DE102016121599A1

DE102016121599A1 - Werkzeugmaschine mit Wechseleinrichtung und Kommunikationseinrichtung

Info

Publication number: DE102016121599A1
Application number: DE102016121599.6A
Authority: DE
Inventors: Dr.-Ing. Stave Hinrich; Rainer Lutz; Markus Göggerle
Original assignee: Alfing Kessler Sondermaschinen GmbH
Current assignee: Alfing Kessler Sondermaschinen GmbH
Priority date: 2016-11-10
Filing date: 2016-11-10
Publication date: 2018-05-17
Also published as: WO2018087163A1; EP3523088A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Werkzeugmaschine (10; 210) zur Bearbeitung mindestens eines Werkstücks (W) mit einem Werkstückträger (60) zum Tragen von Werkstücken und einer mindestens eine Werkzeugspindel (242) umfassende Spindelanordnung (48; 248) zur maschinellen Bearbeitung mindestens eines an dem Werkstückträger angeordneten Werkstücks, wobei der Werkstückträger (60) und/oder die Spindelanordnung (48; 248) als eine Wechseleinrichtung ausgestaltet sind, die mindestens zwei Wechselelementaufnahmen (18, 19) zum Aufnehmen von voneinander verschiedenen Wechselelementen (15, 17) aufweist, wobei die Wechselelemente (15, 17) im Falle des Werkstückträgers voneinander verschiedene Werkstückhalter zum Halten unterschiedlicher Werkstücktypen oder zum Halten gleicher Werkstücke in unterschiedlichen Bearbeitungspositionen und im Falle der Spindelanordnung voneinander verschiedene Bearbeitungswerkzeuge (44) zur Werkstückbearbeitung sind, und wobei die Wechselelemente (15, 17) zur Auswechslung durch einen Bediener vorgesehen sind. Es ist vorgesehen, dass jedes Wechselelement (15, 17) eine zu einer drahtlosen Kommunikation ausgestaltete Identifikationseinheit (50) mit einer das Wechselelement (15, 17) eindeutig charakterisierenden Identifikationsinformation (53, 54) aufweist und die Werkzeugmaschine (10; 210) eine Kommunikationseinrichtung (90, 190) zur drahtlosen Kommunikation mit den jeweiligen Identifikationseinheiten (50) sowie eine Steuerungseinrichtung (80) zur Steuerung der Werkzeugmaschine anhand der Identifikationsinformationen (53, 54) der Identifikationseinheiten und/oder zur Ausgabe der Identifikationsinformationen der Identifikationseinheiten aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Werkzeugmaschine zur Bearbeitung mindestens eines Werkstücks mit einem Werkstückträger zum Tragen von Werkstücken und einer mindestens eine Werkzeugspindel umfassende Spindelanordnung zur maschinellen Bearbeitung mindestens eines an dem Werkstückträger angeordneten Werkstücks anhand mindestens eines Bearbeitungswerkzeugs, wobei der Werkstückträger und/oder die Spindelanordnung als eine Wechseleinrichtung ausgestaltet sind, die mindestens zwei Wechselelementaufnahmen zum Aufnehmen von voneinander verschiedenen Wechselelementen aufweist, wobei die Wechselelemente im Falle des Werkstückträgers voneinander verschiedene Werkstückhalter zum Halten unterschiedlicher Werkstücktypen oder zum Halten gleicher Werkstücke in unterschiedlichen Bearbeitungspositionen und im Falle der Spindelanordnung voneinander verschiedene Bearbeitungswerkzeuge zur Werkstückbearbeitung und/oder voneinander verschiedene Spindelkomponenten sind, und wobei die Wechselelemente zur Auswechslung durch einen Bediener vorgesehen sind.
Beispielsweise kann ein und dasselbe Werkstück in unterschiedlichen Bearbeitungspositionen zur Bearbeitung anstehen. Der Bediener wechselt dazu die Werkstückhalter am Werkstückträger aus, sodass die an den Werkstückhaltern gehaltenen Werkstücke in der jeweils geeigneten Bearbeitungsposition relativ zum Bearbeitungswerkzeug oder zu den Bearbeitungswerkzeugen stehen.
Auch Werkzeuge werden häufig manuell ausgetauscht, beispielsweise bei Verschleiß oder bei der Umrüstung der Maschine für einen anderen Bearbeitungsschritt oder andere Werkstücke.
Es gibt Maschinen, beispielweise beschrieben in DE 10 2015 113 417 , bei denen sowohl die Bearbeitungswerkzeuge als auch die Werkstückhalter durch einen Bediener manuell und individuell austauschbar sind. Dabei können aber Bedienfehler auftreten, d. h. dass ungeeignete Werkstückhalter oder ungeeignete Bearbeitungswerkzeuge vom Bediener an der Werkzeugmaschine montiert werden. Dies kann zu verdorbenen Werkstücken führen, aber auch im Extremfall zu Beschädigungen der Maschine, der Bearbeitungswerkzeuge, der Werkstückhalter oder zu Gefährdungen des Bedienpersonals.
Ausgehend davon ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Werkzeugmaschine bereitzustellen.
Zur Lösung der Aufgabe ist bei einer Werkzeugmaschine der eingangs genannten Art vorgesehen, dass jedes Wechselelement eine zu einer drahtlosen Kommunikation ausgestaltete Identifikationseinheit mit einer das Wechselelement eindeutig charakterisierenden Identifikationsinformation aufweist und die Werkzeugmaschine eine Kommunikationseinrichtung zur drahtlosen Kommunikation mit den jeweiligen Identifikationseinheiten sowie eine Steuerungseinrichtung zur Steuerung der Werkzeugmaschine anhand der Identifikationsinformationen der Identifikationseinheiten und/oder zur Ausgabe der Identifikationsinformationen der Identifikationseinheiten aufweist.
Es ist dabei ein Grundgedanke, dass die Identifikationseinheiten ihre jeweilige Identifikationsinformation an die Kommunikationseinrichtung melden oder die Kommunikationseinrichtung diese Identifikationsinformation bei den Identifikationseinheiten abfragt, sodass die Steuerungseinrichtung auf diesem Wege ermittelt, welches Wechselelement sich an oder in der jeweiligen Wechselelementaufnahme befindet. So kann diese Information von der Kommunikationseinrichtung z.B. dazu genutzt werden, die Identifikationsinformationen auszugeben, beispielsweise an einem Monitor oder einer sonstigen Ausgabeeinrichtung der Steuerungseinrichtung.
Bei den Spindelkomponenten kann es sich beispielweise um einen Spindelantrieb handeln. Es ist aber auch möglich, dass eine Spindelkomponente ein Halter oder ein Werkzeugträger für mindestens ein vorbestimmtes Bearbeitungswerkzeug ist. So kann beispielsweise bei einem Werkzeugrevolver ein Halter oder drehbarer Werkzeugträger vorgesehen sein, an welchem zwei oder mehr Bearbeitungswerkzeuge anordenbar sind. Ein derartiger Halter oder Werkzeugträger ist vorzugsweise austauschbar und soll als Spindelkomponente verstanden werden. Eine Spindelkomponente kann beispielsweise ein Spindellager sein. Es ist weiterhin möglich, dass als Spindelkomponente beispielsweise ein Winkelkopf oder Mehrfachkopf vorgesehen ist, an dem ein Bearbeitungswerkzeug bzw. mehrere Bearbeitungswerkzeuge anordenbar ist oder sind. Der Mehrfachkopf kann gleichzeitig mindestens zwei Bearbeitungswerkzeuge halten.
Es ist beispielweise möglich, dass die Spindelkomponente einen Aufnahmeraum oder ausreichend Platz zur Anordnung der Identifikationseinheit hat, während das von der Spindelkomponente gehaltene Bearbeitungswerkzeug dafür zu klein ist. So ist jedenfalls zumindest durch die Spindelkomponente eine Identifizierung des Wechselelements und indirekt des Bearbeitungswerkzeugs möglich.
Die Identifikationsinformation kann, muss aber nicht ein das Riegelelement eindeutig identifizierenden Kennzeichner sein. So kann beispielsweise ausreichend sein, dass die Steuerungseinrichtung anhand der Identifikationsinformation ermitteln kann, ob ein Wechselelement eines vorbestimmten Typs, beispielsweise ein Bearbeitungswerkzeug oder Werkstückhalter bestimmten Typs, an der Wechselelementaufnahme angeordnet ist.
Die Identifikationsinformation kann eine oder mehrere der folgenden Informationen umfassen:

- einen das Wechselelement eindeutig identifizierenden Kennzeichner
- eine den Typ des Wechselelements charakterisierende Typinformation, insbesondere eine Werkzeugtyp-Information oder Werkstückhalter-Information
- eine Wechselelement-Art-Information, die die Art des Wechselelements, beispielsweise Bohrer, Fräser oder dergleichen, kennzeichnet
- Geometriedaten, insbesondere Durchmesser, Außenumfang oder dergleichen
- Schnittdaten, insbesondere Drehzahl, maximale oder durchschnittliche Vorschubgeschwindigkeit oder dergleichen
- Verschleißdaten des Wechselelements, insbesondere Gebrauchsdauer-Informationen
- Art der unter Zuhilfenahme des Wechselelements zu bearbeitender Werkstücke.

Beispielsweise kann der Kennzeichner eine eineindeutige Nummer sein.
Bei der Werkzeugtyp-Information handelt es sich beispielsweise um das Material des Wechselelements, beispielsweise ein bestimmter Stahl bei einem Bearbeitungswerkzeug.
Die Werkzeugart kennzeichnet beispielsweise einen Bohrer, Fräser, ein Drehwerkzeug oder dergleichen.
Weiterhin können auch Geometriedaten, beispielsweise Durchmesser oder dergleichen, Bestandteile der Identifikationsinformation sein. So kann beispielsweise in Abhängigkeit von den Geometriedaten die Steuerungseinrichtung das jeweilige Wechselelement als Störkontur identifizieren, sodass das Wechselelement bei einer Verstellung innerhalb des Arbeitsbereichs der Werkzeugmaschine nicht mit einem Hindernis kollidiert.
Die Schnittdaten umfassen beispielsweise Informationen über maximale oder durchschnittliche Drehzahl, mit der das Bearbeitungswerkzeug betrieben werden kann, Vorschubinformationen über einen maximalen oder durchschnittlichen Vorschub oder dergleichen.
Die Verschleißdaten umfassen beispielsweise Betriebsdauern, einen Zähler oder dergleichen. Verschleiß kann nicht nur bei Bearbeitungswerkzeugen auftreten, sondern auch bei Spindelkomponenten, beispielsweise Lagern, Trägern oder dergleichen. Weiterhin kann Verschleiß auch bei Werkstückhaltern auftreten, die ein vorbestimmtes Maß einhalten müssen.
An dieser Stelle sei bemerkt, dass es vorteilhaft ist, wenn an Bord einer Identifikationseinheit ein wiederbeschreibbarer Speicher vorhanden ist, der durch die Kommunikationseinrichtung beschreibbar ist. So kann zum Beispiel die Steuerungseinrichtung Betriebsdauern des Wechselelements in diesem Speicher der Identifikationseinheit speichern.
Es ist auch vorteilhaft, wenn die Steuerungseinrichtung einen Speicher für Verschleißinformationen aufweist. Der in dem Speicher können Speicherplätze den Wechselelementen anhand deren Identifikationsinformationen zugeordnet werden.
Ferner kann beispielsweise auch vorgesehen sein, dass als Identifikationsinformation die Art der unter Zuhilfenahme des Wechselelements zu bearbeitender Werkstücke gespeichert ist. Beim Werkstückhalter ist es beispielweise vorteilhaft, wenn dieser eine Information hat, welche Werkstücke von ihm gehalten werden können. Beim Bearbeitungswerkzeug ist es vorteilhaft, wenn die Art der zu bearbeitenden Werkstücke in der Identifikationseinheiten gespeichert ist. Auch die Spindelkomponente kann eine derartige Information an Bord haben, so dass beispielsweise daraus erkennbar ist, welche Bearbeitungswerkzeuge an der Spindelkomponente anordenbar sind.
An dieser Stelle sei ganz allgemein noch erläutert, dass eine Wechselelementaufnahme beispielsweise eine Steckaufnahme zum Einstecken eines Wechselelements und/oder Schraubmittel zum Verschrauben eines Wechselelements und/oder Klemmmittel zum Verklemmen eines Wechselelements aufweisen kann.
Die Werkzeugmaschine ist zweckmäßigerweise eine sogenannte Mehrspindelmaschine. Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Werkzeugmaschine zur gleichzeitigen Bearbeitung mehrerer Werkstücke ausgestaltet und vorgesehen ist.
Bevorzugt ist jedoch ein komfortables Steuerungskonzept oder Bedienkonzept, bei dem die Steuerungseinrichtung zur Steuerung der Werkzeugmaschine anhand der Identifikationsinformationen der Identifikationseinheiten ausgestaltet ist.
Ein bevorzugtes Konzept sieht beispielsweise vor, dass die Steuerungseinrichtung zur Positionierung der Wechseleinrichtung und/oder der Wechselelementaufnahmen der Wechseleinrichtung zum jeweils anderen Element, also dem Werkstückträger oder der Spindelanordnung, in Abhängigkeit von einer anhand der Identifikationsinformationen ermittelten Zuordnung der Wechselelemente zu den Wechselelementaufnahmen ausgestaltet ist.
Wenn also beispielsweise an einer ersten Wechselelementaufnahme ein Bearbeitungswerkzeug eines ersten Typs und an einer zweiten Wechselelementaufnahme ein Bearbeitungswerkzeug eines anderen, zweiten Typs angeordnet ist, was die Steuerungseinrichtung anhand der Identifikationsinformationen ermitteln kann, kann sie beispielsweise einen Werkzeugträger, an welchem die Wechselelementaufnahmen angeordnet sind, in Abhängigkeit von diesen Identifikationsinformationen positionieren, bei der Werkstückbearbeitung beispielsweise schwenken und/oder linear verstellen. So kann beispielsweise eine Drehposition eines Werkzeugrevolvers, der weiter unten noch detaillierter erläutert wird, in Abhängigkeit von den an den einzelnen Wechselelementaufnahmen angeordneten Bearbeitungswerkzeugen durch die Steuerungseinrichtung in Abhängigkeit von den Identifikationsinformationen zur Werkstückbearbeitung einstellbar sein. Die Steuerungseinrichtung passt sich also vorzugsweise automatisch an das jeweils montierte Bearbeitungswerkzeug an bzw. ändert die Bewegungsabläufe der Werkzeugmaschine. Die Steuerungseinrichtung sorgt also dafür, dass das jeweils geeignete Bearbeitungswerkzeug relativ zum Werkstück zu dessen Bearbeitung positioniert wird, wozu die Steuerungseinrichtung die Identifikationsinformationen auswertet.
Auch beim Werkstückträger ist eine derartige Ausgestaltung möglich, d. h. dass beispielsweise an einer ersten Bearbeitungsseite des Werkstückträgers ein Werkstückhalter eines ersten Typs und an einer zweiten Bearbeitungsseite ein Werkstückhalter eines zweiten Typs angeordnet sind, an denen Werkstücke in unterschiedlichen Positionen oder unterschiedliche Werkstücke angeordnet oder anordenbar sind. Somit kann die Steuerungseinrichtung abhängig vom jeweiligen Werkstückhalter den Werkstückträger positionieren, beispielsweise zu der Spindelanordnung hin verstellten und davon weg, sodass beispielsweise bei Werkstücken am ersten Werkstückhalter eine Bohrung durchgeführt wird, bei Werkstücken am zweiten Werkstückhalter eine Fräsbearbeitung stattfinden kann. Auch hier stellt sich die Steuerungseinrichtung sozusagen automatisch auf die Situation bzw. die Konfiguration des Werkstückträgers mit entsprechenden Werkstückhaltern ein.
An dieser Stelle sei bemerkt, dass bei einer erfindungsgemäßen Werkzeugmaschine nur der Werkstückträger als Wechseleinrichtung oder nur die Spindelanordnung als Wechseleinrichtung ausgestaltet sein können, aber auch beide Wechseleinrichtungen sein können. In diesem Fall ist es vorteilhaft, wenn für jede Wechseleinrichtung, also für den Werkstückträger und die Spindelanordnung, jeweils eine Kommunikationseinrichtung oder jedenfalls ein Teil zur individuellen Kommunikation mit den Wechselelementaufnahmen am Werkstückträger und der Spindelanordnung vorgesehen ist. Denkbar ist aber auch, dass die Kommunikationseinrichtung und der Werkstückträger sowie die Kommunikationseinrichtung und die Spindelanordnung relativ zueinander verstellbar sind, sodass eine einzige Kommunikationseinrichtung, beispielsweise eine einzige Antennenanordnung, ausreicht, um sowohl mit den Wechselelemente des Werkstückträgers (den Werkstückhalter) als auch die Wechselelementen der Spindelanordnung (den Bearbeitungswerkzeugen) zu kommunizieren und deren Identifikationsinformationen zu ermitteln.
Ein Konzept der Erfindung kann vorsehen, dass die Steuerungseinrichtung zu einer Ermittlung ausgestaltet ist, ob an der Wechseleinrichtung oder einem Bereich der Wechseleinrichtung nur Wechselelemente eines vorbestimmten Typs und/oder Wechselelemente in einer vorbestimmten Anzahl angeordnet sind.
So kann die Steuerungseinrichtung z.B. feststellen, ob an einem Werkstückhaltebereich des Werkstückträgers nur Werkstückhalter eines vorbestimmten Typs und/oder in ausreichender Anzahl Werkstückhalter angeordnet sind. Die Steuerungseinrichtung kann beispielsweise auch feststellen, dass gar keine Werkstückhalter oder Werkstückhalter unterschiedlicher Typen an diesem Werkstückhaltebereich angeordnet sind, was letztlich zu einem fehlerhaften Betrieb der Werkzeugmaschine führen könnte. Die Steuerungseinrichtung blockiert den Betrieb in diesem Fall vorzugsweise.
Ein anderes Szenario kann vorsehen, dass die Steuerungseinrichtung beispielsweise prüft, ob an einer Spindelanordnung ausschließlich Bearbeitungswerkzeuge des gleichen Typs angeordnet sind, beispielsweise nur bestimmte Bohrwerkzeuge oder Fräswerkzeuge mit einer vorbestimmten Geometrie. Weiterhin kann die Steuerungseinrichtung überprüfen, ob eine ausreichende Bestückung mit Wechselelementen vorhanden ist, beispielsweise in ausreichender Zahl Bearbeitungswerkzeuge an der Spindelanordnung angeordnet sind. Nur wenn beispielsweise eine Spindelreihe vollständig mit Wechselelementen, insbesondere Spindelkomponenten und/oder Bearbeitungswerkzeugen, bestückt ist, ist ein Betrieb der Werkzeugmaschine in diesem Fall möglich und wird von der Steuerungseinrichtung entsprechend freigegeben.
Ein vorteilhaftes Konzept sieht vor, dass die Steuerungseinrichtung zu einer Blockierung eines Betriebs der Werkzeugmaschine ausgestaltet ist, wenn an mindestens einer Wechselelementaufnahme ein zu einem Betrieb der Werkzeugmaschine anhand der Identifikationsinformation als ungeeignet erkanntes Wechselelement angeordnet ist. Wenn also beispielsweise ein ungeeignetes Bearbeitungswerkzeug an einer Wechselelementaufnahme oder Werkzeugaufnahme der Spindelanordnung angeordnet ist, blockiert die Steuerungseinrichtung deren Betrieb. Wenn am Werkstückträger ein ungeeigneter Werkstückhalter angeordnet ist, sodass ein Werkstück nur in einer ungeeigneten Position bearbeitet werden könnte oder der Werkstückhalter für Werkstücke vorgesehen sind, für die die Bearbeitungswerkzeuge in der aktuellen Bestückung der Werkzeugmaschine nicht geeignet sind, blockiert die Steuerungseinrichtung den Betrieb der Werkzeugmaschine. Vorteilhaft ist, wenn die Steuerungseinrichtung zur Ausgabe einer Warnung oder einer Warninformation bei einer derartigen Blockierung ausgestaltet ist.
Zweckmäßigerweise ist vorgesehen, dass die Kommunikationseinrichtung der Werkzeugmaschine einen auf jeweils ein Wechselelement gerichteten Erfassungsbereich aufweist und/oder zur Ermittlung eines Abstands zu einer jeweiligen Identifikationseinheit zur Ermittlung einer räumlichen Anordnung des jeweiligen Wechselelements ausgestaltet ist. Beispielsweise hat die Kommunikationseinrichtung einen RFID-Leser, der einen engen Erfassungskegel aufweist. Nur diejenige Identifikationseinheit, die im Erfassungskegel des Lesers ist, wird von diesem angesprochen. Allgemein formuliert wird in diesem Fall von der Kommunikationseinrichtung nur die Identifikationsinformation der im Erfassungsbereich befindlichen Identifikationseinheit ausgelesen oder ist durch die Kommunikationseinrichtung auslesbar. Es ist aber auch möglich, dass zum Beispiel eine Signalstärke der Identifikationseinheiten von der Kommunikationseinrichtung dazu genutzt wird, einen jeweiligen Abstand der Identifikationseinheit zur Kommunikationseinrichtung zu ermitteln. Somit kann beispielsweise die der Kommunikationseinrichtung am nächsten liegende Identifikationseinheit ermittelt werden.
Vorteilhaft ist vorgesehen, dass die Identifikationseinheiten der Wechselelemente RFID-Einheiten (RFID = radio-frequency identification) oder NFC-Einheiten (NFC = Near Field Communication) und die Kommunikationseinrichtung der Werkzeugmaschine eine RFID-Leseeinrichtung und/oder eine NFC-Leseeinrichtung aufweist sind. Derartige RFID-Einheiten sind belastbar und brauchen keine elektrische Energieversorgung an Bord.
Die zum Auslesen der Identifikationseinheit erforderliche elektrische Energie wird vorteilhaft durch die Kommunikationseinrichtung der Werkzeugmaschine bereitgestellt.
Die Kommunikationseinrichtung der Werkzeugmaschine kann ortsfest angeordnet sein. Insbesondere in diesem Fall ist es vorteilhaft, wenn die Werkzeugmaschine eine insbesondere eine Schiebelagerung und/oder Schwenklagerung aufweisende Verstelleinrichtung zum Verstellen der Kommunikationseinrichtung zu der Wechseleinrichtung und/oder zu den Wechselelementen hin und davon weg aufweist. Die Kommunikationseinrichtung kann also zur jeweiligen Wechseleinrichtung, beispielsweise der Spindelanordnung oder dem Werkstückträger, hin und davon weg bewegt werden, beispielsweise verschwenkt, linear verstellt oder beides.
Es ist auch möglich, insbesondere in Kombination mit der vorhergehenden Maßnahme, dass die Wechseleinrichtung als Ganzes und/oder die Wechselelementaufnahmen der Wechseleinrichtung relativ zu der Kommunikationseinrichtung verstellbar angeordnet ist oder sind. So kann beispielsweise der Werkstückträger linear verstellbar und/oder schwenkbar zwischen einer Prüfposition zur Kommunikation der Kommunikationseinrichtung mit den Identifikationseinrichtungen und einer zur Werkstückbearbeitung durch das mindestens eine Bearbeitungswerkzeug vorgesehenen Bearbeitungsposition sein. Es ist aber auch möglich, dass die Spindelanordnung als Ganzes zwischen einer derartigen Prüfposition und Bearbeitungsposition verstellbar ist. Beispielsweise kann die Spindelanordnung oder kann der Werkstückträger an einem bezüglich einer Maschinenbasis linear gelagerten Schlitten angeordnet sein. Es ist weiterhin möglich, dass zwar zum Beispiel ein Grundkörper des Werkstückträgers oder der Spindelanordnung relativ zu einem Maschinenbett oder einer Maschinenbasis ortsfest ist, jedoch die Wechselelementaufnahmen in eine jeweilige Prüfposition verstellbar sind, beispielsweise schwenkbar. Dies ist insbesondere bei einem Werkzeugrevolver ohne weiteres möglich.
Zur Vervollständigung sei noch erwähnt, dass es vorteilhaft vorgesehen ist, dass die Kommunikationseinrichtung und/oder die Wechseleinrichtung durch einen Antrieb in die jeweilige Prüfposition und aus dieser wieder weg antreibbar oder angetrieben sind.
Vorteilhaft ist vorgesehen, dass die Wechseleinrichtung zwischen einer Wechselposition, in der die Wechselelemente an der Wechseleinrichtung austauschbar sind, und einer zur Bearbeitung von an dem Werkstückträger angeordneten Werkstücken vorgesehenen Arbeitsposition verstellbar ist.
Ein Konzept sieht z.B. vor, dass die Spindelanordnung zwischen einer zu dem Werkstückträger hin verstellten und zur Bearbeitung von an dem Werkstückträger angeordneten Werkstücken vorgesehenen Arbeitsposition und einer von dem Werkstückträger wegverstellten, zu einem Werkzeugwechsel vorgesehenen Werkzeugwechselposition verstellbar ist. Auch bei dem Werkstückträger ist es vorteilhaft, wenn er in eine Wechselposition zum Austausch der Werkstückhalter verstellbar ist.
In der Wechselposition, beispielsweise einer Werkzeugwechselposition, ist beispielsweise ein Raum vor oder neben der Spindelanordnung oder dem Werkstückträger frei für den Bediener zugänglich, sodass er die Wechselelemente, nämlich die Bearbeitungswerkzeuge oder die Werkstückhalter, bequem auswechseln kann.
Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Kommunikationseinrichtung an der Wechselposition, insbesondere der Werkzeugwechselposition oder Werkstückhalter-Wechselposition, angeordnet ist. Somit kann begleitend zum Wechselelement-Wechsel sozusagen gleichzeitig eine Überprüfung der Wechselelemente, nämlich der Bearbeitungswerkzeuge oder der Werkstückhalter, stattfinden.
Weiterhin vorteilhaft ist es, wenn die Kommunikationseinrichtung nach einem jeweiligen Wechselelement-Wechsel die Identifikationsinformationen bei den Identifikationseinheiten der Wechselelemente abfragt und/oder Daten oder Identifikationsinformationen zur Speicherung an die Identifikationseinheiten sendet.
Bei den zu speichernden Daten oder Identifikationsinformationen handelt es sich beispielsweise um Nutzungszeiten oder dergleichen, die das jeweilige Wechselelement erfahren hat.
Es ist auch möglich, dass die Kommunikationseinrichtung die Identifikationsinformationen zyklisch abfragt und/oder Daten oder Identifikationsinformationen zur Speicherung an die Identifikationseinheiten sendet.
Zweckmäßigerweise ist vorgesehen, dass die im Zusammenhang mit einer Betätigung einer Schutzeinrichtung zum Schutz eines Arbeitsbereichs der Werkzeugmaschine die Identifikationsinformationen bei den Identifikationseinheiten der Wechselelemente abfragt und/oder Daten oder Identifikationsinformationen zur Speicherung an die Identifikationseinheiten sendet. Die Schutzeinrichtung umfasst beispielsweise eine oder mehrere Türen, die den Zugang zum Arbeitsbereich der Werkzeugmaschine öffnet. Während der Werkstückbearbeitung ist die Stützeinrichtung geschlossen. Beispielsweise ist es möglich, dass im Zusammenhang mit dem Öffnen der Schutzeinrichtung die Kommunikationseinrichtung Daten oder Identifikationsinformationen an die Identifikationseinheiten sendet. So wird also beispielsweise schon beim Öffnen der Schutzeinrichtung eine Betriebszeit bei dem jeweiligen Wechselelement beziehungsweise deren Identifikationseinheit gespeichert. Beim Schließen der Schutzeinrichtung ist es vorteilhaft, wenn in diesem Fall die Identifikationseinheiten abgefragt werden. Das Schließen der Schutzeinrichtung wird von der Steuerungseinrichtung beispielsweise als ein Indiz dafür ausgewertet, dass mindestens ein Wechselelement durch einen Bediener zumindest potenziell ausgewechselt wurde.
Es ist möglich, dass die Schutzeinrichtung beispielsweise anhand eines elektrischen Schalters betätigbar oder freigebbar ist. Das Signal des Schalters wird von der Steuerungseinrichtung ausgewertet.
Weiterhin vorteilhaft ist es, dass die Wechseleinrichtung, insbesondere an mindestens einer Wechselelementaufnahme einen Sensor zur Ermittlung eines Wechselelement-Wechsels angeordnet aufweist und dass die Kommunikationseinrichtung in Abhängigkeit von einem einen Wechselelement-Wechsel indizierenden Sensorsignal dieses Sensors die Identifikationsinformationen der Wechselelemente der Wechseleinrichtung ermittelt. Der Sensor kann beispielsweise ein optischer Sensor sein, der den Wechsel eines oder mehrerer Wechselelemente erfassen kann. Die Steuerungseinrichtung oder die Kommunikationseinrichtung selbst werden auf einen derartigen Wechselelement-Wechsel hin tätig und ermitteln die Identifikationsinformationen.
Vorteilhaft ist vorgesehen, dass die Wechseleinrichtung einen Werkzeugrevolver aufweist oder dadurch gebildet ist, wobei der Werkzeugrevolver mindestens zwei Wechselelementaufnahmen für als Wechselelemente ausgestaltete Bearbeitungswerkzeuge zur Bearbeitung des mindestens einen Werkstücks aufweist und einen um eine Revolverachse drehbaren Werkzeugträger zur Positionierung jeweils eines Bearbeitungswerkzeugs in eine Bearbeitungsposition und einen Werkzeugantrieb zum Dreh-Antreiben des in der Bearbeitungsposition befindlichen Bearbeitungswerkzeugs aufweist. Der Werkzeugrevolver ist zum Beispiel relativ zur Kommunikationseinrichtung drehbar, sodass die an dem Werkzeugrevolver angeordneten Wechselelemente in Gestalt der Bearbeitungswerkzeuge von der Kommunikationseinrichtung sozusagen gescannt werden können.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Spindelanordnung an einem Werkzeugschlitten angeordnet ist, der anhand einer Linearführung in einer insbesondere horizontalen Bearbeitungsachse zu dem Werkstückträger hin und von diesem weg bewegbar gelagert ist.
Eine Ausführungsform der Erfindung kann vorsehen, dass der Werkzeugschlitten ausschließlich entlang einer einzigen Bearbeitungsachse, die man auch als Z-Achse bezeichnen kann, relativ zu dem Werkstückträger beweglich gelagert ist.
Eine bevorzugte Ausführungsform sieht jedoch einen weiteren Bewegungsfreiheitsgrad des Werkzeugschlittens vor, nämlich dass der Werkzeugschlitten an einer zweiten Linearführung quer, insbesondere rechtwinkelig, zu der Bearbeitungsachse entlang einer Werkzeug-Stellachse beweglich gelagert ist. Somit kann der Werkzeugrevolver und letztlich damit das Bearbeitungswerkzeug entlang zweier zueinander winkeliger Achsen relativ zu dem zu bearbeitenden mindestens einen Werkstück bewegt werden.
Der Werkzeugschlitten ist beispielsweise als so genannter Kreuzschlitten ausgestaltet.
Vorteilhaft ist vorgesehen, dass der Werkstückträger an einer Werkstückträger-Linearführung entlang einer insbesondere vertikalen Stellachse und/oder quer zu der oder einer Bearbeitungsachse der Spindelanordnung zur Positionierung des mindestens einen zu bearbeitenden Werkstücks relativ zu einem in einer Bearbeitungsposition befindlichen Bearbeitungswerkzeug der Spindelanordnung linear beweglich gelagert ist.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass der Werkstückträger einen Bewegungsfreiheitsgrad darstellt, entlang dem die Werkstücke relativ zum jeweils in Bearbeitungsposition befindlichen Bearbeitungswerkzeug verstellbar sind. Dadurch kann der Werkzeugschlitten relativ einfach aufgebaut sein, d.h. beispielsweise nur entlang der Bearbeitungsachse linear verstellbar sein. Weiterhin kann ein derartiger Werkzeugschlitten eine hohe Steifigkeit bereitstellen, ermöglicht also eine präzise Werkstückbearbeitung. Der Werkzeugschlitten ist niedrig und steht nicht weit vor das Maschinenbett oder die Maschinenbasis vor. Somit ist ein Wechsel der Bearbeitungswerkzeuge an den Werkzeugrevolvern oder den anderweitig ausgestalteten Spindeln der Spindelanordnung besonders einfach.
Die Bearbeitungsachse und die Werkzeug-Stellachse sind vorzugsweise horizontale Achsen. Die Stellachse der Werkstückträger-Linearführung ist zweckmäßigerweise eine vertikale Achse. Die Stellachse der Werkstückträger-Linearführung, die Bearbeitungsachse und die Werkzeug-Stellachse sind vorzugsweise zueinander rechtwinkelig oder orthogonal.
Mithin ist es also eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung, wenn die Bewegungsachsen des Werkzeugschlittens zur Positionierung des jeweils in Bearbeitungsposition stehenden Bearbeitungswerkzeugs horizontale Achsen sind. In Bezug auf eine Positionierung oder Verstellung der Werkstücke in vertikaler Richtung oder Höhenrichtung ist sozusagen der Werkstückträger aktiv und ermöglicht die entsprechende Verstellbarkeit der Werkstücke relativ zu dem jeweils aktiven Bearbeitungswerkzeug. Somit wird also ein Teil der Positionierarbeit vom Werkzeugschlitten geleistet, der andere Teil vom Werkstückträger.
Jedem Bewegungsfreiheitsgrad des Werkzeugschlittens ist zweckmäßigerweise ein Schlittenantrieb zugeordnet, beispielsweise ein Spindeltrieb, ein Linear-Direktantrieb oder dergleichen.
An dem Werkzeugschlitten können mehrere Werkzeugrevolver vorgesehen sein. Beispielsweise können an dem Werkzeugschlitten zwei Werkzeugrevolver oder auch mehr Werkzeugrevolver vorgesehen sein.
Vorteilhaft ist an dem Werkzeugschlitten mindestens ein zweiter Werkzeugrevolver mit mindestens zwei Bearbeitungswerkzeugen angeordnet, so dass anhand der Werkzeugrevolver jeweils mindestens zwei Bearbeitungswerkzeuge in eine zur Bearbeitung des mindestens einen Werkstücks vorgesehene Bearbeitungsposition verstellbar sind. Somit ist beispielsweise auch eine Mehrspindel-Bearbeitung oder eine Bearbeitung mehrerer Werkstücke gleichzeitig möglich. Die in der Bearbeitungsposition stehenden Bearbeitungswerkzeuge der mindestens zwei Werkzeugrevolver sind zweckmäßigerweise in einer Reihenrichtung nebeneinander angeordnet. Die Reihenrichtung verläuft vorteilhaft entlang einer horizontalen Achse.
An dem Werkstückträger sind den Bearbeitungswerkzeugen zugeordnete Werkstückhalter oder mindestens eine einem Bearbeitungswerkzeug zugeordnete Werkstückhalterung vorgesehen. Beispielsweise sind an dem Werkstückträger mindestens zwei in einer Reihenrichtung nebeneinander angeordnete Werkstückhalter bzw. für die Werkstückhalter geeignete Wechselelementaufnahmen zum Halten von Werkstücken vorhanden.
Der Werkstückträger hat zweckmäßigerweise eine balkenartige Gestalt. Beispielsweise umfasst der Werkstückträger einen Werkstückbalken, dessen Längsachse quer zu der Bearbeitungsachse des Werkzeugschlittens verläuft. Beispielsweise verläuft die Längsachse quer, insbesondere rechtwinkelig, zu der erläuterten Z-Achse. Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Längsachse des Werkstückbalkens in X-Richtung oder parallel zu der X-Achse verläuft.
Eine zweckmäßige und besonders stabile Anordnung sieht vor, dass der Werkstückträger an mehreren Bereichen abgestützt ist.
Beispielsweise ist es vorteilhaft, wenn der Werkstückträger an seinen jeweiligen Längsendbereichen jeweils an einem Schlitten der Werkstückträger-Linearführung gehalten ist. Beispielsweise ist der Werkstückträger zwischen Führungstürmen oder Führungsständern gehalten, an denen jeweils eine Führungsanordnung der Werkstückträger-Linearführung angeordnet ist. An den Führungsanordnungen sind jeweils Schlitten beweglich gelagert, beispielsweise anhand von Gleitelementen, Rollen oder dergleichen.
Die Werkzeugmaschine kann eine Werkstückwechseleinrichtung aufweisen.
Der Werkstückträger hat zweckmäßigerweise mindestens zwei voneinander separate Werkstückhaltebereiche, an denen jeweils mindestens ein Werkstückhalter zum Halten eines Werkstücks angeordnet ist. Der Werkstückträger ist zweckmäßigerweise derart beweglich, beispielsweise linear oder drehbar beweglich, dass jeweils ein Werkstückhaltebereich des jeweils aktiven Bearbeitungswerkzeugs bewegbar ist, während ein anderer Werkstückhaltebereich in einem Werkstückwechselbereich angeordnet ist, wo ein Werkstückwechsel durch beispielsweise einen Handlingroboter oder eine sonstige Werkstückwechseleinrichtung stattfinden kann.
Es ist z.B. möglich, dass die Werkstückhaltebereiche in Bezug auf die Stellachse der Werkstückträger-Linearführung übereinander angeordnet sind, so das durch eine Bewegung des Werkstückträgers entlang der Stellachse abwechselnd der eine Werkstückhaltebereich in den Bearbeitungsbereich bewegbar ist, während der andere Werkstückhaltebereich für einen Werkstückwechsel bereitsteht, und umgekehrt. In dem Werkstückwechselbereich für den Werkstückwechsel kann die Kommunikationseinrichtung zur Überprüfung der Wechselelemente darstellenden Werkstückhalter und/oder der Identifikationseinheiten der Werkstückhalter angeordnet sein.
Vorteilhaft sind die Werkstückhaltebereiche an zueinander winkeligen oder einander entgegengesetzten Bereichen des Werkstückträgers angeordnet, wobei durch eine Drehung des Werkstückträgers die Werkstückhaltebereiche zum Bearbeitungsbereich und zum Werkstückwechselbereich bewegbar sind.
Es versteht sich, dass an einem Außenumfang des Werkstückträgers mehrere Werkstückhaltebereiche vorgesehen sein können, die zueinander winkelig sind. Beispielsweise kann der Werkstückträger im Querschnitt dreieckförmig oder rechteckförmig sein, sodass zueinander winkelige Werkstückhaltebereiche möglich sind.
Zweckmäßigerweise ist vorgesehen, dass der Werkstückträger, vorteilhaft an der Werkstückträger-Linearführung, anhand einer Drehlageranordnung um eine Positionier-Schwenkachse schwenkbar gelagert ist.
Beispielsweise ist die Drehlageranordnung an einem oder mehreren Schlitten vorgesehen, die an der Werkstückträger-Linearführung entlang der insbesondere vertikalen Stellachse verstellbar sind.
Es ist aber auch denkbar, dass die Drehlageranordnung zwischen beispielsweise einem Ständer und der Werkstückträger-Linearführung vorgesehen ist. Der Werkstückträger kann an Schlitten, die an der Werkstückträger-Linearführung verschieblich gelagert sind, unverdrehbar sein, während die Linearführung relativ zu dem Ständer oder einem sonstigen bezüglich der Maschinenbasis der Werkzeugmaschine ortsfesten Bauteil anhand der Drehlageranordnung drehbar ist.
Die Drehbarkeit um die Positionier-Schwenkachse ermöglicht es, dass mindestens zwei voneinander verschiedene Werkstückhaltebereiche des Werkstückträgers abwechselnd in einem Bearbeitungsbereich, beispielsweise frontal vor das mindestens eine Bearbeitungswerkzeug oder vor den Werkzeugschlitten, geschwenkt werden können. Somit ist beispielsweise ein Werkstückhaltebereich in den Bearbeitungsbereich verstellt, während ein anderer Werkstückhaltebereich davon weg in einen Werkstückwechselbereich verstellt ist, so dass dort ein Werkstückwechsel möglich ist. Beispielsweise ist im Werkstückwechselbereich ein Handlingroboter oder eine sonstige Werkstückwechseleinrichtung vorgesehen.
Prinzipiell denkbar ist es, dass die Positionier-Schwenkachse beispielsweise vertikal verläuft. Bevorzugt ist jedoch eine Anordnung derart, dass die Positionier-Schwenkachse quer, zum Beispiel rechtwinkelig quer, zu der Bearbeitungsachse oder Z-Achse des Werkzeugschlittens verläuft. Die Positionier-Schwenkachse verläuft vorteilhaft parallel zur X-Achse.
Die Positionier-Schwenkachse entspricht beispielsweise der Längsachse des Werkstückbalkens.
Eine zweckmäßige Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Drehlageranordnung den Werkstückträger an seinen jeweiligen Längsendbereichen mit jeweils einem Drehlager drehbar lagert. Somit ist der Werkstückträger an einander entgegengesetzten Endbereichen abgestützt und drehbar gelagert. Die Drehlager sind beispielsweise an den bereits erwähnten Schlitten der Werkstückträger-Linearführung vorgesehen. Alternativ ist es möglich, dass der Werkstückträger beispielsweise in der Art eines Armes vor ein einziges Drehlager vorsteht.
Die Revolverachse des mindestens einen Werkzeugrevolvers verläuft zweckmäßigerweise winkelig zu der Bearbeitungsachse oder Z-Achse des Werkzeugschlittens. Bevorzugt ist eine Konfiguration mit einem Winkel von etwa 45° der Revolverachse zu der Bearbeitungsachse.
Die Revolverachse verläuft zweckmäßigerweise horizontal. Es ist aber auch möglich, dass die Revolverachse vertikal verläuft. Weiterhin ist es möglich, dass die Revolverachse in einem Winkelbereich zwischen einer vertikalen Achse und einer horizontalen Achse verläuft.
Ein Werkzeugantrieb eines Werkzeugrevolvers kann zum Dreh-Antreiben nur jeweils eines in Bearbeitungsposition befindlichen Bearbeitungswerkzeugs vorgesehen sein.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen:

1 eine perspektivische Schrägansicht von oben auf eine Werkzeugmaschine,
2 eine Frontalansicht und
3 eine Seitenansicht der Werkzeugmaschine gemäß 1,
4 eine Seitenansicht einer Werkzeugmaschine mit einer Spindelanordnung, deren Spindeln Reihen für Mac angeordnet sind,
5 eine Seitenansicht der Werkzeugmaschine gemäß 4,
6 einen Werkstückträger der Werkzeugmaschinen gemäß 1-5,
7 eine schematische Darstellung einer Wechseleinrichtung in Gestalt eines Werkstückträgers,
8 eine schematische Darstellung einer Wechseleinrichtung in Gestalt einer Spindelanordnung, und
9 eine schematische Darstellung einer Identifikationseinheit eines Wechselelements.

Nachfolgend werden Werkzeugmaschinen 10, 210 vorgestellt, die teilweise gleiche oder ähnliche Komponenten aufweisen. Für diese werden dieselben Bezugszeichen oder sich um 200 unterscheidende Bezugszeichen verwendet.
Die Werkzeugmaschine 10, 210 weist eine Maschinenbasis 11 auf. Die Maschinenbasis 11 umfasst einen Werkzeugabschnitt 12 und einen Werkstückabschnitt 13, die beispielsweise winkelig zueinander angeordnet sind. In Draufsicht ist die Maschinenbasis 11, die man auch als Maschinenbett bezeichnen könnte, beispielsweise T-förmig, was aber nicht einschränkend verstanden werden soll. Der Werkzeugabschnitt 12 und der Werkstückabschnitt 13 können einstückig sein oder fest miteinander verbunden sein.
An dem Werkzeugabschnitt 12 ist ein Werkzeugschlitten 20, 220 zumindest entlang einer Bearbeitungsachse Z, die nachfolgend auch als Z-Achse bezeichnet wird, linear gelagert. Hierfür ist eine Linearführung 21 vorgesehen, die beispielsweise auf einer Oberseite des Werkzeugabschnitts 12 vorgesehen ist. Die Linearführung 21, die man auch als Z-Führung bezeichnen könnte, umfasst beispielsweise Führungsschienen 22, an denen der Werkzeugschlitten 20 beweglich gelagert ist.
Beispielsweise ist ein Schlittenträger 26, der eine Schlittenbasis 27, 227 des Werkzeugschlittens 20, 220 trägt, an den Führungsschienen 22 beweglich gelagert, beispielsweise mit Rollen, Gleitstücken oder dergleichen.
Ein Schlittenantrieb 23 dient zum Antreiben des Werkzeugschlittens 20 entlang der Z-Achse. Der Schlittenantrieb 23 umfasst beispielsweise einen Antriebsmotor 24 sowie einen Spindeltrieb 25, der mit dem Werkzeugschlitten 20, beispielsweise dem Schlittenträger 26, gekoppelt ist.
Eine Ausführungsform der Erfindung kann vorsehen, dass der Werkzeugschlitten 20 nur entlang der Z-Achse beweglich gelagert ist. In diesem Falle wäre beispielsweise die Schlittenbasis 27 mit dem Schlittenträger 26 einstückig oder mit dem Schlittenträger 26 fest verbunden.
Vorliegend ist jedoch ein weiterer Bewegungsfreiheitsgrad vorhanden, nämlich in einer zu der Bearbeitungsachse Z winkelig, beispielsweise rechtwinkelig, verlaufenden Werkzeug-Stellachse X. An dem Schlittenträger 26 ist eine weitere Linearführung 28 mit beispielsweise Schienen 29 vorgesehen, an der die Schlittenbasis 27 entlang der Werkzeug-Stellachse X beweglich gelagert ist. Beispielsweise sind Gleitflächen, Rollen oder dergleichen andere Führungselemente 30 an den Schienen 29 beweglich gelagert. Ein Schlittenantrieb 30, der nur schematisch dargestellt ist, treibt die Schlittenbasis 27 relativ zum Schlittenträger 26 entlang der Werkzeug-Stellachse X an. Der Werkzeugschlitten 20 ist beispielsweise ein sogenannter Kreuzschlitten.
An einer Frontseite 31 des Werkzeugschlittens 20 sind Werkzeugrevolver 40 und 140 angeordnet. Die Werkzeugrevolver 40, 140 bilden jeweils mindestens eine Werkzeugspindel und umfassen jeweils einen Werkzeugträger 41, der um eine Revolverachse 42, 142, drehbar bezüglich des Werkzeugschlittens 20 gelagert ist. Die Werkzeugträger 41 könnten nun unmittelbar an der Schlittenbasis 27 angeordnet sein. Vorliegend sind jedoch Revolverträger 46 vorgesehen, die an der Schlittenbasis 27 befestigt sind. An der Schlittenbasis 27, beispielsweise am oder im Revolverträger 46, sind Werkzeugantriebe 43 vorgesehen, die zum Dreh-Antreiben jeweils eines Bearbeitungswerkzeugs 44 ausgestaltet sind.
An den Werkzeugträgern 41 sind ringförmig mehrere Bearbeitungswerkzeuge 44 angeordnet, die unterschiedlich ausgestaltet sein können, beispielsweise als Bearbeitungswerkzeuge 44A, 44B, 44C, 44D. Die Bearbeitungswerkzeuge 44 sind beispielsweise an Werkzeugaufnahmen 47 gehalten. Die Werkzeugaufnahmen 47 stehen beispielsweise kegelförmig nach radial schräg außen vor die Werkzeugträger 41 vor.
In der Zeichnung ist eine Alternative dargestellt, dass nämlich an einem Werkzeugträger 41 beispielsweise über ein Verteilergetriebe jeweils zwei Werkzeugaufnahmen simultan durch den Werkzeugantrieb 43 antreibbar sind, wenn sie in der Bearbeitungsposition O stehen. Man könnte diese Konfiguration auch beispielsweise als Doppelspindelrevolver bezeichnen. Beispielsweise hat jeder der Werkzeugträger 41 zwei sozusagen einfache Werkzeugaufnahmen 47 und jeweils zwei Verteilergetriebe zum simultanen Antreiben zweier Werkzeugaufnahmen 147A und 147B. Diese Zahlangaben sind aber nur exemplarisch zu verstehen, das heißt es könnte beispielsweise auch ein Werkzeugrevolver mit ausschließlich sozusagen singulären Werkzeugaufnahmen 47 vorgesehen sein, von denen jeweils nur eine in der Bearbeitungsposition O stehen kann. Ferner kann nur ein „Doppelspindelrevolver“ oder können mehr als zwei „Doppelspindelrevolver“ vorgesehen sein.
Anhand von Positionierantrieben 45 (schematisch dargestellt), können die Werkzeugträger 41 um die Revolverachsen 42, 142 verschwenkt werden, sodass ein jeweils gewünschtes Bearbeitungswerkzeug 44 in eine Bearbeitungsposition O zum Bearbeiten von Werkstücken W verstellt ist, was nachfolgend noch deutlich wird. Die Werkzeugantriebe 43 werden mit dem aktiv in der Bearbeitungsposition O stehenden Bearbeitungswerkzeuge 44 gekuppelt, wofür in an sich bekannter Weise eine Kupplung vorgesehen ist.
Frontal vor dem Werkzeugschlitten 20 ist ein Werkstückträger 60 angeordnet. Der Werkstückträger 60 umfasst beispielsweise einen Werkstückbalken 61, der quer vor dem Werkzeugschlitten 20 verläuft. An dem Werkstückträger 60 sind mehrere Werkstückhalter 62 zum Halten von Werkstücken W, beispielsweise Pleueln, in einer Reihenrichtung 63 nebeneinander angeordnet. Die Reihenrichtung 63 verläuft parallel zu einer Längsachse 64 des Werkstückträgers 60.
Der Werkstückträger 60 ist um eine Positionier-Schwenkachse A, vorliegend seine Längsachse 64, schwenkbar gelagert, sodass an unterschiedlichen Werkstückhaltebereichen 65, z.B. Werkstückhaltebereichen 65A und 65B, gehaltene Werkstücke W jeweils frontal vor den Werkzeugschlitten 20, 220 und somit vor die Bearbeitungswerkzeuge 44 in einen Bearbeitungsbereich 66 zur Bearbeitung schwenkbar sind oder auch von den Bearbeitungswerkzeugen 44 weg, beispielsweise in einen für einen Werkstückwechsel vorgesehenen Werkstückwechselbereich 68. Der Werkstückwechselbereich 68 und der Bearbeitungsbereich 66 sind beispielsweise an einander entgegengesetzten Seiten des Werkstückträgers 60 vorgesehen.
Die Werkstückhaltebereiche 65 sind an Außenumfangsseiten, insbesondere einander entgegengesetzten und/oder zueinander winkeligen, Außenumfangsseiten des Werkstückträgers 60 vorgesehen.
Es versteht sich, dass mehrere Werkstückhaltebereiche eine Option darstellen, d.h. dass auch nur ein einziger Werkstückhaltebereich an einem Werkstückträger vorgesehen sein kann.
Eine Positionierung der an dem Werkstückträger 60 angeordneten Werkstücke W relativ zu den Bearbeitungswerkzeugen 44 wird zumindest teilweise durch den Werkstückträger 60 geleistet. Der Werkstückträger 60 ist an einer Werkstückträger-Linearführung 70 entlang einer vertikalen Stellachse Y linear verstellbar. An dem Werkstückträger 60 angeordnete Werkstücke W können also in Bezug auf die Stellachse Y relativ zu den Bearbeitungswerkzeugen 44 verstellt werden.
Der Werkzeugschlitten 20 positioniert also die Bearbeitungswerkzeuge 44 entlang der horizontalen Achsen, der Bearbeitungsachse Z und der Werkzeug-Stellachse X, während der dritte lineare Bewegungsfreiheitsgrad durch den Werkstückträger 60 und die Werkstückträger-Linearführung 70 geleistet wird.
Die Werkstückträger-Linearführung 70 umfasst an Ständern 71 vorgesehene Führungsschienen 73, an denen Schlitten 72 beweglich gelagert sind, beispielsweise anhand von Rollen, Gleitstücken oder dergleichen. Ständer 71, die man auch als Türme bezeichnen könnte, stehen beispielsweise nach oben vor dem Werkstückabschnitt 13 vor und sind an diesem befestigt.
Die Schlitten 72, die beispielsweise an jeweils einem Paar von Führungsschienen 73 beweglich gelagert sind, sind durch Schlittenantrieb 74 antreibbar. Die Schlittenantriebe 74 umfassen beispielsweise jeweils einen Antriebsmotor 75.
Ein jeweiliger Antriebsmotor 75 treibt einen jeweiligen Schlitten 72 über beispielsweise einen Spindeltrieb oder dergleichen an (was in der Zeichnung nicht dargestellt ist). Beispielsweise sind die Antriebsmotoren 75 oben an den Ständern 71 angeordnet, was zu Kühlungszwecken und Montagezwecken vorteilhaft ist.
Zur Drehlagerung um die Positionier-Schwenkachse A ist der Werkstückträger 60 an seinen Längsendbereichen anhand von Drehlagern 77 schwenkbar gelagert. Die Drehlager 77 bilden Bestandteile einer Drehlageranordnung 76. Beispielsweise ist an jedem der Schlitten 72 jeweils eines der Drehlager 77 vorgesehen. Durch die Drehlagerung an seinen Längsendbereichen ist der Werkstückträger 60, also beispielsweise der Werkstückbalken 61, optimal abgestützt, dennoch aber für die Positionierarbeit oder Positionierung der Werkstücke W für eine Bearbeitung durch die Bearbeitungswerkzeuge 44 oder ein Werkstückwechsel beweglich.
Beispielsweise verläuft die Positionier-Schwenkachse A parallel zu der Werkzeug-Stellachse X.
Jeweils eines der Bearbeitungswerkzeuge 44 der Werkzeugrevolver 40, 140 nimmt die Bearbeitungsposition O ein (in 4 eingezeichnet). Die Bearbeitungspositionen O sind in einer Reihenrichtung R nebeneinander angeordnet. Die Reihenrichtung R verläuft horizontal und parallel zur Werkzeug-Stellachse X. Selbstverständlich wäre es denkbar, dass die Reihenrichtung R winkelig zur Werkzeug-Stellachse X verläuft oder nicht horizontal.
Weil mehrere, vorliegend zwei, Bearbeitungswerkzeuge 44 jeweils in der Bearbeitungspositionen O sind, können gleichzeitig mehrere Werkstücke W, die am Werkstückträger 60 angeordnet sind, bearbeitet werden.
Die Reihenrichtung R entspricht der Reihenrichtung 63 der Werkstückhalter 62 am Werkstückträger 60.
Durch Verstellung des Werkzeugschlittens 20 entlang der Werkzeug-Stellachse X können die Bearbeitungswerkzeuge 44 relativ zu den Werkstückhaltern 62 bewegt werden. Beispielsweise sind vier Werkstückhalter 62 vorgesehen, während nur zwei Bearbeitungswerkzeuge 44 jeweils eine Werkstückbearbeitung leisten können. Durch eine Verstellung des Werkzeugschlittens entlang der Werkzeug-Stellachse X können die Bearbeitungswerkzeuge 44 abwechselnd einem ersten Paar von Werkstückhaltern 62 und einem zweiten Paar von Werkstückhaltern 62 gegenüberliegend und somit den jeweils dort angeordneten Werkstücken W gegenüberliegend positioniert werden.
Eine Spindelanordnung 248 der Werkzeugmaschine 210 ist an deren Werkzeugschlitten 220 vorgesehen. Der Werkzeugschlitten 220 kann prinzipiell auch wie der Werkzeugschlitten 20 entlang der X-Achse beweglich gelagert sein, was aber vorliegend nicht der Fall ist. Der Werkzeugschlitten 220 umfasst eine Schlittenbasis 227, beispielsweise einen Spindel-Block oder dergleichen, an welcher Spindelreihen 240, 241 vorgesehen sind. Die Spindelreihen 240, 241 umfassen Werkzeugspindeln 242, die in Reihenrichtungen nebeneinander angeordnet sind. Die Spindelreihen 240, 241 sind übereinander angeordnet. Bei jeder der Werkzeugspindeln 242 sind ein Werkzeugantrieb 243 sowie eine Werkzeugaufnahme 247 vorgesehen, an der ein Bearbeitungswerkzeug 244 lösbar befestigbar ist. Somit sind die Bearbeitungswerkzeuge 244 ähnlich wie die Bearbeitungswerkzeuge 44 durch einen Bediener austauschbar. Die Spindelreihen 240, 241 können entlang der Bearbeitungsachse Z anhand des Werkzeugschlittens 220 vor und zurück, also in Richtung der Werkstücke W bzw. des Werkstückträgers 60 bewegt werden.
Da die Bearbeitungswerkzeuge 44, 244 einer durch die Werkzeugrevolver 40, 140 bereitgestellten Spindelanordnung 48 sowie der die Spindelanordnung 248 bildenden Spindelreihen 240, 241 austauschbar sind bzw. wechselbar sind, bilden sie eine Wechseleinrichtung 14. Die Bearbeitungswerkzeuge 44, 244 bilden dementsprechend Wechselelemente 15.
Eine weitere Wechseleinrichtung 16 ist durch den Werkstückträger 60 bereitgestellt, an dem die Werkstückhalter 62 durch einen Bediener austauschbar bzw. wechselbar sind. Die Werkstückhalter 62 bilden also auch Wechselelemente 17. Beispielsweise können (in 4 ersichtlich) Werkstückhalter 62A oder 62B an den Werkstückhaltebereichen 65A, 65B befestigt werden. Dazu sind Wechselelementaufnahmen 19 vorgesehen, so dass Werkstückhalter 62A, beispielsweise für Pleuel, sowie Werkstückhalter 62B, beispielsweise für sonstige, insbesondere metallische, Werkstücke, an dem Werkstückbalken 61 bzw. dem Werkstückträger 60 lösbar befestigbar sind. Die Werkzeugaufnahmen 47, 247 bilden Wechselelementaufnahmen 18 für die Wechselelemente 15, nämlich die Bearbeitungswerkzeuge 44, 244.
Der Werkzeugschlitten 20, 220 kann aus einer Arbeitsposition B in eine Wechselposition C verstellt werden, nämlich beispielsweise entlang der Bearbeitungsachse Z durch Antrieb anhand des Schlittenantriebs 23. In der Arbeitsposition B ist der Schlitten 20, 220 zur Bearbeitung der Werkstücke W zum Werkstückträger 60 hin verstellt, in der Wechselposition W im Abstand dazu positioniert, so dass die Frontseite 31 des Schlittens 20, 220 für einen Bediener bequem zugänglich ist. Somit kann er die Wechselelemente 15 bzw. Bearbeitungswerkzeuge 44, 244 bequem austauschen, um die Werkzeugmaschine 10, 210 beispielsweise für eine Bearbeitung anderer Werkstücke vorzubereiten.
Weiterhin kann ein Bediener am Werkstückträger 60 angeordnete Werkstückhalter 62 beispielsweise dann austauschen, wenn der Werkstückträger 60 bzw. der jeweilige Werkstückhaltebereich 65A, 65B zu oder in den Werkstückwechselbereich 68 verstellt ist. Hier ist es für den Bediener gefahrlos möglich, die Werkstückhalter 62 auszutauschen.
In Abhängigkeit von einer Bestückung der Wechseleinrichtung 14, 16 mit Wechselelementen 15, 17 unterschiedlichen Typs, beispielsweise unterschiedlichen Werkstückhaltern oder unterschiedlichen Bearbeitungswerkzeugen, ist die Werkzeugmaschine 10, 210 dazu geeignet unterschiedliche Werkstücke W, beispielsweise Pleuel, metallische Kleinteile oder dergleichen, zu bearbeiten bzw. unterschiedliche Bearbeitungsschritte an den gleichen Werkstücken W vorzunehmen. So ist es beispielsweise möglich, die Werkstücke W anhand der Werkstückhalter 62A, 62B in unterschiedlichen Positionen am Werkstückträger 60 zu positionieren, um unterschiedliche Bearbeitungsschritte vorzunehmen.
In Abhängigkeit von der jeweiligen Bestückungssituation der Werkzeugmaschine 10, 210 steuert eine Steuerungseinrichtung 80 die Werkzeugmaschine 10, 210. Beispielsweise umfasst die Steuerungseinrichtung 80 einen Prozessor 81 sowie einen Speicher 82. Der Prozessor 81 kann Steuerungsprogramme 83, 84 ausführen, beispielsweise zur Bearbeitung von Werkstücken eines ersten Typs und Werkstücken eines zweiten Typs. Die Steuerungseinrichtung 80 weist weiterhin beispielsweise Eingabemittel 85, insbesondere eine Tastatur, Maus oder dergleichen, sowie Ausgabemittel 86, beispielsweise einen Bildschirm, auf. Beispielsweise steuert die Steuerungseinrichtung 80 in an sich bekannter Weise den Antriebsmotor 24, den Positionierantrieb 45, die Werkzeugantriebe 43, 243 sowie die Schlittenantriebe 74 zur Bearbeitung der Werkstücke W in einer vorprogrammierten Form an. Die Steuerung ist dazu über in der Zeichnung nicht dargestellte Leitungen und/oder drahtlose Verbindungen mit den genannten Antrieben verbunden. Zudem sind zweckmäßigerweise Rückmeldeleitungen oder Rückmelde-Verbindungen bzw. Überwachungsverbindungen zwischen den Antrieben und der Steuerungseinrichtung 80 vorgesehen. So kann auf diesem Wege die Sicherungseinrichtung 80 die jeweilige Drehpositionen oder sonstigen Positionen der Werkzeugrevolver 40, 140, der Werkzeugschlitten 20, 220 oder dergleichen andere an der Werkzeugmaschine 10, 210 vorhandene Betriebszustände und Positionsinformationen ermitteln.
Durch den manuellen Wechsel der Wechselelemente 15, 17 können jedoch in der Praxis Fehler auftreten, weil der Bediener beispielsweise die Bearbeitungswerkzeuge 44A-44D nicht in der geeigneten Reihenfolge am Werkzeugrevolver 40, 140 montiert, weil ungeeignete oder für die Werkstückbearbeitung nicht passende Werkstückhalter 62A oder 62B am Werkstückträger 60 angeordnet sind oder dergleichen mehr. Dagegen schaffen die nachfolgenden Maßnahmen Abhilfe:
Der Werkstückträger 60 kann beispielsweise die Werkstückhaltebereiche 65A und 65B aufweisen oder wie in 7 dargestellt auch weitere Werkstückhaltebereiche 65C und 65D. An jedem Haltebereich 65A-65D sind jeweils mehrere Wechselelementaufnahmen 19, also Werkstückhalter-Aufnahmen, für die Werkstückhalter 62 angeordnet. Die Werkstückhalter-Aufnahmen oder Wechselelementaufnahmen 19 sind alle gleichartig ausgestaltet, so dass Werkstückhalter 62A, 62B, 62C und 62D beliebig an den Wechselelementaufnahmen 19 anordenbar sind. Es ist dabei auch möglich, dass der Bediener beispielsweise nur jeweils eine Wechselelementaufnahme 19 oder jedenfalls nicht alle Wechselelementaufnahmen 19 bestückt, so dass einzelne frei bleiben und dort kein Werkstückhalter 62 angeordnet ist. Dies ist durch in gestrichelten Linien dargestellte Werkstückhalter 62A-62D schematisch angedeutet. Durch Identifikationseinheiten 50, die an Bord der Wechselelemente 17, mithin also der Werkstückhalter 62A-62D sind, ist es möglich, die Wechselelemente 19 zu identifizieren.
Die Steuerungseinrichtung 80 kommuniziert dazu mit einer Kommunikationseinrichtung 90, die Kommunikationseinheiten 91, 92 aufweist, welche mit den Identifikationseinheiten 50 drahtlos kommunizieren, um deren Informationen auszulesen und vorzugsweise dort auch Informationen abzulegen, die die Steuerungseinrichtung 80 vorgibt oder zur lokalen Speicherung bei den Identifikationseinheiten 50 der Wechselelemente 19 bzw. der Werkstückhalter 62 vorgibt.
Die Kommunikationseinrichtung 90 umfasst an einem Halter 93 angeordnete Kommunikationseinheiten 91, 92, die in 7 schematisch dargestellt sind. Die Kommunikationseinheiten 91, 92 haben beispielsweise Antennen mit Erfassungsbereichen 94, die auf die Identifikationseinheiten 50 gerichtet sind. Der Halter 93 und mithin die Kommunikationseinheiten 91, 92 sind anhand einer schematisch dargestellten Verstelleinrichtung 95, beispielsweise umfassend mindestens eine Führungsschiene oder dergleichen andere Linearführung, zwischen einer wie in der Zeichnung dargestellten Prüfposition und einer von den Identifikationseinheiten 50 entfernten Ruheposition verstellbar ist.
Ohne weiteres könnte die Kommunikationseinrichtung 90 auch ortsfest angeordnet sein. Als Beispiel dafür ist eine Kommunikationseinrichtung 90B dargestellt, die in der Zeichnung nicht dargestellte Kommunikationseinheiten in der Art der Kommunikationseinheiten 91, 92 aufweist und beispielsweise unterhalb oder entsprechend 4 oberhalb des Werkstückträgers 60 angeordnet ist. Wenn also der Werkstückträger mit beispielsweise dem Werkstückhaltebereich 65B (wie in 7 dargestellt) der Kommunikationseinrichtung 90B gegenüberliegt, kann diese die Identifikationseinheiten 50 der Werkstückhalter 62B auslesen. Dies kann sowohl beim Stillstand des Werkstückträgers erfolgen also auch sozusagen im Vorbeigehen, d.h. während einer Bewegung des Werkstückträgers 60 an der Kommunikationseinrichtung 90B vorbei. Somit erfasst die Kommunikationseinrichtung 90B sozusagen en passant die Identifikationsinformationen der Identifikationseinheiten 50.
Die Steuerungseinrichtung 80 kann in allen obigen Szenarien ermitteln, welche Werkstückhalter 82, hier die Werkstückhalter 62B, am Werkstückhaltebereich 65B angeordnet sind. Die Steuerungseinrichtung 80 kann auf diese Weise ohne weiteres auch in Bezug auf die weiteren Werkstückhaltebereiche 65A, 65C-65D die dort angeordneten Wechselelemente 17 bzw. Arten der Werkstückhalter 62 ermitteln.
Dann kann die Steuerungseinrichtung 90 beispielsweise in Abhängigkeit von den am Werkstückhaltebereich 65A-65D angeordneten Werkstückhaltern 62A-62D das Steuerungsprogramm 83 oder das Steuerungsprogramm 84 abrufen bzw. ausführen.
Eine der Identifikationseinheiten 50 ist beispielhaft in 8 dargestellt. Sie weist beispielsweise einen Speicher 51 auf, in welchem mindestens eine Identifikationsinformation 53 gespeichert ist. Anhand einer drahtlos operierenden, z.B. per Funk arbeitenden, Sende-/Empfangseinheit 52 kann die Identifikationseinheiten 50 mit der Kommunikationseinrichtung 90 kommunizieren, zumindest unidirektional derart, dass sie die Identifikationsinformation 53 an die Kombinationseinrichtung 90 senden kann. Beispielweise versorgt die Kombinationseinrichtung 90 die Identifikationseinheiten 50 bei einer Abfrage der Identifikationsinformation 53 in der Art des RFID-Verfahrens mit Energie, sodass die Sende-/Empfangseinheit 52 die Identifikationsinformation 53 versenden kann, ohne dass eine Stromversorgung oder sonstige Energieversorgung an Bord der Identifikationseinheit 50 nötig wäre. Beispielsweise handelt es sich bei der Identifikationseinheit 50 um einen RFID-Chip.
Zur Identifikation der Wechselelemente 15, also der Bearbeitungswerkzeuge 44, 244, ist eine Kommunikationseinrichtung 190 vorgesehen. Die Kommunikationseinrichtung 190 weist beispielsweise Kommunikationseinheiten 191, 192 auf, die drahtlos mit Identifikationseinheiten 50 an den Wechselelementen 15 kommunizieren können, um deren Identifikationsinformationen 53 abzufragen und gegebenenfalls auch einzuschreiten. Die Kommunikationseinrichtung 191 ist zweckmäßigerweise im Bereich der Wechselposition W des Werkzeugschlittens 20, 220 angeordnet, beispielsweise oberhalb vom Maschinenbett oder der Maschinenbasis 11. Die Kommunikationseinrichtung 190 keine beispielsweise an einem Portal oder dergleichen angeordnet sein. Es ist aber auch möglich, dass sie eine mit dem Werkzeugschlitten 20, 21 mitfahrende oder mit bewegte Kommunikationseinrichtung ist.
Der Werkzeugträger 41 des Werkzeugrevolvers 40 oder 140 ist beispielsweise um die Revolverachse 42, 142 drehbar. Somit kann der Werkzeugträger 41 jeweils in eine der Kommunikationseinrichtung 190 gegenüberliegende Leseposition drehbar sein. Die Kommunikationseinheiten 191, 192 können in der in 8 dargestellten Drehposition des Werkzeugträgers 41 beispielsweise die Identifikationseinheiten 50 der Bearbeitungswerkzeuge 44A, mithin also der Wechselelemente 15, abfragen, um so die Identifikationsinformationen 53 der Bearbeitungswerkzeuge 44A in Erfahrung zu bringen. Beispielsweise sind als Identifikationsinformation 53 bei den Bearbeitungswerkzeugen 44A deren Werkzeugtyp und/oder deren Schnittdaten und/oder deren Geometriedaten, insbesondere Störkontur, oder dergleichen gespeichert. In gleicher Weise können auch die Bearbeitungswerkzeuge 44B, 44C und 44D abgefragt werden.
Man erkennt in 8, dass nicht alle Werkzeugaufnahmen 47 bzw. Wechselelementaufnahmen 18 mit Bearbeitungswerkzeugen bestückt sind. Beispielsweise sind nur an den Bearbeitungsseiten 49A, 49B, 49D, 49E Bearbeitungswerkzeuge angeordnet, während an den Bearbeitungsseiten 49C und 49F keine Bearbeitungswerkzeuge 44 angeordnet sind.
Die Steuerungseinrichtung 80 kann dies sowie die jeweilige Bestückung der anderen Werkzeugaufnahmen 47 der Bearbeitungsseiten 49A, 49B, 49D, 49E anhand der Kommunikationseinrichtung 190 ermitteln, um so beispielsweise den Bewegungsablauf, insbesondere Positionierung, des Werkzeugträgers 41 in die jeweils für eine Werkstückbearbeitung der Werkstücke W geeignete Bearbeitungsposition O zu steuern.
Ein Konzept kann vorsehen, dass die Steuerungseinrichtung 80 auf diesem Wege lediglich abfragt, ob an einer jeweiligen Bearbeitungsseite 49A-49F überhaupt Bearbeitungswerkzeuge 44 angeordnet sind und die Bearbeitungsseite dementsprechend zur Werkstückbearbeitung vorsehen. Es ist weiterhin möglich, dass die Steuerungseinrichtung 80 nur ermittelt, dass an einer jeweiligen Bearbeitungsseite 49A-49F gleichartige Bearbeitungswerkzeuge 44 angeordnet sind, beispielsweise nur Bohrer eines bestimmten Typs, nur Fräswerkzeuge eines bestimmten anderen Typs oder dergleichen.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel ist in 8 ebenfalls angedeutet. So kann nicht nur ein Bearbeitungswerkzeug ein Wechselelement darstellen, sondern auch eine Spindelkomponente. So ist es zum Beispiel möglich, dass an einer Wechselelementaufnahme 18 nicht unmittelbar ein Bearbeitungswerkzeug 44 anordenbar ist, sondern eine Spindelkomponente 144, an der ihrerseits wiederum ein Bearbeitungswerkzeug 44 montierbar ist. Die Spindelkomponenten 144 weisen ebenfalls Identifikationseinheiten 50 auf, deren Identifikationsinformation 53 durch die Kommunikationseinrichtung 190 abfragbar ist. So kann beispielsweise die Spindelkomponente 144 ein Spindellager umfassen, an dem seinerseits wiederum ein Bearbeitungswerkzeug lösbar montierbar ist. Es ist weiterhin möglich, dass z.B. der die Werkzeugaufnahmen 147A und 147B aufweisende Werkzeugträger oder Revolveraufsatz als eine Spindelkomponente 144 ausgestaltet ist oder eine solche bildet.
Die Kommunikationseinrichtung 190 kann beispielsweise zyklisch die Identifikationsinformationen 53 der Identifikationseinheiten 50 der an der Wechseleinrichtung 14 angeordneten Wechselelemente 15 abfragen.
Ein bevorzugtes Konzept sieht jedoch vor, dass dies im Zusammenhang mit einem Wechselelement-Wechsel erfolgt. So kann beispielsweise ein Sensor 35 vorgesehen sein, der einen Wechselelement-Wechsel identifiziert. Dies ist in 8 bei einer der Wechselelementaufnahmen 18 angedeutet. Wenn also der Bediener das Wechselelement 15, insbesondere beim Ausführungsbeispiel das Bearbeitungswerkzeug 44C, wechselt und ein anderes Bearbeitungswerkzeug einwechselt, meldet dies der Sensor 35. Beispielsweise umfasst der Sensor 35 einen optischen Sensor, eine Lichtschranke, einen Kontaktsensor, einen elektrischen Kontakt oder dergleichen, der durch ein in der Wechselelementaufnahmen 18 befindliches Wechselelement 14 betätigbar ist oder dergleichen.
Weiterhin vorteilhaft ist es, wenn die Kommunikationseinrichtung 190 mit einer Schutzeinrichtung 100 zum Schutz eines Arbeitsbereichs, beispielsweise eines Bereichs oberhalb der Maschinenbasis 11, der Werkzeugmaschine 10, 210 zusammenwirkt. Die Schutzeinrichtung 100 umfasst beispielsweise eine feststehende Wand 101 sowie eine bewegliche Wand oder Türe 102. Ein Öffnen der Türe 102 wird beispielsweise durch einen Sensor oder Schalter 103 möglich gemacht. Der Sensor oder Schalter 103 wird von einem Bediener betätigt, um die Schutzeinrichtung 100 zu öffnen oder zu entriegeln oder freizugeben. Es ist aber auch möglich, dass der Sensor oder Schalter 103 ein Öffnen der Türe 102 sensorisch erfasst und an die Steuerungseinrichtung 80 meldet.
Die Steuerungseinrichtung 80 kann dann beispielsweise nach dem Öffnen der Türe 102 zunächst eine Identifikationsinformation 54 in den Speicher 51 schreiben, beispielsweise eine jeweilige Nutzungsdauer eines Bearbeitungswerkzeugs 44. Dazu sendet die Steuerungseinrichtung 80 die entsprechende Information z.B. über die Kommunikationseinrichtung 190 an die jeweilige Identifikationseinheit 50.
Die Steuerungseinrichtung 80 kann aber auch nach einer jeweiligen Betätigung des Schalters 103 eine Abfrage der Identifikationseinheiten 50 anstoßen. Wenn nämlich der Schalter 103 ein Schließen der Türe 102 signalisiert, also ein Schließen der Schutzeinrichtung 100, ist ein dem Schließen der Schutzeinrichtung 100 möglicherweise vorangegangener Werkzeugwechsel abgeschlossen. Die Steuerungseinrichtung 80 ermittelt dann anhand der Kommunikationseinrichtung 190, in welchem Bestückungszustand die Spindelanordnungen 48, 248 sind, d. h. welche Wechselelemente 15 dort angeordnet sind.
Wenn die Steuerungseinrichtung 80 eine Fehlersituation feststellt, d. h. dass beispielsweise ungeeignete Wechselelemente 15 und/oder 17 an den Wechseleinrichtungen 14, 16 angeordnet sind, kann sie beispielsweise den Betrieb der Werkzeugmaschine 10, 210 blockieren.
Es ist auch möglich, dass sie insbesondere an den Ausgabemitteln 86 eine Fehlermeldung ausgibt, beispielsweise eine Warnmeldung 87.
Bevorzugt ist es, wenn die Identifikationsinformationen 53 und/oder 54 beispielsweise anhand der Ausgabemittel 86 der Steuerungseinrichtung 80 ausgebbar sind. So kann ein Bediener beispielsweise an einem Monitor der Steuerungseinrichtung 80 ermitteln, ob und welche Wechselelemente 15, 17 an den Wechseleinrichtung 14, der sein 16 angeordnet sind.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102015113417 [0004]

Claims

Werkzeugmaschine zur Bearbeitung mindestens eines Werkstücks (W) mit einem Werkstückträger (60) zum Tragen von Werkstücken und einer mindestens eine Werkzeugspindel (242) umfassende Spindelanordnung (48; 248) zur maschinellen Bearbeitung mindestens eines an dem Werkstückträger (60) angeordneten Werkstücks (W) anhand mindestens eines Bearbeitungswerkzeugs (44), wobei der Werkstückträger (60) und/oder die Spindelanordnung (48; 248) als eine Wechseleinrichtung (14, 15) ausgestaltet sind, die mindestens zwei Wechselelementaufnahmen (18, 19) zum Aufnehmen von voneinander verschiedenen Wechselelementen (15, 17) aufweist, wobei die Wechselelemente (15, 17) im Falle des Werkstückträgers (60) voneinander verschiedene Werkstückhalter (62) zum Halten unterschiedlicher Werkstücktypen oder zum Halten gleicher Werkstücke (W) in unterschiedlichen Bearbeitungspositionen und im Falle der Spindelanordnung (48; 248) voneinander verschiedene Bearbeitungswerkzeuge (44) zur Werkstückbearbeitung und/oder voneinander verschiedene Spindelkomponenten sind, und wobei die Wechselelemente (15, 17) zur Auswechslung durch einen Bediener vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Wechselelement (15, 17) eine zu einer drahtlosen Kommunikation ausgestaltete Identifikationseinheit (50) mit einer das Wechselelement (15, 17) eindeutig charakterisierenden Identifikationsinformation (53, 54) aufweist und die Werkzeugmaschine (10; 210) eine Kommunikationseinrichtung (90, 190) zur drahtlosen Kommunikation mit den jeweiligen Identifikationseinheiten (50) sowie eine Steuerungseinrichtung (80) zur Steuerung der Werkzeugmaschine (10; 210) anhand der Identifikationsinformationen (53, 54) der Identifikationseinheiten (50) und/oder zur Ausgabe der Identifikationsinformationen (53, 54) der Identifikationseinheiten (50) aufweist.
Werkzeugmaschine (10; 210) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinrichtung (80) zur Positionierung der Wechseleinrichtung (14, 15) und/oder der Wechselelementaufnahmen (18, 19) der Wechseleinrichtung (14, 15) relativ zum jeweils anderen Element, dem Werkstückträger (60) oder der Spindelanordnung (48; 248), in Abhängigkeit von einer anhand der Identifikationsinformationen (53, 54) ermittelten Zuordnung der Wechselelemente (15, 17) zu den Wechselelementaufnahmen (18, 19) ausgestaltet ist.
Werkzeugmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinrichtung (80) zu einer Blockierung eines Betriebs der Werkzeugmaschine ausgestaltet ist, wenn an mindestens einer Wechselelementaufnahme (18, 19) ein zu einem Betrieb der Werkzeugmaschine anhand der Identifikationsinformation (53, 54) als ungeeignet erkanntes Wechselelement (15, 17) angeordnet ist.
Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinrichtung (80) zu einer Ermittlung ausgestaltet ist, ob an der Wechseleinrichtung (14, 15) oder einem Bereich der Wechseleinrichtung (14, 15) nur Wechselelemente (15, 17) eines vorbestimmten Typs und/oder Wechselelemente (15, 17) in einer vorbestimmten Anzahl, insbesondere vollständiger Anzahl, angeordnet sind.
Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kommunikationseinrichtung (90, 190) der Werkzeugmaschine einen auf jeweils ein Wechselelement (15, 17) gerichteten Erfassungsbereich (94) aufweist und/oder zur Ermittlung eines Abstands zu einer jeweiligen Identifikationseinheit (50) zur Ermittlung einer räumlichen Anordnung des jeweiligen Wechselelements (15, 17) ausgestaltet ist.
Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Identifikationseinheiten (50) der Wechselelemente (15, 17) RFID-Einheiten (RFID = radio-frequency identification) oder NFC-Einheiten (NFC = Near Field Communication) und die Kommunikationseinrichtung (90, 190) der Werkzeugmaschine eine RFID-Leseeinrichtung und/oder eine NFC-Leseeinrichtung aufweist sind.
Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine zum Auslesen der Identifikationseinheiten (50) erforderliche elektrische Energie durch die Kommunikationseinrichtung (90, 190) der Werkzeugmaschine bereitgestellt wird.
Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine insbesondere eine Schiebelagerung und/oder Schwenklagerung aufweisende Verstelleinrichtung zum Verstellen der Kommunikationseinrichtung (90, 190) zu der Wechseleinrichtung (14, 15) und/oder zu den Wechselelementen (15, 17) hin und davon weg aufweist.
Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wechseleinrichtung (14, 15) als Ganzes und/oder die Wechselelementaufnahmen (18, 19) der Wechseleinrichtung (14, 15) relativ zu der Kommunikationseinrichtung (90, 190) verstellbar angeordnet ist oder sind.
Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wechseleinrichtung (14, 15) zwischen einer Wechselposition (C), in der die Wechselelemente (15, 17) an der Wechseleinrichtung (14, 15) austauschbar sind, und einer zur Bearbeitung von an dem Werkstückträger (60) angeordneten Werkstücken (W) vorgesehenen Arbeitsposition (B) verstellbar ist.
Werkzeugmaschine nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Kommunikationseinrichtung (90, 190) an der Wechselposition (C) angeordnet ist.
Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kommunikationseinrichtung (90, 190) zyklisch und/oder nach einem jeweiligen Wechselelement-Wechsel und/oder im Zusammenhang mit oder in Abhängigkeit von einer Betätigung, insbesondere einem Öffnen und/oder Schließen, einer Schutzeinrichtung (100) zum Schutz eines Arbeitsbereichs der Werkzeugmaschine die Identifikationsinformationen (53, 54) bei den Identifikationseinheiten (50) der Wechselelemente (15, 17) abfragt und/oder Daten oder Identifikationsinformationen (53, 54) zur Speicherung an die Identifikationseinheiten (50) sendet.
Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wechseleinrichtung (14, 15), insbesondere an mindestens einer Wechselelementaufnahme (18, 19) einen Sensor (35) zur Ermittlung eines Wechselelement-Wechsels angeordnet aufweist und dass die Kommunikationseinrichtung (90, 190) in Abhängigkeit von einem einen Wechselelement-Wechsel indizierenden Sensorsignal dieses Sensors (35) die Identifikationsinformationen (53, 54) der Wechselelemente (15, 17) der Wechseleinrichtung (14, 15) ermittelt.
Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Identifikationsinformation (53, 54) eine oder mehrere der folgenden Informationen umfasst: - einen das Wechselelement (15, 17) eindeutig identifizierenden Kennzeichner - eine den Typ des Wechselelements (15, 17) charakterisierende Typinformation, insbesondere eine Werkzeugtyp-Information oder Werkstückhalter (62)-Information - eine Wechselelement-Art-Information, die die Art des Wechselelements (15, 17), beispielsweise Bohrer, Fräser oder dergleichen, kennzeichnet - Geometriedaten, insbesondere Durchmesser, Außenumfang oder dergleichen - Schnittdaten, insbesondere Drehzahl, maximale oder durchschnittliche Vorschubgeschwindigkeit oder dergleichen - Verschleißdaten des Wechselelements (15, 17), insbesondere Gebrauchsdauer-Informationen - Art der unter Zuhilfenahme des Wechselelements (15, 17) zu bearbeitender Werkstücke (W).
Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Identifikationseinheiten (50) einen durch die Werkzeugmaschine, insbesondere die Kommunikationseinrichtung (90, 190), beschreibbaren und/oder auslesbaren Speicher (51), insbesondere zur Speicherung von Nutzungsinformationen, aufweist.
Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wechseleinrichtung (14, 15) einen Werkzeugrevolver (40; 140) aufweist oder dadurch gebildet ist, wobei der Werkzeugrevolver (40; 140) mindestens zwei Wechselelementaufnahmen (18, 19) für als Wechselelemente (15, 17) ausgestaltete Bearbeitungswerkzeuge (44) zur Bearbeitung des mindestens einen Werkstücks (W) aufweist und einen um eine Revolverachse (42; 142) drehbaren Werkzeugträger zur Positionierung jeweils eines Bearbeitungswerkzeugs (44) in eine Bearbeitungsposition und einen Werkzeugantrieb zum Dreh-Antreiben des in der Bearbeitungsposition befindlichen Bearbeitungswerkzeugs (44) aufweist.
Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spindelanordnung (48; 248) an einem Werkzeugschlitten angeordnet ist, der anhand einer Linearführung in einer insbesondere horizontalen Bearbeitungsachse (Z) zu dem Werkstückträger (60) hin und von diesem weg bewegbar gelagert ist.
Werkzeugmaschine nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Spindelanordnung (48; 248), insbesondere der Werkzeugschlitten an einer zweiten Linearführung quer, insbesondere rechtwinkelig, zu der Bearbeitungsachse entlang einer insbesondere horizontalen Werkzeug-Stellachse beweglich gelagert ist.
Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkstückträger (60) an einer Werkstückträger-Linearführung entlang einer insbesondere vertikalen Stellachse (Y) und/oder quer zu der oder einer Bearbeitungsachse der Spindelanordnung (48; 248) zur Positionierung des mindestens einen zu bearbeitenden Werkstücks (W) relativ zu einem in einer Bearbeitungsposition befindlichen Bearbeitungswerkzeug (44) der Spindelanordnung (48; 248) linear beweglich gelagert ist.
Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Werkstückträger (60) mindestens zwei in einer Reihenrichtung nebeneinander angeordnete Wechselelementaufnahmen (19) für Werkstückhalter (62) zum Halten von Werkstücken (W) vorhanden sind.
Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkstückträger (60) einen Werkstückbalken umfasst und/oder dass eine Längsachse des Werkstückträgers (60) quer zu der Spindelanordnung (48; 248) und/oder quer zu einer Bearbeitungsachse der Spindelanordnung (48; 248) verläuft und/oder dass der Werkstückträger (60) an seinen Längsendbereichen jeweils an einem Schlitten der Werkstückträger-Linearführung gehalten ist und/oder dass der Werkstückträger (60) anhand einer Drehlageranordnung um eine Positionier-Schwenkachse, insbesondere an der Werkstückträger-Linearführung, schwenkbar gelagert ist.
Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkstückträger (60) mindestens zwei voneinander separate Werkstückhaltebereiche (62A, 62B) aufweist, die abwechselnd in einen zur Bearbeitung durch mindestens ein Bearbeitungswerkzeug (44) vorgesehenen Bearbeitungsbereich (66) und einen für einen Werkstückwechsel vorgesehenen Werkstückwechselbereich (68) bewegbar sind.