DE3901838C3 - Verfahren zum Bearbeiten von Werkstücken mittels NC-gesteuerter Bearbeitungszentren und Bearbeitungszelle zum Durchführen des Verfahrens - Google Patents
Verfahren zum Bearbeiten von Werkstücken mittels NC-gesteuerter Bearbeitungszentren und Bearbeitungszelle zum Durchführen des VerfahrensInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bearbeiten von Werkstücken mit
tels zweier NC-gesteuerter Bearbeitungszentren, deren
Spindeln Werkzeuge NC-gesteuert zur Bearbeitung gleicher
oder ungleicher Werkstücke aus einem zentralen Werkzeug
magazin zugeführt werden.
Des weiteren betrifft die Erfindung eine Bearbeitungs
zelle zum Durchführen des Verfahrens mit zwei NC-gesteu
erten je eine Werkzeug-Spindel aufweisenden Bearbeitungszentren,
denen ein gemeinsames Werkzeugmagazin mit je einem Werk
zeugwechsler zugeordnet ist.
Ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches
1 ist aus Z.: "Werkstatt und Betrieb" 118 (1985) 5 (S.
285 ff.) vorbekannt. Die DE-PS 32 43 335 beschreibt eine
flexible Fertigungszelle mit mindestens zwei Werkzeugma
schinen und einer in rechtwinkligen Koordinaten bewegba
ren Transporteinrichtung zur Aufnahme der von Trägern ge
haltenen Werkstücke und der Werkzeuge, wobei die Trans
porteinrichtung als Handhabungsgerät in Kreuzportalbau
weise ausgebildet ist, wobei die Werkzeuge zwischen einer
Werkzeugablage und den Werkzeugmaschinen einzeln
transportierbar sind. Die Träger und die Werkzeuge sind
von einer einzigen Greifeinrichtung der Transporteinrich
tung ergreifbar. Zwei gleiche oder gleichgeartete
Werkzeugmaschinen stehen mit maschinenintegrierten
Werkzeugmagazinen nebeneinander, wobei die Ein- und Aus
gabestationen, Zulieferstationen und Ablagen sich zwi
schen und seitlich zwischen ihnen befinden. Damit ist bei
dieser flexiblen Fertigungszelle eine Puffermöglichkeit
für Werkzeuge vorhanden.
Aus Z.: "moderne fertigung", November 1985, "Ist der Mo
dul der Stein der Weisen?", S. 8 ff. ist bereits ein ge
meinsames Werkzeugregal sowie ein einteiliges Maschinen
bett im Zusammenhang mit flexiblen Fertigungssystemen be
schrieben.
Die Einspindel-Bearbeitung ist die universellste und fle
xibelste Art der Bearbeitung auf NC-gesteuerten Bearbei
tungszentren. Für höhere Stückzahlen erfordert sie aber
den Einsatz eines weiteren NC-gesteuerten Bearbeitungs
zentrums, was sehr häufig kostenmäßig ungünstig ist.
Aus diesem Grunde wurde von der Anmelderin ein Bearbei
tungszentrum entwickelt, das diese unter der Typenbe
zeichnung nb-h TWIN vertreibt. Bei der nb-h TWIN werden
zwei gleiche Werkstücke mit zwei Arbeitsspindeln gleich
zeitig bearbeitet. Das geschieht in einer Stückzeit und
bedeutet somit eine Verdoppelung der Ausbringung.
Nachteilig ist hierbei, daß nur gleiche Teile bearbeitet
werden können, die in ihren Abmessungen innerhalb des
Spindelabstandes von z. B. 250 mm liegen. Außerdem ist
nur die Bearbeitung auf Umschlag (180°) sinnvoll möglich.
Der Werkzeugvorrat ist bei der nb-h TWIN auf 20 Werkzeuge
pro Spindel begrenzt. Außerdem müssen die Werkzeuge in
den beiden Spindeln zur Erzielung guter Ergebnisse in den
Abmessungen identisch sein. Bei Werkstücken mit hoher Ge
nauigkeit ist das eine nur sehr schwer erfüllbare Forde
rung. Es werden zwei komplette Werkzeugsätze benötigt,
was entsprechend hohe Investitionskosten bedeutet. Vor
wiegendes Einsatzgebiet der nb-h TWIN ist die Automobil
industrie.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Investi
tionskosten für die Durchführung des erfindungsgemäßen
Verfahrens und für die Bereitstellung der dafür erforder
lichen Bearbeitungszelle zu verringern.
Diese Aufgabe wird durch die in Patentanspruch 1 wiederge
gebenen Merkmale gelöst.
Bei der Erfindung ist ebenfalls wie bei der nb-h TWIN
eine gleichzeitige Bearbeitung von Werkstücken mit zwei
Spindeln möglich.
Ein besonderer Vorteil besteht darin, daß auch Werkstücke
mit größeren Abmessungen bearbeitet werden können, als
dies bei der nb-h TWIN möglich ist, da eine Festlegung
auf einen bestimmten Spindelabstand von z. B. 250 mm
nicht mehr erforderlich ist.
Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß eine Rundumbear
beitung der Werkstücke ohne Schwierigkeiten gegeben ist.
Des weiteren ist die gleichzeitige Bearbeitung von zwei
gleichen oder ungleichen Werkstücken möglich.
Durch die flexible Programmierung erfolgt die Werkstück
bearbeitung nicht mehr - wie bisher - grundsätzlich nach
einer starr im Programm vorgegebenen Reihenfolge, sondern
flexibel nach bestimmten Strategien und nach jeweils in
dem einzigen Werkzeugmagazin vorhandenen Werkzeugen.
Der werkzeugbeeinflußte Programmablauf der Duo-Bearbei
tungszelle erlauben die gleichzeitige Bearbeitung von
zwei gleichen oder ungleichen Werkstücken mit nur einem
Schnittmengen-Werkzeugsatz und ungefähr gleicher Zeit wie
bei zwei getrennten Bearbeitungszentren oder gemäß der
zum Stand der Technik gehörenden nb-h TWIN.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren können die Maschi
nenkosten niedriger als bei zwei separaten NC-gesteuerten
Bearbeitungszentren bestimmt werden. Außerdem ergeben
sich ungefähr nur die halben Werkzeugkosten, während die
Stückkosten in der Regel günstiger sind.
Die Aufgabe wird durch die in Patentanspruch 2 wiedergege
benen Merkmale gelöst.
Eine erfindungsgemäße Bearbeitungszelle ist durch Linear
palettenspeicher ausbaubar.
Des weiteren kann eine erfindungsgemäße Bearbeitungszelle
in ein flexibles Fertigungssystem integriert werden.
Durch die Anordnung von zwei Palettenwechslern können bis
zu vier verschiedene oder gleiche Werkstücke von unter
schiedlichen Seiten und in praktisch beliebiger Reihen
folge bearbeitet werden. Diese Anzahl kann durch Anord
nung eines Linearpalettenspeichers entsprechend ver
größert werden. Bei der Erfindung werden somit zur Bearbei
tung gleicher oder ungleicher
Werkstücke aus einem zen
tralen Werkzeugmagazin, das die jeweils
benötigten Werkzeuge nur einmal enthält (nur ein Werk
zeugsatz), die Werkzeuge entsprechend den notwendigen Be
arbeitungen an den Werkstücken zugeführt, derart,
daß bei der Bearbeitung gleicher Werkstücke die Zuführung
der Werkzeuge zu den betreffenden Spindeln zeitversetzt
erfolgt, während bei der Bearbeitung ungleicher Werk
stücke aus der Menge aller benötigten Werkzeuge in
dem gemeinsamen Zentralmagazin die Auswahl der Werkzeuge
NC-gesteuert vorgenommen wird, wobei sowohl bei der Bear
beitung gleicher als auch bei der Bearbeitung ungleicher
Werkstücke die Werkzeug-Auswahl flexibel nach den jeweils
im zentralen Werkzeugmagazin vorhandenen Werkzeugen vor
genommen wird.
Patentanspruch 3 beschreibt eine vorteilhafte Ausführungs
form der Erfindung.
In der Zeichnung ist die Erfindung - teils schematisch -
an Ausführungsbeispielen veranschaulicht. Es zeigt
Fig. 1 eine graphische Darstellung des Werkzeug-Stück
zeit-Verhältnisses zwischen einer einspindligen
und einer zweispindligen NC-gesteuerten Bearbei
tungszelle (nb-h 90 und nb-h TWIN der Anmelderin);
Fig. 2 eine NC-gesteuerte Bearbeitungszelle gemäß der Er
findung in perspektivischer Darstellung und stark
vereinfacht dargestellt;
Fig. 3a bis Fig. 3h den Werkzeugwechsel in einer Bearbeitungszelle
gemäß der Erfindung in stark vereinfachter Darstel
lung;
Fig. 4 eine graphische Darstellung betreffend Werkzeug-
Stückzeit-Verhältnis bei einer Bearbeitungszelle
gemäß der Erfindung;
Fig. 5 in graphischer Darstellung die Werkzeug-Auswahl-
Möglichkeiten bei einer Bearbeitungszelle gemäß
der Erfindung als Operationsnetz;
Fig. 6 ein Werkstück in der Seitenansicht;
Fig. 7 eine Draufsicht zu Fig. 6;
Fig. 8 eine Stirnansicht zu Fig. 6;
Fig. 9 eine weitere graphische Darstellung, wobei die nb-
h TWIN und die nb-h 90 im Vergleich zu einer er
findungsgemäßen Bearbeitungszelle hinsichtlich des
Werkzeug-Stückzeit-Verhältnisses gegenübergestellt
sind;
Fig. 10 einen Kostenvergleich in graphischer Darstellung;
Fig. 11 eine erfindungsgemäße Bearbeitungszelle mit FFS
und
Fig. 12 drei erfindungsgemäße NC-gesteuerte Bearbeitungs
zellen in einem flexiblen Fertigungssystem inte
griert.
Aus Fig. 1 geht das Werkzeug-Stückzeit-Verhältnis zwi
schen der von der Anmelderin entwickelten einspindligen
nb-h 90 und der zweispindligen nb-h TWIN hervor. Auf der
Ordinate sind die Anzahl der Werkzeuge und auf der Ab
zisse die Stückzeiten dargestellt. Deutlich ist zu sehen,
daß bei der Einspindel-Bearbeitung mittels der nb-h 90
etwa nur die halbe Anzahl von Werkzeugen gegenüber der
nb-h TWIN erforderlich ist. Allerdings verdoppelt sich
bei der nb-h 90 auch die Stückzahl. Oder anders ausge
drückt kann man feststellen, daß die Einspindel-Bearbei
tung mit der nb-h 90 etwa die halben Investitionskosten
für die im Werkzeugmagazin gespeicherten Werkzeuge vor
aussetzt, aber eben lange Stückzeiten verursacht. Dagegen
verlangt die Zweispindel-Bearbeitung mittels der nb-h
TWIN ungefähr die doppelten Investitionskosten für die im
Werkzeugmagazin gespeicherten Werkzeuge, wobei sich die
Stückzeit gegenüber der nb-h 90 etwa auf die Hälfte redu
ziert, weil die nb-h TWIN, bei der mit zwei
Arbeitsspindeln gleichzeitig zwei gleiche Werkstücke
bearbeitet werden, ungefähr die doppelten
Investitionskosten für die im Werkzeugmagazin
gespeicherten Werkzeuge verlangt.
An die erfindungsgemäß angestrebte, NC-gesteuerte Bear
beitungszelle wurden nun folgende Forderungen gestellt:
- 1. gleichzeitige Bearbeitung mit zwei Spindeln bei ungleichen Operationen
- 2. größere Werkstück-Abmessung
- 3. Rundumbearbeitung der Werkstücke
- 4. nur einen Werkzeugsatz
- 5. gleichzeitige Bearbeitung von zwei gleichen Werk stücken mit zeitversetzten Operationen
- 6. gleichzeitige Bearbeitung von zwei ungleichen Werkstücken
- 7. ein großes Werkzeug-Magazin.
Diese Forderungen werden durch die aus Fig. 2 ersichtli
che NC-gesteuerte Bearbeitungszelle gemäß der Erfindung
erfüllt. In dieser ist mit dem Bezugszeichen 1 ein Kühl
mittelbehälter mit Späneförderer, mit 2 eine Maschinen
vollverkleidung zur Bildung eines geschlossenen
Maschinenarbeitsraumes, mit 3 ein Werkzeugmagazin mit
Werkzeugzubringer, mit 4 ein Schaltschrank einschließlich
NC-Steuerung, mit 5 ein Maschinenständer mit Y- und Z-
Achse, mit 6 ein Spindelstock mit Hauptspindel, 8 eine
Palette, 9 ein Palettenwechsler und 10 ein Maschinenbett
mit X-Achse und Rundtisch mit B-Achse bezeichnet. Zur
Bildung einer derartigen neuen Bearbeitungszelle können
zwei nb-h 90 in der aus Fig. 2 ersichtlichen Art und
Weise so angeordnet werden, daß sie zwischen sich das
Werkzeugmagazin mit Werkzeugzubringer 3 zur Bildung einer
einheitlichen Bearbeitungszelle integrieren. Mit der aus
Fig. 2 ersichtlichen, erfindungsgemäßen Bearbeitungszelle
und einer neuen Verfahrensweise zur Bearbeitung von NC-
Teileprogrammen lassen sich die vorstehend unter Ziffer 1
bis 7 aufgeführten Forderungen voll erfüllen. Die Grund
anordnung wird als Duo-Zelle bezeichnet und besteht aus
zwei spiegelbildlichen nb-h 90-Basismaschinen auf einem
Maschinenbett und dem erwähnten gemeinsamen Werkzeugmaga
zin 3, dessen Handhabungseinrichtung beide Werkzeug-
Wechsler 11 bzw. 12 mit Werkzeugen versorgt. Jeder Basis
maschine ist somit ein Werkzeug-Wechsler 11 bzw. 12 zuge
ordnet. Die Werkzeug-Wechsler 11 sind so gestaltet, daß
sie eine Werkzeug-Puffer-Funktion haben. Dies ergibt sich
besonders deutlich aus den Fig. 3a bis Fig. 3h, in denen
die Spindeln der beiden nb-h 90 Basismaschinen mit "Spin
del I" und "Spindel II" bezeichnet sind. Das beiden NC-
gesteuerten Basismaschinen der erfindungsgemäßen Bearbei
tungszelle zugeordnete, gemeinsame, zentrisch zwischen
den Basismaschinen angeordnete Werkzeugmagazin ist als
strichpunktierter Kreis schematisch angedeutet und mit
dem Bezugszeichen 19 bezeichnet worden.
Da jeder Seite der Bearbeitungszelle, also jeder "Basis
maschine", ein Werkzeug-Wechsler 11 bzw. 12 zugeordnet
ist, ist in den Fig. 3a bis Fig. 3h unter der Bezeichnung
"Spindel I" und "Spindel II" der jeweils der betreffenden
Spindel I oder II zugeordnete Werkzeug-
Wechsler 11 bzw.
12 dargestellt, und zwar in verschiedenen Drehstellungen.
Mit den Bezugszeichen 13, 14, 15, 16, 17 und 18 sind
Werkzeuge schematisch als Kreisflächen veranschaulicht,
die in dem den beiden Werkzeug-Wechslern 11 und 12 ge
meinsamen Magazin 19 gespeichert bzw. aus diesem Magazin
19 von den Werkzeug-Wechslern 11 und 12 auch entnommen
werden können. Das Werkzeugmagazin 19 ist unter jeder Be
zeichnung "Spindel I" und "Spindel II" als strichpunk
tierter Kreis veranschaulicht. In Wirklichkeit handelt es
sich um eine Einrichtung, die zwischen den beiden Basis
maschinen zur Bildung einer räumlich-einheitlichen NC-ge
steuerten Bearbeitungszelle angeordnet ist.
Dem Werkzeugwechsler 11 bzw. 12 werden dabei Werkzeuge,
z. B. 13 von dem NC-gesteuerten Werkzeugzubringer 3 zuge
fördert bzw. aus diesen in der noch zu beschreibenden Art
und Weise weggefördert.
Um die einzelnen Stellungen der Werkzeuge 13, 14, 15, 16,
17 und 18 in den Spindeln I und II sowie die Anordnung
der Werkzeuge 13 bis 18 und ihren Austausch zu veran
schaulichen, wurden die die Spindeln I und II und das
Werkzeugmagazin 19 symbolisch darstellenden Kreise nicht
nur mit den beschriebenen Bezugszeichen versehen, sondern
auch unterschiedlich markiert. Die Ausgangslage ist in
Fig. 3, oben, und zwar für die Spindeln I und II glei
chermaßen, dargestellt.
Jeder der Werkzeugwechsler 11 und 12 besitzt zwei Arme
20, 21 bzw. 22, 23, deren Längsachsen 24, 25 bzw. 26, 27
einen spitzen Winkel α bzw. β miteinander einschließen,
der bei den dargestellten Ausführungsformen ein spitzer
Winkel von etwa 15°-75°, vorzugsweise etwa 25°-45°
ist. Die Lage der Arme 20, 21 bzw. 22, 23 ist nicht ver
änderbar. Vielmehr sind die Arme 20, 21 bzw. 22, 23 mit
dem Grundkörper des betreffenden Werkzeugwechslers 11
bzw. 12 einstückig - funktionell oder materialmäßig ein
stückig - miteinander verbunden. Die Längsachsen 24, 25
bzw. 26, 27 schneiden sich im Drehmittelpunkt des Werk
zeugwechslers 11 bzw. 12, der motorisch angetrieben wird.
Die Bewegungen der Werkzeugwechsler 11 und 12 sind eben
falls in die NC-Steuerung der Bearbeitungszelle mit ein
bezogen und wie die Bewegungen des Werkzeugzubringers 3
programmgesteuert. Die Drehbewegungen der Werkzeugwechs
ler 11 und 12 sind in den Fig. 3a bis 3h durch jeweils
einen Pfeil 28 bzw. 29 angedeutet. Bei der dargestellten
Ausführungsform drehen somit die Werkzeug-Wechsler 11 und
12 gegeneinander, d. h. der Werkzeug-Wechsler 11 wird im
Uhrzeigersinn und der Werkzeugwechsler 12 entgegengesetzt
dem Uhrzeigersinn gesteuert.
Beide Arme 20, 21 bzw. 22, 23 der Werkzeugwechsler 11
bzw. 12 besitzen an ihren Enden geeignete Aufnahmekupp
lungen für die zu ergreifenden Werkzeuge 13, 14, 15, 16,
17 und 18. Die Anzahl der in der Zeichnung dargestellten
und in der Beschreibung beschriebenen Werkzeuge ent
spricht nicht den tatsächlichen Gegebenheiten. Vielmehr
kann diese Anzahl kleiner oder vorzugsweise ganz erheb
lich größer sein. Die Anzahl der Werkzeuge 13 und fol
gende wird durch den jeweiligen Einsatzfall bestimmt.
In den Fig. 3a bis 3h ist der Ablauf des Werkzeugwechsels
für die Spindeln I und II jeweils untereinander darge
stellt, und zwar für die Spindeln I und II jeweils in
acht Schritten (Stellungen). In der Ausgangslage, das
heißt in der Stellung gemäß Fig. 3a, befindet sich in der
Spindel I das Werkzeug 13 und in der Spindel II das Werk
zeug 17, während der Werkzeugwechsler 11 mit seinem Arm
20 das Werkzeug 14 von dem Werkzeugmagazin 19 bzw. dem
Werkzeugzubringer 3, der in den Fig. 3a bis 3h der Ein
fachheit halber nicht dargestellt wurde, entnommen hat.
In der Stellung gemäß Fig. 3b sind der Werkzeug-Wechsler
11 und der Werkzeug-Wechsler 12 um einen gewissen Winkel
betrag durch die NC-Steuerung weiterbewegt worden. In
dieser Stellung fluchten die Aufnahmekupplungen des Armes
21 bzw. des Armes 22 mit der Spindellängsachse der Spin
del I bzw. II, die zu diesem Zwecke nach vorne gefahren
wurden (nicht dargestellt), so daß die Werkzeuge aus der
Spindel I bzw. II von dem Arm 21 bzw. 22 übernommen wer
den können.
In Stellung gemäß Fig. 3c wurden der Werkzeugwechsler 11
und 12 abermals um einen gewissen Winkelbetrag weiterge
dreht, derart, daß die Mitte der Aufnahmekupplungen ko
axial zur Längsachse der Spindel I bzw. II angeordnet ist
und in dieser Stellung die Werkzeuge 14 bzw. 16 von der
Spindel I bzw. II übernommen werden können. Danach
schwenkt der Werkzeug-Wechsler 11 und 12 in die aus Fig.
3d ersichtliche Stellung, in der der Arm 21 bzw. 22 je
weils ein Werkzeug 13 bzw. 17 trägt.
Die Stellung gemäß Fig. 3e zeigt eine Position der Werk
zeug-Wechsler 11 und 12, bei der diese abermals um einen
gewissen Winkelbetrag weitergedreht worden sind, derart,
daß die Längsachsen der Aufnahmekupplung der Arme 21 bzw.
22 mit den entsprechenden Aufnahmekupplungen des Werk
zeugzubringers 3 fluchten, der daraufhin die Werkzeuge 13
bzw. 17 von dem Arm 21 bzw. 22 übernimmt. Der Werkzeugzu
bringer 3 führt somit Bewegungen aus, während die Werk
zeug-Wechsler 11 und 12 selbst keine axialen Bewegungen
ausführen können, sondern sich lediglich um ihren Dreh
mittelpunkt zu drehen vermögen. Damit der Werkzeugzubrin
ger 3 das übernommene Werkzeug 13 bzw. 17 wegtransportie
ren kann, ist in Stellung Fig. 3f der Werkzeug-Wechsler
11 bzw. 12 zurückgedreht worden. Daraufhin kann der Werk
zeugzubringer 3 das betreffende Werkzeug zu dem zentralen
Werkzeugmagazin abtransportieren.
Daraufhin wird der Werkzeugwechsler 11 bzw. 12 in seine
aus Fig. 3g ersichtliche Position geschwenkt, in der er
mit seinen Aufnahmekupplungen der Arme 20 bzw. 23 unter
halb des zu übernehmenden Werkzeuges 15 bzw. 18 zu liegen
kommt, das jeweils aus dem Werkzeug-Magazin von dem Werk
zeugzubringer 3 herangefördert wurde. Daraufhin wird der
Werkzeugwechsler 11 und 12 wieder hochgeschwenkt, so daß
er das von dem Handhabungsgerät das aus dem Werkzeugmaga
zin herangeförderte neue Werkzeug 15 bzw. 18 mit der Auf
nahmekupplung seines Armes 20 bzw. 23 übernehmen kann.
Der Arm 21 bzw. 22 des Werkzeugwechslers 11 bzw. 12 steht
daraufhin für eine erneute Übernahme eines Werkzeuges aus
der Spindel I bzw. II bereit. Die Arme 20 und 23 der
Werkzeug-Wechsler 11 und 12 haben somit zumindest in der
Position gemäß Fig. 3h eine Puffer-Funktion übernommen,
da schon während der Bearbeitung mit in den Spindeln I
und II befindlichen Werkzeugen ein neues Werkzeug, eben
die Werkzeuge 15 und 18 bereitgehalten werden können, wo
raufhin der Zyklus gemäß Fig. 3a und folgende wiederholt
werden kann.
Bei der Bearbeitung gleicher Werkstücke laufen die Pro
gramme auf beiden Stationen bzw. Basismaschinen der Bear
beitungszelle gemäß Fig. 2 zeitversetzt ab. Dadurch kann
mit nur einem Werkzeugsatz gearbeitet
werden, was in Fig.
4 schematisch veranschaulicht wurde.
In den Fig. 6 bis 8 ist die Bearbeitung eines Werkzeuges
mit verschiedenen Bohrungen 30, 31, 32 sowie Ansenkungen
33 schematisch veranschaulicht worden. Auch die verschie
denen Flächen sollen durch Fräsen bearbeitet werden. Sol
len z. B. mit den Spindeln I und II ungleiche Teile bear
beitet werden, so muß die Schnittmenge aller benötigten
Werkzeuge in dem gemeinsamen Werkzeugmagazin 3 vorhanden
sein. Durch die flexible Programmierung erfolgt die Tei
lebearbeitung, z. B. der Teile nach den Fig. 6 bis 8,
nicht mehr wie bisher nach einer starr im Programm vorge
gebenen Reihenfolge, sondern flexibel nach bestimmten
Strategien. Werden z. B. ungleiche Teile nach Fig. 6 bis
8 zur selben Zeit von den Spindeln I und II bearbeitet,
so kann die Strategie gemäß Fig. 5 erfolgen. Wie man
sieht, beginnt das Fräsen bzw. das Flächenschruppen an
den verschiedenen Flächen, die links im Kreis in Fig. 5
mit 0°, 90°, 180° und 270° bezeichnet sind. Daran
schließen sich dann die verschiedenen Bohrungen an. Ent
weder kann hierbei mit der einen Spindel, beispielsweise
mit der Spindel II mit dem dafür benötigten Werkzeug oder
mit der anderen Spindel I gebohrt werden. Befindet sich
z. B. das Werkzeug in der Spindel I, dann wird das andere
Werkzeug gemäß dem mittleren, sich an dem Kreis T1 an
schließenden Kreis T5 gebohrt. Die übrigen sich wahlweise
anschließenden Bearbeitungsvorgänge werden durch die
Kreise bis T14 und durch die Pfeile veranschaulicht. Man
erkennt daraus, daß das Programm im Zusammenhang mit der
NC-Steuerung bei nur einem Werkzeugsatz die Spindel I und
II so bestückt, daß nicht nur kein Stillstand entsteht,
sondern man tatsächlich mit einem Werkzeugsatz und einem
Werkzeugmagazin 3 auskommt. Der werkzeugabhängige Pro
grammablauf und die Duo-Zelle, von der bei der erfin
dungsgemäßen Werkzeugmaschine gemäß Fig. 2 Gebrauch ge
macht wird, erlauben somit die gleichzeitige Bearbeitung
von zwei gleichen oder ungleichen Werkstücken mit einem
Schnittmengen Werkzeugsatz und ungefähr gleicher Zeit wie
bei zwei getrennten Bearbeitungszellen. Dies ist in Fig.
9 nochmals schematisch veranschaulicht worden. Deutlich
erkennt man zum einen den Werkzeugaufwand (Anzahl der
Werkzeuge) für die nb-h TWIN (zwei Werkzeugspindeln) und
zum anderen den nur halb so großen Werkzeugaufwand, bei
der etwa doppelten Stückzeit bei der nb-h 90. Bei Verwen
dung von zwei Basismaschinen, zum Beispiel gemäß nb-h 90,
einem Werkzeugmagazin und den aus Fig. 3a bis 3h ersicht
lichen Werkzeugwechslern 11 und 12 und einem Werkzeugzu
bringer 3 ergibt sich der aus Fig. 9 ersichtliche nur
etwa halb so große Investitionsaufwand für die Werkzeuge.
Werden - was in der Praxis vorkommen kann - zusätzliche
Werkzeuge für eine erfindungsgemäße Maschine bereitgehal
ten, zum Beispiel einige Werkzeuge doppelt angeordnet, so
ergibt sich immerhin noch eine Ersparnis, die durch das
kreuzschraffierte Rechteck "Mehr-Werkzeuge" veranschau
licht wurde. Dies geht einher mit einer etwas größeren
Stückzeit, die durch das kreuzschraffierte Rechteck "Mehr
Zeit" gekennzeichnet ist. Aus Fig. 9 kann man auch in
diesem Falle die "Einsparung Werkzeuge" und "Einsparung
Stückzeit" ablesen.
Berücksichtigt man, daß nach den heutigen Systemen bei
der nb-h TWIN in der Regel drei Werkzeugsätze pro Bear
beitungszentrum angeschafft werden müssen, so ergibt sich
eine sehr große Einsparung an Investitionskosten. In der
Praxis geht man nämlich heute noch so vor, daß man einen
Werkzeugsatz an der Bearbeitungszelle einsetzt, einen
Werkzeugsatz in Reserve hält und einen Werkzeugsatz zur
Bearbeitung (Schleifen, Einstellen, usw.) gibt. Aus Fig.
10 läßt sich folgendes ablesen:
- 1. Die Maschinenkosten sind günstiger als zwei sepa rate Bearbeitungszentren.
- 2. Es fallen lediglich die halben Werkzeugkosten an.
- 3. Es ergeben sich wesentlich günstigere Stückkosten.
Aus Fig. 11 ergibt sich ebenfalls eine Bearbeitungszelle
gemäß der Erfindung, wobei diese durch einen Linearpalet
tenförderer 34 erweitert wurde. Mit 35 ist ein Steuerpult
und mit 36 ein Schaltschrank bezeichnet worden, während
37 einen Querförderer darstellt. Mit 38 sind Paletten be
zeichnet. Aus Fig. 12 ist zu ersehen, wie drei erfin
dungsgemäße Bearbeitungszellen in ein flexibles Ferti
gungssystem integriert wurden.
Claims (3)
1. Verfahren zum Bearbeiten von Werkstücken mittels
zweier NC-gesteuerter Bearbeitungszentren, deren
Spindeln Werkzeuge NC-gesteuert zur Bearbeitung
gleicher oder ungleicher Werkstücke aus einem zen
tralen Werkzeugmagazin zugeführt werden, dadurch
gekennzeichnet, daß aus dem die je
weils benötigten Werkzeuge nur
einmal enthaltenden Werkzeugmagazin (nur ein Werk
zeugsatz) die Werkzeuge entsprechend den notwen
digen Bearbeitungen an den Werkstücken zugeführt
werden, derart, daß bei der Bearbeitung gleicher
Werkstücke die Zuführung der Werkzeuge zu den be
treffenden Spindeln zeitversetzt erfolgt, während
bei der Bearbeitung ungleicher Werkstücke aus der
Menge aller benötigten Werkzeuge in dem gemeinsa
men Zentralmagazin die Auswahl der Werkzeuge fle
xibel vorgenommen wird.
2. Bearbeitungszelle zum Durchführen des Verfahrens
nach Anspruch 1 mit zwei NC-gesteuerten je eine
Werkzeug-Spindel aufweisenden Bearbeitungszentren, denen
ein gemeinsames Werkzeugmagazin mit je einem Werk
zeugwechsler zugeordnet ist, dadurch
gekennzeichnet, daß die zwei etwa spiegelbildlich
zueinander angeordneten, NC-gesteuerten Zentren auf
einem gemeinsamen Maschinenbett angeordnet sind,
und daß zwischen diesen das einzige Werkzeugmaga
zin (19) mit einem einzigen Werkzeugzubringer (3)
für beide Zentren vorgesehen ist, daß die Spindeln
(I, II) beider Bearbeitungszentren durch einen orts
festen, aber NC-gesteuerten, motorisch drehange
triebenen Werkzeug-Wechsler (11 bzw. 12) mit Werk
zeugen bestückbar sind, der an zwei im Winkel zu
einander stehenden Armen (20, 21 bzw. 22, 23)
Kupplungen zur Aufnahme von Werkzeugen aufweist,
und daß die Spindeln (I, II) axiale Zustell
bewegungen zu diesen Kupplungen der Werkzeug-
Wechsler (11, 12) ausführen, während der Werkzeug-
Wechsler selbst nicht verschieblich ist.
3. Bearbeitungszelle nach Anspruch 2, dadurch ge
kennzeichnet, daß die beiden Arme (20, 21 bzw. 22,
23) im spitzen Winkel zueinander angeordnet und
einstückig miteinander und mit einem Grundkörper
des Werkzeug-Wechslers (11 bzw. 12) verbun
den sind und daß der Werkzeug-Wechsler (11 bzw. 12) in
einer Zwischen-Puffer-Station (Fig. 3h) ein Werkzeug
(15 bzw. 18) bereithält, während sich in der Spin
del (I, II) zur Bearbeitung eines Werkstückes ein
anderes Werkzeug (14 bzw. 16) befindet.
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