DE102009017044A1

DE102009017044A1 - Werkzeugmaschinenmodul

Info

Publication number: DE102009017044A1
Application number: DE102009017044A
Authority: DE
Inventors: Timo Remmel; Frank Lutz
Original assignee: MAG Europe GmbH
Current assignee: KR Pfiffner GmbH
Priority date: 2009-04-09
Filing date: 2009-04-09
Publication date: 2010-10-14

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Werkzeugmaschinenmodul zur insbesondere spanenden Bearbeitung eines Werkstücks (41), das auf einer Aufspannfläche (48) einer Werkstückpalette (47) gehalten ist. Eine Transporteinheit (40) dient zum Transportieren der Werkstückpaletten (47) zu einer Übergabestelle. An der Übergabestelle findet vor der Werkstückbearbeitung die Übergabe der Werkstückpalette (47) an den Werkstücktisch (22) statt und nach der Werkstückbearbeitung vom Werkstücktisch (22) wieder zurück an die Transporteinheit (40). Die Aufspannfläche (48) der Werkstückpalette (47) verläuft sowohl während des Transports mit der Transporteinheit (40) in einer Transportrichtung (46) zur Übergabestelle (74) als auch in der Übergabeposition der Werkstückpalette (47) an der Übergabestelle (74) vertikal mit einer in einer Horizontalrichtung weisenden Flächennormalen (N) der Aufspannfläche (48).

Description

Die Erfindung betrifft ein Werkzeugmaschinenmodul zur insbesondere spanenden Bearbeitung eines Werkstücks, das auf einer Aufspannfläche einer Werkstückpalette gehalten ist.
Werkzeugmaschinen zur spanenden Bearbeitung eines Werkstücks sind in vielen Ausgestaltungen bekannt. Für den Transport der Werkstücke zur Werkzeugmaschine und aus der Werkzeugmaschine kommen Werkstückpaletten als Träger für ein Werkstück zum Einsatz, so dass die Werkstücke unabhängig von ihrer Größe und Form transportiert und zur Bearbeitung gehalten werden können. Der Werkstückpalette stellt sozusagen die Schnittstelle zwischen dem Werkstück und den Transport- und Halteeinrichtungen dar.
Die DE 39 40 759 offenbart eine Werkstückwechselvorrichtung für eine Werkzeugmaschine. Die Werkstückpaletten werden von einer Palettentransporteinrichtung mit horizontal ausgerichteten Aufspannflächen zu einer ersten Übergabestelle transportiert. An dieser ersten Übergabestelle sorgt eine erste Palettenschwenkeinrichtung für das Schwenken der Werkstückpaletten um 90°. Anschließend wird die Werkstückpalette auf einen Maschinentisch geschoben und das Werkstück wird bearbeitet. Mittels einer zweiten Palettenschwenkeinrichtung, die die Werkstückpalette an einer zweiten Übergabestelle übernimmt, wird die Werkstückpalette wieder um 90° zurückgeschwenkt und schließlich mit horizontal angeordneter Aufspannfläche abtransportiert.
Ausgehend hiervon soll ein flexiblerer Werkzeugmaschinenaufbau mit verbessertem Werkstücktransport geschaffen werden.
Diese Aufgabe wird durch ein Werkzeugmaschinenmodul mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.
Das Werkzeugmaschinenmodul weist eine Transporteinheit auf. mit deren Hilfe die Werkstückpaletten zu einer Übergabestelle im Werkzeugmaschinenmodul transportiert werden. An der Übergabestelle wird die Werkstückpalette zur Bearbeitung des aufgespannten Werkstücks an einen in einem Arbeitsbereich befindlichen Werkstücktisch übergeben. Der Werkstücktisch dient zum Halten des Werkstücks in einer gewünschten Position während dessen Bearbeitung. Nach der Werkstückbearbeitung übergibt der Werkstücktisch die Werkstückpalette mit dem bearbeiteten Werkstück an derselben Übergabestelle wieder an die Transporteinheit. Diese kann die Werkstückpalette dann beispielsweise zu einer Abgabestelle des Werkzeugmaschinenmoduls befördern. Die Aufspannfläche der Werkstückpalette verläuft sowohl während des Transports zur Übergabestelle als auch in ihrer Übergabeposition an der Übergabestelle und auch während der Übergabevorgänge zwischen Transporteinheit und Werkstücktisch im Wesentlichen vertikal. Auf diese Weise ist ein schneller Transport der Werkstückpalette möglich, wodurch sich die Effizienz des Werkzeugmaschinenmoduls erhöht. Zudem können Einrichtungen zur Drehung der Werkstückpalette vor und nach der Bearbeitung entfallen und dadurch der Bauraumbedarf des Werkzeugmaschinenmoduls verringert werden. Die Anzahl sowie die Komplexität der notwendigen Werkstückpalettenbewegungen kann reduziert werden. Aus diesem Grund eignet sich das Werkzeugmaschinenmodul auch sehr gut zum modularen Aufbau für eine Werkzeugmaschine mit mehreren solcher Werkzeugmaschinenmodulen, da ein definierter, einfacher und Platz sparender Werkstücktransport möglich ist. Außerdem ist die vertikal verlaufende Aufspannfläche eine für den Spänefall vorteilhafte Position.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen.
Die Transporteinheit kann die Werkstückpalette nach der Bearbeitung des Werkstücks von der Übergabestelle aus dem Werkzeugmaschinenmodul abtransportieren, wobei die Aufspannfläche während dieses Transportvorgangs im Wesentlichen vertikal verläuft. Auf diese Weise ist eine einfache Beförderung mit vorzugsweise linearen Transportbewegungen der Werkstückpaletten im Werkzeugmaschinenmodul durch die Transporteinrichtung ohne Schwenk- und Drehbewegungen möglich.
Die Transporteinheit des Werkzeugmaschinenmoduls kann Bestandteil einer Transportvorrichtung sein, die die Werkstückpalette mit dem Werkstück zur Übergabestelle des Werkzeugmaschinenmoduls befördert und/oder aus dieser Übergabestelle wegtransportiert. Das Werkzeugmaschinenmodul lässt sich dadurch in einen Verbund aus weiteren Modulen integrieren. Insbesondere kann eine Werkzeugmaschinenanordnung mit mehreren Werkzeugmaschinenmodulen gebildet werden. Vorzugsweise ist der Transporteinheit ein zentraler Transportantrieb der Transportvorrichtung für den Transport der Werkstückpalette in eine Transportrichtung zugeordnet. Ein Transportantrieb für mehrere Werkzeugmaschinenmodule ist bei dieser Anordnung ausreichend.
Die Transporteinheit kann eine Stelleinrichtung aufweisen, die die Werkstückpalette in eine Übergabebewegungsrichtung bewegen kann. Die Aufspannfläche verläuft während dieser Bewegung in Übergabebewegungsrichtung im Wesentli chen vertikal. Vorzugsweise ist die Stelleinrichtung oberhalb des Werkstücktisches angeordnet.
Die Transporteinheit kann ein Führungsteil aufweisen, das sich in einer Transportrichtung erstreckt und das Werkzeugmaschinenmodul zwischen zwei Seiten vollständig durchsetzt. Dabei kann ein Schlitten am Führungsteil in Transportrichtung bewegbar geführt gelagert sein, wobei am Schlitten die Werkstückpalette zum Transport in Transportrichtung gelagert ist. Dadurch ist eine Platz sparende Transporteinheit mit einfachem Aufbau realisierbar und ferner der modulare Kombinierbarkeit mit anderen Werkzeugmaschinenmodulen auf einfache Weise möglich, indem die Führungsteile der einzelnen Werkzeugmaschinenmodule verbunden werden.
Vorteilhafterweise ist der Werkstücktisch um eine Tischschwenkachse drehbar, die gegenüber der am Werkstücktisch gehaltenen Werkstückpalette exzentrisch verläuft und insbesondere die Aufspannfläche nicht schneidet. Dadurch kann eine Werkstückdrehung erfolgen und somit die Bearbeitung des Werkstücks von fünf Seiten erreicht werden unabhängig von den Bewegungsmöglichkeiten eines Bearbeitungswerkzeugs. Der Werkstücktisch kann um eine weitere im Wesentlichen rechtwinklig und insbesondere mittig durch die Aufspannfläche der Werkstückpalette verlaufende Tischrotationsachse drehbar sein. Die Tischrotationsachse kann also in Richtung der Flächennormalen der an Werkstücktisch gelagerten Werkstückpalette verlaufen. Dabei verläuft die Tischrotationsachse in Übergabebewegungsrichtung. Die Tischschwenkachse und die Tischrotationsachse können sich in einem Punkt im Bereich des an der Werkstückpalette gehaltenen Werkstücks schneiden. Alternativ kann auch ein nicht dreh- oder schwenkbarer Werkstücktisch vorgesehen sein.
Die Tischschwenkachse kann dabei durch das Werkstück verlaufen, das auf der vom Werkstücktisch gehaltenen Werkstückpalette festgehalten ist. Dadurch wird die Bewegung des Werkstücks weitgehend auf eine Drehung ohne größere laterale Bewegung beschränkt, wodurch die Größe des Arbeitsbereichs klein gehalten werden kann. Die Tischschwenkachse verläuft vorzugsweise schräg zur Transportrichtung und/oder schräg zur Übergabebewegungsrichtung.
Die Transporteinheit kann in Höhenrichtung der Werkzeugmaschine oberhalb des Werkstücktisches angeordnet sein, wodurch ein besonders bauraumsparender Aufbau des Werkzeugmaschinenmoduls möglich ist.
Weitere Einzelheiten von Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung, der Zeichnung oder den Ansprüchen. Die Beschreibung beschränkt sich auf wesentliche Einzelheiten von Ausführungsformen der Erfindung und sonstigen Gegebenheiten. Die Zeichnung offenbart weitere Einzelheiten und ist ergänzend heranzuziehen. Es zeigen:
1 eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform eines Werkzeugmaschinenmoduls,
2 eine Seitenansicht eines ersten Ausführungsbeispiels eines Werkzeugmaschinenmoduls,
3 das Werkzeugmaschinenmodul aus 2 in einem Schnittbild nach Schnittlinie II-II,
4 ein zweites Ausführungsbeispiel eines Werkzeugmaschinenmoduls in einer Seitenansicht,
5 das Werkzeugmaschinenmodul nach 4 gemäß Schnittlinie V-V,
6 eine Werkzeugmaschine mit drei Werkzeugmaschinenmodulen in perspektivischer Ansicht,
7 eine Werkzeugmaschine mit sieben Werkzeugmodulen in perspektivischer Ansicht,
8a eine perspektivische teilgeschnittene Ansicht der Transporteinheit des Werkzeugmaschinenmoduls von schräg oben mit in Transportposition befindlicher Werkstückpalette,
8b eine perspektivische teilgeschnittene Ansicht der Transporteinheit des Werkzeugmaschinenmoduls von schräg unten mit in Transportposition befindlicher Werkstückpalette,
9a eine perspektivische teilgeschnittene Ansicht der Transporteinheit des Werkzeugmaschinenmoduls von schräg oben mit in Übergabeposition befindlicher Werkstückpalette und
9b eine perspektivische teilgeschnittene Ansicht der Transporteinheit des Werkzeugmaschinenmoduls von schräg unten mit in Übergabeposition befindlicher Werkstückpalette.
1 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Werkzeugmaschinenmoduls 10 mit einem Maschinengestell 11, das beispielsgemäß quaderförmig konturiert ist. An seiner Vorderseite 12 weist das Maschinengestell 11 einen Zugang 18 in Form einer rechteckförmigen Öffnung auf. Über den Zugang 18 kann eine Bedienperson in das Innere des Maschinengestells 12 eingreifen. Der Zugang 18 kann, falls erforderlich, über eine nicht näher dargestellte Tür verschlossen werden. Auf der der Vorderseite 12 gegenüber liegenden Rückseite 13 ist das Maschinengestell 11 durch eine Rückwand 21 vollständig geschlossen. Die Vorderseite 12 und die Rückseite 13 sind über zwei sich gegenüberliegende Seitenwände 14 miteinander verbunden, so dass Vorderseite 12, Rückseite 13 und die beiden Seitenwände 14 den Innenbereich 15 des Werkzeugmaschinenmoduls 10 begrenzen.
Im Bereich der Vorderseite 12 ist ein Schaltkasten 16 für die elektrische bzw. elektronische Steuerung des Werkzeugmaschinenmoduls 10 vorhanden. Des Weiteren ist an der Vorderseite 12 eine Anzeige- und Bedieneinrichtung 17 vorgesehen, die als Bedienschnittstelle für eine Bedienperson dient.
Zwischen den beiden Seitenwänden 14 erstreckt sich im Innenbereich 15 ein Tragteil 20 entlang der Rückwand 21. Am Tragteil 20 ist ein Werkstücktisch 22 gelagert. Das Tragteil 20 erstreckt sich zwischen den beiden Seitenwänden 14 in einer Querrichtung 23 schräg von der Rückwand 21 weg nach unten, beispielsgemäß in einem Winkel von etwa 45°.
Gegenüberliegend ist im Innenbereich 15 anschließend an die Vorderseite 12 ein Leitblech 24 vorgesehen, das sich in Höhenrichtung 25 des Werkzeugmaschinenmoduls 10 in etwa auf derselben Höhe befindet wie das Tragteil 20. Das Leitblech 24 erstreckt sich ausgehend von der Vorderseite 12 schräg nach unten in den Innenbereich 15 hinein und schließt mit der Vorderseite 12 in etwa einen Winkel von 45° ein. Das Tragteil 20 und das Leitblech 24 bilden gemeinsam eine trichterförmige Leiteinrichtung für Bearbeitungsabfälle. Das Tragteil 20 und das Leitblech 24 dienen dazu, Bearbeitungsabfälle, insbesondere Späne, in eine lediglich schematisch dargestellte Abfuhreinrichtung 26 hinein zu leiten, so dass die Späne und anderer Abfall über die Abfuhreinrichtung 26 aus dem Werkzeugmaschinenmodul 10 heraustransportiert und beispielsweise in dafür vorgesehene Abfallcontainer 27 eingefüllt werden kann. Die Abfuhreinrichtung 26 kann hierfür beispielsweise ein Abfuhrtransportband oder dergleichen aufweisen. Die Abfuhreinrichtung 26 verläuft entlang der Aufstellfläche, auf der das Maschinengestell 11 aufgestellt ist und durchsetzt das Maschinengestell 11 in Querrichtung 23 durch zwei in den Seitenwänden 14 zur Aufstellfläche hin offene Aussparungen 30.
Im Bereich des Werkstücktisches 22 ist im Innenbereich 15 ein Arbeitsbereich 31 vorgesehen. In Höhenrichtung 25 oberhalb des Arbeitsbereichs 31 ist eine Bearbeitungseinheit 32 angeordnet, die beispielsgemäß mehrere Bearbeitungswerkzeuge 33 aufweist und in Form eines sog. Werkzeugrevolvers ausgeführt ist. Zur Auswahl des Bearbeitungswerkzeugs 33 ist der Werkzeugrevolver um eine Revolverachse 35 drehbar. Die Bearbeitungseinheit 32 verfügt über eine Antriebseinheit 36, mittels der eine Positionierung des Bearbeitungswerkzeugs 33 insbesondere in alle drei Raumrichtungen möglich ist. Das zur Bearbeitung ausgewählte Bearbeitungswerkzeug 33 kann entlang einer Bearbeitungsachse 34 bewegt werden, wobei die Bearbeitungsachse 34 beispielsgemäß in Höhenrichtung 25 verläuft. Weiterhin kann das Bearbeitungswerkzeug 33 bzw. die Bearbeitungseinheit 32 in Querrichtung 23 und rechtwinkelig zu diesen beiden Richtungen 23, 25 bewegt werden.
Bei einem nicht näher dargestellten Werkzeugmaschinenmodul kann alternativ oder zusätzlich eine Bearbeitungseinheit 32 auf Höhe des Werkstücktisches 22 anschließend an die Vorderseite 12 vor dem Arbeitsbereich 31 angeordnet sein. Anstelle eines Werkzeugrevolvers kann das Werkzeugmaschinenmodul 10 bei einer abgewandelten Ausführung eine Bearbeitungseinheit mit einer Motorspindel oder mehreren Motorspindeln (Mehrspindelkopf), mit einem Plandrehkopf, mit einer Büchsenpresseinheit oder mit anderen Bearbeitungswerkzeugen aufweisen.
Das Werkzeugmaschinenmodul 10 weist ferner eine Transporteinheit 40 auf, mit deren Hilfe Werkstücke 41 in den Arbeitsbereich 31 zu einer Übergabestelle und von dieser Übergabestelle aus dem Arbeitsbereich 31 heraus zu befördern. Hierfür enthält die Transporteinheit 40 ein Führungsteil 42, das sich in Querrichtung 23 zwischen zwei in den beiden Seitenwänden 14 vorgesehenen Transportöffnungen 45 erstreckt. Das Führungsteil 42 verläuft im Wesentlichen horizontal. Werkstücke 41 können durch die Transportöffnung 45 der einen Seitenwand 14 in den Arbeitsbereich 31 hinein und von dort durch die Transportöffnung 45 der anderen Seitenwand 14 wieder heraustransportiert werden. Die Transportöffnungen 45 sind in Seitenansicht etwa L-förmig konturiert, wobei das Führungsteil 42 fluchtend zwischen den beiden rückwandseitigen Bereichen der Transportöffnungen 45 verläuft. Der Verlauf des Führungsteils 42 bestimmt eine Transportrichtung 46, die innerhalb des Werkzeugmaschinenmoduls 10 bzw. des Maschinengestells 11 mit der Querrichtung 23 übereinstimmt.
Das Führungsteil 42 kann über die beiden Transportöffnungen 45 mit weiteren Teilen einer nicht näher dargestellten Transportvorrichtung verbunden werden. Beispielsweise können mehrere Transporteinheiten 40 einzelner Werkzeugmaschinenmodule 10 miteinander verbunden werden. Die Führungsteile 42 der Werkzeugmaschinenmodule 10 können durch zwischen den Maschinengestellen 11 angeordnete Verbindungsstücke zu einer durchgehenden Führung verbunden werden. Außerhalb des Maschinengestells 11 kann die Transportrichtung 46 von der Querrichtung 23 abweichen, beispielsweise wenn bogenförmig verlaufende Verbindungsstücke zwischen zwei Führungsteile 42 benachbarter Werkzeugmaschinenmodule 10 eingesetzt werden. Der Werkstücktransport kann entlang der Führungsteile 42 bzw. Verbindungsstücke über einen zentralen Transportantrieb erfolgen. Es können dabei auch mehrere zentrale Transportantriebe jeweils einem Teil der Werkzeugmaschinenmodule 10 bzw. der Transporteinheiten 40 zugeordnet sein. Als Transportantrieb kann ein Linearantrieb dienen, wie beispielsweise ein pneumatisch oder hydraulisch betätigter Zylinder. Alternativ kann die lineare Transportbewegung durch einen rotierenden Motor über ein Ritzel und eine Zahnstange oder eine Antriebskette erreicht werden.
Das Führungsteil 42 ist an einer Trägerplatte 39 im Maschinengestell 11 befestigt. Es weist zwei parallele Führungsschienen 42a, 42b auf, an denen ein Schlitten 43 über mehrere und beispielsgemäß drei Führungsrollen 44 verschiebbar geführt gelagert ist. Die Führungsrollen 44 umgreifen das Führungsteil 42 bzw. die beiden Führungsschienen 42a, 42b von entgegengesetzten Seiten und sind in Querrichtung 23 versetzt zueinander angeordnet. Der Schlitten 43 dient als Transportmittel für eine Werktstückpalette 47, die das Werkstück 41 trägt. Auf der zum Tragen der Werkstückpalette 47 vorgesehenen Seite des Schlittens sind zwei Führungsrollen 44 vorhanden – wovon nur eine zu sehen ist – die der einen Führungsschiene 42b zugeordnet sind, wohingegen die dritte Führungsrolle 44 in Transportrichtung 46 zwischen den beiden anderen Führungsrollen 44 sitzt und der anderen Führungsschiene 42a zugeordnet ist.
Am Schlitten 43 sind Transporthaltemittel 54 vorgesehen, die zum sicheren Halten der Werkstückpalette 47 am Schlitten 43 dienen. Die Transporthaltemittel 54 sind als Haltestangen 55 ausgeführt, die in Transportrichtung 46 mit Abstand zueinander angeordnet sind. Die Haltestangen 55 arbeiten mit Haltelöchern 56 der Werkstückpalette 47 zusammen, in die Haltestangen 55 eingreifen können. Die Haltestangen 55 sind hierfür mittels einer Stelleinrichtung 57 gemeinsam verschiebbar.
Die Stelleinrichtung 57 ist im Bereich des Führungsteils 42 und beispielsweise an der Trägerplatte 39 im Maschinengestell befestigt. Sie weist einen Stellzylinder 59 auf, der an seiner Kolbenstange eine U-förmige, in Transportrichtung 46 zu beiden Seiten offenen Schaltgabel 62 trägt. Befindet sich ein Schlitten 43 an einer Stoppstelle 64 oberhalb des Werkstücktisches 22 kann die Schaltgabel 62 einen am Schlitten 43 vorgesehenen Schaltnocken 63 übergreifen, der mit den Haltestangen 55 bewegungsgekoppelt ist. Durch eine Verschiebung der Schaltgabel 62 in eine Übergabebewegungsrichtung 60 können die Haltestangen 55 ebenfalls in Übergabebewegungsrichtung 60 bewegt werden.
Der Schaltnocken 63 sitzt an einem in Übergabebewegungsrichtung 60 verschiebbaren ersten Schaltteil 65a, das fest mit jeweils einem Stangeninnenteil 55a der Haltstangen 55 verbunden ist. Ein zweites Schaltteil 65b ist fest mit jeweils einem Stangenaußenrohr 55b der Haltstangen 55 verbunden. Das Stangeninnenteil 55a ist im Stangenaußenrohr 55b angeordnet und gemeinsam mit dem Stangenaußenrohr und auch relativ zu diesem verschiebbar. Die beiden Schaltteile 65a, 65b sind über eine Koppelanordnung 66 miteinander gekoppelt, die zumindest zwei gelenkig miteinander und gelen kig mit dem jeweiligen Schaltteil 65a, 65b verbundene Hebel 66a, 66b aufweist. An der Gelenkverbindung der beiden Hebel 66a, 66b ist ein Hebelnocken 67 vorgesehen, der entlang einer Kulissenbahn 68 am Schlitten 43 geführt verschiebbar ist. Die Kulissenbahn 68 bestimmt die Bewegungsrichtung des Hebelnockens 67 während der Hubbewegung der Kolbenstange des Stellzylinder 59. Da die aktuelle Position des Hebelnockens 67 wiederum die Winkellage der beiden Hebel 66a, 66b bestimmt und dadurch auch die Relativposition der beiden Schaltteile 65a, 65b kann über den Verlauf der Kulissenbahn 68 die Relativbewegung des Stangeninnenteils 55a relativ zum zugeordneten Stangenaußenrohr 55b vorgegeben werden.
Das Stangeninnenteil 55a weist einen Bereich 70 mit geringerem Durchmesser auf, der sich beispielsgemäß an seinem freien Ende befindet. Im Bereich des freien Endes des Stangenaußenrohrs 55b sind eine oder mehrere Verriegelungskörper – beispielsgemäß Kugeln 71 – radial verschiebbar in jeweils einer entsprechenden Rohrausnehmung angeordnet. Befindet sich der Bereich 70 geringeren Durchmessers radial innen zwischen den Kugeln 71, so ragen diese nicht oder lediglich geringfügig radial über die Außenkontur des Stangenaußenrohrs 55b hinaus. Die von den Kugeln 71 gebildeten Verriegelungskörper befinden sich in ihrer Freigabeposition (9a, b).
Liegt ein Abschnitt des Stangeninnenteils 55a mit einem Außendurchmesser radial innen an den Kugeln 71 an, der im Wesentlichen dem Innendurchmesser des Stangenaußenrohrs 55b entspricht, so werden die Kugeln 71 nach radial außen verschoben und ragen über die Außenkontur des Stangenaußenrohrs 55b hinaus. Die von den Kugeln 71 gebildeten Verriegelungskörper befinden sich in ihrer Verriegelungsposition, in der sie in eine entsprechende radial nach innen offene Verriegelungsausnehmung 72 an der Werkstückpalette eingreifen können (8a, b). Während des Transports der Werk stückpalette 47 durch die Transporteinheit 40 befinden sich die von den Kugeln 71 gebildeten Verriegelungskörper in der Verriegelungsposition, so dass die Werkstückpalette 47 sicher gehalten wird.
Die Werkstückpalette 47 weist eine Aufspannfläche 48 mit Aufspannmitteln 49 auf, auf der das zu transportierende Werkstück 41 aufgespannt ist. Beim bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Aufspannfläche 48 im Wesentlichen kreisrund konturiert. Auf der der Aufspannfläche 48 entgegengesetzten Palettenrückseite 50 sind Haltemittel 51 vorgesehen, die mit Gegenhaltemitteln 52 des Werkstücktisches 22 zusammenarbeiten, so dass die Werkstückpalette 47 mit dem aufgespannten Werkstück 41 am Werkstücktisch 22 im Arbeitsbereich 31 zur Bearbeitung durch das betreffende Bearbeitungswerkzeug 33 gehalten werden kann. Die Haltemittel 51 und Gegenhaltemittel 52 können beispielsweise eine Kegelschafthalterung oder dergleichen bilden. Die Haltemittel 51 sind in einer Vertiefung 75 angeordnet, sodass sie nicht über die Außenkontur der Werkstückpalette 47 hinausragen.
An einer Stelle neben der Aufspannfläche 48 weist die Werkstückpalette 47 einen Halteteil 53 auf, mit dessen Hilfe die Werkstückpalette 47 während des Transports durch die Transporteinheit 40 an dieser gelagert ist. Wie in den 8a, b und 9a, b dargestellt, sind im Halteteil 53 die Haltelöcher 56 vorgesehen, in die die Haltestangen 55 eingreifen können. In den Haltelöchern 56 ist jeweils eine Verriegelungsausnehmung 72 vorgesehen, die beispielsgemäß als radial nach innen offene Umfangsnut ausgeführt ist.
Der Transport der Werkstückpalette 47 mit dem Werkstück 41 durch die Transporteinheit verläuft wie folgt:
Die Transporteinheit 40 übernimmt die Werkstückpalette 47 an einer Aufnahmestelle in einer Aufnahmeposition, in der die Aufspannfläche 48 im Wesentlichen vertikal verläuft, so dass ihre Flächennormale N in eine horizontale Richtung zeigt. Die Aufspannfläche 48 verläuft beispielsgemäß in einer Ebene, die durch die Transportrichtung 46 bzw. die Querrichtung 23 und die Höhenrichtung 25 aufgespannt ist. Diese Ausrichtung der Aufspannfläche 48 nimmt die Werkstückpalette 47 in der Aufnahmeposition und in der Übergabeposition an der Stoppstelle 64 über dem Werkstücktisch 22 ein. Dabei befindet sich der Halteteil 53 mit den Haltelöchern 56 in Höhenrichtung 25 oberhalb der Aufspannfläche 48, so dass die Werkstückpalette 47 sozusagen hängend transportiert wird. Bei den bevorzugten Ausführungsbeispielen bleibt die hängende Anordnung der Werkstückpalette 47 und die Ausrichtung der Aufspannfläche 48 während des gesamten Transportvorgangs durch die Transporteinheit 40 erhalten.
Während des Transports der Werkstückpalette 47 in Transportrichtung 46 sind die Haltestangen 55 in ihrer ausgefahrenen Stellung und greifen in die Haltelöcher 56 am Halteteil 53 ein. Die Werkstückpalette 47 befindet sich in ihrer Transportstellung, in der sie in der Übergabebewegungsrichtung 60 – die quer und vorzugsweise rechtwinkelig zur Transportrichtung 46 verläuft – vom Werkstücktisch 22 beabstandet ist. Der Bereich 70 geringeren Durchmessers des Stangeninnenteils 55a befindet sich nicht radial innen neben den Kugeln 71, sondern beispielsgemäß außerhalb des Stangenaußenrohrs 55b. Die Kugeln 71 liegen dann außerhalb des Bereichs 70 an der Außenfläche des Stangeninnenteils 55a an einer Stelle an, an der der Außendurchmesser des Stangeninnenteils 55a im Wesentlichen dem Innendurchmesser des Stangenaußenrohrs 55b entspricht. Die Kugeln 71 werden dadurch nach radial außen über die Außenkontur des Stangenaußenrohrs 55b hinaus in die Verriegelungsausnehmung 72 ge drückt. Die Werkstückpalette 47 ist in ihrer Transportstellung mithin verliersicher an der Transporteinheit 40 gehalten.
Erreicht die Werkstückpalette 47 die Stoppstelle 64 oberhalb des Werkstücktisches 22 stoppt deren Transport in Transportrichtung 46. Der Schlitten 43 wird angehalten. Der Stellzylinder 59 fährt seine Kolbenstange ein. Dadurch bewegt er das erste Schaltteil 65a über die Schaltgabel 62 und den Schaltnocken 63 in Übergabebewegungsrichtung 60 von der Werkstückpalette 47 weg. Durch die Kulissenbahn 68 wird die Bewegung des Hebelnockens 67 und dadurch die Relativbewegung zwischen den beiden Schaltteilen 65a, 65b in Übergabebewegungsrichtung 60 gesteuert. Verläuft die Kulissenbahn 68 ausschließlich in Übergabebewegungsrichtung 60 so bewegen sich beide Schaltteile 65a, 65b ohne Relativbewegung in Übergabebewegungsrichtung 60. Weist der Verlauf der Kulissenbahn 68 eine Richtung schräg oder quer zur Übergabebewegungsrichtung 60 auf, so findet eine Relativbewegung der beiden Schaltteile 65a, 65b und damit auch des Stangeninnenteils 55a relativ zum Stangenaußenrohr 55b statt. Beim Einfahren der Kolbenstange des Stellzylinders 59 bewegen sich die Haltestangen 55 mit der Werkstückpalette in Übergabebewegungsrichtung 60 auf den Werkstücktisch 22 zu. Während dieser Einfahrbewegung der Kolbenstange des Stellzylinders 59 wird das Stangeninnenteil 55a in das Stangenaußenrohr gezogen, so dass der Bereich 70 mit geringerem Durchmesser radial innen neben den Kugeln 71 liegt und diese aus der Verriegelungsausnehmung 72 nach radial innen in die Freigabestellung bewegt werden können. Der Werkstückpalette kann von den Haltestangen 55 genommen werden.
Die Einfahrbewegung des Stangeninnenteils 55a in das Stangenaußenrohr 55b wird beim Ausführungsbeispiel durch einen kreisförmigen Abschnitt der Kulissenbahn 68 um einen Gelenkpunkt P erreicht, an dem der Hebel 66b am zweiten Schaltteil 65b angelenkt ist. Wenn sich der Hebelnocken 67 entlang des kreisförmigen Abschnitts der Kulissenbahn 68 mit gleichbleibendem Abstand um den Gelenkpunkt P bewegt, so kommt das zweite Schaltteil 65b zum Stillstand und das erste Schaltteil 65a entfernt sich vom zweiten Schaltteil 65b. Auf diese Weise wird das Stangeninnenteil 55a in das Stangenaußenrohr 55b eingefahren.
Durch das Bewegen der Werkstückpalette 47 in Übergabebewegungsrichtung 60 auf den Werkstücktisch 22 zu gelangen die Haltemittel 51 der Werkstückpalette 47 und Gegenhaltemittel 52 des Werkstücktisches 22 in der Übergabeposition der Werkstückpalette 47 an der Übergabestelle 74 in Eingriff. Das Erreichen der Übergabestelle 74 wird von einem Positionsschalter 76 des Werkzeugmaschinenmoduls 10 erfasst. Der Positionsschalter 76 erfasst die Position der Werkstückpalette 47 beispielsgemäß indirekt über die Erfassung der Position der Schaltgabel 62. Wird vom Positionsschalter 76 festgestellt, dass die Werkstückpalette 47 die Übergabestelle 74 erreicht hat, in der die Haltemittel 51 der Werkstückpalette 47 und Gegenhaltemittel 52 des Werkstücktisches 22 in Eingriff stehen, werden die Gegenhaltemittel 52 insbesondere pneumatisch oder hydraulisch mit den Haltemitteln 51 verriegelt.
In der Übergabeposition ist die Werkstückpalette 47 in Übergabebewegungsrichtung 60 aus ihrer Transportposition versetzt positioniert, wobei die Aufspannfläche 48 vertikal verläuft und ihre Flächennormale N in Übergabebewegungsrichtung 60 zeigt. Die Werkstückpalette 47 kann in der Übergabeposition dann durch den Werkstücktisch 22 gehalten werden. Wenn die Kolbenstange des Stellzylinders 59 ihre eingefahrene Stellung erreicht hat, sind die Haltestangen 55 vollständig aus den Haltelöchern 56 am Halteteil der Werkstückpalette 47 herausgezogen. Die Werkstückpalette 47 wird jetzt ausschließlich durch den Werkstücktisch 22 gehalten und kann zur Bearbeitung des Werkstücks 41 im Arbeitsbereich 31 gehalten bzw. positioniert werden. Während der Werkstückbearbeitung kann der leere Schlitten 43 an eine Aufnahmestelle gefahren werden, an der er die nächste Werkstückpalette aufnimmt. Ein weiterer Schlitten bewegt sich dabei zur Stoppstelle über dem Werkstücktisch 22 und kann nach dem Ende der Werkstückbearbeitung die Werkstückpalette 47 mit dem bearbeiteten Werkstück 41 übernehmen und aus dem Werkzeugmaschinenmodul 10 heraustransportieren.
Nach der Werkstückbearbeitung wird die Werkstückpalette 47 wieder von einem Schlitten 43 übernommen. Der Stellzylinder 59 fährt hierzu seine Kolbenstange aus, so dass die Haltestangen 55 in die Haltelöcher 56 eingreifen, wobei gesteuert durch die Kulissenbahn 68 und den Hebelnocken 67 die Relativbewegung des Stangeninnenteils 55a relativ zum Stangenaußenrohr 55b stattfindet und mithin die Kugeln 71 in ihre Verriegelungsstellung überführt werden. Die Werkstückpalette 47 wird außerdem aus der Übergabestelle 74 vom Schlitten 43 weg in Übergabebewegungsrichtung 60 in ihre Transportposition bewegt, in der sie in Übergabebewegungsrichtung 60 gesehen mit Abstand zum Werkstücktisch 22 angeordnet ist und in Transportrichtung 46 transportiert werden kann.
Der Werkstücktisch 22 ist um eine Tischrotationsachse 69 drehbar, um die Werkstückpalette 47 im Arbeitsbereich 31 gedreht werden kann. Die Tischrotationsachse 69 verläuft in Übergabebewegungsrichtung 60. Die Tischrotationsachse 69 verläuft mittig durch die Aufspannfläche 48 der am Werkstücktisch gehaltenen Werkstückpalette 47 in Richtung der Flächennormalen N der Aufspannfläche 48, wenn sich die Werkstückpalette 47 in ihrer Übergabestellung an der Über gabestelle 74 befindet. Beim Ausführungsbeispiel gemäß der 4 und 5 ist der Werkstücktisch 22 zusätzlich um eine Tischschwenkachse 61 drehbar bzw. schwenkbar. Die Tischschwenkachse 61 verläuft gegenüber der am Werkstücktisch 22 gehaltenen Werkstückpalette 47 exzentrisch und schneidet vorzugsweise die Aufspannfläche 48 nicht. Die Tischschwenkachse 61 verläuft geneigt gegenüber einer Horizontalebene, vorzugsweise durch das eine Werkstückpalette 47 gehaltene Werkstück 41 hindurch, das sich im Arbeitsbereich 31 befindet. Wie dies in 5 zu erkennen ist, schneidet die Tischschwenkachse 61 die Tischrotationsachse 69 beim bevorzugten Ausführungsbeispiel in einem Punkt, der sich innerhalb der Kontur des Werkstücks 41 befindet. Auch die Bearbeitungsachse 34 verläuft durch diesen Schnittpunkt.
Alternativ zu den dargestellten Ausführungsformen kann der Werkstücktisch 22 auch fest und somit weder schwenknoch drehbar ausgeführt werden.
Wie dies in den 6 und 7 zu sehen ist, können mehrere Werkzeugmaschinenmodule 10 zu einer Werkzeugmaschinenanordnung 58 kombiniert werden. Gemäß 6 sind dabei drei Werkzeugmaschinenmodule 10 vorgesehen, während in 7 sieben Werkzeugmaschinenmodule 10 zur Werkzeugmaschinenanordnung 58 gehören. Weitere Module wie Be- und Entladestationen 80 können bei der Werkzeugmaschinenanordnung 58 vorhanden sein. Die Anzahl der darin zusammengeschalteten Werkzeugmaschinenmodule 10 ist in Prinzip beliebig wählbar. Die Werkzeugmaschinenmodule 10 sind hier in mehreren Reihen nebeneinander aufgestellt. Alternativ wäre auch eine Aufstellung in Rechteckform oder elliptischer bzw. kreisförmiger Form denkbar. Die Transporteinheiten 40 der verschiedenen Werkzeugmaschinenmodule 10 sind dabei Bestandteil einer Transportvorrichtung für die gesamte Werkzeugmaschinenanordnung 58. Jede der Transporteinheiten 40 ist dabei für den Transport eines Werkstücks zwischen der Stoppstelle des eigenen Werkzeugmaschinenmoduls 10 und der Stoppstelle eines benachbarten Moduls 10, 80 zuständig. Der Schlitten 43 eines Werkzugmaschinenmoduls 10 bewegt sich dabei zwischen diesen beiden Stellen in Transportrichtung 46 hin und her. Die beiden Transporteinheiten 40 benachbarter Werkzeugmaschinenmodule 10 können dadurch einen durchgängigen Transport der Werkstückpaletten 47 mit den darauf aufgespannten Werkstücken 41 sicherstellen. Die Transportvorrichtung der Werkzeugmaschinenanordnung 58 kann zudem weitere Transportvorrichtungselemente aufweisen, beispielsweise Verbindungsstücke zwischen Führungsteilen 42 um Lücken zwischen Werkzeugmaschinenmodulen 10 zu überbrücken.
Die Erfindung betrifft ein Werkzeugmaschinenmodul 10 zur insbesondere spanenden Bearbeitung eines Werkstücks 41, das auf einer Aufspannfläche 48 einer Werkstückpalette 47 gehalten ist. Eine Transporteinheit 40 dient zum Transportieren der Werkstückpaletten 47 zu einer Übergabestelle 74. An der Übergabestelle 74 findet vor der Werkstückbearbeitung die Übergabe der Werkstückpalette 47 an den Werkstücktisch 22 statt und nach der Werkstückbearbeitung vom Werkstücktisch 22 wieder zurück an die Transporteinheit 40. Die Aufspannfläche 48 der Werkstückpalette 47 verläuft sowohl während des Transports mit der Transporteinheit 40 in einer Transportrichtung 46 zur Übergabestelle 74 als auch in der Übergabeposition der Werkstückpalette 47 an der Übergabestelle 74 vertikal mit einer in einer Horizontalrichtung weisenden Flächennormalen N der Aufspannfläche 48.

10: Werkzeugmaschinenmodul
11: Maschinengestell
12: Vorderseite v. 11
13: Rückseite v. 11
14: Seitenwand v. 11
15: Innenbereich von 10
16: Schaltkasten
17: Anzeige- und Bedieneinrichtung
18: Zugang
20: Tragteil
21: Rückwand
22: Werkstücktisch
23: Querrichtung
24: Leitblech
25: Höhenrichtung
26: Abfuhreinrichtung
27: Abfallcontainer
30: Aussparung
31: Arbeitsbereich
32: Bearbeitungseinheit
33: Bearbeitungswerkzeug
34: Bearbeitungsachse
35: Revolverachse
36: Antriebseinheit
39: Trägerplatte
40: Transporteinheit
41: Werkstück
42: Führungsteil
42a: Führungsschiene
42b: Führungsschiene
43: Schlitten
44: Führungsrolle
45: Transportöffnung
46: Transportrichtung
47: Werkstückpalette
48: Aufspannfläche
49: Aufspannmittel
50: Palettenrückseite
51: Haltemittel
52: Gegenhaltemittel
53: Halteteil
54: Transporthaltemittel
55: Haltestange
55a: Stangeninnenteil
55b: Stangenaußenrohr
56: Halteloch
57: Stelleinrichtung
58: Werkzeugmaschine
59: Stellzylinder
60: Übergabebewegungsrichtung
61: Tischschwenkachse
62: Schaltgabel
63: Schaltnocken
64: Stoppstelle
65a: erstes Schaltteil
65b: zweites Schaltteil
66: Koppelanordnung
66a: Hebel
66b: Hebel
67: Hebelnocken
68: Kulissenbahn
69: Tischrotationsachse
70: Bereich mit geringerem Durchmesser von 55a
71: Kugel
72: Verriegelungsausnehmung
74: Übergabestelle
75: Vertiefung
76: Positionsschalter
80: Be- und Entladestation
N: Flächennormale
P: Gelenkpunkt

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 3940759 [0003]

Claims

Werkzeugmaschinenmodul zur insbesondere spanenden Bearbeitung eines Werkstücks (41), das auf einer Aufspannfläche (48) einer Werkstückpalette (47) gehalten ist, mit einer Transporteinheit (40) zum Transportieren der Werkstückpalette (47) zu einer Übergabestelle (74), an der die Werkstückpalette (47) mit Werkstück (41) vor der Bearbeitung von der Transporteinheit (40) an einen in einem Arbeitsbereich (31) befindlichen Werkstücktisch (22) übergeben wird und nach der Bearbeitung wieder vom Werkstücktisch (22) an die Transporteinheit (40) übergeben wird, wobei die Aufspannfläche (48) der Werkstückpalette (47) sowohl während des Transports zur Übergabestelle (74) als auch in der Übergabeposition an der Übergabestelle (74) im Wesentlichen vertikal verläuft.
Werkzeugmaschinenmodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Transporteinheit (40) Bestandteil einer Transportvorrichtung ist, die die Werkstückpalette (47) mit dem Werkstück (41) zur Übergabestelle in das Werkzeugmaschinenmodul (10) und von der Übergabestelle (74) aus dem Werkzeugmaschinenmodul (10) befördert.
Werkzeugmaschinenmodul nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Transporteinheit (40) eine zentraler Transportantrieb der Transportvorrichtung für den Transport der Werkstückpalette (47) in eine Transportrichtung (46) zugeordnet ist.
Werkzeugmaschinenmodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Transporteinheit (40) eine Stelleinrichtung (57) aufweist, die die Werkstückpalette (47) in eine Übergabebewegungsrichtung (60) bewegen kann, wobei die Aufspannfläche (48) der Werkstückpalette (47) während der Bewegung in Übergabebewegungsrichtung (60) vertikal verläuft.
Werkzeugmaschinenmodul nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Stelleinrichtung (57) oberhalb des Werkstücktisches (22) angeordnet ist.
Werkzeugmaschinenmodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Transporteinheit (40) ein Führungsteil (42) aufweist, das sich in einer Transportrichtung (46) erstreckt und das Werkzeugmaschinenmodul (10) zwischen zwei Seiten (14) vollständig durchsetzt.
Werkzeugmaschinenmodul nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Schlitten (43) am Führungsteil (42) in Transportrichtung (46) bewegbar geführt gelagert ist, wobei am Schlitten (43) die Werkstückpalette (47) zum Transport in Transportrichtung (46) gelagert ist.
Werkzeugmaschinenmodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkstücktisch (22) um eine Tischrotationsachse (69) drehbar ist, die in Richtung der Flächennormalen (N) der Aufspannfläche (48) der am Werkstücktisch (22) gehaltenen Werkstückpalette (47) verläuft und insbesondere die Aufspannfläche (48) mittig schneidet.
Werkzeugmaschinenmodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkstücktisch (22) um eine Tischschwenkachse (61) drehbar ist, die gegenüber der am Werkstücktisch (22) gehaltenen Werkstückpalette (47) exzentrisch verläuft und insbesondere die Aufspannfläche (48) nicht schneidet.
Werkzeugmaschinenmodul nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Tischschwenkachse (61) durch das Werkstück (41) verläuft, das auf der vom Werkstücktisch (22) gehaltenen Werkstückpalette (47) vorhanden ist.
Werkzeugmaschinenmodul nach Anspruch 10 in Verbindung mit Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Tischrotationsachse (69) und die Tischschwenkachse (61) in einem Punkt im Bereich des am Werkstücktisch (22) über die Werkstückpalette (47) gehaltenen Werkstücks (41) schneiden.
Werkzeugmaschinenmodul nach Anspruch 9 in Verbindung mit Anspruch 4 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Tischschwenkachse (61) schräg zur Transportrichtung (46) und/oder schräg zur Übergabebewegungsrichtung (60) verläuft.
Werkzeugmaschinenmodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Transporteinheit (40) in Höhenrichtung (25) des Werkzeugmaschinenmoduls (10) oberhalb des Werkstücktisches (22) angeordnet ist.
Werkzeügmaschinenanordnung mit mehreren Werkzeugmaschinenmodulen nach einem der vorhergehenden Ansprüchen.