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Nach Art einer Transferstraße ausgebildete Anlage
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zur Werkzeugbearbeitung von Werkstücken Die Erfindung betrifft eine
nach Art einer Transferstraße ausgebildete Anlage zur Werkzeugbearbeitung von Werkstücken,
mit mehreren reihenartig nebeneinander angeordneten Werkzeugmaschinen, an denen
die zu bearbeitenden Werkstücke entlang einer Werkstück-Transportbahn vorbeigeführt
und jeweils nacheinander bearbeitet werden.
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Bei Werkzeugmaschinen einer Transferstraße ist es bisher üblich, die
Werkzeuge von Hand auszuwechseln, wenn mit der jeweiligen Maschine ein anderer Bearbeitungsgang
ausgeführt werden soll. Ein solches Umrüsten der Werkzeugmaschinen ist umständlich
und, da es eine Arbeitskraft erfordert, lohnintensiv.
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Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, eine Anlage der eingangs genannten
Art zu schaffen, bei der
die Werkzeugwechsel auf maschinelle und
programmierbare Weise durchgeführt werden können, so daß eine vollautomatisierte
Bearbeitung von Werkstücken, auch wenn diese unterschiedlich bearbeitet werden müssen,
möglich wird.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Anlage
einen Werkzeugspeicher mit lösbar an ihm in geordneter Anordnung sitzenden und mit
Werkzeugen bestückten Werkzeughaltern sowie einen oberhalb der Werkzeugmaschinen,
an deren Werkzeugkopf die Werkzeughalter austauschbar befestigt sind, angeordneten,
entlang der Werkzeugmaschinenreihe und bis zum Werkzeugspeicher hin und her verfahrbaren
Werkzeugwechsler enthält, wobei die Werkzeughalter auf vorprogrammierbare Weise
mittels einer Halteeinrichtung am Werkzeugwechsler aus dem Werkzeugspeicher entnehmbar
und zu den einzelnen Werkzeugmaschinen überführtbar sind und umgekehrt.
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In dem Werkzeugspeicher werden die Werkzeughalter mit den infrage
kommenden Werkzeugen bereitgestellt.
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Da der Werkzeugwechsler die Werkzeughalter sowohl vom Werkzeugspeicher
und den Werkzeugmaschinen abnehmen als auch an diese abgeben kann, bildet der Werkzeugwechsler
sozusagen ein Transportmittel, das einen Pendelverkehr zwischen dem Werkzeugspeicher
und den einzelnen Werkzeugmaschinen herstellt.
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Die hierfür erforderliche Steuerung des Werkzeugspeichers und des
Werkzeugwechslers, der die Werkzeugmaschinen einzeln anfahren kann, ist für einen
Fachmann ohne weiteres ausführbar. Somit entfällt ein Umrüsten der Werkzeugmaschinen
von Hand.
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Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen
angegeben Gemäß Anspruch 2 ist der Werkzeugspeicher zweckmäßigerweise am Ende der
Werkzeugmaschinenreihe angeordnet.
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Bei einem zwischen den Werkzeugmaschinen angeordneten Speicher würde
sich die Transportlänge der Werkstücke an dieser Stelle vergrößern.
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Ferner ist gemäß Anspruch 3 zweckmäßigerweise vorgesehen, daß der
umlaufend ausgebildete Werkzeugspeicher die Werkzeughalter in einer reihenartigen
Anordnung enthält, so daß jeder Werkzeughalter bzw. jede einem Werkzeughalter zugeordnete
Befestigungseinrichtung am Werkzeugspeicher in eine dem Werkzeugwechsler gegenüberliegende
Position überführbar ist.
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Der Werkzeugspeicher kann somit während aer Zeit, in der der Werkzeugwechsler
hin und her fährt oder in der kein Werkzeugwechsel stattfinden soll, in eine solche
Position gebracht werden, in der der Werkzeugwechsler einen Werkzeughalter an ihn
abgeben oder aufnehmen kann.
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Ist die Ebene des Werzeugspeichers parallel zur Bearbeitungsebene
der Werkstücke angeordnet, können die Werkzeughalter uflter Beibehaltung ihrer räumlichen
Ausrichtung zwischen dem Speicher und den Werkzeugmaschinen hin und her gefahren
werden.
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Eine we-itere zweckmäßige M-aßnahme besteht gemäß Anspruch 5 darin,
daß di-e en Werkzeugkopf enthaltende Einheit der Wer-kzeugm-aschinen horizontal
rechtwinkelig zur Werkstück-Transportb-ahn verfahrbar ist, so daß der Werkzeugkopf
in eine dem Werkzeugwechsler gegenüber liegende Stellung -verfahrbar ist. Dtes ermöglicht
eine ortsfeste Installation der Fahrbahn des Werkzeugwechslers.
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Es versteht sich, daß diese Bewegungen der genannten Maschineneinheiten
in den Programmablauf der Anlage integrierbar sind.
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Des weiteren ist es gemäß Anspruch 6 vorteilhaft, daß der Werkzeugwechsler
parallel zur Werkstück-Transportbahn im Bereich der Merkzeugmaschinen-Vorderseiten
verfahrbar ist.
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In baulich einfacher Weise kann gemäß Anspruch 7 der Werkzeugwechsle-r
an einer die Werkzeugmaschinenreihe und den Werkzeugspeicher-überspannenden Schiene
od.dgl. hängend verfahrbar -se--in.
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Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist gemäß
Anspruch
8 vorgesehen, daß der Werkzeugwechsler'"- ''T" heb- und senkbar sowie um seine Vertikalachse
drehbar angeordnet ist, wobei er mindestens zwei mit gleichem Abstand zur Vertikalachse
angeordnete Halteeinrichtungen für jeweils einen Werkzeughalter aufweist. Im Falle
von zwei Halteeinrichtungen fährt man den Werkzeugwechsler, an dem an einer der
Halteeinrichtungen der aus dem Speicher entnommene Werkzeughalter mit dem als nächstes
zum Einsatz kommenden Werkzeug sitzt, zu der jeweiligen Werkzeugmaschine, wo der
Werkzeugwechsler mit der freien Halteeinrichtung den Werkzeughalter mit dem zuvor
eingesetzten Werkzeug abnimmt, wonach durch eine Drehbewegung des Werkzeugwechslers
der vom Speicher kommende Werkzeughalter in eine dem Werkzeugkopf gegenüberliegende
Position gebracht und an diesem festgelegt wird. Sodann fährt der Werkzeugwechsler
mit dem zuvor benutzten Werkzeug zum Speicher zurück und gibt dort diesen Werkzeughalter
ab. Für einen Werkzeugwechsel ist also nur ein einmaliges Hin- und Herfahren des
Werkzeugwechslers erforderlich.
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Die Heb- und Senkbewegung des Werkzeugwechslers dient zum vertikalen
Abheben der Werkzeughalter vom Speicher und vom Maschinen-Werkzeugkopf bzw. zum
entgegengesetzten Absetzen der Werkzeughalter an diesen.
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Gemäß Anspruch 9 können die Werkzeughalter an ihrer Oberseite eine
über die Werkzeughalterbreite durchgehende Haltenut besitzen, der ein formschlüssig
in die Haltenut passender und in diese einschiebbarer
Haltesteg
als Halteeinrichtung am Werkzeugwechsler zugeordnet ist, oder umgekehrt. Auf diese
Weise läßt sich die Verbindung zwischen dem Werkzeugwechsler und den am Speicher
oder an den Werkzeugmaschinen sitzenden Werkzeughaltern einfach durch horizontales
Verfahren des Werkzeugwechslers herstellen.
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Zum Herstellen der Verbindung zwischen den Werkzeughaltern und dem
Speicher bzw. den Werkzeugköpfen kann gemäß Anspruch 10 in ähnlicher Weise vorgesehen
sein, daß die Werkzeughalter an ihrer dem Werkzeug abgewandten Rückseite eine im
am Werkzeugkopf befestigten Zustand vertikal verlaufende Stecknut aufweisen und
daß die Werkzeugköpfe der Werkzeugmaschinen sowie der Werkzeugspeicher als Befestigungs~
einrichtungen formschlüssig in die Stecknut passende und in diese einschiebbare
Steckteile besitzen, oder umgekehrt. Die jeweilige Stecknut und das jeweilige Steckteil
lassen sich durch eine Vertikalbewegung des Werkzeugwechslers, steht dieser mit
dem betreffenden Werkzeughalter beispielsweise gemäß Anspruch 9 in Eingriff, in
oder ausser Eingriff miteinander bringen.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nun anhand der Zeichnung
beschrieben. Es zeigen jeweils in schematischer Darstellung: Fig. 1 eine erfindungsgemäße
Anlage in Draufsicht,
Fig. 2 die Anlage gemäß Fig. 1 in Vorderansicht
gemäß Pfeil II, wobei die Werkstück-Transportbahn entfernt ist, Fig. 3 einen Ausschnitt
aus Fig. 1, wobei hier der in Fig. 1 fehlende Werkzeugwechsler eingezeichnet ist,
Fig. 4 die Anordnung nach Fig. 3 im Vertikalschnitt gemäß Linie IV-IV und Fig. 5
einen Werkzeughalter schräg von hinten gesehen.
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Die in der Zeichnung dargestellte Anlage ist nach Art einer Transferstraße
ausgebildet und dient zur Werkzeugbearbeitung von Werkstücken. Es ist eine Mehrzahl
von reihenartig in paralleler Ausrichtung zueinander nebeneinander angeordneten
Werkzeug -maschinen 1,2,3 vorhanden, die entlang einer Werkstück-Transportbahn 4
seitlich an dieser aufgestellt sind. Auf der Transportbahn 4 werden auf übliche
und hier nicht weiter interessierende Weise die zu bearbeitenden Werkstücke nacheinander
an den einzelnen Werkzeugmaschinen vorbeigeführt. Diese führen nacheinander die
gewünschten Arbeiten an den Werkstücken aus. Die Werkzeugmaschinen weisen jeweils
einen dem Werkstück-Transportbahn 4 zugewandten Werkzeugkopf 5 auf, an dem ein Werkzeughalter
6 austauschbar befestigt ist, in dem das jeweilige
Werkzeug 7,
im Falle der Werkzeugmaschine 3 beispielsweise ein Bohr-er, festgelegt ist.
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Die den Werkzeugkopf 5 aufweisende und die Antriebsspindel für das
jeweilige Werkzeug sowie deren Antrieb enthaltende Einheit 8 der Werkzeugmaschinen
ist horizontal rechtwinkelig zur Werkstück-Transportbahn 4 verfahrbar. Hierzu ist
am Maschinenbett 9 eine entsprechend gerichtete Längsführung 10 vorhanden. Die Bewegung
der Einheit 8 in diese Richtung ermöglicht das Zustellen des jeweiligen Werkzeugs
zu den Werkstücken. Die genannte Verfahrbarkeit der Einheit 8 ist noch aus einem
anderen Grunde von Bedeutung, auf den später zurückgekommen werden wird.
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Die Anlage enthält ferner einen Werkzeugspeicher 11, der beim Ausführungsbeispiel
am Ende der Werkzeugmaschinenreihe angeordnet ist. An dem Werkzeugspeicher 11 sitzen
in geordneter Anordnung mit Werkzeugen bestückte Werkzeughalter 6, die vom Werkzeugspeicher
abnehmbar sind. Der Werkzeugspeicher ist ein ebenes Gebilde, beim Ausführungsbeispiel
eine Kreisscheibe, an der jeweils einem Werkzeughalter zugeordnete Befestigungseinrichtungen
12 angeordnet sind. Diese Befestigungseinrichtungen bzw. die an ihnen angebrachten
Werkzeughalter bilden eine über den Umfang verlaufende Reihe, wobei der Werkzeugspeicher
11 ausserdem umlaufend ausgebildet ist (Achse 13), so daß jeder Werkzeughalter 6
bzw. jede einem Werkzeughalter
zugeordnete Befestigungseinrichtung
12 in eine Position überführbar ist, in der er bzw. sie einem noch zu beschreibendem
Werkzeugwechsler gegenüberliegt. Der Werkzeugspeicher kann im einzelnen auch anders
ausgebildet sein, so kann er beispielsweise eine die Befestigungseinrichtungen für
die Werkzeughalter tragende, umlaufende Kette aufweisen. Die Ebene des Werkzeugspeichers
11 ist beim Ausführungsbeispiel parallel zur Bearbeitungsebene der Werkstücke, d.h.
parallel zur Längsrichtung der Werkstück-Transportbahn 4 und rechtwinkelig zu dieser
stehend angeordnet.
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Die im Werkzeugspeicher 11 befindlichen und die an den Werkzeugmaschinen
sitzenden Werkzeughalter können gegeneinander ausgetauscht werden. Hierzu ist oberhalb
der Werkzeugmaschinen ein entlang der Werkzeugmaschinenreihe und bis zum Werkzeugspeicher
11 hin und her verfahrbarer Werkzeugwechsler 13 mit einer Halteeinrichtung vorhanden,
mit dessen Hilfe die Werkzeughalter 6 aus dem Werkzeugspeicher 11 entnehmbar und
zu den einzelnen Werkzeugmaschinen überführbar sind und umgekehrt.
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Der Werkzeugwechsler 13 ist parallel zur Werkstück-Transportbahn 4
im Bereich der Werkzeugmaschinen-Vorderseiten verfahrbar. Hierzu ist beim Ausführungsbeispiel
eine die Werkzeugmaschinenreihe und den Werkzeugspeicher 11 überspannende Schiene
14
(in Fig. 1 nur gestrichelt angedeutet) vorgesehen, an der der Werkzeugwechsler 13
hängend befestigt ist.
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Hierzu dient ein an der Schiene 14 geführter Wagen 15. Der Wgen 15
steht in Mitnahmeverbindung mit einer nur strichpunktiert angedeuteten Kette 16,
die einen umschaltbaren Antrieb besitzt, so daß sich der Wagen 15 hin und her fahren
läßt.
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Der Werkzeugwechsler 13 ist in Richtung gemäß Doppelpfeil 17 vertikal
heb- und senkbar sowie um seine Vertikalachse 18 drehbar. Die Antriebseinrichtungen
hierfür sind nicht eingezeichnet, hierfür stehen die üblichen Möglichkeiten zur
Verfügung. Er weist ferner einen an die Unterseite seiner vertikalen Hubstange 19
rechtwinkelig T-ähnlich angesetzten Haltearm 20 auf, der an jedem seiner Enden mit
gleichem Abstand zur Vertikalachse 18 eine Halteeinrichtung 21, 22 für jeweils einen
Werkzeughalter 6 aufweist. Diese Halteeinrichtungen 21,22 werden beim Ausführungsbeispiel
jeweils von einem im Querschnitt schwalbenschwanzförmigen Haltesteg (siehe Fig.
4) gebildet, der nach unten hin vor den Arm 20 vorsteht und sich parallel zur Längsrichtung
des Arms 20 erstreckt.
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Insbesondere aus Fig. 5 geht hervor, daß die Werkzeughalter 6 an ihrer
Oberseite, die am am Werkzeugspeicher 11 sitzenden Zustand radial aussen angeordnet
ist, eine über die Werkzeughalterbreite b durchgehende Haltenut 23, z.B. eine Schwalbenschwanznut,
besitzen.
Die Haltestege 21,22 des Werkzeugwechslers passen formschlüssig in die Haltenut
23 und sind in diese einschiebbar. Die Anordnung könnte auch umgekehrt getroffen
sein, d.h. an den Werkzeughaltern könnte ein Haltesteg und am Werkzeugwechsler könnten
Haltenuten vorgesehen sein.
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Aus Fig. 5 geht des weiteren hervor, daß die Werkzeughalter 6 an ihrer
dem Werkzeug 7 abgewandten Rückseite eine im am Werkzeugkopf 6 befestigten Zustand
vertikal verlaufende Stecknut 24, die wiederum schwalbenschwanzförmig sein kann,
aufweisen. Die Werkzeugköpfe 6 der Werkzeugmaschinen sowie der Werkzeugspeicher
11 besitzen beim Ausführungsbeispiel als Befestigungseinrichtungen für die Werkzeughalter
in die genannte Stecknut 24 passende und in diese einschiebbare Steckteile. Die
am Werkzeugspeicher 11 sitzenden Steckteile sind mit der Bezugsziffer 12 und die
Steckteile der Werkzeugköpfe durch die Bezugsziffer 25 gekennzeichnet. Bei den Steckteilen
12,25 handelt es sich also um bei der dargestellten Ausführungsform ebenfalls schwalbenschwanzförmige
Leisten od.dgl. Auch hier könnte die Anordnung umgekehrt getroffen sein, d.h. man
könnte an den Werkzeughaltern vorstehende Steckteile und am Werkzeugspeicher sowie
an den Werkzeugköpfen Stecknuten vorsehen.
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Die geschilderte Anlage wirkt wie folgt: An einer der Werkzeugmaschinen,
beispielsweise an der Werkzeugmaschine 3, soll das Werkzeug 7 ausgewechselt und
durch ein anderes Werkzeug ersetzt werden, das im Werkzeugspeicher 11 gespeichert
ist.
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Hierzu wird zunächst der Werkzeugspeicher 11 in die dargestellte Position
gedreht, in der der das gewünschte Werkzeug tragende Werkzeughalter der Schiene
14 gegenüberliegt. Der Werkzeugwechsler wird dann mit seinem einen Haltesteg 22
in Höhe der Haltenut des Werkzeughalters gebracht und anschließend so weit auf der
Schiene 14 verfahren, daß der Haltesteg 22 in die Haltenut 23 eingreift.
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Anschließend wird der Werkzeugwechsler vertikal nach oben gehoben,
wodurch der Werkzeughalter von dem Steckteil 12 am Werkzeugwechsler abgezogen wird.
Der Werkzeughalter 6 mit dem gewünschten Werkzeug hängt dann frei am Werkzeugwechsler
oberhalb des Werkzeugspeichers. Hierauf fährt der Werkzeugwechsler zu der Werkzeugmaschine
(Fig. 2).
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Deren Einheit 8 wird vorher oder gleichzeitig so weit horizontal rechtwinkelig
zur Werkstück-Transportbahn 4 verfahren, daß der Werkzeugkopf 5 bzw. der an ihm
sitzende Werkzeughalter unterhalb der Bewegungsbahn des Werkzeugwechslers liegt.
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Der Werkzeugwechsler 13 wird ein kurzes Stück neben der Werkzeugmaschine
3 gestoppt und abgesenkt,
bis sein freier Haltesteg 21 neben der
Haltenut 23 des Werkzeughalters am Werkzeugkopf zu liegen kommt. Durch horizontales
Verfahren des Werkzeugwechslers gelangt der freie Haltesteg 21 in die Haltenut.
Der Werkzeugwechsler wird sodann wieder angehoben, so daß der auszuwechselnde Werkzeughalter
von der Werkzeugmaschine 3 freikommt, indem der Werkzeughalter von dem Steckteil
25 abgezogen wird. Hierauf wird der Arm 20 des Werkzeugwechslers 13 um 1800 gedreht,
so daß der vom Werkzeugspeicher kommende Werkzeughalter oberhalb dem Haltesteg am
Werkzeugkopf der Maschine 3 zu liegen kommt.
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Durch Absenken des Werkzeugwechslers gelangt der neue Werkzeughalter
in Steckverbindung mit dem Werkzeugkopf. Der Haltesteg 22 des Werkzeugwechslers
wird dann durch dessen seitliches Verfahren aus dem Werkzeughalter gezogen. Am Werkzeugwechsler
sitzt nun nur noch der Werkzeughalter mit dem alten Werkzeug, der vom Werkzeugwechsler
in der gewünschten Höhe oberhalb der Werkzeugmaschinen zum Speicher 11 gefahren
und dort auf das Steckteil 12 aufgesetzt wird.
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Die Werkzeughalter 6 können eine Drehlagerung für das jeweilige Werkzeug
enthalten, die beim Aufstecken auf den Werkzeugkopf selbsttätig mit der Antriebsspindel
gekuppelt wird.
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Zwischen den Werkzeugmaschinen ist genügend Platz
für
das Einfahren des Werkzeugwechslers vorhandeij.
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Die geschilderten Bewegungsabläufe können programmgesteuert ablaufen.
Auf diese Weise können zu vorbestimmten Zeitpunkten an den Werkzeugmaschinen, die
vom Werkzeugwechsler einzeln angefahren werden können, die Werkzeuge gegen Werkzeuge
des Werkzeugspeichers ausgetauscht werden.