DE3644024A1

DE3644024A1 - Werkzeugversorgungssystem fuer programmgesteuerte werkzeugmaschinen

Info

Publication number: DE3644024A1
Application number: DE19863644024
Authority: DE
Inventors: Werner Babel
Original assignee: Maho AG
Current assignee: Deckel Maho GmbH
Priority date: 1986-12-22
Filing date: 1986-12-22
Publication date: 1988-06-30
Also published as: DE3644024C2

Description

Die Erfindung betrifft ein Werkzeugversorgungssystem zur Beschickung der Werkzeugmagazine von mehreren programmge steuerten Werkzeugmaschinen, insbesondere von in ein fle xibles Fertigungssystem integrierten Bearbeitungszentren.

Bei flexiblen Fertigungssystemen mit programmgesteuerten Bearbeitungsmaschinen, Handhabungsautomaten sowie ver schiedenen Typen von Förder- und Transporteinrichtungen, ergeben sich Probleme nicht nur aus einer optimierten Be reitstellung, Handhabung und Bearbeitung der Werkstücke, sondern die Vielzahl von Arbeitsvorgängen, die in den mit einander verknüpften Werkzeugmaschinen an unterschiedli chen Werkstücken mit einer entsprechend hohen Anzahl ver schiedener Werkzeuge ausgeführt werden müssen, verlangen einen entsprechend hohen Automatisierungsgrad auch der Zufuhr und Besetzung der Magazine der Werkzeugmaschinen mit einer entsprechend großen Vielzahl von Werkzeugen. Dies gilt insbesondere für flexible Fertigungssysteme, bei denen möglichst keine manuellen Eingriffe mehr vorgenommen werden sollen. Die bisherige Beschickung der Magazine der einzelnen Werkzeugmaschinen und Bearbeitungszentren manu ell durch ausgebildetes Fachpersonal ist zeitaufwendig und in der Regel nur bei stillstehender Maschine durchzufüh ren. Die Beschickung der Maschinenmagazine mit Werkzeugen unter Verwendung von speziell ausgebildeten Flurförderwa gen ist zwar möglich, bereitet in der Praxis jedoch erheb liche Schwierigkeiten, weil die Flurförderwagen entweder auf festen Gleisen fahren oder mit Hilfe von im Fundament verlegten Induktionsschleifen gesteuert werden müssen.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Werkzeugversorgungssy stem für programmgesteuerte Werkzeugmaschinen, insbesonde re für in flexible Fertigungssysteme integrierte Bearbei tungszentren, zu schaffen, das die vollautomatische Ver sorgung der verschiedenen Magazine der Werkzeugmaschinen mit den jeweils benötigten Werkzeugen ermöglicht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen er sten in einer horizontalen Schleife verlegten Endlosförde rer zum Transport von codierten Werkzeugträgern, einen zweiten in einer vertikalen Schleife verlegten Endlosför derer, dessen Obertrum in der Ebene des ersten Endlosför derers zwischen diesem und den Werkzeugmagazinen der Werk zeugmaschinen verläuft, durch Vorrichtungen zur Übergabe der Werkzeuge von einem Werkzeugspeicher in die Werkzeug träger auf dem ersten horizontalen Endlosförderer sowie von einem Förderer zum anderen, durch mindestens einen Werkzeugspeicher neben dem ersten Endlosförderer und durch Werkzeugwechsler an jeder Werkzeugmaschine zur gezielten Entnahme einzelner codierter Werkzeuge aus den auf dem zweiten Endlosförderer befindlichen Werkzeugaufnahmen und zur Übergabe dieser Werkzeuge in das jeweilige Maschinen magazin sowie durch mindestens eine Schreib-Lesestation zum Einschreiben und/oder Erfassen der Codierung der Werk zeugträger bzw. der Werkzeuge.

Der Erfindung liegt die Idee zugrunde, den Werkzeugbedarf und somit den Werkzeugvorrat für verschiedene Werkstücke, die auf unterschiedlichen programmgesteuerten Werkzeugma schinen bearbeitet werden, in einem zentralen Magazin zu lagern und von einem zentralen Rechner zu verwalten. Durch die miteinander verknüpften Transportvorrichtungen, d. h. durch die Gliederförderer, die auch als Kettenbänder oder Scharnier-Kettenbänder ausgebildet sein können, werden die Werkzeuge gezielt und vom Rechner überwacht an die Werk zeugmagazine der verschiedenen Bearbeitungszentren ver teilt. Dadurch läßt sich der erforderliche Werkzeugbedarf reduzieren, da gegenüber bekannten Systemen die Werkzeuge jeder der in das Bearbeitungssystem integrierten Maschine zugeordnet werden können. Außerdem ist das erfindungsge mäße Werkzeugversorgungssystem so flexibel, daß die mit den Werkzeugen zu versorgenden Maschinen nicht in einer festen Matrix angeordnet sein müssen, sondern frei wählba re Positionen einnehmen können.

Zweckmäßig werden die Werkzeugträger durch Reibschluß auf dem ersten und - nach Übergabe - auf dem zweiten Glieder bandförderer transportiert und mit Hilfe von Sensoren, Endschaltern sowie von Positioniereinrichtungen in den vorgegebenen Wechselstellungen genau ausgerichtet und ge gen willkürliche Bewegungen gesichert. Auf diese Weise wird das zuvor vom zentralen Rechner bzw. von der zentra len Steuereinheit der jeweiligen Maschine zugeordnete Werkzeug in eine definierte Wechselstellung im Zugriffs bereich von Werkzeugwechslern gebracht, dessen Greifer dieses Werkzeug aus seinem Träger herausziehen und nach einer Schwenkbewegung um 180° während der Rückzugsbewegung in die vorgesehene Werkzeugaufnahme des maschineneigenen Werkzeugmagazins einsetzt.

Von besonderem Vorteil ist es, daß nicht nur die Werkzeug kegel sondern darüber hinaus auch die Werkzeugträger einen Codeträger aufweisen, was bei Passieren von Kontrollstel len ein automatisches berührungsloses Auslesen der Daten ohne Unterbrechung der Transportbewegung sowie das darauf folgende Einleiten von dementsprechenden Positioniervor gängen ermöglicht.

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Werkzeugversor gungssystems besteht darin, daß gleichzeitig eine Vielzahl von Werkzeugen verschiedenster Ausführung, Form und Größe mit unterschiedlichen Zielvorgaben transportiert werden können. Dabei dient der zweite, in einer vertikalen Schleife verlegte Gliederbandförderer, der taktweise oder kontinuierlich angetrieben wird und dessen Obertrum in entgegengesetzter Richtung zum ersten Gliederbandförderer läuft, einerseits als Pufferstrecke für die einzuwechseln den Werkzeuge, ohne daß der Werkzeugtransport auf dem er sten Gliederbandförderer beeinträchtigt wird, sowie ande rerseits auch zum Transport der Werkzeuge von einem der Bearbeitungszentren zu einem anderen.

Weitere zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind Ge genstand der Unteransprüche.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel des erfindungs gemäßen Werkzeugversorgungssystems anhand der Zeichnung im einzelnen beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 ein Werkzeugversorgungssystem für zwei Bearbeitungszentren;

Fig. 2 den zweiten Gliederbandförderer im Quer schnitt mit einem Werkzeugträger und einem Werkzeug.

Die in Fig. 1 dargestellten beiden Bearbeitungszentren I und II sind nebeneinander angeordnet und werden von einem gemeinsamen Zuführsystem automatisch mit Werkstücken be schickt, die auf Paletten aufgespannt sind. Jedes Bearbei tungszentrum I und II weist an seinem hinteren Teil ein in fünf Schleifen verlaufendes Kettenmagazin 1, 2 und einen - nicht dargestellten - Werkzeugwechsler herkömmlicher Konstruktion zum programmgesteuerten Ein- und Auswechseln der Werkzeuge in die und aus der jeweiligen Arbeitsspindel auf.

An der Rückseite der beiden Bearbeitungszentren I und II befindet sich das erfindungsgemäße Werkzeugversorgungs system, das aus einem ersten, in einer horizontalen Schleife verlegten Gliederbandförderer 3, aus einem in einer vertikalen Schleife zwischen einem Strang des ersten Förderers 3 und der Rückseite der beiden Bearbeitungszen tren I und II angeordneten zweiten Gliederbandförderer 4, aus einem Werkzeugwechsler 5, 6 pro Bearbeitungszentrum I, II und aus Überführungseinrichtungen 7, 8 zur Übergabe der auf Werkzeugträgern 10 montierten Werkzeuge 11 von einem Förderer zum anderen besteht. Ferner sind mehrere Identi fizierungsvorrichtungen 13 sowie Schreib- und Lesesta tionen 14 zum Codieren und Erfassen des jeweils gesonder ten Codes an den Werkzeugen 11 und ihren Trägern 10 an der Bewegungsbahn der Werkzeugträger 10, d. h. neben den Förderern 3, 4 vorgesehen. Neben dem rückwärtigen Strang des ersten horizontalen Gliederbandförderers 3 befinden sich ein Werkzeugspeicher 15 sowie eine Abführstation 16 für die gebrauchten Werkzeuge mit je einem in geeigneter Weise ausgebildeten Werkzeugwechsler 17, der die Werkzeuge 11 aus ihren Werkzeugträgern 10 entnimmt bzw. sie in die auf dem horizontalen Förderer 3 verbleibenden Werkzeug träger 10 einsetzt. Der erste horizontal verlaufende Glie derbandförderer 3 läuft kontinuierlich in der Richtung der eingezeichneten Pfeile um. Der zweite in vertikaler Schleife verlegte Gliederbandförderer 4 kann entweder taktweise oder auch kontinuierlich angetrieben sein, wobei sein Obertrum in Pfeilrichtung entgegen der Richtung des parallel verlaufenden Stranges des ersten Gliederbandför derers 3 läuft. In Fig. 1 sind die neuen in die Werkzeug magazine 1, 2 einzuwechselnden Werkzeuge durch einen Kreis mit innerem Kreuz und die gebrauchten Werkzeuge durch einen leeren Kreis gekennzeichnet.

Fig. 2 zeigt den in vertikaler Schleife verlaufenden zwei ten Gliederbandförderer 4 zusammen mit einem Werkzeugträ ger 10 und einem Fräswerkzeug 11. In einem kastenförmigen Gehäuse 20 dieses Gliederbandförderers 4 mit einem hori zontalen Boden 21 und vertikalen Seitenwänden 22, 23 sind innere Querstreben 24 befestigt, die zwei seitliche Füh rungsschienen 25, 26 von U-förmigem Querschnitt festlegen. Auf den oberen horizontalen Schenkeln der beiden Führungs schienen 25, 26 sind zwei - ggf. mit einem Gleitbelag be schichtete - Tragschienen 27, 28 mit freiem Zwischenraum angeordnet und an den Seitenwänden 22, 23 befestigt. Auf diesen Tragschienen 27, 28 gleitet das Obertrum einer Gliederkette 30. Das Untertrum der Gliederkette 30 stützt sich gleitend auf den unteren horizontalen Schenkeln der beiden Führungsschienen 25, 26 ab. Die Gliederkette 30 besteht aus Tragplatten 32 mit ebener Oberfläche und Scharnierbuchsen 33 an ihren Unterseiten, die durch hori zontale Scharnierbolzen 34 gelenkig miteinander verbunden sind.

Auf den Tragplatten 32 des Obertrums liegen die Werkzeug träger 10 lose auf und sind von den oberen Abschnitten der beiden Seitenwände 22, 23 sowie deren oberem eingebogenen Rand 35, 36 geführt. Jeder Werkzeugträger weist eine form steife Platte 37 auf, auf deren einer Seite Tragsäulen 38 und an deren anderer Seite ein Klotz 39 mit einem Codeträ ger 40 befestigt sind. Am oberen Ende der Tragsäulen 38 sind die Doppelbügel 41 eines Werkzeughalters angelenkt, die entsprechend den in den Kettenmagazinen 1, 2 verwende ten Werkzeughaltern ausgebildet sein können. Gegenüber den beiden Doppelbügeln 41 ist eine Greiferzange 42 eines Werkzeugwechslers 5 bzw. 6 dargestellt, die in Richtung des Doppelpfeils horizontal vorgeschoben wird und den mit einer Codierung 43 versehenen ISO-Kegel 44 des Werkzeugs 11 ergreift.

Die Arbeitsweise des vorstehend beschriebenen Werkzeugver sorgungssystems ist folgende:

Der Werkzeugspeicher 15 hat eine entsprechend der Anzahl und Größe der zu versorgenden Bearbeitungszentren I; II ausgelegte Aufnahmekapazität und kann als sog. Paterno ster-Schrank mit in verschiedenen Etagen reihenförmig an geordneten Werkzeugaufnahmen ausgebildet sein. Seine Werk zeugaufnahmen werden in herkömmlicher Weise mit Werkzeugen besetzt, deren Besonderheiten zuvor in die Codierung 43 eingeschrieben sein können. Ein Lesekopf gibt die Positionen der verschiedenen Werkzeuge 11 im Speicher 15 in den zentralen Rechner ein. Auf entsprechende Steuer befehle hin wird der Werkzeugwechsler 17 aktiviert, der daraufhin vor eine der Werkzeugaufnahmen im Speicher 15 fährt, diesem das vorgewählte Werkzeug entnimmt und es in einen zuvor in der Übergabeposition auf dem ersten konti nuierlich umlaufenden Gliederbandförderer 3 bereitgestell ten Werkzeugträger 10 übergibt. In Fig. 1 sind vor dem Speicher 15 insgesamt vier neue - durch ein Kreuz gekenn zeichnete - Werkzeuge 11 in einem Stauabschnitt 50 des er sten Gliederbandförderers 3 dargestellt. Die dem Speicher 15 zugeordnete Schreib- und Lesestation 14 erfaßt die Da ten aus dem Codeträger 40 des Werkzeughalters 10 bzw. schreibt eine neue Adressierung in diesen Codeträger 40 ein. Nach ggf. mechanischem Lösen der den Stau der Werk zeugträger 10 im Abschnitt 50 bewirkenden Bremsung werden die Werkzeugträger 10 durch Reibungsschluß auf dem ersten Gliederbandförderer 3 mitgenommen und gelangen dabei vor eine der Lesestationen 13, in denen der Code des Werkzeug trägers 10 ausgelesen und an die zentrale Steuereinheit (Rechner) eingegeben wird. Diese betätigt eine Bremsvor richtung 60, die als Reibungsbremse oder auch als in die Bewegungsbahn einschwenkbare Anschläge im Bereich der ei nen oder anderen Überschiebevorrichtung 8 bzw. 10 ausge bildet sein können. Der ausgewählte Werkzeugträger 10 wird von einer dieser Überschiebevorrichtungen auf einen Leer platz des Obertrums des zweiten Gliederbandförderers 4 überschoben, dessen eingabeseitige Seitenwand 22 in diesen Bereichen einen ausreichend großen Ausschnitt aufweist. Auf diesem zweiten Förderer 4 wird der Werkzeugträger 10 durch Reibungsschluß seiner Platte 37 mit der Tragplatte 32 vor eine der Lesestationen 14 des einen oder anderen Bearbeitungszentrums I oder II transportiert. Auf einen entsprechenden Befehl des Rechners bzw. der Programmsteue rung wird der der jeweiligen Lesestation zugeordnete Werk zeugwechsler 5 bzw. 6 transportiert, dessen Greiferzange das Werkzeug 11 erfaßt und nach einer Verdrehung um 180° in die entsprechende Werkzeugaufnahme des Kettenmagazins 1 oder 2 einschiebt. Die Werkzeugwechsler 5, 6 sind als sog. Doppelgreifer ausgebildet, die an einem horizontal ver schiebbar gelagerten und um 180° um eine Schrägachse ver drehbaren Winkelkopf zwei diametral gegenüberliegende Arme mit je einer Greiferzange aufweisen. Das Aus- und Einwech seln der Werkzeuge kann daher unmittelbar hintereinander ausgeführt werden. Damit ist das Einwechseln eines neuen Werkzeuges in das dem einen oder anderen Bearbeitungszen trum zugehörende Werkzeugmagazin abgeschlossen.

Das Auswechseln gebrauchter Werkzeuge aus dem einen oder anderen Kettenmagazin 1, 2 erfolgt im wesentlichen auf gleiche Weise in umgekehrter Reihenfolge. Ein leerer Werk zeugträger wird aus dem zweiten Gliederbandförderer 4 vor den Werkzeugwechsler 5 oder 6 des einen oder anderen Ket tenmagazins 1 bzw. 2 gefahren. Daraufhin entnimmt der Werkzeugwechsler 5 bzw. 6 dem Kettenmagazin das gebrauchte Werkzeug und übergibt dieses an den zuvor positionierten Werkzeugträger 10. Dieser wird vom Förderer 4 anschließend vor die zugeordnete Überschiebevorrichtung 7 bzw. 8 ver fahren und durch Betätigen von z. B. Anschlägen od. dgl. ausgerichtet positioniert, woraufhin dann durch Betätigung dieser Überschiebevorrichtung 7 bzw. 8 der Werkzeugträger 10 zusammen mit dem gebrauchten Werkzeug auf den ersten kontinuierlich umlaufenden Förderer 3 gelangt. Durch Rei bungsschluß erfolgt der Transport dieses Werkzeugträgers bis in eine Stauzone 51 vor der Entladestation 16, deren Leseeinrichtung den Code dieses Werkzeugträgers erfaßt und deren Werkzeugwechsler 17 nach einem entsprechenden Befehl vom zentralen Rechner das Werkzeug aus dem zuvor genau po sitionierten Werkzeugträger entnimmt.

Die Erfindung ist nicht auf die dargestellte Ausführung beschränkt. Insbesondere können statt eines einzigen ver tikalen Gliederbandförderers 4 auch je ein in einer verti kalen Schleife verlegter Gliederbandförderer pro Bearbei tungszentrum vorgesehen sein. Ferner kann das Überschieben der Werkzeugträger 10 vom ersten auf den zweiten Glieder bandförderer - und umgekehrt - nur in einer einzigen Über schiebestation erfolgen.

Claims

1. Werkzeugversorgungssystem für mehrere programmgesteuer te Werkzeugmaschinen, insbesondere für in ein flexibles Fertigungssystem integrierte Bearbeitungszentren, gekennzeichnet durch

a) einen ersten, in einer horizontalen Schleife verlegten Endlosförderer (3) zum Transport von codierten Werk zeugträgern (10),
b) einen zweiten, in einer vertikalen Schleife verlegten Endlosförderer (4), dessen Obertrum in der Ebene des ersten Endlosförderers (3) zwischen diesem und den Werkzeugmagazinen (1, 2) der Werkzeugmaschinen I, II verläuft,
c) mindestens einen Werkzeugspeicher (15) neben dem ersten Endlosförderer (3),
d) Vorrichtungen (7 8) zur Übergabe der Werkzeugträger (10) von einem Endlosförderer zum anderen,
e) einen Werkzeugwechsler (5, 6) an jeder Werkzeugmaschine I, II zur gezielten Entnahme einzelner codierter Werk zeuge (11) aus den auf dem Obertrum des zweiten Endlos förderers (4) befindlichen Werkzeugträgern und zu ihrer Übergabe in das Werkzeugmagazin (1, 2),
f) mindestens eine Schreib- und Lesestation (14) zum Ein schreiben und Erfassen der Codierung (40, 43) auf dem Werkzeugträger (10) bzw. am Werkzeugkegel (44) neben jeder der Werkzeugmaschinen I, II.

2. Werkzeugversorgungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkzeugträger (10) im Reibungsschluß auf dem je weiligen Endlosförderer (3, 4) aufliegen.

3. Werkzeugversorgungssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkzeugträger (10) an Seitenschienen (22, 23) der Endlosförderer (3, 4) geführt sind.

4. Werkzeugversorgungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich des ersten Endlosförderers (3) mindestens ein Stauabschnitt (50; 51) vorgesehen ist.

5. Werkzeugversorgungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß neben dem Werkzeugspeicher (15) eine Schreib- und Lesestation (14) zum Codieren der Werkzeugträger (10) vor gesehen ist.

6. Werkzeugversorgungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Endlosförderer (3) ein kontinuierlich umlau fender Gliederbandförderer ist.

7. Werkzeugversorgungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Endlosförderer (4) ein kontinuierlich oder taktweise angetriebener Gliederbandförderer ist, dessen Obertrum parallel neben einem Strang des ersten Endlosför derers (3) in dessen Gegenrichtung läuft.

8. Werkzeugversorgungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkzeugträger (10) seitlich geführt in Reibungs schluß auf dem zweiten Endlosförderer (4) aufliegen, der Stauabschnitte im Bereich der jeweiligen Werkzeugmagazine (1, 2) der Maschine I, II aufweist.

9. Werkzeugversorgungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß pro Werkzeugmagazin (1, 2) zwei Übergabestationen zum Überschieben ausgewählter Werkzeugträger (10) von einem Endlosförderer zum anderen vorgesehen sind.

10. Werkzeugversorgungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Werkzeugträger (10) aus einer formsteifen Platte (37) besteht, die auf der ebenen Oberfläche der Tragplatte (32) eines Gliederbandes aufliegt, sowie aus einem die Co dierung (40) tragenden Bock (39) und an seitlichen Säulen (38) befestigten Doppelbügeln (41) zur Halterung des Werk zeugkegels (44) besteht.