呈門架結(jié)構(gòu)形式的、帶有集成在機器側(cè)的工具庫存儲器的立式加工中心的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種呈門架結(jié)構(gòu)形式的、帶有集成在機器側(cè)的工具庫存儲器的立式加工中心，其尤其用于銑削加工、鉆孔加工和/或車削加工，帶有：具有兩個側(cè)壁的、用于容納承載工具和承載工件的構(gòu)件的機架；可運動的拾取式工具庫存儲器，其在機架的兩個側(cè)壁中用于以拾取式方法更換工具；和機器外罩，其完全包圍加工中心。為了在不影響加工中心的原有的安裝面積的情況下擴展機器側(cè)的工具庫存儲器，設(shè)置成：在拾取式工具庫存儲器下方存在自由空間，在其中還存在至少一個其他的類似于拾取式工具庫存儲器建造的姐妹庫；并且在機器外罩中在機架的接近開口處存在力驅(qū)動的轉(zhuǎn)裝操縱部，可利用其將加工工具從姐妹庫轉(zhuǎn)裝到拾取式工具庫存儲器中并且與之相反地轉(zhuǎn)裝。
【專利說明】呈門架結(jié)構(gòu)形式的、帶有集成在機器側(cè)的工具庫存儲器的立式加工中心
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種呈門架結(jié)構(gòu)形式的立式加工中心，其尤其用于切削加工的銑削加工、鉆孔加工和/或車削加工(Drehbearbeitung),帶有:具有兩個側(cè)壁的機架，其用于容納承載工具和承載工件的構(gòu)件；可運動的拾取式工具庫存儲器(Pick-Up-Werkzeugmagazinspeicher),其在機架的兩個側(cè)壁中用于以拾取式方法更換工具；和機器外罩(Maschinenumhausung),其完全包圍加工中心。
【背景技術(shù)】
[0002]在文件EP 2 295 199 BI中或在文件DE 10 2009 050 174 B4中說明和描述了開頭提到的類型的加工中心。
[0003]措辭“呈門架結(jié)構(gòu)形式的立式加工中心”在本發(fā)明的意義中理解為5軸加工中心，在其中在工件加工時三個線性的進給運動(X-Y-Z)通過豎直取向的工具主軸來實施，而兩個回轉(zhuǎn)的進給運行(C-A)通過可擺動且可旋轉(zhuǎn)的工件臺來實施。由此通?？擅黠@更高效且更精確地加工工件，因為在所有五個空間方向(X-Y-Z-C-A)上同步或同時加工時僅必須使加工工具在三個線性的空間方向(X-Y-Z)上運行且僅必須使工件在兩個回轉(zhuǎn)的空間方向(C-A)上運動。呈門架結(jié)構(gòu)形式的立式5軸加工中心的使用領(lǐng)域從普遍的機械制造延伸到汽車制造上直至延伸至工具和模具制造以及醫(yī)藥技術(shù)。除了鐵金屬之外，可完全一樣地加工非鐵金屬或塑料。
[0004]措辭“集成到機器側(cè)的工具庫存儲器”在本發(fā)明的意義中理解為用于容納和支承多個加工工具的工具庫存儲器，其完全布置在加工中心的機架中且因此不需要在機架外部的附加的安裝面積。因此，加工中心在兩個水平的空間方向(X-Y)上的外部尺寸不必通過完全集成在機架中的工具庫存儲器增大。所有的這些在用于加工中心的非常昂貴的安裝面積的觀點下為重要的經(jīng)濟上的觀點。根據(jù)機架在水平的空間方向(X-Y)上的尺寸來設(shè)計完全集成在機架中的、用于容納大約30至50個加工工具的工具庫存儲器。機架在其水平的空間方向(X-Y)上越大，工具庫存儲器可實施成越大。
[0005]在措辭“以拾取式方法更換工具”在本發(fā)明的意義中理解為特別的工具更換方法，在其中，豎直取向的工具主軸可從工具庫存儲器直接且在無外部的工具更換裝置的輔助的情況下接收加工工具，并且還可再次交付到工具庫存儲器處。以拾取式方法更換工具為簡單的和工藝可靠的方法并且由此通常考慮其他的已知的工具更換方法。
[0006]措辭“拾取式工具庫存儲器”理解為一種工具庫存儲器，利用其可執(zhí)行以拾取式方法更換工具。
[0007]措辭“機器外罩”在本發(fā)明的意義中理解為起分隔作用的保護裝置，其在周向側(cè)完全包圍加工中心中的工作站。機器外罩保護環(huán)境免受飛向四周的削屑、冷卻潤滑液滴或工具碎屑(其可由于機器碰撞而產(chǎn)生)的影響并且減小出現(xiàn)在機器外罩外部的加工聲級。此夕卜，機器外罩防止操作者接近工具主軸的危險的和非?？斓倪M給和主軸運動、工件臺的非常快的進給運動以及工具庫存儲器的非?？斓亩ㄎ贿\動。為了可接近加工中心的工作站，機器外罩設(shè)有一個或多個通道門。此外，機器外罩具有一個或多個觀察窗，通過其可從外部看到加工中心的工作站和如有可能維修站。
[0008]措辭“工作站”在本發(fā)明的意義中理解為加工中心中的空間，在其中發(fā)生工件加工；即在其中出現(xiàn)加工削屑的空間。此外，措辭“工作站”同樣還理解為在加工中心中的這樣的空間，在其中存儲加工工具且發(fā)生工具轉(zhuǎn)裝。在加工中心處可存在一個或多個工作站，所有的工作站必須使得對于操作人員(工人)來說可以人機工程學(xué)上有意義的方式接近，即工作站帶有操作通道。
[0009]在開頭提到的類型的加工中心中，通常視作不利的是在加工中心中的工具庫存儲器的存儲能力仍然相對強烈地由機架的尺寸限制，從而使得必需非常頻繁地使用安裝到加工中心處的附加庫(Zusatzmagazin)。尤其在開頭提到的類型的更小的和中型的加工中心中，工具庫存儲器的存儲能力通過機架的限制產(chǎn)生非常負面的作用。更小的和中型加工中心可理解為這樣的加工中心，在其中，工具主軸在水平的橫向方向(X方向)上的移動行程大約處在300mm與800mm之間。在目前待執(zhí)行的非常復(fù)雜且非常費時的加工任務(wù)中通常始終需要多個不同的或相同的工具。相同的工具可理解為所謂的姐妹工具(Schwesterwerkzeug)。如果在原有的加工工具處超過確定的磨損極限,那時將姐妹工具從工具庫存儲器換到工具主軸中，從而使得利用原有的加工工具不再可進行進一步的加工。這種類型的姐妹工具以相同的方式相似于原有的加工工具。多個工具必須通過有足夠大的存儲能力的工具庫存儲器來提供。目前，70個加工工具對于普通的加工任務(wù)而言不再罕見。
[0010]例如在文件EP 2 295 199 BI中示出和說明了開頭提到的類型的機器側(cè)的工具庫存儲器的存儲能力的擴展。雖然通過安裝在加工中心的機架處的存儲器擴展部(Speichererweiterung)可顯著增大機器側(cè)的工具庫存儲器的存儲能力，但這以用于加工中心的增大的安裝面積為代價。通過安裝或附裝在機架處的存儲器擴展部明顯地增大用于機架和因此用于加工中心的安裝面積。此外，為了運行存儲器擴展部，同樣還在存儲器擴展部中和因此在加工中心外部必需附加的昂貴地建造的力驅(qū)動的工具操縱部，以便加工工具從存儲器擴展部中轉(zhuǎn)裝到機器側(cè)的工具庫存儲器中或者與之相反地進行轉(zhuǎn)裝。兩方面的轉(zhuǎn)裝過程由于存儲器擴展部的相對很大的尺寸同樣還需要很長的時間。
[0011]在文件DE 10 2009 050 174 B4中示出和說明了開頭提到的類型的機器側(cè)的工具庫存儲器的存儲能力的擴展的另一種類型。在文件DE 10 2009 050 717 B4中，集成在機器側(cè)的工具庫存儲器幾乎完全布置在U形機架外部，從而使得在加工中心中的工具庫存儲器的存儲能力僅還非常小地通過U形機架的尺寸來限制。但該解決方案的缺點為增大了安裝面積且使得U形機架的結(jié)構(gòu)復(fù)雜化。在這種情況下，U形機架相對于開頭提到的機器類型必須有明顯改變。
[0012]因此可確定典型的目標沖突。一方面，為了獲取提高的工具庫存儲器能力必需更大的安裝面積和用于工具轉(zhuǎn)裝的昂貴且耗時的工具操縱部。另一方面，附加的安裝面積和用于工具轉(zhuǎn)裝的附加的昂貴且耗時的工具操縱部花費金錢。此外，通過存儲器擴展部使得加工中心的安裝不必要地復(fù)雜化。此外，由于用于加工工具從存儲器擴展部到機器側(cè)的工具庫存儲器中的轉(zhuǎn)裝和與之相反的轉(zhuǎn)裝的相對長的時間可能負面地干擾整個加工工藝，例如，在加工時直至來自用于更換過程的附加庫中的相應(yīng)的姐妹工具到工具主軸中可提供可能的等候時間。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0013]在該背景下，本發(fā)明的目的在于在維持開頭提及的加工中心的優(yōu)點的情況下如此改進該加工中心，即在未增大安裝面積的情況下使機器側(cè)的工具庫存儲器的存儲能力變大，也就是說，機器側(cè)的工具庫存儲器的存儲器擴展部應(yīng)可在未影響加工中心的原有的安裝面積的情況下實現(xiàn)。帶有和不帶有存儲器擴展部的安裝面積必須保持相同。
[0014]此外，存儲能力的增大應(yīng)未顯著影響工具更換時間，也就是說工具更換應(yīng)立即并且因此在無更大的運動過程的情況下實現(xiàn)。
[0015]此外，機器側(cè)的工具庫存儲器的存儲能力的增大應(yīng)在帶有在結(jié)構(gòu)上和在制造技術(shù)上很少的花費的情況下實現(xiàn)，尤其應(yīng)未由于存儲能力的增大而必需在U形機架處進行更大的結(jié)構(gòu)改變。
[0016]對于呈門架結(jié)構(gòu)形式的立式加工中心，其尤其用于切削加工的銑削加工、鉆孔加工和/或車削加工，帶有:具有兩個側(cè)壁的機架，其用于容納承載工具和承載工件的構(gòu)件；可運動的拾取式工具庫存儲器，其在機架的兩個側(cè)壁中用于以拾取式方法更換工具；和機器外罩，其完全包圍加工中心，根據(jù)本發(fā)明的目的由此實現(xiàn)，即在該拾取式工具庫存儲器下方存在自由空間，在其中還存在至少一個其他的類似于拾取式工具庫存儲器建造的姐妹庫(Schwestermagazin);并且在機器外罩中在機架的接近開口處存在力驅(qū)動的轉(zhuǎn)裝操縱部(Umladehandling),可利用其將加工工具從姐妹庫轉(zhuǎn)裝到拾取式工具庫存儲器中并且與此相反地進行轉(zhuǎn)裝。
[0017]在開頭提到的類型的加工中心中，機器側(cè)的拾取式工具庫存儲器的存儲能力基于本發(fā)明的設(shè)計方案可以簡單的方法來擴展，此時在拾取式工具庫存儲器下方的自由空間中還布置有至少一個姐妹庫，其中，在機架處的接近開口處帶有力驅(qū)動的轉(zhuǎn)裝操縱部。通過該布置方案在一定程度上提供有帶有工具升降器的多層的可運動的拾取式工具庫塔。根據(jù)本發(fā)明的類型的存儲器擴展部具有下列優(yōu)點:
a)拾取式工具庫存儲器完全布置在機架中。
[0018]b)至少一個類似于拾取式工具庫存儲器建造的姐妹庫在拾取式工具庫存儲器下方同樣完全布置在機架中。
[0019]c)力驅(qū)動的轉(zhuǎn)裝操縱部(可利用其將加工工具從機器側(cè)的姐妹庫轉(zhuǎn)裝到機器側(cè)的拾取式工具庫存儲器中并且與之相反地來轉(zhuǎn)裝)布置在機架的接近開口處。
[0020]從從屬權(quán)利要求中得出有利的改進方案。
[0021]根據(jù)一種優(yōu)選的改進方案，拾取式工具庫存儲器包括圓環(huán)形地建造的、馬達驅(qū)動的、帶有可圍繞豎直軸線旋轉(zhuǎn)地支承的庫環(huán)(Magazinring,其帶有用于容納加工工具的工具固定架)的工具庫。
[0022]根據(jù)一種優(yōu)選的改進方案，拾取式工具庫存儲器可通過帶有減速器的馬達來驅(qū)動。
[0023]根據(jù)一種優(yōu)選的改進方案，減速器包括齒形帶級(Zahnriemenstufe)和齒輪級(Zahnradstufe)。
[0024]根據(jù)一種優(yōu)選的改進方案，可旋轉(zhuǎn)的庫環(huán)通過四點接觸滾動軸承(Vier-Punkt-ffalzlager)與機架相連接。
[0025]此外，根據(jù)一種優(yōu)選的設(shè)計方案，四點接觸滾動軸承具有內(nèi)環(huán)，通過其使四點接觸滾動軸承固定地與機架相連接，優(yōu)選地抒在一起。
[0026]有利地，四點接觸滾動軸承具有可旋轉(zhuǎn)的外環(huán)，在其處布置有工具固定架和用于馬達的減速器的齒輪級的齒圈元件。
[0027]有利地，姐妹庫通過圓環(huán)形的適配件力配合和/或形狀配合地與拾取式工具庫存儲器的可旋轉(zhuǎn)的庫環(huán)相連接。這具有這樣的優(yōu)點，即不必需用于姐妹庫的單獨的支承部和單獨的驅(qū)動器。
[0028]根據(jù)一種改進方案，在拾取式工具庫存儲器處和在姐妹庫處的工具固定架實施為可彈性變形的U形固定夾。在該類型的工具容納部中，加工工具的工具固定架可力配合和/或形狀配合地由可彈性變形的U形固定夾來容納和保持。同時，在此類工具容納部中始終需要一定的力消耗，以便將加工工具利用工具固定架壓入到工具容納部中或從中擠出。
[0029]根據(jù)另一有利的設(shè)計方案，轉(zhuǎn)裝操縱部包括:可氣動調(diào)節(jié)的2個軸單元，其帶有豎直的豎軸(Hochachse)、垂直于此布置的水平的縱軸；和工具夾具，其帶有可氣動調(diào)節(jié)的兩個夾爪以用于保持加工工具的標準化的錐形的工具桿。
[0030]有利地，豎直的豎軸和水平的縱軸相應(yīng)由無活塞桿的氣壓缸形成。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0031]本發(fā)明的其他的細節(jié)、特征和優(yōu)點由借助附圖的下列的說明得出。其中:
圖1從側(cè)上方顯示了根據(jù)本發(fā)明的加工中心的透視的局部視圖，
圖2從后方顯示了根據(jù)本發(fā)明的加工中心的透視的局部視圖，
圖3顯示了轉(zhuǎn)裝操縱部的詳細視圖，以及圖4顯示了庫環(huán)的驅(qū)動器的詳細視圖。
[0032]參考標號列表 I機架
2工具主軸的工作站 3工具庫存儲器的工作站 4側(cè)壁
5拾取式工具庫存儲器 6側(cè)壁 7容納部
8裝載和卸載開口 9接近開口 10庫環(huán) 11工具固定架 12加工工具 13馬達 14分隔壁 15轉(zhuǎn)裝操縱部 16驅(qū)動小齒輪 17容納部 18接近開口
19機座(Maschinenschuh)
20從動齒形帶輪 21氣壓缸 22氣壓缸 23適配件 24姐妹庫 25外環(huán) 26夾爪 27夾爪 28工具桿 29齒形帶 30內(nèi)環(huán) 31齒圈元件
32 小齒輪(Zahnradritzel)
33裝載和卸載開口。
【具體實施方式】
[0033]呈門架結(jié)構(gòu)形式的根據(jù)本發(fā)明的立式加工中心尤其用作用于切削加工的銑削加工、鉆孔加工和/或車削加工的多功能的加工中心。
[0034]加工中心具有帶有兩個側(cè)壁4、6的基本上U形的機架I，其通過3點支承支承在在高度方面可調(diào)節(jié)的機座19上并且用于容納承載工具和承載工件的組件。承載工具的組件可在三個線性的空間方向(X-Y-Z)上受控制地移動且用于容納豎直取向的工具主軸。承載工件的組件可在兩個回轉(zhuǎn)的空間方向(A-C)上受控制地移動且用于容納工件臺。
[0035]在U形機架I的側(cè)壁4、6中布置有用于承載工具的組件的容納部7、17以及用于削屑輸送器的接近開口 18。此外，在兩個側(cè)壁4、6中支承有用于以拾取式方法更換工具的可運動的拾取式工具庫存儲器5。
[0036]此外，在機架I中設(shè)置有力操作的可運動的分隔壁14，其布置在工具主軸的工作站2與工具庫存儲器的工作站3之間。此外，設(shè)置有至工具主軸的工作站2的裝載和卸載開口 33以及至工具庫存儲器的工作站3的裝載和卸載開口 8。通過裝載和卸載開口 8可實現(xiàn)手動地裝載和卸載拾取式工具庫存儲器5。
[0037]此外，機架I圍繞有機器外罩，其完全包圍加工中心。
[0038]在拾取式工具庫存儲器5下方設(shè)置有自由空間，在其中還存在至少一個其他的類似于拾取式工具庫存儲器5建造的姐妹庫24。
[0039]拾取式工具庫存儲器5包括圓環(huán)形地建造的、馬達驅(qū)動的、帶有可圍繞豎直軸線旋轉(zhuǎn)地支承的庫環(huán)10 (其設(shè)有力配合和/或形狀配合的工具固定架11以用于容納加工工具12)的工具庫。
[0040]拾取式工具庫存儲器5或其庫環(huán)10可通過帶有減速器的馬達13來驅(qū)動。減速器包括齒形帶級16、20、29和齒輪級31、32，其中，齒形帶級包括驅(qū)動小齒輪16、從動齒形帶輪20和齒形帶29，并且其中，齒輪級包括小齒輪32和齒圈元件31。
[0041]可旋轉(zhuǎn)的庫環(huán)10通過所謂的四點接觸滾動軸承與加工中心的機架I相連接。四點接觸滾動軸承具有內(nèi)環(huán)30和可旋轉(zhuǎn)的外環(huán)25。內(nèi)環(huán)30固定地與機架I擰在一起，而在可旋轉(zhuǎn)的外環(huán)25處存在用于容納加工工具12的工具固定架11和用于馬達13的減速器的齒輪級的齒圈元件31。
[0042]姐妹庫24通過圓環(huán)形的適配件23力配合和/或形狀配合地與拾取式工具庫存儲器5的可旋轉(zhuǎn)的庫環(huán)10相連接，從而使得不必需用于姐妹庫24的單獨的支承部和單獨的驅(qū)動器。
[0043]用于將加工工具12容納在拾取式工具庫存儲器6處和在姐妹庫24處的工具固定架11實施為可彈性變形的U形固定夾。在這種類型的工具容納部中，加工工具12力配合和/或形狀配合地由可彈性變形的U形固定夾來容納和保持。同時，在此類工具固定架11中始終需要一定的力消耗，以便將加工工具12利用工具固定架11壓入到工具容納部中或從中擠出。
[0044]在機器外罩中在機架I的接近開口 9處設(shè)置有力驅(qū)動的轉(zhuǎn)裝操縱部15，可利用其將加工工具12從機器側(cè)的姐妹庫24轉(zhuǎn)裝到機器側(cè)的拾取式工具庫存儲器5中并且可與之相反地來轉(zhuǎn)裝。
[0045]轉(zhuǎn)裝操縱部15包括:可氣動調(diào)節(jié)的2個軸單元，其帶有豎直的豎軸、垂直于此布置的水平的縱軸；和工具夾具，其帶有可氣動調(diào)節(jié)的兩個夾爪26、27，該夾爪用于保持加工工具12的標準化的錐形的工具桿28。
[0046]豎直的豎軸和水平的縱軸可相應(yīng)由無活塞桿的氣壓缸21、22形成。
[0047]本發(fā)明的先前的說明僅用于說明的目的且并非用于限制本發(fā)明的目的。在本發(fā)明的范圍中可實現(xiàn)不同的變化和修改，而不脫離本發(fā)明以及其等效物的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種呈門架結(jié)構(gòu)形式的立式加工中心，其尤其用于切削加工的銑削加工、鉆孔加工和/或車削加工，帶有:具有兩個側(cè)壁(4，6)的機架(I)，其用于容納承載工具和承載工件的構(gòu)件；可運動的拾取式工具庫存儲器(5)，其在所述機架(I)的兩個側(cè)壁(4，6)中用于以拾取式方法更換工具；以及機器外罩，其完全包圍所述加工中心，其特征在于，在所述拾取式工具庫存儲器(5)下方存在自由空間，在其中還存在至少一個其他的類似于所述拾取式工具庫存儲器(5)建造的姐妹庫(24);并且在所述機器外罩中在所述機架(I)的接近開口(9)處存在力驅(qū)動的轉(zhuǎn)裝操縱部(15)，可利用其將加工工具(12)從所述姐妹庫(24)轉(zhuǎn)裝到所述拾取式工具庫存儲器(5)中并且與之相反地進行轉(zhuǎn)裝。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的立式加工中心，其特征在于，所述拾取式工具庫存儲器(5)包括圓環(huán)形地建造的、馬達驅(qū)動的工具庫，其帶有可圍繞豎直軸線旋轉(zhuǎn)地支承的庫環(huán)(10)，該庫環(huán)帶有用于容納加工工具(12)的工具固定架(11)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的立式加工中心，其特征在于，所述拾取式工具庫存儲器(5)可通過帶有減速器的馬達(13)來驅(qū)動。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的立式加工中心，其特征在于，所述減速器包括齒形帶級(16，20，29)和齒輪級(31，32)。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的立式加工中心，其特征在于，可旋轉(zhuǎn)的所述庫環(huán)(10)通過四點接觸滾動軸承與所述機架(I)相連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的立式加工中心，其特征在于，所述四點接觸滾動軸承具有內(nèi)環(huán)(30)，通過其使所述四點接觸滾動軸承固定地與所述機架(I)相連接，優(yōu)選地擰在一起。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的立式加工中心，其特征在于，所述四點接觸滾動軸承具有可旋轉(zhuǎn)的外環(huán)(25)，在其處布置有所述工具固定架(11)和用于所述馬達(13)的減速器的齒輪級的齒圈元件(31)。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的立式加工中心，其特征在于，所述姐妹庫(24)通過圓環(huán)形的適配件(23)力配合和/或形狀配合地與所述拾取式工具庫存儲器(5)的可旋轉(zhuǎn)的庫環(huán)(10)相連接。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的立式加工中心，其特征在于，在所述拾取式工具庫存儲器(6)處和在所述姐妹庫(24)處的工具固定架(11)實施為可彈性變形的U形固定夾。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的立式加工中心，其特征在于，所述轉(zhuǎn)裝操縱部(15)包括:可氣動調(diào)節(jié)的2個軸單元，其帶有豎直的豎軸、垂直于此布置的水平的縱軸；和工具夾具，其帶有可氣動地調(diào)節(jié)的兩個夾爪(26，27)以用于保持加工工具(12)的標準化的錐形的工具桿(28)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的立式加工中心，其特征在于，所述豎直的豎軸和所述水平的縱軸相應(yīng)由無活塞桿的氣壓缸(21，22)形成。
【文檔編號】B23Q13/00GK104044014SQ201410089390
【公開日】2014年9月17日 申請日期:2014年3月12日 優(yōu)先權(quán)日:2013年3月12日
【發(fā)明者】F-X.伯恩哈德, T.施韋雷爾, B.拉姆斯佩格爾 申請人:貝特霍爾德·赫姆勒機器制造股份公司