴とする請求項2に記載の入力装置。
【請求項４】
前記リフト装置(B)は工具バー(A1、A2)を受けるための係合部材を有し、前記係合部材は、リフト方向(B1)に沿って移動可能である、ことを特徴とする請求項2または3に記載の入力装置。
【請求項５】
前記リフト装置(B)の前記係合部材は前記リフト方向(B1)に沿って前記移載位置(Ｕ)に持ち上げ、前記工具バー(A1、A2)を最初の位置から移載位置(30)に回転させるように構成され、好ましくは同時に持ち上げ及び回転ができる、ことを特徴とする請求項4に記載の入力装置。
【請求項６】
前記工具供給ユニット(A)は少なくとも1つの工具バー(A1、A2)を含み、前記工具バー(A1、A2)の工具用空間(P)は提供される工具(WZ)のための手動ロード可能な工具用空間(P)であり、好ましくは前記工具バー(A1、A2)が可動工具トロリー(A3)に取り外し可能で固定可能である、ことを特徴とする請求項１〜５いずれかに記載の入力装置。
【請求項７】
前記工具バー(A1、A2)を前記移載位置(Ｕ)に持ち上げるために、前記工具トロリー(A3)に設けられた前記工具バー(A1、A2)が前記リフト装置(B)の前記係合部材に接続できるように、可動工具トロリー(A3)を設定位置に固定することができる、ことを特徴とする請求項4〜6いずれかに記載の入力装置。
【請求項８】
前記マニピュレータ(D)は前記第1の移動方向に沿って直進運動可能であり、前記第2の移動方向に沿って直進運動可能であり、好ましくは、前記第1の移動方向が前記第2の移動方向に直交する、ことを特徴とする請求項1〜7いずれかに記載の入力装置。
【請求項９】
前記マニピュレータ(D)の少なくとも1つの移動方向は、ホイールマガジン(E)である前記工具マガジンの回転軸に実質的に平行に延在する、ことを特徴とする請求項8に記載の入力装置。
【請求項１０】
前記マニピュレータ(D)の前記第1および第2の移動方向は1つの平面内にあり、前記リフト方向(B1)は、この平面の外側にある、ことを特徴とする請求項8または9に記載の入力装置。
【請求項１１】
前記マニピュレータ(D)は前記第1の移動方向に沿って延在することができ、前記マニピュレータ(D)は、変位軸(C1)に沿って前記第2の移動方向に沿って平行移動することができる、伸長可能なマニピュレータアーム(D3)を有する、ことを特徴とする請求項8〜10いずれかに記載の入力装置。
【請求項１２】
前記マニピュレータ(D)は回転可能なマニピュレータアーム(D3)を有する、ことを特徴とする請求項1〜11いずれかに記載の入力装置。
【請求項１３】
前記工具バー(A1、A2)は、6つの手動でロード可能な工具用空間(P)を含む、ことを特徴とする請求項1〜12いずれかに記載の入力装置。
【請求項１４】
前記マニピュレータ(D)は前記工具バー(A1、A2)の工具(WZ)を前記工作機械のスピンドルに直接的に導入することができるように、追加的に移動することができる、ことを特徴とする請求項1〜13いずれかに記載の入力装置。
【請求項１５】
工具を識別するための識別システムが提供され、好ましくは、工具が工具バー(A1、A2)から取り外される前に、工具の工具データの読み取り/書き込みが移載位置(Ｕ)にて行われる、ことを特徴とする請求項1〜14いずれかに記載の入力装置。
【請求項１６】
前記識別システムは、前記工具バー(A1、A2)に収容された前記工具(WZ)を自動的に識別する、ことを特徴とする請求項15に記載の入力装置。
【請求項１７】
前記工具(WZ)は格納された工具データを有し、前記リフト装置(B)は、前記工具データを読み取り/書き込みするため、所定の位置に工具バー(A1、A2)を持ち上げおよび/または回転する、ことを特徴とする請求項1〜16いずれかに記載の入力装置。
【請求項１８】
前記マニピュレータ(D)は工具(WZ)の工具界面に係合するための少なくとも1つのグリッパを有し、前記マニピュレータ(D)の工具ホルダは回転軸を中心として回転可能である、ことを特徴とする請求項1〜17いずれかに記載の入力装置。
【請求項１９】
可動工具トロリー(A3)が、互いに平行に配置された少なくとも2つの工具バー(A1、A2)を収容する、ことを特徴とする請求項１〜18いずれかに記載の入力装置。
【請求項２０】
請求項１〜１９いずれかに記載のホイールマガジンおよび入力装置を備えた、ことを特徴とする工作機械。
【請求項２１】
請求項１〜１９いずれかに記載の入力装置により、工作機械の工具マガジンの工具を交換する方法であって、
工具バー(A1, A2)を工具供給ユニット(A)から移載位置(Ｕ)に移動させる工程と、
移載位置(Ｕ)にある工具バー(A1、A2)からマニピュレーター(D)で工具(WZ)を供給するまたは取り外す工程と、
マニピュレータ(D)を第1の移動方向に沿って移動させ、工具(WZ)を工具マガジン(E)に導入/交換する工程とを含む。ことを特徴とする方法。
【請求項２２】
以下のステップの少なくとも1つ、
少なくとも1つの工具(WZ)をリフト方向(B1)に沿って導入しながら、工具バー(A1、A2)を持ち上げたり下げたりすることと、
マニピュレータ(D)により、持ち上げて回転させた工具バー(A1、A2)から工具を取り外すことと、
取り外した工具(WZ)をマニピュレータ(D)で第1の移動方向と第2の移動方向に沿って平行移動させることと、
取り外した工具(WZ)をホイールマガジン(E)に導入することと、
が実行される、ことを特徴とする請求項21に記載の方法。
【請求項２３】
リフト方向(B1)に沿って持ち上げられた工具バー(A1、A2)を回転軸の周りに回転させるステップを更に含む、ことを特徴とする請求項21または22に記載の方法。
【請求項２４】
識別システムを介して、導入される工具(WZ)を識別するステップを更に含む、ことを特徴とする請求項21〜23のいずれかに記載の方法。
【請求項２５】
工作機械の回転可能な工具マガジン(E)のための入力装置であって、
工具取り外し経路に沿って工具マガジン(E)から工具(WZ)を取外すためのマニピュレータ(D)と、
工具(WZ)を提供するための工具供給ユニット(A)を含み、
工具取り外し経路は工具マガジン(E)上の工具位置と工具入力ユニット(A)とを接続し、
工具入力ユニット(A)に設けられた工具(WZ)がマニピュレータ(D)によって工具取外し経路に沿って移動できるように、工具(WZ)を交換および／または挿入するためのマニピュレータ(D)を作動させることができ、提供された工具(WZ)はマニピュレータ(D)によって工具マガジンに導入することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、工作機械の工具マガジンで工具を交換して挿入するための装置、及び工作機械の工具マガジンで工具を交換して挿入するための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
工作機械に利用可能な工具を交換し、挿入し、または保持するためのシステム、および工作機械のための工具を格納するための工具マガジンが、従来技術によって異なる実施形態で説明される。工具交換システムは例えば、それぞれの加工機械の非生産時間、例えば、いわゆるチップ・ツー・チップ時間を短縮するために、例えば、マシニングセンタをフライス加工する際に使用される。
【０００３】
工具交換システムの助けにより、必要に応じて工具を工具マガジンから工作機械の加工スピンドルに、またはその逆に交換することができる。必要であれば、これは完全に自動化された方法で行われ、プログラム制御される。この目的のために、工具マガジンは、工具保管のための複数の工具を収容する。工具は、工具を工具マガジンから取り外すためのマニピュレータによって工作機械に供給することができる。
【０００４】
特許文献１は上下に配置された軸受位置を有する加工機械のための保管装置を開示しており、その下側には円形に配置された工具ホルダが固定され、工具は可動グリッパアームによって取り外すことができる。工具はここでは保持された工具軸に垂直な方向に、把持アームを通って半径方向内向きに取り外される。
【０００５】
チェーンマガジンと同様に、円形または円柱状の工具マガジンは、棚マガジンと比較して、工具へのアクセス時間が速く、多数の工具を格納することができる。しかし、実際には利用可能な工具用空間が限られているために、工作機械の隣に幅の狭い棚マガジンしか使用できない場合には棚マガジンを使用しなければならないことが多い。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】独国特許出願公開第DE 10 2004 028 151 A1号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、従来技術による工具マガジンでは、ホイールマガジンを充填する際に工具を手動で挿入しなければならないという問題が生じる。また、重い工具を工具マガジンに手動で挿入しなければならない。工具を交換または導入するとき、工具マガジンの手動充填プロセスが最初に完了されなければならないので、工作機械または工具マガジンは、通常、動作することができない。したがって、機械加工中のセットアップは、通常、不可能である。さらに、ユーザは工具を工具マガジンに交換または再充填する前に、機械加工作業が完了するのを待たなければならない。特に、工作機械の運転中は、交換を行うことができない。
【０００８】
したがって、本発明の1つの目的は上述の従来技術の問題が解決される、工具マガジン(特に、回転可能なホイールマガジン)上の利用可能な工具を交換し、挿入し、または保持するための装置および方法を提供することである。
【０００９】
特に、本発明のさらなる目的は機械加工中のセットアップを可能にするために、工作機械の工具マガジン上で工具を交換し挿入するための改良されたデバイスを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述の目的は本発明によれば、独立請求項に記載の装置及び/又は方法によって達成される。
本発明の好ましい実施形態は、従属請求項に記載されている。
【００１１】
上記課題を解決するために、本発明に係る入力装置(工具入力ユニット)が提案されている。工作機械の工具マガジン、例えばホイールマガジンのための入力装置は、工具マガジン上の工具を交換し挿入するためのマニピュレータを含む。マニピュレータは、第1の移動方向に沿って移動可能に配置され、少なくとも1つの工具ホルダを有する。この工具ホルダは、工具マガジンから工具を半径方向に把持するグリッパであることが好ましい。可動工具トロリーと、工具を収容するための少なくとも1つの工具用空間（工具スペース）とを備えた工具供給ユニットを付加的に設けることができる。工具マガジン上の工具を交換するためのマニピュレータは第1の移動方向に沿って、工具供給ユニットの方向に、移載位置まで移動することができる。この有利な装置は、工具を迅速かつ容易に交換することを可能にする。工具は工具供給ユニットから自動的に取り外し、マニピュレータを介して工具マガジンに導入することができる。これにより、工具マガジンの効率的かつ迅速な、好ましくは自律的な再充填が可能になる。入力装置によって自動的に導入を行うことができるので、部分的に重い工具を手動で持ち上げる必要もない。これはまた、機械加工中にホイールマガジンの工具を補充および/または交換することを可能にする。好ましくは、入力装置が工具供給ユニット内の工具の種類及び位置を自動的に認識することができる。さらに、代替的にまたは追加的に、供給される工具は、工具供給ユニットから工作機械のスピンドルに直接に導入することができる。
【００１２】
工具用空間を工具バーに設け、工具を工具バーから取り外すために、工具バーを移載位置に持ち上げるためのリフト装置を設けることが有利である。したがって、コンパクトな設計を有し、手動で充填することができる、いくつかの工具用空間を有する工具バーを提供することができる。この工具バーは、入力装置に直接に供給することができる。入力装置は、個々の工具を工具バーから自律的に取り外すか、交換される工具マガジンから工具用空間を工具で充填することができる。また、リフト装置は交換をさらに容易にすることができるように、工具または工具バーを手動で持ち上げる必要性を排除する。これは、工具マガジンの効率的かつ迅速な再充填を可能にする。
【００１３】
工具を交換するために、マニピュレータは、移載位置において、持ち上げられた工具バーから少なくとも1つの工具を有利に取り外すことができる。これは、工具マガジンの効率的かつ迅速な再充填を可能にする。
【００１４】
リフト装置は工具バーを持ち上げるための把持部材（グリップ部材）を有利に備えることができ、把持部材は、リフト方向（持ち上げ方向）に沿って移動することができる。リフト装置はまた、工具または工具バーの手動持ち上げの必要性を排除し、交換をさらに容易にする。これにより、工具マガジンを迅速かつ効率的に補充することができる。
【００１５】
リフト装置の把持部材はリフト方向に沿って移載位置に持ち上げるのに適し、工具バーを初期位置から移載位置に回転させるのに適し、同時に持ち上げ及び回転が可能であることが好ましく有利である。工具バーは、好ましくは初期位置から移載位置まで90°回転させることができる。より好ましくは、移載場所は移載位置とすることができる。工具バーの初期位置は実質的に水平であり得(すなわち、工具バーの長手方向軸は水平)、移載位置は実質的に垂直であり得る(すなわち、工具バーの長手方向軸は垂直)。これは、工具マガジンの効率的かつ迅速な再充填を可能にする。
【００１６】
工具供給ユニットは少なくとも1つの工具バーを含むことができ、工具バーの工具用空間は、供給される工具のための手動で装填可能な工具用空間とすることができることが有利である。好ましくは、工具バーが工具トロリーに取り外し可能に固定することができる。
【００１７】
工具トロリーを設定位置に固定し、工具トロリーに設けられた工具バーをリフト装置の把持部材に接続して工具バーを移載位置に持ち上げることができるようにすることが有利であり得る。ここで、設定位置は、リフト装置のすぐ隣に配置することができる。
【００１８】
マニピュレータは第1の移動方向に沿って直進運動可能であり、第2の移動方向に沿って直進運動可能であることが有利である。第1の移動方向は、第2の移動方向と直交することができる。これは、入力装置の特にコンパクトで効率的な設計を可能にし、その結果、工具マガジンの効率的で迅速な再充填が可能になる。
【００１９】
マニピュレータの移動方向は、工具マガジン、例えばホイールマガジンの回転軸に本質的に平行であり得ることが有利である。別の利点はマニピュレータの第1および第2の移動方向が1つの平面内に位置することができ、リフト方向がこの平面の外側に位置することができることである。これは、入力装置の特にコンパクトで効率的な設計を可能にし、その結果、工具マガジンの効率的で迅速な再充填が可能になる。
【００２０】
マニピュレータは有利には第1の移動方向に沿って延びることができる伸長可能なマニピュレータアームを備えることができ、マニピュレータは、第2の移動方向に変位軸に沿って直進
的に移動することができる。マニピュレータはまた、有利には、回転可能なマニピュレータアームを備えることができる。
【００２１】
工具バーは、6つの手動で装填可能な工具用空間を有することができることが有利である。さらに、マニピュレータは、工具バーから工具を工作機械のスピンドルに直接的に導入できるように移動可能である。
【００２２】
識別システムは、工具を識別するために有利に使用することができる。工具を備えた工具バーは、この目的のために持ち上げられ、回転されることが好ましい。システムは提供された工具を独立して識別し、それぞれの工具が提供される位置を認識することができるので、これは、特に効率的な自動再充填および交換を可能にする。工具バーから工具を取り外す前に、移載位置にある工具の工具データを読み書きすることが好ましい。
【００２３】
有利には識別システムが工具バーに含まれる工具を自動的に識別することができ、好ましくは識別システムが工具のRFID媒体から工具データを読み取り、編集するための読み取り/書き込みヘッドを有することができる。工具は好ましくは格納された工具データを有することができ、リフト装置は工具データを読み取る/書き込むために、所定の位置まで工具バーを持ち上げる及び/又は回転させることができる。
【００２４】
マニピュレータは、有利には工具の工具界面（ツールインターフェース）で把持するための少なくとも1つのグリッパを備えることができる。マニピュレータの工具ホルダは、回転軸を中心に回転することができる。
【００２５】
工具トロリーは、互いに平行に配置された少なくとも2つの工具バーを収容することができることが有利である。さらに好ましくは、4つの工具バーを収容し、それぞれ2つが互いに平行に配置される。
【００２６】
例えばホイールマガジンのような工具マガジンを有する有利な工作機械は、前述の特徴の1つによる入力装置を有することができる。
【００２７】
前述の特徴のうちの1つによる入力装置によって工作機械の工具マガジンの工具を交換するための有利な方法は、工具供給ユニットから移載位置に工具バーを移動させるステップと、マニピュレータによって移載位置にある工具バーから工具を供給または取り外すステップと、工具マガジン内に工具を導入/交換するために第1の運動方向に沿ってマニピュレータを移動させるステップとを含むことができる。
【００２８】
本方法はまた、有利には、少なくとも1つの工具がリフト方向に沿って導入されるように工具バーを持ち上げ又は下降させるステップと、マニピュレータによって持ち上げられ且つ回転された工具バーから工具を取り外すステップと、取り外された工具をマニピュレータと共に第1の移動方向に沿って平行移動させるステップと、取り外された工具を工具マガジン内に導入するステップとを含むことができる。
【００２９】
本方法はまた、有利には、リフト方向に沿って持ち上げられた工具バーを回転軸の周りに回転させるステップを含むことができる。
【００３０】
本方法はまた、有利には、識別システムを介して導入される工具を識別するステップを含むことができる。
【００３１】
工作機械の、例えばホイールマガジンのような回転可能な工具マガジンのための入力装置の有利な展開は、工具取り外し経路に沿って工具を工具マガジンから取り外すためのマニピュレータを含むことができる。好ましくは工具を供給するための工具供給ユニットが提供され、工具取り外し経路は工具マガジン上の工具位置と工具入力ユニットとを接続し、工具を変更および/または挿入するためのマニピュレータは工具入力ユニット上に供給される工具がマニピュレータによって工具取り外し経路に沿って少なくとも部分的に移動され得、供給される工具がマニピュレータによって工具マガジン(またはスピンドル)に導入され得るように、制御可能である。マニピュレータによって工具が移動可能である少なくとも1つの移動方向は、回転可能な工具マガジンに沿って軸方向に延在する。工具マガジン上の工具を交換するために、マニピュレータは工具取り外し経路に沿った第1および第2の移動方向に沿って移動することができ、好ましくは、第1の移動方向が第2の移動方向に直交する。また、供給装置のマニピュレータは、工作機械のスピンドルを直接装填することができるように移動させることもできる。
【００３２】
工具取り外し経路は少なくともいくつかの直接的に隣接するセクションを有することができ、第1のセクションはリフト方向に沿って延びることができ、第2のセクションは移動方向に沿って延びることができ、第3のセクションは、マニピュレータ軸に沿って延びることができる。第1のセクションでは、工具バーが移載位置まで持ち上げられる。隣接する第2の部分は、移載位置で工具を取り上げた後にマニピュレータをそれに沿って直線的に移動させることができる直線変位領域である。第2のセクションに隣接する第3のセクションは、マニピュレータアームがホイールマガジンに向かって延長され、その後工具マガジンに導入される、さらなる直線移動範囲を含む。少なくとも1つの回転運動が、第1のセクションから第2のセクションへの移行部において、リフト装置によって実行され得ることが有利である。
【００３３】
工作機械の、例えばホイールマガジンのような回転可能な工具マガジンのための有利な供給装置(入力装置)は、工具マガジン上の工具を交換及び挿入するためのマニピュレータを含むことができる。マニピュレータは、第1の移動方向に沿って移動可能に配置され、少なくとも1つの可動工具ホルダがマニピュレータ上に設けられる。工具バーに沿っていくつかの均一に配置された工具保持位置を有する工具入力ユニットが、工具マガジン内に導入および/または交換される工具のために提供される。マニピュレータは第1の移動方向に沿って直線的に移動して、工具マガジン上の工具を交換して挿入することができ、持ち上げられた工具バーに係合して工具を取り外し又は挿入することができる。工具保持位置には、それぞれ収容孔が形成されている。
【００３４】
供給装置は、工具入力ユニットの初期位置の上方に位置する移載位置で工具を工具入力ユニットからマニピュレータに持ち上げて供給するためのリフト装置を有利に含むことができる。リフト装置は工具バーを収容するための把持部材を含むことができ、把持部材はリフト方向に沿って移動可能であることができ、リフト方向は、実質的に垂直である。
【００３５】
工具入力ユニットは提供される工具のための手動ロード可能な工具保持位置を有する少なくとも1つの工具バーを含むことができ、工具バーは、好ましくは6つの手動ロード可能な工具保持位置を有する。工具入力ユニットは、手動で移動可能なトロリー(工具トロリー)を含むことができる。
【００３６】
マニピュレータは工具入力ユニットに設けられた工具がマニピュレータによって保持され、第1の移動方向に沿って直線的に移動するように、工具を変更し、工作機械の工具マガジンに挿入するように制御することができる。
【００３７】
マニピュレータは、工具の工具界面に係合するための少なくとも1つ、好ましくは2つのグリッパを有することができる。マニピュレータの可動工具ホルダは、回転軸を中心に回転することができる。マニピュレータは、有利には工具を工具マガジンから半径方向把持運動で取り外すことができる。
【００３８】
リフト装置は収容された工具バーが回転角度だけ回転可能であり、回転角度が好ましくは45°より大きく180°未満であるように、有利に設定することができる。
【００３９】
例えば工作機械のホイールマガジンのような回転可能な工具マガジンのための供給装置は、マニピュレータと工具入力ユニットとを含む。工具マガジン上の工具を交換し挿入するためのマニピュレータは第1の移動方向に沿って移動するように構成することができ、少なくとも1つの可動工具ホルダを有することができる。工具マガジン内に導入および/または交換される工具のための工具保持位置を有する工具入力ユニットは、回転可能な工具マガジンから距離を置いて配置することができる。工具マガジン上の工具を交換および挿入するためのマニピュレータは、工具を導入または交換するために第1の移動方向に沿って移動することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】工作機械の回転可能なホイールマガジンのための供給装置の概観を示す図である。
【図２】2つの工具バーを備えた工具入力ユニットを示す図である。
【図３】工作機械のホイールマガジンの領域における、工具入力ユニット、移動装置及びマニピュレータを示す図である。
【図４】リフト装置によって持ち上げられている工具バーを示す図である。
【図５】回転される持ち上げられた工具バーを有するリフト装置を示す図である。
【図６】リフト装置で持ち上げられ、回転された工具バーを示す図である。
【図７】リフト装置の上端位置にある持ち上げられた工具バーを示す図である。
【図８】持ち上げられた工具バーから工具を取り外すときのマニピュレータを示す図である。
【図９】マニピュレータの横断軸に沿って移動するときの、ピックアップ工具を備えたマニピュレータを示す図である。
【図１０】挿入された工具を有する工具バーを示す図である。
【図１１】工具トロリーに設けられた工具バーを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００４１】
以下、本発明の実施例について、添付図面を参照しながら詳細に説明する。図面における同じまたは等しい要素は同じ参照符号でマークされることができるが、時には異なる参照符号でもマークされることができる。しかし、本発明は、以下に記載される実施形態および設計特徴に限定または限定されるものではなく、実施形態の変更、特に独立請求項の保護の範囲内で記載される実施例の特徴の変更によって包含されるものも含むことに留意されたい。
【００４２】
図1は、工作機械用のホイールマガジンを示す。ホイールマガジンEは、工具が装填される複数の工具ホルダを有する。さらに、ホイールマガジンは自由空間を有する。ホイールマガジンは、様々な端点に取り付けられ、回転可能に設計される。ホイールマガジンは、例えばチェーン駆動装置を介して回転される。
【００４３】
ホイールマガジン内に配置された工具はホイールマガジンの外周に長手方向端部で取り付けられ、その結果、工具はホイールマガジンの外周から放射状に外側に突出する。好ましくは、工具が工具ホルダ内に配置され、面接触(HSK)を有する自己保持中空シャンクテーパがインターフェース(図示せず)として使用される。あるいは、スチールテーパまたはモールステーパを使用することもできる。工具は、ホイールマガジンの円周に沿った終点に保持される。工具ホルダは、ホイールマガジンの円周に沿って設けられ、工具との取り外し可能な接続を形成することができる。工具は、好ましくは遠心力または重力によってホルダ内にロックされる。図示のホイールマガジンEは互いに平行に配置された複数のホイールマガジンを備え、これらのホイールマガジンは回転軸の周りを回転できるように取り付けられている。工具マガジンは、任意選択で、1つまたは複数のホイールマガジンEを備えることができる。各ホイールマガジンは、ホイールマガジンを共通の回転軸の周りで回転させる、それ自体の駆動装置を有することができる。したがって、各ホイールマガジンはそれぞれのホイールマガジンを所望の回転位置にするために、他のホイールマガジンとは独立して駆動することができ、その結果、必要な工具をマニピュレータDによって取り外し又は交換することができる。
【００４４】
そのようなホイールマガジンは例えば、独国特許出願公開DE 10 2011 082 050 A1から知られており、その主題は、本明細書に含まれるとみなされる。図1に示すホイールマガジンEを備えた工具マガジンは種々の工具を備えており、マニピュレータDにより各ホイールマガジンEから取り外し、マニピュレータDにより工作機械の主軸内に導入することができ、工具マガジン内の工具を交換したり、工具マガジンを部分的に又は完全に再装填したりしなければならない場合には、工具マガジンを停止して個々の工具を手動で交換することができるようになった。本発明によれば、工具マガジンの交換又は装填を簡略化することができ、工作機械の加工時間を含むシステム全体の効率を向上させることができる。特に、交換されるべき工具のための提案された供給装置によって、機械加工中、すなわち工作機械が作動している間でさえ、工具マガジンの工具を装填または交換することができる。特に、マニピュレータDはこの目的のために、好ましくはホイールマガジンEの回転軸に平行な移動装置C上に設けられ、この移動装置Cは図1に示すように、マニピュレータDがシフト軸に沿って、リフト装置Bが工具入力ユニットAと共に位置する領域まで移動することを可能にする。
【００４５】
工具入力ユニットA(工具供給ユニットとも呼ばれる)は例えば、交換又は交換される工具WZが工具バーを介して挿入される工具トロリーであってもよい。さらに、工具入力ユニットは工具トロリーを固定することができるロック可能な空間を形成することができ、それにより、リフト装置を工具バーに確実かつ容易にドッキングすることができる。それぞれのバーに設けられた工具WZはリフト装置Bを介して移載領域に案内することができ、移載領域では、変位したマニピュレータDがそれぞれの工具WZをピックアップして、それを所望の位置で工具マガジンのホイールマガジンEに送ることができる。このようにして、交換されるべき工具を工具マガジンのホイールマガジンEからマニピュレータDを介して移載領域に移載し、この工具を再び工具バーに追加することも可能である。工具バーはリフト装置Bを介して工具入力ユニットAに再び追加することができ、これにより、工具マガジンから直接、異なる工具の自動化された、簡単かつ迅速な交換および交換が可能になる。したがって、ホイールマガジンから個々の工具を手動で交換することは不要である。特に、工具入力ユニットAの異なる工具位置に新しい、例えば、維持された工具を装填し、この工具入力ユニットAを意図された入力位置に移動させることが容易に可能であり、その結果、異なる工具の自動的な交換及び導入が、供給装置によって簡単な方法で可能になる。この構成により、機械加工中にセットアップを行うことができる。工具WZを備えた工具バーは、好ましくは6つまでの工具の同時供給および取り外しのために使用される。さらに、特に重い工具は、もはやそれぞれのホイールマガジンEに手動で供給される必要はなく、それぞれの工具が工具トロリーを介して工具バー上の工具入力ユニットAに供給されれば十分である。
【００４６】
特に有利な方法では、工作機械によって実行される機械加工時間および機械加工ステップに応じて、異なる工具が工具マガジンに導入される時期を自動的に決定し、工具マガジンへの工具の特に時間効率のよい入力が可能になるように、送り装置を構成することが可能である。また、工作機械のユーザはホイールマガジンEの工具WZを交換する際に、工具入力部Aを介して直ちに新工具を機械に供給することができるので、工作機械を待つ必要がなく、必要に応じて、新工具を独立して導入または交換することができる。
【００４７】
図2は工具入力ユニットAの詳細図であり、それは、例えば、車輪を介して容易に動かすことができるように配置された工具トロリーA3からなる。これにより、ユーザは、全ての工具を持ち上げる必要なく、重い工具であっても所望の場所に運ぶことができる。工具トロリーA3は、様々な工具バーA1への着脱可能な接続を可能にする締結具を含む。これらの工具バーA1は工具のための保持空間を有し、工具バーA1当たり6つの工具用空間が設けられることが好ましい。個々の工具WZは工作機械のスピンドル内に直接、または工具マガジン内に直接供給するために、これらの工具WZをマニピュレータを介して個々の工具バーA1から取り外すことができるように、個々の工具界面を備えた個々の保持空間内に挿入されることが好ましい。
【００４８】
図2に示すように、工具トロリーA3は、2つの工具バーが挿入されることを可能にする締結具を有する。工具WZは、設定室で測定され、データは工具識別チップに記憶される。図3に示すように、工具トロリーA3を工作機械上の所定の位置に配置すれば、工作機械又は送り装置は個々の工具のデータ及び個々の工具の位置を、これらの工具識別チップを介して自動的に記録することができ、これにより個々の工具を自律的に取り外すことができる。
【００４９】
図3に示すように、工具トロリーA3はリフト装置Bと係合可能な送り位置に配置されており、リフト装置Bは、個々の工具バーA1を上昇させることができるリフト方向B1を有している。リフト装置Bによる取り外しを容易にするために、工具トロリーを意図した位置に固定することが好ましい。
【００５０】
図4は、持ち上げられた状態の工具バーA1を示す。工具バーA2は工具入力ユニットAの工具トロリーA3内に位置したままであり、工具トロリーA3は、保持領域内に直接固定されている。工具バーA1はマニピュレータDとの接触またはマニピュレータDへの工具の移載を可能にするために、リフト装置によってリフト軸B1に沿って持ち上げられ、マニピュレータDはマニピュレータアームD3を有し、マニピュレータアームD3の第1の端部に、第1のグリッパD1および第2のグリッパD2が設けられる。マニピュレータアームD3の反対側の第2の端部には、マニピュレータホルダD4が設けられており、このマニピュレータホルダD4はマニピュレータDのさらなる移動軸を決定することができ、マニピュレータDは図示の実施形態で工具を取り外すために、第1のグリッパD1および第2のグリッパD2を備えたダブルグリッパを備える。ダブルグリッパは最後に使用された工具とその後必要とされる工具との同時ピックアップを可能にし、その結果、工具交換は、スピンドルと工具マガジンとの間のマニピュレータの1つの水平移動のみで可能である。
【００５１】
マニピュレータDはホイールマガジンEの外周に配置され、マニピュレータは第1の直線軸L1に沿って移動可能であり、その結果、マニピュレータアームD3は伸縮可能であるように設計される。言い換えれば、マニピュレータDは、マニピュレータホルダD4に対する第1のグリッパD1および第2のグリッパD2の位置を延長または短縮することができるように設計される。これにより、マニピュレータアームD3を直線軸L1に沿って伸縮させることができる。さらに、第1および第2のグリッパD1、D2を回転させることができる。特に、グリッパは、マニピュレータアームD3に沿って延びる回転軸の周りを回転することができる。これにより、第1グリッパD1および第2グリッパD2を回転または旋回させることができる。さらに、マニピュレータDは第2の直線軸L2に沿って移動可能であり、したがって、変位軸C1に沿ったマニピュレータDの変位が可能である。この目的のために、本体C2を含む移動装置Cが設けられている。本体C2はマニピュレータホルダD4がマニピュレータDと共に第2の直線軸L2に沿って直線的に移動できるように、レールおよびチェーンドライブを有することが好ましく、さらなる実施形態では、マニピュレータDがマニピュレータホルダD4の周りの回転を可能にするさらなる移動軸を有することが好ましい。
【００５２】
図5は回転ホイールマガジンEのための供給装置を示し、工具バーA1は、水平初期位置から垂直目標位置に回転される。工具バーA1はグリッパアームD1およびD2を有するマニピュレータDが1つまたは2つの工具を取り外すことができるように、垂直位置に回転される。
工具バーA1は、持ち上げデバイスBによってリフト方向B1に沿って持ち上げられ、好ましくは90°回転される。回転後、工具はマニピュレータDのグリッパによって直接取り外すことができるように配向され、持ち上げデバイスBは好ましくは工具バーA1の持ち上げが、同時に、水平から垂直への工具バーの回転を伴うように設計される。したがって、好ましくは、2つの平行運動シーケンスが行われる。
【００５３】
図6は、工具バーA1が垂直位置にある状態でのリフト装置Bの上方位置を示している。
垂直位置では、工具バーA1の工具WZがマニピュレータDのグリッパD1、D2によって直接取り外すことができる。
【００５４】
工具バーA1から工具WZを取り外すために、マニピュレータDは変位軸C1に沿って移動される。この目的のために、移動装置Cが作動され、これは、ホイールマガジンEの回転軸に平行なマニピュレータDの直線運動を可能にする。
【００５５】
図8は工具バーA1からの工具WZの取り外しを示し、マニピュレータDのグリッパは工具バーA1から工具をロック解除し、取り外すために、工具界面で係合する。マニピュレータ及び工具バーA1の位置は、いわゆる移載位置Ｕである。工具移載のためには、マニピュレータDと工具バーA1(工具バーを回転させて持ち上げるリフト装置Bを使用する)の両方を移載位置Ｕに移動させなければならない。
【００５６】
供給装置は、好ましくは工具バーA1に配置された個々の工具の自動認識が可能になるように設定される。特に、工具バーA1の異なるプラグイン位置に設けられた工具は、自動的に認識される。例えば、工具バーA1、A2の収容された工具の識別は、提供された個々の工具の工具識別チップを介して、または工具バーの識別チップを介して可能にすることができる。例えば、リフト装置Bはこの目的のために、工具データが接触なしに、または工具バーおよび/または工具に接触することによって、識別され、伝送され得るように設計され得る。工具バーはリフト装置Bによってリフト方向B1に沿って移動させることができ、同時に工具データの読み取りおよび書き込みを可能にする。したがって、供給装置は、自動工具識別を可能にする。取り外すべき工具に応じて、または工具バー内の所望の位置に応じて、所望の取り外し位置を設定するために、リフト方向B1に沿って垂直上方または下方に移動させることができる。例えば、図8に示すように、工具バーA1の垂直方向の整列において、工具バーA1の最も低い保持空間に配置された工具が必要とされる場合、工具バーA1はリフト方向B1に沿ってさらに垂直上方に移動することができ、その結果、マニピュレータDは、直線移動によって、それぞれのグリッパと共に直接に取り外される工具の工具界面に接触することができる。他方、図8の垂直工具バーA1の最上部工具位置に工具が必要な場合、工具バーA1は、取り外されるべき工具がマニピュレータDのグリッパと共に(特に水平な)平面上に位置するまで、垂直下方に移動することができる。
【００５７】
図9は、工具バーA1から取り外された工具を取り上げたマニピュレータDを示す。マニピュレータDは、本体C2上を変位軸C1に沿って移動する。取り外された工具WZはマニピュレータDによってホイールマガジンE内に直接導入することができ、または工作機械のスピンドル内に直接導入することができる。全ての工具を工具バーA1から取り外した後、工具バーA1は工具トロリーに戻される。
【００５８】
工具バーは、工具トロリーA3上に様々な方法で配置することができる。図10及び図11は、工具バーA1と、工具バーA1、A2が設けられた工具トロリーA3とを示している。工具バーA1は異なる工具WZを有し、これは工具用空間Pの収容穴に応じて準備されている。工具WZは、工具界面（インターフェース）、すなわち工具をスピンドルにクランプするクランプ部材も含む。図11は、工具バーA1およびA2の平行な配置を示す。工具トロリーA3上に、2つの平行なバーと、それに直交する2つのバーとを設けることがより好ましい。工具トロリーA3はまた、工具バーA1、A2及び工具WZと共に工具トロリーA3の容易な手動移動を可能にするホイールA4を有する。
【００５９】
したがって、工作機械の回転可能な工具マガジンまたはホイールマガジンに工具を供給する方法は、図3〜図9に示すステップを含むことができる。したがって、この方法は、リフト装置Bによってリフト方向B1に沿って工具バーA1を持ち上げることを含むことができる。工具バーは、回転軸の周りに少なくとも90°回転することができる。工具WZは、グリッパを介してマニピュレータDによって持ち上げられ回転された工具バーから取り外すことができる。この位置では、マニピュレータDを用いてグリッパを介して工具を工具バー内に供給することも可能である。
【００６０】
要約すると、本発明によれば、工作機械の回転可能な工具マガジンのための供給装置が提案され、この供給装置を用いて、回転可能なホイールマガジンを簡単かつ効率的な方法で再充填することができる。重い工具はもはや手動で挿入する必要はなく、同時に、最大6つの工具を同時に挿入および取り外すことができる。さらに、本発明による供給装置は、機械加工中のセットアップを可能にする。また、供給装置の取決めは、工具マガジンのホイールマガジンのためのスペースを節約し、費用効果の高い入力ステーションをもたらす。
【符号の説明】
【００６１】
Ａ                    工具入力ユニット
Ａ１、Ａ２            工具バー
Ａ３                  工具トロリー
Ｂ                    リフト装置
Ｂ１                  リフト方向
Ｃ                    移動装置
Ｃ１                  変位軸
Ｃ２                  本体
Ｄ                    マニピュレータ
Ｄ１                  第１グリッパ
Ｄ２                  第２グリッパ
Ｄ３                  マニピュレータアーム
Ｄ４                  マニピュレータホルダ
Ｅ                    ホイールマガジン
ＷＺ                  工具（ツール）
Ｌ１                  第２の直線軸
Ｌ２                  第１の直線軸
Ｕ                    移載位置
Ｐ                    工具用空間
【図１】
2019188588.tif 000003
【図２】
2019188588.tif 000004
【図３】
2019188588.tif 000005
【図４】
2019188588.tif 000006
【図５】
2019188588.tif 000007
【図６】
2019188588.tif 000008
【図７】
2019188588.tif 000009
【図８】
2019188588.tif 000010
【図９】
2019188588.tif 000011
【図１０】
2019188588.tif 000012
【図１１】
2019188588.tif 000013
【外国語明細書】
2019188588000001.pdf