DE19507865A1 - Werkzeugwechseleinrichtung für eine Bearbeitungsstation - Google Patents
Werkzeugwechseleinrichtung für eine BearbeitungsstationInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Werkzeugwechseleinrichtung für
eine mehrachsige Bearbeitungsstation zur spanabhebenden Be
arbeitung von Werkstücken gemäß dem Oberbegriff des An
spruchs 1 und eine numerisch gesteuerte Bearbeitungsstation
zur spanabhebenden Bearbeitung von Werkstücken gemäß dem
Oberbegriff des Anspruchs 9.
Die Automatisierungstechnik hat zur Steigerung der Produk
tivität, Flexibilität, Fertigungsqualität und Wirtschaft
lichkeit moderner Produktionseinrichtungen wesentlich bei
getragen. Im Fertigungsbereich ergeben sich dadurch kürzere
Durchlaufzeiten, geringere Kapitalbindung und eine bessere
Auslastung des Produktionspotentials. Bei den heutzutage in
der Serienfertigung, beispielsweise in der Automobilzulie
ferindustrie, eingesetzten Fertigungssystemen lassen sich -
stark vereinfacht - drei Maschinenkonzepte unterscheiden:
- 1. Transferstraßen mit mehreren Maschinenstationen,
- 2. Bearbeitungszentren und
- 3. Rundtischmaschinen.
Die sogenannten Transferstraßen und Rundtischmaschinen wer
den in der Regel bei hohen Stückzahlen eingesetzt, wobei
das zu bearbeitende Werkstück auf einer Transporteinrich
tung bzw. einem Rundtisch angeordnet ist und nacheinander
eine Vielzahl hintereinandergeschalteter Bearbeitungssta
tionen durchläuft, die Dreh-, Bohr-, Fräs-, Schleif-, Meß
maschinen etc. umfassen können. Das Werkstück wird sequen
tiell in verschiedenen Bearbeitungsstationen bearbeitet,
wobei der Transport zwischen den einzelnen Bearbeitungssta
tion getaktet oder - bei der Transferstraße - über Zwi
schenpuffer erfolgen kann.
Die einzelnen Bearbeitungsstationen der Transferstraße sind
jeweils hinsichtlich Konstruktion und Auslegung an den je
weiligen Bearbeitungsschritt angepaßt, so daß die einzelnen
Bearbeitungsschritte bei einer optimalen Produktivität er
folgen können.
Derartige Transferstraßen haben allerdings den Nachteil,
daß aufgrund der geringen Anpaßbarkeit der Bearbeitungssta
tionen an unterschiedliche Fertigungsbedingungen derartige
Anlagen nur in der Großserienproduktion wirtschaftlich ein
setzbar sind.
Aus diesem Grund werden bei Kleinserien die oben genannten
Bearbeitungszentren eingesetzt, wobei es sich um Maschinen
konzepte handelt, bei denen mehrere Fertigungsoperationen
in einer Maschine integriert sind, so daß eine umfangreiche
Bearbeitung des Werkstücks mit einer einzigen Maschine er
möglicht ist. Dazu muß das Bearbeitungszentrum in der Regel
über eine numerische Steuerung, eine Werkzeugwechselein
richtung mit Werkzeugmagazin sowie über hinreichende Meß-
und Kontrolleinrichtungen verfügen. Derartige Zentren wer
den vorzugsweise in der Klein- und in der Mittelserienfer
tigung eingesetzt, da man sie aufgrund des hohen Automati
sierungsgrades in kurzer Zeit wechselnden Fertigungsaufga
ben anpassen kann. Ein Nachteil derartiger Bearbeitungszen
tren ist darin zu sehen, daß oftmals nicht dessen gesamtes
Leistungsspektrum ausgenutzt wird, sondern nur einige Teil
bereiche, so daß für vergleichsweise einfache Fertigungs
aufgaben eine Maschine verwendet wird, für die enorme Inve
stitionskosten erforderlich sind.
Des weiteren ist man in der Fertigungsindustrie ständig be
strebt, die Fertigungszeiten auf ein Minimum zu reduzieren.
Im Zuge dieser Rationalisierungsbestrebungen wird bei der
artigen Bearbeitungszentren immer häufiger kritisiert, daß
die zur Durchführung der einzelnen Fertigungsschritte er
forderliche Werkzeugwechsel einen zu großen Anteil an der
Gesamtbearbeitungszeit des Werkstücks beanspruchen. Während
dieser Werkzeugwechselzeiten kann das Werkstück nicht bear
beitet werden, so daß das Bearbeitungszentrum aus ferti
gungstechnischer Sicht in dieser Zeit nicht genutzt wird.
Dieser Nachteil wirkt sich insbesondere bei der Bearbeitung
von Leichtmetallen, wie Aluminium und Magnesium aus, da bei
derartigen Materialien sehr hohe Schnitt- und Vorschubge
schwindigkeiten möglich sind und somit Standzeiten die Pro
duktivität erheblich verringern.
Bei den bisher bekannten Bearbeitungszentren werden übli
cherweise Ketten-, Stern-, Portal- oder Trommelmagazine
verwendet, in denen die verschiedenen Werkzeuge des Bear
beitungszentrums aufgenommen sind. Mit sogenannten Doppel
greifeinrichtungen läßt sich gleichzeitig ein Werkzeug aus
dem Werkzeugmagazin entnehmen, während ein weiteres Werk
zeug aus der Werkzeugaufnahme entnommen wird. Beim Einsatz
derartiger Magazine hat es sich gezeigt, daß deren Kapazi
tät oftmals zu gering ist, so daß dem Bearbeitungszentrum
weitere Magazine zugeordnet werden müssen. Um die in mehre
ren Magazinen aufgenommenen Werkzeuge der jeweiligen Werk
zeugaufnahme des Bearbeitungszentrums zuzuführen, können
Handlingsgeräte eingesetzt werden, die allerdings einen er
heblichen Bauraum und darüber hinaus vergleichsweise hohe
Investitionskosten erfordern.
Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine
Werkzeugwechseleinrichtung für Bearbeitungsstationen und
eine Bearbeitungsstation mit einer derartigen Werkzeugwech
seleinrichtung zu schaffen, durch deren Einsatz bei mit mi
nimalem vorrichtungstechnischen Aufwand eine flexible Fer
tigung gewährleistet ist.
Diese Aufgabe wird hinsichtlich der Werkzeugwechseleinrich
tung durch die Merkmale des Anspruchs 1 und hinsichtlich
der Bearbeitungsstation durch die Merkmale des Anspruchs 9
gelöst.
Durch die Maßnahme, die Werkzeugwechseleinrichtung mit zwei
im Abstand zueinander angeordneten Werkzeugmagazinen aus zu
führen und diesen eine einzige schwenkbare Greifeinrichtung
zuzuordnen, kann die erforderliche Anzahl an Werkzeugen auf
kleinstem Raum zur Verfügung gestellt werden.
Das neue Konzept ermöglicht es, die beiden Werkzeugmagazine
beidseitig der Arbeitsspindel einer Bearbeitungsstation an
zuordnen, während die Greifeinrichtung mittig zwischen den
Werkzeugmagazinen, d. h. in einer Achsebene der Arbeitsspin
del angeordnet ist.
Bei einer derartigen Variante ist vorteilhafterweise ein
Greifer der Greifeinrichtung im Bereich der Werkzeugaufnah
me angeordnet, während gleichzeitig ein zweiter Greifer der
Greifeinrichtung mit Bezug zu einem der Werkzeugmagazine
ausgerichtet ist, so daß gleichzeitig die Übergabe bzw.
Aufnahme eines Werkzeugs erfolgen kann. Zum Verschwenken
der Greifeinrichtung läßt sich dann das zuvor aus dem Werk
zeugmagazin entnommene Werkzeug hin zu Werkzeugaufnahme
transportieren, während das im vorhergehenden Schritt ent
nommene Werkzeug zum anderen Werkzeugmagazin transportiert
wird. Daß heißt, mit einer einzigen Greifeinrichtung lassen
sich wechselweise zwei Werkzeugmagazine erreichen, so daß
bei minimalem vorrichtungstechnischen Aufwand eine wesent
liche Erhöhung der Werkzeugkapazität erzielbar ist.
Des weiteren hat die erfindungsgemäße symmetrische Anord
nung der Werkzeugmagazine und des Greifers den Vorteil, daß
die Gewichtsbelastung auf die die Werkzeugwechseleinrich
tung tragende Bearbeitungsstation gleichmäßig verteilt ist,
so daß auch die Führungen der Bearbeitungsstation gleichmä
ßig belastet werden.
Eine besonders einfach aufgebaute Greifeinrichtung mit mi
nimalem Massenträgheitsmoment erhält man, wenn diese mit
zwei Greifarmen versehen wird, die im rechten Winkel zuein
ander angeordnet sind, und die an ihren Endabschnitten je
weils die Greifer zur Aufnahme der Werkzeuge tragen.
Ein besonders kompakter Aufbau läßt sich erzielen, indem
die Werkzeugmagazine als Rundmagazine, vorzugsweise Stern-
oder Trommelmagazine ausgebildet sind, deren Drehebene
rechtwinklig zur Schwenkebene der Greifeinrichtung angeord
net ist.
Vorteilhafterweise wird die Greifeinrichtung oberhalb der
Werkzeugspannvorrichtung gelagert, so daß kein Bauraum zur
Aufnahme der Greifeinrichtung im Bereich der Werkstückbear
beitungszone benötigt wird.
Ganz besonders vorteilhaft ist es, wenn die Werkzeugmagazi
ne und die Greifeinrichtung am Spindelstock der Bearbei
tungseinheit gelagert werden, so daß der Werkzeugwechsel in
jeder Verfahrposition des Spindelstocks erfolgen kann.
Durch den Einsatz einer Bearbeitungseinheit mit einer der
artigen Werkzeugwechseleinrichtung in einer Transferstraße
lassen sich die Vorteile einer Transferstraße - hohe Pro
duktivität, geringe Taktzeit - mit den Vorteilen eines Be
arbeitungszentrums - hohe Flexibilität - verbinden, so daß
das neue Maschinenkonzept eine flexible Fertigung bei mini
malen Taktzeiten und minimalem vorrichtungstechnischen Auf
wand erlaubt. Der modulare Aufbau der Werkzeugwechselein
richtung der der Bearbeitungsstation erlauben eine einfache
Anpassung an unterschiedliche Fertigungsaufgaben und eine
Nachrüstung herkömmlicher Systeme.
Die erfindungsgemäße modulare Bearbeitungseinheit läßt sich
auch mit geringfügigen Anpassungen bei einer Rundtischma
schine oder als Bearbeitungszentrum verwenden.
Weitere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Ge
genstand der sonstigen Unteransprüche.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im
folgenden anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 eine Seitenansicht einer Bearbeitungsstation mit
einer Werkzeugwechseleinrichtung;
Fig. 2 eine Vorderansicht der Bearbeitungsstation aus Fig.
1;
Fig. 3 eine dreidimensionale Darstellung der Bearbeitungs
station aus Fig. 1;
Fig. 4 drei an einer Transferstraße angeordnete Bearbei
tungsstationen;
Fig. 5 eine Transferstraße mit unterschiedlichen Bearbei
tungsstationen;
Fig. 6 eine Rundtaktmaschine mit unterschiedlichen Bear
beitungsstationen und
Fig. 7 eine zu einem Bearbeitungszentrum ausgebaute Bear
beitungsstation.
In den Fig. 1 bis 3 ist eine Bearbeitungsstation 1 mit ei
ner Werkzeugwechseleinrichtung 2 zur spanabhebenden Bear
beitungs eines Werkstücks 20 dargestellt.
Es handelt sich dabei um eine Einheit mit einer Drei-Ach
sen-NC-Bahnsteuerung in Fahrständerbauweise, bei der sämt
liche Positionier- und Vorschubbewegungen durch den Werk
zeugträger erfolgen. Der Werkzeugträger umfaßt den Spindel
stock 4, der über eine Flachführung an der Vorderseite des
Gestells 6 in Z-Richtung verschiebbar gelagert ist. Das Ge
stell 6 ist über eine Kreuzführung 8 auf dem Maschinenbett
10 gelagert, wobei die Kreuzführung 8 eine Vorschubbewegung
in X-Richtung (Fig. 2) und in Y-Richtung (Fig. 1) ermög
licht.
Mit 12, 14 sind die Vorschubmotoren der Z- bzw. Y-Achse ge
zeichnet.
Die gezeigte Bearbeitungsstation 1 ist mit einer Horizon
talspindel 16 (strichpunktiert in Fig. 1) versehen, an de
ren vom Antriebsmotor (nicht gezeigt) entfernten Endab
schnitt ein Werkzeugträger oder eine Werkzeugspannvorrich
tung 18 befestigt ist. In dieser ist ein Werkzeug 40 zur
Bearbeitung des Werkstücks 20 aufnehmbar.
Wie insbesondere den Fig. 1 und 3 entnehmbar ist, ist das
Werkstück 20 auf einem Werkstückträger 22 befestigt, wobei
das Werkstück 20 beim gezeigten Ausführungsbeispiel von ei
ner Abdeckhaube 24 umgeben sein kann, in die die Spindel 16
durch eine ihr zugewandte Umfangswandung der Abdeckhaube 24
eintauchen kann. Dazu ist im Bereich dieser Wandung eine
Führungsvorrichtung mit einer Durchgangsöffnung ausgebil
det, die die den Vorschubbewegungen in X-, Y- und Z-Rich
tung folgen kann und dabei dichtend an einer entsprechend
ausgeformten Anlagefläche des Spindelstocks 4 oder genauer
gesagt, des Spindelkopfs anliegt. Die bei der Bearbeitung
anfallenden Späne werden aus den durch die Abdeckhaube 24
und den Werkstückträger 22 gebildeten Bearbeitungsraum 26
abgesaugt, so daß praktisch adiabate Verhältnisse im Bear
beitungsraum 26 herstellbar sind. Eine derartige Abdeckung
des Bearbeitungsraums 26 läßt sich insbesondere vorteilhaft
bei der Trockenbearbeitung von Leichtmetallwerkstücken,
insbesondere aus Magnesium einsetzen. Hinsichtlich weiterer
Einzelheiten dieses besonderen Verfahrens sei auf die Vor
anmeldung P 44 39 114.5 der Anmelderin verwiesen.
Der Werkstückträger 22 kann, wie im folgenden noch näher
erläutert werden wird, Teil eines Transportsystems einer
Transferstraße sein, so daß das Werkstück 20 parallel zur
X-Richtung verschiebbar zwischen unterschiedlichen Bearbei
tungsstationen gelagert ist.
Der Bearbeitungsstation 1 ist des weiteren eine Steuerung,
mit einem entsprechenden Bedienpult 28 und einem Display 30
zugeordnet, so daß die Einstellung der Bearbeitungsparame
ter kontrollierbar und gegebenenfalls veränderbar ist.
Bis auf die Frontseite ist die gesamte Bearbeitungsstation
1 von einem Gehäuse 32 umgeben, so daß jede Bearbeitungs
station 1 als räumlich geschlossene Zelle ausgeführt ist.
Wie des weiteren aus den Fig. 1 bis 3 entnehmbar ist, ist
die Werkzeugwechseleinrichtung 2 am Spindelstock 4 befe
stigt. Die Werkzeugwechseleinrichtung 2 hat zwei parallel
angeordnete Sternmagazine 34, die an den Stirnseiten eines
Querträgers 36 (Fig. 2) drehbar gelagert sind, der seiner
seits mit dem Spindelstock 4 verschraubt ist. Die Sternma
gazine 34 sind symmetrisch und im Abstand zur Vertikalachse
(Z) der Bearbeitungsstation 1 angeordnet, so daß Abschnitte
der Sternmagazine 34 beidseitig der Außenflächen des Ge
stells 6 angeordnet sind.
Am Außenumfang jedes Sternmagazins 34 sind Werkzeugaufnah
men 38 ausgebildet, in denen die Werkzeuge 40 in Radial
richtung angeordnet sind.
In der Mitte zwischen den beiden Sternmagazinen 34, d. h. in
der Vertikalebene (Z) der Bearbeitungsstation 1 und ober
halb (Ansicht nach Fig. 1) der Spindelachse ist eine Greif
einrichtung 42 schwenkbar gelagert, die zwei im rechten
Winkel zueinander stehende Greifarme 44, 45 hat. Die Lage
rung der Greifeinrichtung 42 am Querträger 36 erfolgt im
Bereich des Verbindungsabschnittes zwischen den beiden
Greifarmen 44, 45, wobei die Schwenkachse 46 der Greifein
richtung 42 im wesentlichen in der gleichen Ebene wie die
Drehachsen der Sternmagazine 34 angeordnet ist.
Wie aus den Fig. 2 und 3 hervorgeht, befindet sich einer
der Greifarme 45 in einer Magazinposition, in der ein am
Endabschnitt des Greifarms 45 ausgebildeter Greifer 48
(Fig. 4) ein Werkzeug 40 vom Sternmagazin 34 entnehmen oder
diesem zuführen kann. Der andere Greifarm 44 befindet sich
mit seinem Greifer im Bereich der Werkzeug-Spannvorrichtung
18 in einer Übergabeposition, um dieser ein Werkzeug 40 aus
dem Sternmagazin 34 zuzuführen oder aus der Werkzeug-Spann
vorrichtung 18 ein Werkzeug zu entnehmen, um es bei einem
weiteren Verschwenken der Greifeinrichtung 42 in der Werk
zeugaufnahme 38 des anderen Sternmagazins 34 abzulegen.
Die Länge der Greifarme 44, 45 und die Ausgestaltung der
Greifer ist identisch, so daß demzufolge auch der Abstand
der Werkzeugaufnahmen 38 von der Schwenkachse 46 der Greif
einrichtung 42 gleich demjenigen Abstand der Schwenkachse
46 von der Spindelachse ist. Um die Werkzeuge 40 vom Stern
magazin 34 oder von der Werkzeugspannvorrichtung 18 zu ent
nehmen, ist die Greifeinrichtung 42 noch mit Bezug zum
Querträger 36 in Y-Richtung verschiebbar gelagert, so daß
ein horizontaler Entnahme- oder Zuführhub zur Verfügung ge
stellt ist.
Um ein vorbestimmtes Werkzeug 40 der Werkzeugspannvorrich
tung 18 zuzuführen, wird das Sternmagazin 34 in seine ent
sprechende Drehposition gebracht, wobei die Ansteuerung
selbstverständlich über die Systemsteuerung der Bearbeitun
gsstation 1 erfolgt. Anschließend wird die Greifeinrichtung
42 durch den Hub in Y-Richtung hin zum Sternmagazin 34 ver
schoben und der Greifer an dem in Fig. 2 horizontalen
Greifarm 45 derart angesteuert ist, daß das Werkzeug vom
Werkzeugmagazin 34 entnommen wird. Durch eine anschließende
Hub- und Schwenkbewegung der Greifeinrichtung 42 und damit
der Greifarme 44, 45 wird das entnommene Werkzeug 40 um 90°
nach unten (Fig. 2) verschwenkt und durch den Hub in Y-
Richtung der Werkzeugspannvorrichtung 18 zugeführt, die
dann durch eine entsprechende Ansteuerung geschlossen wird.
Bei dieser Verschwenkung wird der in Fig. 2 vertikal ver
laufende Greifarm 44 in eine waagrechte Schwenkposition ge
bracht, so daß der entsprechende Greifer bereit ist, ein
Werkzeug von dem linken (Fig. 2) Sternmagazin 34 zu entneh
men. Das heißt, mit der erfindungsgemäßen Werkzeugwechsel
einrichtung lassen sich wechselweise zwei Werkzeugmagazine
mit einer einzigen Greifeinrichtung bedienen, so daß bei
minimalem vorrichtungstechnischem Aufwand eine Vielzahl von
Werkzeugen zuführbar ist und somit die Flexibilität der
Bearbeitungsstation wesentlich erhöht ist.
Bei einer mit einer derartigen Werkzeugwechseleinrichtung 2
versehenen Bearbeitungsstation lassen sich Werkzeugwechsel
mit Werkzeugwechselzeiten von etwa 3 Sekunden, bei einem
Werkzeuggewicht von bis zu 20 kg realisieren, wobei die
"Span-zu-Span-Zeit" etwa 4 Sekunden beträgt.
Beim gezeigten Ausführungsbeispiel lassen sich bis zu fünf
Werkzeuge pro Werkzeugmagazin zur Verfügung stellen, so daß
die Bearbeitungsstation auch an komplizierte Fertigungsauf
gaben anpaßbar ist.
Selbstverständlich können auch anstelle der Sternmagazine
34 andere Magazinarten, wie beispielsweise Kettenmagazine
oder Trommelmagazine etc. verwendet werden.
In Fig. 4 ist ein Teil einer Transferstraße dargestellt,
bei der drei der vorbeschriebenen Bearbeitungsstationen 1a,
b, c verwendet sind.
Alle drei Bearbeitungsstationen 1a, b, c sind mit jeweils
zwei Sternmagazinen 34 mit jeweils fünf Werkzeugaufnahmen
38 versehen. Die Zuführung der Werkzeuge 40 erfolgt - wie
beim vorbeschriebenen Ausführungsbeispiel - über die Greif
einrichtung 42, an deren Endabschnitten die Greifer 48 aus
gebildet sind. Durch entsprechende Rotation der Sternmaga
zine 34 läßt sich ein vorbestimmtes Werkzeug 40 in die
Übergabeposition bringen, so daß dieses der Werkzeugspann
vorrichtung 18 über die Greifeinrichtung 42 oder genauer
gesagt, über den Greifarm 45 zuführbar ist.
Die Bearbeitungsstationen 1a, b, c sind beidseitig einer
Werkstücktransporteinrichtung 50 angeordnet, entlang der
das Werkstück oder die Werkstücke zwischen den einzelnen
Bearbeitungsstationen 1a, b, c der Transferstraße transpor
tierbar ist. Je nach Layout der Transferstraße können zwei
Bearbeitungsstationen 1a, 1b einander gegenüberliegend
beidseitig der Werkstücktransporteinrichtung 50 angeordnet
sein, es können jedoch auch herkömmliche Bearbeitungssta
tionen im Wechsel mit den erfindungsgemäßen Bearbeitungs
stationen 1 entlang der Werkstücktransporteinrichtung 50
angeordnet werden. Wie weiterhin aus Fig. 4 hervorgeht,
sind die Bearbeitungsstationen 1a, b, c jeweils als voll
ständige Einheiten mit Drei-Achs-Bearbeitungssystem, Werk
zeugwechseleinrichtung, Steuerung und Gehäuse ausgeführt, so
daß identische und austauschbare Module Verwendung finden,
die - je nach Fertigungsanforderung - zusammengestellt wer
den können.
In Fig. 5 ist das Layout einer Transferstraße dargestellt,
bei der herkömmliche Bearbeitungsstationen 52, d. h. Statio
nen, mit denen jeweils nur eine Dreh-, Bohr-, Fräs- oder
Schleifbearbeitung oder eine Vermessung des Werkstücks mög
lich ist mit Drei-Achs-Bearbeitungsstationen 54 ohne Werk
zeugwechsler und mit erfindungsgemäßen Bearbeitungsstatio
nen 1a, 1b kombiniert, wobei diese einzelnen Stationen in
beliebiger Reihenfolge entlang der Werkstücktransportein
richtung 50 angeordnet sein können.
Für den Fall, daß eine derartige Transferstraße im Rahmen
einer Kleinserienfertigung an andere Fertigungsparameter
angepaßt werden soll, kann beispielsweise eine der Bearbei
tungsstationen 54 ohne Werkzeugwechseleinrichtung mit einer
erfindungsgemäßen Werkzeugwechseleinrichtung 2 versehen
werden. Genauso kann eine der herkömmlichen Bearbeitungs
stationen 52 ohne Probleme gegen eine erfindungsgemäße Be
arbeitungsstation 1 ausgetauscht werden, ohne daß es beson
derer Umbauten oder Anpassungen der Transferstraße bedarf.
Das heißt, durch die Zurverfügungstellung der neuartigen
Bearbeitungsstationen 1 ist es möglich, bereits bestehende
starre Mehrmaschinensysteme (Transferstraßen) auf flexible
Fertigungssysteme oder Transferstraßen umzurüsten. Das
gleiche gilt selbstverständlich auch für andere starre
Mehrmaschinensysteme, wie beispielsweise für eine Rund
tisch- oder Rundtaktmaschine, wie sie in Fig. 6 dargestellt
ist.
Bei derartigen Rundtaktmaschinen sind die einzelnen Bear
beitungsstationen in Radialrichtung um einen Rundtakttisch
56 angeordnet, auf dem die Werkstücke befestigt sind. Dabei
werden auf dem Rundtakttisch 56 jeweils so viele Werkstücke
befestigt, daß bei jedem Arbeitstakt ein Werkstück durch
eine entsprechende Bearbeitungsstation bearbeitet wird.
Genau wie beim vorbeschriebenen Ausführungsbeispiel können
bei der gezeigten Rundtaktmaschine neben herkömmlichen Be
arbeitungsstationen auch Drei-Achs-Bearbeitungsstationen 54
und erfindungsgemäße Drei-Achs-Bearbeitungsstationen 1 mit
Werkzeugwechseleinrichtung 2 verwendet werden. Dabei kann
je nach Anwendungsfall eine Bearbeitungsstation 54 mit der
erfindungsgemäßen Werkzeugwechseleinrichtung 2 versehen
werden oder die herkömmliche Bearbeitungsstation 52 gegen
eine erfindungsgemäße Bearbeitungsstation 1 ausgetauscht
werden.
Die vorbeschriebene Werkzeugwechseleinrichtung 2 und die
damit ausgerüstete Bearbeitungsstation 1 ermöglichen es so
mit, auf einfache Weise bereits vorhandene Transferstraßen
und andere Mehrmaschinensysteme mit vergleichsweise gerin
gem Aufwand umzurüsten.
Des weiteren erlaubt es die besondere Bauweise der erfin
dungsgemäßen Bearbeitungsstationen und Werkzeugwechselein
richtungen neu zu konzipierende Mehrmaschinensysteme aus
einzelnen Modulen zusammenzusetzen, die jeweils aus der
Werkzeugwechseleinrichtung und der Bearbeitungsstation be
stehen. Die Lager- und Fertigungskosten für derartige Bear
beitungsstationen ist auf ein Minimum reduziert, da sich
mit vergleichsweise wenigen Grundtypen an Bearbeitungssta
tionen praktisch alle anfallenden Aufgaben in der Klein-
und Großserienfertigung erfüllen lassen.
Die Grundtypen der Bearbeitungsstation können beispielswei
se in den Arbeitsbereichen, in der Antriebsleistung der Ar
beitsspindel und in der Antriebsart und Antriebsleistung
der NC-Achsen und im Steuerungssystem variieren, wobei bei
der Werkzeugwechseleinrichtung unter anderem Verschiedene
Werkzeugmagazinbauarten Verwendung finden können.
In Fig. 7 ist ein weiteres Verwendungsbeispiel der erfin
dungsgemäßen Bearbeitungseinheit gezeigt, wobei diese als
3-Achs-Bearbeitungszentrum mit numerischer Bahnsteuerung
eingesetzt ist. Die Bearbeitungseinheit 1 entspricht im we
sentlichen derjenigen aus Fig. 1. Das heißt, sie hat wie
derum das Werkzeugwechselsystem 2 mit den beiden Werkzeug
magazinen 34, denen die Winkel-Greifeinrichtung 42 zugeord
net ist, so daß in Abhängigkeit von der Maschinensteuerung
30, 28 ein Vorbestimmtes Werkzeug 40 einspannbar ist. Das
gezeigte Bearbeitungszentrum ist mit einem Palettenwechsler
60 versehen, der eine Zuführstation 64, eine Mittelstation
62 und eine Abführstation 66 für Paletten 70 hat, auf denen
das oder die zu bearbeitenden Werkstücke 20 aufgespannt
sind. Die Mittelstation 62 kann mit der eingangs erwähnten
Abdeckhaube 24 versehen sein, um eine Trockenbearbeitung zu
ermöglichen. Das zu bearbeitende Werkstück kann somit be
reits auf der Zuführstation 64 aufgespannt und vorbereitet
werden, während ein weiteres Werkstück 20 mit Palette auf
der Mittelstation 64 angeordnet ist von der Bearbeitungs
station spanabhebend bearbeitet wird. Durch entsprechende
Ansteuerung wird dieses an die Abführstation 68 abgegeben,
während das vorbereitete Werkstück mit der Palette 70 der
Mittelstation 66 zugeführt wird. Auf diese Weise ist eine
Kleinserienproduktion mit minimalen Stillstandszeiten er
möglicht. Das Bearbeitungszentrum 1 ist im wesentlichen
vollständig von einem Gehäuse umgeben, so daß eine räumlich
getrennte, flexible Bearbeitungszelle zur Verfügung ge
stellt wird.
Es ist vorgesehen, der Bearbeitungsstation eine ebenfalls
modulare Kühlmittelversorgung zur Verfügung zu stellen, die
als Option verfügbar ist, so daß in dem Fall, in dem die
Bearbeitungsstation für die Trockenbearbeitung vorgesehen
ist, keine teure Kühlmittelversorgung angeschafft werden
muß. Für den Fall, daß die Bearbeitungsstation später mit
Kühlmittel betrieben werden soll, kann der Kühlmittelmodul
selbstverständlich nachgerüstet werden.
Die erfindungsgemäßen Bearbeitungsstationen sind besonders
vorteilhaft bei der Produktion von Kurbelwellen, Nockenwel
len, Differentialgehäusen, Achsschenkeln, Wasserpumpen,
Schwungscheiben, Pleueln, Radträger, Getriebegehäusen, Zy
linderköpfen, Lenkgehäusen, Einlaßkrümmern, Ölwannen, Kupp
lungsgehäusen, Zylinderblöcken etc. anwendbar.
Claims (17)
1. Werkzeugwechseleinrichtung für eine vorzugsweise
mehrachsige Bearbeitungsstation zur spanabhebenden Be
arbeitung von Werkstücken (20), mit einer drehbar gela
gerten Greifeinrichtung (42) zum Transport des Werk
zeugs (20) zwischen einer Werkzeugspannvorrichtung (18)
der Bearbeitungsstation (1) und einem Werkzeugmagazin
(34), dadurch gekennzeichnet, daß zwei im Abstand zu
einander angeordnete Werkzeugmagazine (34) vorgesehen
sind und daß die Greifeinrichtung (42) beiden Werkzeug
magazinen (34) zugeordnet ist.
2. Werkzeugwechseleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Greifeinrichtung (42) in einer
Mittelebene zwischen den Werkzeugmagazinen (34) gela
gert ist und daß ein erster Greifer (48) der Greifein
richtung (42) in eine Übergabeposition im Bereich der
Werkzeugspannvorrichtung (80) bringbar ist, während
gleichzeitig ein zweiter Greifer (48) in eine Magazin
position an einem der Werkzeugmagazine (34) bringbar
ist.
3. Werkzeugwechseleinrichtung nach Anspruch 2, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Greifeinrichtung (42) beidseitig
um 90° verschwenkbar ist, um einen der Greifer (48) aus
der Übergabeposition in die Magazinposition zu bewegen.
4. Werkzeugwechseleinrichtung nach Anspruch 2 oder 3, da
durch gekennzeichnet, daß die Greifeinrichtung (42)
zwei rechtwinklig zueinander angeordnete Greifarme (44,
45) hat, deren freie Endabschnitte jeweils einen Grei
fer (48) tragen und der in seinem Verbindungsabschnitt
drehbar gelagert ist.
5. Werkzeugwechseleinrichtung nach einem der vorhergehen
den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Werk
zeugmagazin ein Rundmagazin vorzugsweise ein Stern-
oder Trommelmagazin (34) ist.
6. Werkzeugwechseleinrichtung nach Anspruch 5, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Drehebene des Rundmagazins (34)
rechtwinklig zur Schwenkebene der Greifeinrichtung (42)
angeordnet ist.
7. Werkzeugwechseleinrichtung nach einem der Ansprüche 1
bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkzeugmagazin
ein Kettenmagazin ist.
8. Werkzeugwechseleinrichtung nach einem der vorhergehen
den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Orien
tierung der Werkzeugachse mit Bezug zur Schwenkebene
während der Schwenkbewegung der Greifeinrichtung (42)
erhalten bleibt.
9. Numerisch gesteuerte Bearbeitungsstation zur spanabhe
benden Bearbeitung von Werkstücken (20), mit einer ein
Werkzeug (40) tragenden Arbeitsspindel (16), gekenn
zeichnet durch eine Werkzeugwechseleinrichtung (2) ge
mäß einem der vorhergehenden Ansprüche.
10. Bearbeitungsstation nach Anspruch 9, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Werkzeugmagazine (34) beidseitig der
Arbeitsspindel (16) angeordnet sind und daß die Greif
einrichtung (42) in einer Achsebene der Arbeitsspindel
(16) gelagert ist.
11. Bearbeitungsstation nach Anspruch 9 oder 10, dadurch
gekennzeichnet, daß die Greifeinrichtung (42) oberhalb
der Werkzeugspannvorrichtung (18) gelagert ist.
12. Bearbeitungsstation nach einem der Ansprüche 9 bis 11,
dadurch gekennzeichnet, daß die Relativposition zwi
schen Greifeinrichtung (42), Werkzeugmagazin (34) ei
nerseits und Spindelstock (4) andererseits während der
Werkstückbearbeitung im wesentlichen erhalten bleibt.
13. Bearbeitungsstation nach Anspruch 12, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Werkzeugmagazine (34) und die Greif
einrichtung (42) am Spindelstock (4) gelagert sind.
14. Bearbeitungsstation nach einem der Ansprüche 9 bis 13,
dadurch gekennzeichnet, daß die Bearbeitungsstation ei
ne Drei-Achs-Einheit mit einer NC-Bahnsteuerung ist.
15. Bearbeitungsstation nach einem der Ansprüche 9 bis 14,
gekennzeichnet durch die Verwendung in einer Rundtakt
maschine, die eine Vielzahl von Maschinenstationen auf
weist.
16. Bearbeitungsstation nach einem der Ansprüche 9 bis 14,
gekennzeichnet durch die Verwendung in einer Transfer
straße, die eine Vielzahl von Maschinenstationen auf
weist.
17. Bearbeitungsstation nach einem der Ansprüche 9 bis 14,
gekennzeichnet durch die Verwendung als Bearbeitungs
zentrum mit einer Werkstückzuführeinrichtung.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1995107865 DE19507865A1 (de) | 1995-03-08 | 1995-03-08 | Werkzeugwechseleinrichtung für eine Bearbeitungsstation |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1995107865 DE19507865A1 (de) | 1995-03-08 | 1995-03-08 | Werkzeugwechseleinrichtung für eine Bearbeitungsstation |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE19507865A1 true DE19507865A1 (de) | 1996-09-12 |
Family
ID=7755811
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE1995107865 Withdrawn DE19507865A1 (de) | 1995-03-08 | 1995-03-08 | Werkzeugwechseleinrichtung für eine Bearbeitungsstation |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE19507865A1 (de) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2007062727A2 (de) * | 2005-12-03 | 2007-06-07 | Alfing Kessler Sondermaschinen Gmbh | Bearbeitungsmaschinenanordnung und verfahren zum bearbeiten von pleuelstangen für verbrennungsmotoren |
EP1985410A1 (de) * | 2007-04-27 | 2008-10-29 | IEMCA Giuliani Macchine Italia S.p.A. | Rundtaktwerkzeugmaschine mit automatischem Werkzeugwechsel |
CN115701817A (zh) * | 2023-01-10 | 2023-02-14 | 广东原点智能技术有限公司 | 一种刀库结构及机床 |
-
1995
- 1995-03-08 DE DE1995107865 patent/DE19507865A1/de not_active Withdrawn
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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WO2007062727A2 (de) * | 2005-12-03 | 2007-06-07 | Alfing Kessler Sondermaschinen Gmbh | Bearbeitungsmaschinenanordnung und verfahren zum bearbeiten von pleuelstangen für verbrennungsmotoren |
WO2007062727A3 (de) * | 2005-12-03 | 2007-08-16 | Kessler Kg Maschf | Bearbeitungsmaschinenanordnung und verfahren zum bearbeiten von pleuelstangen für verbrennungsmotoren |
EP1985410A1 (de) * | 2007-04-27 | 2008-10-29 | IEMCA Giuliani Macchine Italia S.p.A. | Rundtaktwerkzeugmaschine mit automatischem Werkzeugwechsel |
CN115701817A (zh) * | 2023-01-10 | 2023-02-14 | 广东原点智能技术有限公司 | 一种刀库结构及机床 |
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