DE3819210A1 - Werkzeugwechseleinrichtung fuer ein nc-gesteuertes fertigungssystem - Google Patents
Werkzeugwechseleinrichtung fuer ein nc-gesteuertes fertigungssystemInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Werkzeugwechseleinrichtung der
im Oberbegriff des Anspruches 1 genannten Art.
Bei modernen NC-gesteuerten Fertigungssystemen, sogenannten
flexiblen Fertigungssystemen sind im allgemeinen mehrere Werk
zeugmaschinen über eine Werkstückzuführungs- und Abführungs
einrichtung miteinander verbunden, so daß die zu bearbeiten
den Werkstücke von einem Aufspannplatz oder einem Speicher
je nachdem, welche Arbeiten auszuführen sind, einer der Werk
zeugmaschinen oder nacheinander mehreren Werkzeugmaschinen
zugeführt und nach der Bearbeitung wieder zu einem Speicher
transportiert werden können.
Die Werkzeugmaschinen sind im allgemeinen jeweils mit einem
eigenen Werkzeugmagazin versehen, in welchem codierte Werk
zeuge in regelloser Zufallsverteilung angeordnet sein können,
wobei eine an der Maschine vorgesehene Detektoreinrichtung
der Steuerung meldet, welche Werkzeuge sich an welchen Maga
zinplätzen befinden. Da die Werkzeugmagazine nur eine begrenz
te Kapazität haben, ist es erforderlich, daß die Magazine von
Zeit zu Zeit mit neuen Werkzeugen bestückt werden, sei es,
daß für die Bearbeitung anderer Werkstücktypen andere Werk
zeuge erforderlich sind oder daß abgenutzte oder beschädig
te Werkzeuge ausgewechselt werden müssen.
Es ist bereits bekannt, auf besonderen Vorbereitungsplätzen
Paletten vorzubereiten, welche die für die Neubestückung eines
bestimmten Werkzeugmagazins benötigten Werkzeuge enthalten.
Die Palette wird dieser Werkzeugmaschine zugeführt; der Aus
tausch der Werkzeuge zwischen der Palette und dem Werkzeug
magazin erfolgt beispielsweise von Hand oder mittels Handha
bungseinrichtungen. Damit aus den auf der Palette befindli
chen Werkzeugen die für den Austausch bestimmten Werkzeuge
herausgesucht werden können, ist es erforderlich, daß diese
Werkzeuge in irgendeiner Weise gekennzeichnet sind. Bei ei
nem Austausch von Hand kann die Bedienungsperson die Werk
zeugcodierung oder eine andere Kennzeichnung der auf der
Palette befindlichen Werkzeuge lesen und die für den Austausch
bestimmten Werkzeuge entnehmen, um sie gegen Werkzeuge im
Werkzeugmagazin auszutauschen. Gesteuerte Handhabungseinrich
tungen sind jedoch nicht in der Lage, die Codierung oder an
dere Kennzeichnungen der Werkzeuge zu lesen und aus der Men
ge der auf der Palette befindlichen Werkzeuge die richtigen
Werkzeuge herauszusuchen. Es ist deshalb in diesem Fall er
forderlich, die Werkzeuge platzcodiert anzuordnen, d.h. mit
einer bestimmten, der Steuerung bekannten Ordnung. Dadurch
wird der Aufwand für die Bestückung der Paletten am Vorbe
reitungsplatz für diese Paletten beträchtlich erhöht, da die
Bedienungsperson sehr sorgfältig arbeiten muß. Fehler bei der
Bestückung von Paletten führen im allgemeinen zu erheblichem
Ausschuß, zu beschädigten Werkzeugen, zu beschädigten Werk
zeugmaschinen und damit zu unproduktiven Stillstandzeiten
der gesamten Anlage.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Werkzeug
wechseleinrichtung der im Oberbegriff des Anspruches 1 genann
ten Art zu schaffen, bei welcher unter Reduzierung des Per
sonalaufwandes der Werkzeugaustausch zwischen den Trägerpa
letten und den Magazinen weitgehend automatisiert wird, wo
bei insbesondere Fehlermöglichkeiten beim Austausch der Werk
zeuge und die damit verbundenen Nachteile vermieden werden
sollen.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen
des Anspruches 1 enthaltenen Merkmale gelöst.
Die Werkzeuge werden am Vorbereitungsplatz auf der Träger
palette regellos, d.h. in zufälliger Verteilung, angeordnet,
so wie es bisher nur für den Fall möglich war, daß der eigent
liche Austausch zwischen Palette und Magazin von Hand vorge
nommen wurde. Im Greifbereich der Handhabungseinrichtung ist
eine mit der NC-Steuerung verbundene, bewegliche Codierungs
erkennungseinrichtung vorgesehen, die von der Handhabungs
einrichtung selbst ergreifbar und in den Speicherplätzen der
Trägerpalette entsprechende Lesepositionen verstellbar ist.
Vor dem Austauschvorgang ergreift die Handhabungseinrichtung
zunächst die Codierungserkennungseinrichtung und führt sie
so über die Werkzeuge, daß sie die Codierungen lesen kann.
Die gelesenen Informationen werden der Steuerung zugeführt,
so daß diese die Anordnung der Werkzeuge auf der Palette
kennt. Anschließend werden die für den Austausch bestimmten
Werkzeuge der Trägerpalette gegen die zu ersetzenden Werk
zeuge des Werkzeugmagazins ausgetauscht. Damit besteht ohne
weiteres auch die Möglichkeit, eine einzelne Trägerpalette
nacheinander mehreren Werkzeugmaschinen zuzuführen, da die
Steuerung auch in der Lage ist, bereits ausgetauschte Werk
zeuge von neuen Werkzeugen zu unterscheiden usw.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist bei Werk
zeugwechseleinrichtungen, bei denen die Werkzeuge in der Trä
gerpalette matrixartig in Zeilen- und Spaltenrichtung angeord
net sind, vorgesehen, daß die Codierungserkennungseinrichtung
einen in Zeilenrichtung (bzw. Spaltenrichtung) angeordneten
Bügel umfaßt, auf welchem jeweils eine der Anzahl der Spalten
(bzw. Zeilen) entsprechende und im Abstand der Spalten (bzw.
Zeilen) angeordnete Anzahl von Leseköpfen befestigt ist, wo
bei der Bügel in Spaltenrichtung (bzw. Zeilenrichtung) über
die Speicherplätze geführt wird. Damit kann der Lesevorgang
erheblich beschleunigt werden, da jeweils alle in Zeilen
richtung (bzw. Spaltenrichtung) angeordneten Werkzeuge gleich
zeitig gelesen werden.
Bei einer Werkzeugwechseleinrichtung gemäß dem Oberbegriff
des Anspruches 1 mit einer Transportbahn für die Trägerpa
letten und mit matrixartig in Transportrichtung verlaufenden
Zeilen und quer dazu verlaufenden Spalten von Werkzeugen ist
in einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung vorgesehen,
daß die Codierungserkennungseinrichtung einen in Spaltenrich
tung verlaufenden Bügel mit einer der Anzahl der Zeilen ent
sprechenden und im Abstand der Zeilen angeordneten Anzahl
von Leseköpfen umfaßt, welcher ortsfest zur Transportbahn an
geordnet ist. In diesem Fall wird die Bewegung der Palette
über die Codierungserkennungseinrichtung ausgenutzt, um nach
einander alle Spalten der Palette abzulesen.
Weitere Ausgestaltungen, Merkmale und Vorteile der Erfindung
ergeben sich aus den Patentansprüchen, der Zeichnung sowie
der Zeichnungsbeschreibung.
Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in dieser
Zeichnung dargestellt und im folgenden näher beschrieben. Es
zeigen:
Fig. 1 schematisch eine Draufsicht auf ein Ferti
gungssystem mit einer Werkzeugwechseleinrich
tung zum Austausch von Werkzeugen zwischen
einer Trägerpalette und den Werkzeugmagazinen
der einzelnen Werkzeugmaschinen;
Fig. 2 schematisch eine Ansicht der Werkzeugwechsel
einrichtung gemäß Fig. 1 in Richtung des
Pfeiles II;
Fig. 3-5 Ansichten verschiedener Ausführungsbeispiele
der Werkzeugwechseleinrichtung gemäß Fig. 1.
In Fig. 1 sind zwei Werkzeugmaschinen 2, 4 dargestellt, die
beispielsweise einen Teil eines aus mehreren Werkzeugmaschi
nen bestehenden Fertigungssystems darstellen. Die beiden Werk
zeugmaschinen 2, 4 sind gleich aufgebaut, so daß im folgenden
nur die Werkzeugmaschine 2 beschrieben wird. Sie besteht im
dargestellten Ausführungsbeispiel aus einem in Richtung des
Pfeiles 6 verfahrbaren Ständer 8, an welchem in vertikaler
Richtung, d.h. senkrecht zur Zeichenebene verfahrbar ein Spin
delkopf 10 angeordnet ist. Vor der Werkzeugmaschine 2 ist in
Richtung des Pfeiles 14 horizontal verfahrbar ein Werkstück
tisch 12 angeordnet. Der Werkstücktisch 12 nimmt beispiels
weise auf Paletten aufgespannte Werkstücke auf, wie an sich
bekannt und deshalb nicht näher beschrieben ist. Ferner sind
der Werkzeugmaschine 2 ein Palettenwechsler 16 sowie eine
nicht dargestellte Palettentransportbahn zugeordnet.
An einer Seite des Ständers 8 ist ein als Kettenmagazin aus
gebildetes Werkzeugmagazin 18 angeordnet, welches verschiede
ne Werkzeuge 20 trägt. Die Werkzeuge 20 können mit Hilfe ei
nes nicht dargestellten Werkzeugwechselarmes in die Spindel
aufnahme 22 des Spindelkopfes 10 eingewechselt werden.
Hinter der Werkzeugmaschine 2 ist eine Transportbahn 24 für
den Transport von Werkzeug-Trägerpaletten 26 angeordnet. Auf
der Transportbahn 24 können die Trägerpaletten 26 in Rich
tung des Pfeiles 28 verfahren werden. Auf der Trägerpalette
26 sind Werkzeuge 30 matrixartig in Zeilen und Spalten ange
ordnet; die Werkzeuge 30 sind dazu bestimmt, gegen Werkzeuge
20 aus dem Werkzeugmagazin 18 ausgetauscht zu werden, wie
weiter vorne erläutert wurde.
Parallel zur Transportbahn 24 ist eine zweite Führungsbahn
32 angeordnet, auf der eine Handhabungseinrichtung 34 in Rich
tung des Pfeiles 36 verfahrbar gelagert ist. Die Handhabungs
einrichtung 34 dient dazu, die in der Trägerpalette 26 ge
speicherten Werkzeuge 30 gegen Werkzeuge 20 des Werkzeugma
gazines 18 auszutauschen.
Wie insbesondere Fig. 2 zeigt, besteht die Handhabungsein
richtung beispielsweise aus zwei auf Stützen 38, 40 gelager
ten Schienen 42, 44, auf denen eine Traverse 46 in Richtung
des Pfeiles 36 (siehe Fig. 1) verschiebbar angeordnet ist.
An der Traverse 46 ist eine Greifeinrichtung 48 in Richtung
des Pfeiles 50 verfahrbar angeordnet. Der Greifer 48 besteht
aus einem beispielsweise hydraulischen Stellantrieb 52, mit
tels dessen ein Greifkopf 54 vertikal in Richtung des Pfei
les 56 verstellbar ist. Der Greifkopf 56 weist beispielswei
se zwei Arme 58 auf, die eine zangenartige Öffnungs- und
Schließbewegung ausführen können um beispielsweise eines der
Werkzeuge 20 des Kettenmagazins 18 bzw. eines der Werkzeuge
30 aus der Palette 26 greifen zu können.
Die Palette 26 ist auf der aus zwei Schienen 60, 62 bestehen
den Transportbahn 24 in Richtung des Pfeiles 28 (siehe Fig.
1) verfahrbar, wie bereits beschrieben wurde. Die Werkzeuge
20 bzw. 30 tragen an der jeweiligen Werkzeugschaftkegelspit
ze in bekannter Weise eine Codierung. Unterhalb der Trans
portbahn 24 ist ein Bügel 64 angeordnet, welcher sich in Spal
tenrichtung der Werkzeuge 30 erstreckt (siehe auch Fig. 3).
Er trägt eine der Anzahl der Zeilen entsprechende und im Ab
stand dieser Zeilen angeordnete Zahl von Leseköpfen 66.
Der Bügel 64 ist in Richtung des Pfeiles 68 vertikal verstell
bar auf zwei beiderseits der Transportbahn 24 angeordneten
Vertikalstützen 70, 72 gelagert, die ihrerseits über an den
Schienen 60, 62 angeordneten Schienen 74, 76 in Richtung des
Pfeiles 78 (siehe Fig. 3) verstellbar gelagert sind. An ei
nem seitlich über die Vertikalstütze 70 überstehenden Ende
79 des Bügels 64 ist eine vertikale Strebe 80 befestigt, an
deren oberem Ende ein Flansch 82 befestigt ist, welcher den
an den Werkzeugschäften ausgebildeten Flanschen exakt ent
spricht.
Um den Bügel 64 mit den Leseköpfen 66 zu verstellen, wird
der Greifer 48 so verfahren, daß die Greifarme 58 den Flansch
82 ergreifen können. Sodann wird der Greifkopf 54 vertikal
nach oben verfahren, bis die Leseköpfe 66 eine Leseposition
in der Nähe der Werkzeuge 30 haben. Sodann wird der Bügel
64 in Zeilenrichtung verfahren, wobei jeder Lesekopf 66 ei
ne Werkzeugzeile abtastet. Das Ergebnis der Abtastung wird
in die zentrale Steuerung eingegeben, die die Position der
Werkzeuge 30 speichert. Anschließend wird der Bügel 64 wie
der in seine Außerbetriebsstellung gefahren. Der Greifer 48
kann jetzt gezielt die der Steuerung bekannten Werkzeuge ge
gen im Kettenmagazin befindliche Werkzeuge austauschen.
Fig. 3 zeigt schematisch eine Anordnung gemäß den Fig.
1 und 2, bei welcher der Bügel 64 in Richtung des Pfeiles
78 verfahrbar ist und eine der Anzahl der Zeilen entsprechende
Anzahl von Leseköpfen 66 trägt.
Fig. 4 zeigt eine Anordnung, bei der ein Bügel 84 quer zur
Transportrichtung 28 der Palette 26, d.h. in Richtung des
Pfeiles 88 verstellbar ist. Er weist eine der Zahl der Spal
ten der Werkzeuge 30 entsprechende Anzahl von Leseköpfen 86
auf, so daß die Palette in Spaltenrichtung überstrichen wird.
Ein entsprechend den Flanschen der Werkzeugkegel geformter
Flansch 90 dient wiederum dazu, vom Greifer 48 ergriffen zu
werden, um den Bügel 84 in vertikaler Richtung sowie in Rich
tung des Pfeiles 88 zu verstellen.
Fig. 5 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei welchem
ein Bügel 92 in horizontaler Richtung stationär angeordnet ist.
In diesem Fall wird die Bewegung der Palette 26 in Richtung
des Pfeiles 28 dazu ausgenützt, um die Werkzeuge 30 in Zei
lenrichtung durch die auf dem Bügel 92 angeordneten Leseköp
fe 94 abzutasten. Ein entsprechend dem Flansch der Werkzeug
schäfte geformter Flansch 96 dient wiederum dazu, durch den
Greifer 48 ergriffen und in vertikaler Richtung verstellt
zu werden.
Claims (8)
1. Werkzeugwechseleinrichtung für ein NC-gesteuertes Ferti
gungssystem mit einer oder mehreren Werkzeugmaschinen (2,
4), die jeweils mit einem Werkzeuge aufnehmenden Werkzeug
magazin (18) ausgestattet sind, umfassend eine den Werk
zeugmaschinen (2, 4) zugeordnete Werkzeug-Handhabungsein
richtung (34) zum Austauschen von Werkzeugen zwischen je
weils einem Werkzeugmagazin (18) einer Maschine und einer
der Maschine zuführbaren Werkzeug-Trägerpalette (26) mit
darauf angeordneten, codierten Werkzeugen, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Werkzeuge (30) auf der
Trägerpalette regellos angeordnet sind und daß im Greif
bereich der Handhabungseinrichtung (34) eine mit der NC
Steuerung verbundene, bewegliche Codierungserkennungsein
richtung (64, 66) vorgesehen ist, die von der Handhabungs
einrichtung (34) ergreifbar und in den Speicherplätzen
der Trägerpalette (26) entsprechende Lesepositionen ver
stellbar ist.
2. Werkzeugwechseleinrichtung nach Anspruch 1, wobei die Werk
zeuge in der Trägerpalette (26) matrixartig in Zeilen- und
Spaltenrichtung angeordnet sind, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Codierungserkennungseinrichtung
einen in Zeilenrichtung (bwz. Spaltenrichtung) angeord
neten Bügel (64) umfaßt, auf welchem jeweils eine der An
zahl der Spalten (bzw. Zeilen) entsprechende und im Ab
stand der Spalten (bzw. Zeilen) angeordnete Anzahl von Le
seköpfen (66) befestigt ist, wobei der Bügel (64) in Spal
tenrichtung (bzw. Zeilenrichtung) über die Speicherplätze
geführt wird.
3. Werkzeugwechseleinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, mit ei
ner Transportbahn (24) für die Trägerpaletten und einer
zur Transportbahn parallelen Führungsbahn für die Handha
bungseinrichtung, dadurch gekennzeichnet,
daß der Bügel (64) quer zur Transportbahn (24) ausgerich
tet und in Transportbahnrichtung verschiebbar gelagert ist.
4. Werkzeugwechseleinrichtung nach Anspruch 2, mit einer Trans
portbahn (24) für die Trägerpaletten (26) und einer zur
Transportbahn parallelen Führungsbahn (32) für die Hand
habungseinrichtung (34), dadurch gekennzeich
net, daß der Bügel (84) in Richtung der Transportbahn (24)
ausgerichtet und quer zur Transportbahn (24) verschieb
bar gelagert ist.
5. Werkzeugwechseleinrichtung nach Anspruch 3 oder 4, wobei
die Werkzeuge (30) ihren die Codierung tragenden Werkzeug
schäften nach unten in den Trägerpaletten (26) angeordnet
sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Bügel
(64, 84, 92) unterhalb der Transportbahn der Paletten (26)
angeordnet ist und daß er zwischen einer unteren, den
Werkzeugschäften fernen Außerbetriebsstellung und einer
oberen, den Werkzeugschäften nahen Betriebsstellung höhen
verstellbar gelagert ist.
6. Werkzeugwechseleinrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis
5, dadurch gekennzeichnet, daß am Bügel (64,
84, 92) ein dem Greifflansch der Werkzeugschäfte für den
Angriff eines Greifers (54) der Handhabungseinrichtung
(34) entsprechend geformter Greifflansch (82, 90, 96) ange
ordnet ist.
7. Werkzeugwechseleinrichtung nach einem der Ansprüche 3 und
5 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Bü
gel (64) an der Transportbahn (24) für die Trägerpaletten
(26) verschiebbar gelagert ist.
8. Werkzeugwechseleinrichtung nach dem Oberbegriff des Anspru
ches 1, mit einer Transportbahn (24) für die Trägerpaletten
(26), wobei die Werkzeuge matrixartig mit in Transportrich
tung (28) verlaufenden Zeilen und quer dazu verlaufenden
Spalten in den Trägerpaletten (26) angeordnet sind, dadurch
gekennzeichnet, daß die Codierungserkennungs
einrichtung (92, 94) einen in Spaltenrichtung verlaufenden
Bügel (92) mit einer der Anzahl der Zeilen entsprechenden
und im Abstand der Zeilen angeordneten Anzahl von Leseköp
fen (94) umfaßt, welcher ortsfest zur Transportbahn (24)
angeordnet ist.
Priority Applications (2)
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ID=6355967
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8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |