DE102005030306B3

DE102005030306B3 - Transfer unit for sequential machining and handling of workpieces has adjustable double grip for workpiece fixed in center of multi-spindle tool head

Info

Publication number: DE102005030306B3
Application number: DE200510030306
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2005-06-23
Filing date: 2005-06-23
Publication date: 2007-02-22
Anticipated expiration: 2025-06-24

Abstract

The transfer unit has an adjustable double grip for the workpiece fixed in the center of the multi-spindle tool head. It can grip both the workpiece clamping device (12) and the workpiece transporting belt (13). Turning the multi-spindle tool head 180[deg] carries out the tool change and also sets the workpieces to the required levels.

Description

Die Erfindung betrifft eine Transfereinheit entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The The invention relates to a transfer unit according to the preamble of claim 1.

Aus DE 37 22 180 C2 , von welcher der Oberbegriff abgeleitet wurde, ist eine Transfermaschine bekannt, bei der die Werkstückspannvorrichtung zweifach vorhanden ist. Die Transfermaschine verfährt zum schnellen Werkstückwechsel intern von einer Vorrichtung zur nächsten und führt die Bearbeitung aus, während ein Handhabungsgerät dann die Vorrichtung entlädt und belädt. Diese Maschinen sind zwar schnell, jedoch sind sie wegen der doppelten Vorhaltung von Vorrichtungen und Werkstückdrehtischen relativ teuer.Out DE 37 22 180 C2 from which the preamble was derived, a transfer machine is known in which the workpiece clamping device is present in duplicate. The transfer machine travels internally from one device to the next for rapid change of workpieces and carries out the processing, while a handling device then unloads and loads the device. While these machines are fast, they are relatively expensive because of the dual provision of fixtures and workpiece turn tables.

Aus DE 100 58 627 A1 ist eine Drehmaschine bekannt, welche einen an einem Werkzeugrevolver befestigten Werkstückdoppelgreifer aufweist. Die Werkzeuge können hier mit Hilfsantrieben auch zum Bohren und Fräsen eingesetzt werden. Aufgrund des Maschinenaufbaus ist jedoch kein Mehrspindelbohrkopf mit in übereinander liegenden Ebenen angeordneten, rotierenden Werkzeugen vorstellbar. Da hier der Greifer auch aufgrund der Kollisionsverhältnisse nicht einschwenkbar ausgeführt werden kann, ist die Handhabung von Werkstücken mit Doppelgreiferfunktion nur innerhalb des Arbeitsraums möglich. Um die Handhabung auch außerhalb zu ermöglichen, müssten Zustellbewegungen der Maschinenachsen erfolgen. Diese Zustellbewegungen würden das gleichzeitige Greifen eines Werkstücks, das sich innerhalb des Arbeitsraums auf der Werkstückspannvorrichtung befindet und eines Werkstücks, das sich außerhalb auf dem Transportband befindet, unmöglich machen.Out DE 100 58 627 A1 a lathe is known which has a workpiece turret attached to a workpiece double gripper. The tools can also be used here with auxiliary drives for drilling and milling. Due to the machine construction, however, no Mehrspindelbohrkopf with arranged in superimposed planes, rotating tools is conceivable. Since the gripper can not be swiveled in here due to the collision conditions, the handling of workpieces with double gripper function is possible only within the working space. In order to enable handling even outside, feed movements of the machine axes would have to take place. These advancing movements would make it impossible to simultaneously grasp a workpiece located within the working space on the workpiece clamping device and a workpiece located outside on the conveyor belt.

Aus der US Patentschrift 4,947,538 ist eine Werkzeugmaschine bekannt, bei der ein zustellbarer Werkstückgreifer am Querschlitten der Bearbeitungseinheit angeordnet ist. Die Zustellbewegung des Greifers ist wegen der Anbringung am Querschlitten jedoch als eine zusätzliche, gesteuerte Handhabungsachse ausgeführt. Für die Zustellbewegung muss ein erweiterter Verfahrbereich der Querachse vorgesehen werden, welcher für Bearbeitungsoperationen gesperrt ist, um den Greifer während der Bearbeitung außerhalb des Kollisionsbereichs von Arbeitsspindel und Werkstück zu halten. Auch ergibt sich mit der gewählten Anordnung des Greifers ein großer Abstand von der Bearbeitungsposition zur Greifposition, wodurch eine sehr lange Längsachse erforderlich wird. Außerdem ist eine einfache Abschottung des Arbeitsraums nur mit großem Aufwand zu realisieren, weil der Greifer einen zusätzlichen seitlichen Kollisionsbereich darstellt.Out US Pat. No. 4,947,538 discloses a machine tool in the case of a deliverable workpiece gripper is arranged on the cross slide of the processing unit. The delivery movement of Gripper is because of the attachment to the cross slide, however, as one additional controlled handling axis executed. For the delivery movement must an extended traversing range of the transverse axis is provided, which for Machining operations is locked to the gripper during the Processing outside to keep the collision area of work spindle and workpiece. Also results with the chosen Arrangement of the gripper a big one Distance from the machining position to the gripping position, whereby a very long longitudinal axis is required. Furthermore is a simple foreclosure of the work space only with great effort because the gripper has an additional lateral collision area represents.

Aus dem Stand der Technik sind Transfermodule, beispielsweise des Herstellers Elha-Maschinenbau, Liemke KG, bekannt. Bei diesen Modulen sind die Werkzeuge in einer Art fest angeordnetem Mehrspindelkopf in mehreren Ebenen übereinander oder nebeneinander angeordnet. Zur Bearbeitung werden die Werkzeuge mit der Werkstückspannvorrichtung nacheinander in Eingriff gebracht. Die Zugänglichkeit der Transfermodule ist jedoch durch das vor den Modulen angeordnete Werkstücktransportband stark eingeschränkt. Außerdem wird eine zusätzliche Werkstückhandhabungstechnik zum Betrieb des Transfermoduls benötigt.Out the prior art are transfer modules, for example, the manufacturer Elha-Maschinenbau, Liemke KG, known. These modules are the Tools in a kind of fixed multi-spindle head in several Layers on top of each other or arranged side by side. For editing, the tools with the workpiece clamping device engaged one after the other. The accessibility of the transfer modules is however through the arranged in front of the modules workpiece conveyor belt highly limited. Furthermore will be an extra Workpiece handling technology needed to operate the transfer module.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zu finden mit der eine Transfereinheit mit kurzen Span-zu-Span-Zeiten für die Serienbearbeitung konzipiert wird, welche auch einen schnellen Werkstückwechsel möglich macht, wobei zum Wechseln und Handhaben von Werkstücken keine zusätzlichen gesteuerten Achsen notwendig sein sollen und die entsprechenden Greifeinrichtungen durch die vorhandenen Hauptachsen bzw. durch die Positioniereinrichtung des Werkstücktransportbandes in Eingriff gebracht werden sollen, wobei die Maschine gut zugänglich sein soll und zur Reduzierung von Entwicklungskosten die Grundkonstruktion auf der Konstruktion eines herkömmlichen vertikalen oder horizontalen Bearbeitungszentrums basieren soll.Of the The invention is therefore based on the object, an arrangement find with the one transfer unit with short chip-to-chip times for series processing which is also a fast workpiece change possible makes, for changing and handling of workpieces no additional controlled axles should be necessary and the corresponding Gripping devices through the existing main axes or through the Positioning device of the workpiece conveyor belt engaged should be brought, the machine being easily accessible and to reduce development costs the basic construction the construction of a conventional vertical or horizontal machining center.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Kern der Erfindung ist demnach, dass ein um eine vertikale Achse drehbarer Werkzeugmehrspindelkopf im Zentrum der Drehachse einen zustellbaren Werkstückdoppelgreifer aufweist, weicher in zugestellter Position sowohl auf die Werkstückspannvorrichtung als auch auf das Werkstücktransportband zugreift und durch Drehung um 180° den Werkstückwechsel ausführt und dass die Werkzeuge im Werkzeugmehrspindelkopf sowohl in mehreren Ebenen übereinander liegen als auch an mehreren Seiten des Kopfes angeordnet sind.According to the invention Problem solved by the features of claim 1. Core of The invention is therefore that a rotatable about a vertical axis Tool multi-spindle head in the center of the axis of rotation an undeliverable Workpiece double gripper softer in the delivered position on both the workpiece clamping device as well as on the workpiece conveyor belt accesses and by turning through 180 ° the Workpiece change carries and that the tools in the multi-spindle head both in several Layers on top of each other lie as well as on several sides of the head are arranged.

Einzelheiten der Erfindung werden in der nachfolgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnungen näher erläutert.details The invention will be in the following description of the preferred embodiments closer to the drawings explained.

1 Ansicht von oben auf eine Transfereinheit mit Werkstücktransportband 1 Top view of a transfer unit with workpiece conveyor belt

2 Seitenansicht einer Transfereinheit mit Werkstücktransportband 2 Side view of a transfer unit with workpiece conveyor belt

3 Seitenansicht einer Tansfereinheit mit eingeschwenktem Werkstückgreifer 3 Side view of a tansf unit with pivoted workpiece gripper

4 Seitenansicht einer Transfereinheit mit zwei Kronenrevolvern 4 Side view of a transfer unit with two crown revolvers

5 Ansicht von oben auf eine Transferstrasse mit drei Transfereinheiten 5 Top view of a transfer line with three transfer units

Die Grundkonstruktion der Transfereinheit basiert auf einem horizontalen oder vertikalen Bearbeitungszentrum bei dem die Anordnung der Werkstückspannvorrichtung (12) und der im Spindelkopf gespannten Werkzeuge (16) vertauscht wurde. Im hinteren Bereich des Maschinenbetts (1) wird somit auf einem Längsschlitten (2) ein Querschlitten (3) und ein Werkstückschlitten (5) geführt. Im vorderen Bereich ist am Maschinenbett (1) die vertikale Drehachse (4) eines Werkzeugmehrspindelkopfs (6) angeordnet. Im Zentrum der vertikalen Drehachse (4) ist an der Oberseite des Werkzeugmehrspindelkopfs (6) ein Werkstückdoppelgreifer (7) zustellbar angeordnet. Die Zustellbewegung kann durch ein Klappgelenk (8) oder einen linear verfahrbaren Greiferschlitten (9), welcher eine Aushubbewegung ausführt, erfolgen. Nach Fertigbearbeitung eines Werkstücks (10a) wird der Werkstückdoppelgreifer (7) beispielsweise mit Pneumatikzylindern (11a, b) gleichzeitig am fertig bearbeiteten Werkstück (10a) auf der Werkstückspannvorrichtung (12) und am unbearbeiteten Werkstück (10b) auf dem Werkstücktransportband (13) positioniert. Anschließend werden die Greiferzangen (14a, b) geschlossen und die Werkstücke (10a, b) gegriffen.The basic construction of the transfer unit is based on a horizontal or vertical machining center in which the arrangement of the workpiece clamping device ( 12 ) and the tools clamped in the spindle head ( 16 ) was swapped. In the rear area of the machine bed ( 1 ) is thus on a longitudinal slide ( 2 ) a cross slide ( 3 ) and a workpiece carriage ( 5 ) guided. In the front area is on the machine bed ( 1 ) the vertical axis of rotation ( 4 ) of a tool multi-spindle head ( 6 ) arranged. In the center of the vertical axis of rotation ( 4 ) is at the top of the tool multi-spindle head ( 6 ) a workpiece double gripper ( 7 ) arranged undeliverable. The feed movement can be achieved by a hinged joint ( 8th ) or a linearly movable gripper carriage ( 9 ), which performs a lifting movement, take place. After finishing a workpiece ( 10a ) the workpiece double gripper ( 7 ), for example with pneumatic cylinders ( 11a , b) simultaneously on the finished workpiece ( 10a ) on the workpiece clamping device ( 12 ) and on the unprocessed workpiece ( 10b ) on the workpiece conveyor belt ( 13 ). Then the gripper tongs ( 14a , b) closed and the workpieces ( 10a , b) gripped.

Bei Verwendung eines linear verfahrbaren Greiferschlittens (9) fährt dieser nun nach oben hin in seine Endlage. Daraufhin dreht der Werkzeugmehrspindelkopf (6) gemeinsam mit dem Greiferschlitten (9) des Werkstückdoppelgreifers (7) um 180°. Anschließend fährt der linear verfahrbare Greiferschlitten (9) in seine untere Endlage, die Greiferzangen (14a, b) öffnen und der linear verfahrbare Greiferschlitten (9) fährt wieder in seine obere Endlage zurück.When using a linearly movable gripper carriage ( 9 ) this now moves upwards in its final position. Then the tool multi-spindle head ( 6 ) together with the gripper carriage ( 9 ) of the workpiece double gripper ( 7 ) by 180 °. Then the linearly movable gripper carriage ( 9 ) in its lower end position, the gripper tongs ( 14a , b) open and the linearly movable gripper carriage ( 9 ) returns to its upper end position.

Bei Verwendung eines Klappgelenks (8) wird der Werkstückwechsel ausgeführt, indem der Werkstückdoppelgreifer (7) gleichzeitig an das fertig bearbeitete Werkstück (10a) in der Werkstückspannvorrichtung (12) und an das unbearbeitete Werkstück (10b) auf dem Werkstücktransportband (13) eingeschwenkt wird. Nachdem die Greiferzangen (14a, b) geschlossen wurden, fährt der Werkstückschlitten (5) mit der Werkstückspannvorrichtung (12) nach unten. Ebenso fährt die pneumatische Positioniereinrichtung (14) am Werkstücktransportband (13) nach unten. Pneumatische Positioniereinheiten (14) werden an Werkstücktransportbändern (13) vor allem bei kubischen Werkstücken (10) benötigt, um die Werkstückumlaufpaletten (15), auf denen die Werkstücke (10) gespeichert sind, zur lagegerechten Übergabe vom Band abzuheben. Insofern stellen sie keine zusätzlich benötigte Komponente dar. Der Werkstückwechsel erfolgt dann durch die 180°-Drehung, die Zustellbewegungen, das Öffnen der Greiferzangen (14a, b) und das Zurückschwenken des Werkstückdoppelgreifers (7).When using a folding joint ( 8th ), the workpiece change is performed by the workpiece double gripper ( 7 ) simultaneously to the finished workpiece ( 10a ) in the workpiece clamping device ( 12 ) and to the unprocessed workpiece ( 10b ) on the workpiece conveyor belt ( 13 ) is pivoted. After the gripper tongs ( 14a , b) are closed, the workpiece carriage ( 5 ) with the workpiece clamping device ( 12 ) downward. Likewise, the pneumatic positioning device ( 14 ) on the workpiece conveyor belt ( 13 ) downward. Pneumatic positioning units ( 14 ) are used on workpiece conveyor belts ( 13 ) especially with cubic workpieces ( 10 ) is required to move the workpiece circulating pallets ( 15 ) on which the workpieces ( 10 ) are stored, for the correct transfer from the tape to lift. In this respect, they do not constitute an additionally required component. The workpiece change then takes place by the 180 ° rotation, the feed movements, the opening of the gripper tongs (FIG. 14a , b) and pivoting back the workpiece double gripper ( 7 ).

Im Werkzeugmehrspindelkopf (6) sind die Werkzeuge (16) in mehreren Ebenen übereinander angeordnet. Auf diese Weise können kräftige Antriebsspindeln ohne wesentliche bauliche Limitierung verwendet werden wie bei den Transfermodulen des Herstellers Elha. Im Vergleich zu diesem Hersteller können die Werkzeuge (16) wegen der vertikalen Drehachse (4) des Werkzeugmehrspindelkopfes (6) jedoch auch an mehr als zwei gegenüberliegenden Seiten angeordnet werden. Dies ist vor allem dann vorteilhaft, wenn an den Werkstücken (10) eine umfangreichere Bearbeitung mit vielen unterschiedlichen Werkzeugen (16) notwendig ist und die zu bearbeitende Jahresfertigungsstückzahl nicht so groß ist, dass sich Transferstrassen mit mehr als zwei oder drei ergänzenden Einheiten rentieren.In the tool multi-spindle head ( 6 ) are the tools ( 16 ) are arranged one above the other in several levels. In this way, powerful drive spindles can be used without significant structural limitation as in the transfer modules of the manufacturer Elha. Compared to this manufacturer, the tools ( 16 ) because of the vertical axis of rotation ( 4 ) of the tool multi-spindle head ( 6 ) but also be arranged on more than two opposite sides. This is especially advantageous if on the workpieces ( 10 ) a more extensive editing with many different tools ( 16 ) and the annual production lot to be processed is not so large that it will pay for transfer lines with more than two or three supplementary units.

Für schwächere Bearbeitungen werden in Transfereinheiten oftmals Kronenrevolver (20) eingesetzt. In diesen handelsüblichen Geräten werden sechs oder acht Werkzeuge (16) auf einer 45°-Drehachse (17) sternförmig aufgenommen. Der Kronenrevolver (20) dreht zur nacheinander folgenden Positionierung der Werkzeuge (16) um seine 45°-Drehachse (17). Grundsätzlich könnte auch im Zentrum dieser 45°-Drehachse (17) der Werkstückdoppelgreifer (7) angeordnet sein. Da die Pneumatikversorgung durch die Mitte des Kronenrevolvers (20) wegen baulicher Engpässe jedoch schwierig ist und die Werkzeuganzahl limitiert ist, bietet sich hier die Montage von zwei Kronenrevolvern (20a, b) auf einer um eine vertikale Achse drehbaren Grundplatte (18) an.For weaker processing, crown turrets are often used in transfer units ( 20 ) used. In these commercial devices, six or eight tools ( 16 ) on a 45 ° rotation axis ( 17 ) recorded in a star shape. The crown revolver ( 20 ) rotates to sequentially position the tools ( 16 ) about its 45 ° rotation axis ( 17 ). Basically, in the center of this 45 ° rotation axis ( 17 ) the workpiece double gripper ( 7 ) can be arranged. Since the pneumatics supply through the middle of the crown turret ( 20 ) is difficult because of structural bottlenecks and the number of tools is limited, here is the installation of two crown revolvers ( 20a , b) on a base plate rotatable about a vertical axis ( 18 ) at.

Die Werkstückspannvorrichtung (12) ist vorzugsweise um eine horizontale Achse (19) drehbar. Dadurch wird die Rundumbearbeitung der Werkstücke (10) gewährleistet. Genauso wird sichergestellt, dass die Werkstückspannvorrichtung (12) zur Werkstückhandhabung immer in eine Lage geschwenkt werden kann, in welcher das fertig bearbeitete Werkstück (10a) in der gleichen Position liegt wie das unbearbeitete Werkstück (10b) auf dem Werkstücktransportband (13).The workpiece clamping device ( 12 ) is preferably about a horizontal axis ( 19 ) rotatable. This makes the all-round machining of the workpieces ( 10 ) guaranteed. Likewise, it is ensured that the workpiece clamping device ( 12 ) can always be pivoted to workpiece handling in a position in which the finished workpiece ( 10a ) in the same position as the unprocessed workpiece ( 10b ) on the workpiece conveyor belt ( 13 ).

Claims

Transfereinheit zur aufeinander folgenden Bearbeitung und Handhabung von Werkstücken mit einer Werkstückspannvorrichtung, welche in drei Raumachsen zu einem um eine vertikale Achse drehbaren Werkzeugmehrspindelkopf verfahrbar ist und einem Werkstücktransportband, dadurch gekennzeichnet, dass im Zentrum der vertikalen Drehachse (4) des Werkzeugmehrspindelkopfes (6) ein zustellbarer Werkstückdoppelgreifer (7) befestigt ist, welcher in zugestellter Position sowohl auf die Werkstückspannvorrichtung (12) als auch auf das Werkstücktransportband (13) zugreift und durch 180°-Drehung des Werkzeugmehrspindelkopfs (6) den Werkstückwechsel ausführt und dass die Werkzeuge (16) im Werkzeugmehrspindelkopf (6) sowohl in mehreren Ebenen übereinander als auch an mehreren Seiten des Kopfes angeordnet sind.Transfer unit for sequential processing and handling of workpieces with a workpiece clamping device, which is movable in three spatial axes to a rotatable about a vertical axis tool multi-spindle head and a workpiece conveyor belt, characterized in that in the center of the vertical axis of rotation ( 4 ) of the tool multi-spindle head ( 6 ) a deliverable workpiece double gripper ( 7 ), which in zugestter position both on the workpiece clamping device ( 12 ) as well as on the workpiece conveyor belt ( 13 ) and by 180 ° rotation of the tool multi-spindle head ( 6 ) performs the workpiece change and that the tools ( 16 ) in the tool multi-spindle head ( 6 ) are arranged both in several levels one above the other and on several sides of the head.

Transfereinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkzeuge in einem oder mehreren Kronenrevolvern (20a, b) auf einer um eine vertikale Drehachse (4) drehbaren Grundplatte (18) angeordnet sind und ein zustellbarer Werkstückdoppelgreifer (7) im Zentrum der vertikalen Drehachse (4) angeordnet ist.Transfer unit according to claim 1, characterized in that the tools in one or more crown revolvers ( 20a , b) on one about a vertical axis of rotation ( 4 ) rotatable base plate ( 18 ) are arranged and a deliverable workpiece double gripper ( 7 ) in the center of the vertical axis of rotation ( 4 ) is arranged.

Transfereinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zustellbewegung des Werkstückdoppelgreifers (7) durch schwenkbare Elemente erfolgt.Transfer unit according to claim 1, characterized in that the feed movement of the workpiece double gripper ( 7 ) is done by pivoting elements.

Transfereinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zustellbewegung des Werkstückdoppelgreifers (7) durch linear verschiebbare Elemente erfolgt.Transfer unit according to claim 1, characterized in that the feed movement of the workpiece double gripper ( 7 ) takes place by linearly displaceable elements.