CH703007A1 - Bearbeitungsvorrichtung mit einem Gehäuse. - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Bearbeitungsvorrichtung mit einem Gehäuse, das an einer Seite zumindest eine Öffnung 4 aufweist, wobei die Bearbeitungsvorrichtung dazu eingerichtet ist, durch die zumindest eine Öffnung mit einem Werkstück bestückt zu werden, wobei die Bearbeitungsvorrichtung ausserdem dazu eingerichtet ist, durch die zumindest eine Öffnung 6 mit einem Werkzeug 7 bestückt zu werden. Die Bearbeitungsvorrichtung kann weiter eine Versorgungseinrichtung 9 zur Bestückung eines Magazins 19 mit Werkzeugen sowie einen Werkstückspeicher aufweisen.

Description

[0001] Die Erfindung betrifft Bearbeitungsvorrichtung mit einem Gehäuse nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und dem nebengeordneten Verwendungsanspruch 8.

Stand der Technik

[0002] Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Bearbeitungsvorrichtungen bekannt. Diese Bearbeitungsvorrichtungen werden durch Arbeitskräfte mit zu bearbeitenden Werkstücken oder Werkzeugen bestückt. Hierbei werden die Werkstücke von einer Frontseite in die Bearbeitungsvorrichtung geladen. Die Beladung mit Werkstücken kann auch über eine Versorgungseinrichtung erfolgen.

[0003] Daneben ist aus dem Stand der Technik ebenfalls bekannt, dass die Bearbeitungsvorrichtung, insbesondere ein in der Bearbeitungsvorrichtung befindliches Werkzeugmagazin manuell von einer Arbeitskraft beladen wird.

[0004] Der Nachteil ist hierbei, dass ein hoher Personaleinsatz notwendig ist und der Bearbeitungsprozess nicht nur zur Bestückung der Bearbeitungsvorrichtung mit Werkstücken angehalten werden muss, sondern auch zur Bestückung mit Werkzeugen. Hierbei entsteht ein Zeitverlust, welcher gepaart mit dem Einsatz von Arbeitskräften zur Erhöhung der Kosten für die Bearbeitung führt.

[0005] Aus dem Stand der Technik bekannt sind verschiedene Bearbeitungsvorrichtungen bekannt, die ein Werzeugmagazin für Bearbeitungswerkzeuge enthalten. Diese Werkzeugmagazine erlauben eine automatische und autarke Bearbeitung von Werkstücken. Insbesondere ist dies dann der Fall, wenn mehrere unterschiedliche Bearbeitungswerkzeuge zur Komplettbearbeitung benötigt werden. Beispiele hierfür sind CNC oder NC gesteuerte Fräs- oder Drehmaschinen die in vielen spanabhebenden Produktionsunternehmen verwendet werden.

[0006] Ausserdem wird auf die DE 10 236 342 A1 hingewiesen. Dort ist ein Verfahren zum Bestücken von Werkzeugen in Werkzeugmagazinen sowie Vorrichtung zur Durchführung eines solchen Verfahrens bekannt.

[0007] Weiterhin bekannt sind auch Anlagen bei denen eine oder mehrere Bearbeitungsvorrichtungen bezüglich der Werkstückzufuhr automatisiert sind. Beispiele hierfür sind Roboterzellen bei denen die Bereitstellung der Werkstücke, das heisst das Be- und Entladen in /aus der Bearbeitungsvorrichtung automatisch durch einen Industrieroboter erfolgt. In Spezialfällen ist der Industrieroboter auch in der Lage Werkzeuge in Spindel der Bearbeitungsvorrichtung zu beladen oder aus der Spindel Werkzeuge zu entnehmen.

[0008] Stand der Technik sind auch Anlagen bei denen Bearbeitungswerkzeuge aus einem zentralen Speicher in die lokalen Speicher der Bearbeitungsvorrichtungen bereitgestellt werden. Dabei kommen separate Handhabungsgeräte zum Einsatz, die speziell für den Transport der Bearbeitungswerkzeuge ausgelegt sind.

[0009] Weiterhin sind Anlagen Stand der Technik bei denen Bearbeitungswerkzeuge und Werkstücke durch getrennte Handlingsgeräte den Bearbeitungsvorrichtungen automatisch bereitgestellt werden. Beispiele hierfür sind komplexe flexible Fertigungssysteme mit automatisiertem Werkzeugfluss.

[0010] Die Fertigung von unterschiedlichen Werkstückvarianten im Automatikbetrieb und die zunehmende Komplexität der auf den Bearbeitungsvorrichtungen zu fertigenden Werkstücke erfordert eine grosse Anzahl von Werkzeugen. Die Aufnahmekapazität der lokalen, in die Bearbeitungsvorrichtung integrierten Werkzeugspeicher ist begrenzt. Bei Automatisierung der Werkstückbereitstellung ist daher die Begrenzung der lokalen, maschinennahen Werkzeugspeicher eine Hemmschwelle oder sogar Blockade zur Realisierung derartiger flexibler Automationsanlagen. Eine automatisierte Werkstück- und Werkzeugzufuhr durch eine Handhabungseinrichtung wäre ein wesentlicher Vorteil da eine getrennte Automatisierung einen grossen räumlichen Platzbedarf beansprucht und erhöhte Kosten mit sich bringt.

Aufgabe

[0011] Aufgabe der Erfindung ist es eine Bearbeitungsvorrichtung zu schaffen, welche die oben genannten Nachteile des Standes der Technik überwindet und dabei mit vorhandenen Mitteln eine lückenlose Versorgung der Bearbeitungsvorrichtung mit Werkstücken und Werkzeugen gewährleistet und dadurch Personal-, Geld- und Zeiteinsatz verringert. Dies gilt sowohl für das aktuell in Bearbeitung sich befindliche Werkstück als auch für eine Bearbeitungsfolge von Werkstücken, die ohne durch eine Werkzeugbestückung ausgelöste Unterbrechung stattfinden soll.

Lösung der Aufgabe

[0012] Zur Lösung der Aufgabe führt, der kennzeichnende Teil des Anspruchs 1 und des nebengeordneten Verwendungsanspruchs 8.

[0013] Eine erfindungsgemässe Bearbeitungsvorrichtung ist entweder eine NC-(«Numerical Control») oder CNC- Maschine. Die Abkürzung «CNC» steht für «Computerized Numerical Control». Dies bedeutet im Einzelnen, dass die Numerische Steuerung einen oder mehrere Mikroprozessoren enthält. Äussere Kennzeichen sind der Bildschirm, die Tastatur und die Möglichkeit, Programme oder Korrekturdaten zu speichern, korrigieren und automatisch ein- oder auslesen zu können. In der Regel weisen alle gängigen NC-System mindestens einen Mikroprozessor auf, womit die Begriffe als Synonyme betrachtet werden können. Vorteilhaft beim Einsatz solcher Bearbeitungsvorrichtungen ist der Umstand, dass diese Maschinen leicht kontrolliert und automatisch betrieben werden können.

[0014] Bevorzugt verfügt die Bearbeitungsvorrichtung über ein Gehäuse. Dieses Gehäuse dient dem Schutz des Umgebungsfeldes der Bearbeitungsvorrichtung, während der Bearbeitung eines Werkstücks.

[0015] Bevorzugt ist in dem Gehäuse eine Öffnung eingebracht, die verschliessbar ist. Vorteilhaft ist hier, dass die Öffnung für die Bestückung der Bearbeitungsvorrichtung mit Werkstücken oder Werkzeugen eingesetzt werden kann. Nach der Bestückung kann die Öffnung verschlossen und somit die Schutzfunktion des Gehäuses hergestellt werden.

[0016] Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel ist in der Weise gestaltet, dass die Bearbeitungsvorrichtung durch die eine Öffnung mit Werkzeugen oder Werkstücken beladen wird. Form und Grösse der Öffnung richtet sich hierbei an die Form und Grösse der eingesetzten Werkzeuge oder eingebrachten Werkstücke. Vorteilhaft ist hierbei, dass die Bearbeitungsvorrichtung durch denselben Roboter mit Werkzeugen bestückt werden kann, wie er auch für die Bestückung mit Werkstücken zum Einsatz kommt.

[0017] Ein anderes bevorzugtes Ausführungsbeispiel weist neben der einen Öffnung zur Bestückung der Bearbeitungsvorrichtung mit Werkstücken eine andere Öffnung zur Bestückung mit Werkzeugen auf. Vorteilhaft ist hierbei der Umstand, dass die Bereitstellung von Werkzeugen durch die Versorgungseinrichtung an den Bearbeitungsvorrichtung vom Bearbeitungsprozess entkoppelt ist indem der Werkzeugaustausch direkt in das lokale Werkzeugmagazin der Bearbeitungsvorrichtung oder über einen separaten Übergabeplatz stattfindet. Dies führt dazu, dass es zu keiner Unterbrechung des Bearbeitungsprozesses oder des Werkstückwechselvorgangs aufgrund der Werkzeugbereitstellung kommt.

[0018] In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel weist das Gehäuse mindestens drei Seiten auf, wobei die zumindest eine Öffnung oder auch die zweite Öffnung auf derselben Seite des Gehäuses angebracht ist. Bevorzugt ist die zumindest eine Öffnung auf der Seite des Gehäuses angebracht, welche von einer Versorgungseinrichtung angefahren wird, um ein Werkstück in die Bearbeitungsvorrichtung zu laden. Vorteil hierbei ist der Umstand, dass schon vorhandene Systeme mit Versorgungseinrichtungen nach Austausch der Bearbeitungsvorrichtung auch zur Bestückung mit Werkzeugen automatisiert werden können.

[0019] In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Versorgungseinrichtung ein Roboter zur Bestückung der Bearbeitungsvorrichtung. Die Versorgungseinrichtung in der Lage ist Werkzeuge und Werkstücke gemeinsam oder getrennt zu transportieren. Diese Versorgungseinrichtung bedient sich hierbei aus einem Speicher für Werkzeuge oder Werkstücke und bestückt die Bearbeitungsvorrichtung entsprechend den Vorgaben eines Nutzers. Vorteil hierbei ist der Umstand, dass eine Vollautomatisierung stattfindet und dadurch Kosten eingespart werden.

[0020] Die Speicher stellen in einem bevorzugten Ausführungsbeispiel Regale dar. Dabei können sich die Werkstücke und/oder Werkzeuge aber auch auf Transportpaletten befinden. Die Versorgungseinrichtung verfügt über einen mobilen Speicher, der so ausgelegt ist, dass ein oder mehrere Werkstücke und ein oder mehrere Werkzeuge darin kommissioniert und damit transportiert werden können, während der Bereitstellvorgang an der Bearbeitungsvorrichtung beginnt. Dabei sind die Übergabebereiche der Bearbeitungsvorrichtungen so auszuführen, dass die Zu- und Abfuhr der Werkstücke und Werkzeuge von derselben Seite erfolgen kann. Werkstücke werden der Bearbeitungsvorrichtung direkt auf den Bearbeitungsplatz oder auf einen zusätzlichen Pufferplatz bereitgestellt. Werkzeuge werden entweder direkt über das maschinennahe Werkzeugmagazin oder über einen oder mehreren Übergabeplätze ausgetauscht. Die Bearbeitungsvorrichtung ist so ausgelegt, dass die Übergabe der Werkzeuge entkoppelt vom Bearbeitungsprozess erfolgen kann. Die Bereitstellungsabläufe werden durch einen zentralen Zellenrechner gesteuert, der mit den Bearbeitungsvorrichtungen und der Versorgungseinrichtung verbunden ist und durch ein Produktionssteuerungsprogramm unterschiedliche Bereitstellstrategien umsetzt.

[0021] Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel weist zumindest eine Übergabestation auf. Bei der Übergabestation handelt es sich um einen Übergabeplatz, wobei der Austausch von Werkzeugen zwischen dem Werkzeugmagazin und einer Bearbeitungsstation über die Übergabestation erfolgt. Vorteilhaft ist, dass dies zu einem reibungslosen und schnellen Austausch von Werkzeugen an der Bearbeitungsstation kommt.

[0022] Eine weitere erfindungsgemässe Beladungseinheit ist geeignet das von der Versorgungseinrichtung durch die Öffnung gebrachtes Werkzeug der Versorgungseinrichtung zu entnehmen und das Werkzeugmagazin zu bestücken. Vorteil ist hier, dass die Zeit, welche die Versorgungseinrichtung zur Bestückung der Bearbeitungsvorrichtung verkürzt wird und somit Kapazitäten für die Bestückung mit Werkstücken oder die Entnahme von bearbeiteten Werkstücke oder nicht mehr gebrauchten Werkzeugen verkürzt wird.

[0023] In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel erfolgt die Steuerung der Bearbeitungsvorrichtung, der Versorgungseinrichtung und der jeweiligen Komponenten zentral über eine Steuerung. Die Steuerung ist ein Rechner. Vorteil ist hier, dass die zentrale Steuerung die Prozessabläufe so steuert, dass ein unterbrechungsfreier Bearbeitungsablauf gesichert ist und die Bearbeitungsfolge von mehreren Werkstücken durch den Werkzeugbereitstellvorgang nicht unterbrochen wird.

[0024] Die Versorgungseinrichtung kann in einem bevorzugten Ausführungsbeispiel über einen mobilen Speicher verfügen um Werkzeuge und Werkstücke zu kommissionieren. Vorteilhaft hierbei ist eine schnellere Reaktionszeit der Versorgungseinrichtung.

[0025] Die beschriebene Erfindung ermöglicht eine automatisierte Bearbeitung von unterschiedlichen Werkstücken, die eine grosse Anzahl von Werkzeugen zur Bearbeitung benötigen mit dem wirtschaftlichen Vorteil einer grösseren Nutzungsdauer der Bearbeitungsvorrichtungen und damit verbunden einer höheren Wertschöpfung der Produktionsanlage. Durch die Möglichkeit an einer Bearbeitungsvorrichtung von einer Beladeseite und in räumlicher Erreichbarkeit mit einem Handhabungsgerät Werkzeuge und Werkstücke bereitzustellen, benötigen solchen Anlagen einen geringeren Platzbedarf, haben Kostenvorteile durch die doppelte Nutzung der Handhabungseinrichtung und erlauben eine bessere Zugänglichkeit der Bearbeitungsvorrichtungen, da diese nur auf der Beladeseite einen erschwerten Zugang aufweist.

[0026] Die Beladung in das Werkzeugmagazin, entweder direkt oder über einen Übergabeplatz, erlaubt einen Werkzeugaustausch ohne Unterbrechung des Bearbeitungsablaufs. Dadurch erhöht sich die Nutzungsdauer der Bearbeitungsvorrichtungen. Durch das Handhabungsgerät und den zentralen Werkzeug- und Werkstückspeicher kann ein kontinuierlicher Austausch von Werkzeugen an der Bearbeitungsvorrichtung erfolgen während der Bearbeitungsprozess läuft. Dies erlaubt eine automatisierte, unbemannte Produktion von umfangreichen Werkstückvarianten über längere Zeiträume und zu wirtschaftlich optimalen Bedingungen.

[0027] Das Werkzeugmagazin ist in einem erfindungsgemässen Ausführungsbeispiel auf der Rückseite der Bearbeitungsvorrichtung, also der der Öffnung zugewandten Seite. Vorteilhaft ist daher, wenn eine Einrichtung vorhanden ist, die die Werkzeuge, welche von der Versorgungseinrichtung in die Maschine verbracht werden, an oder in der Öffnung abnimmt und in das Werkzeugmagazin transportiert. Vorteilhaft ist hierbei, dass die Versorgungseinrichtung nur kurz beansprucht wird und anschliessend mit einer anderen Tätigkeit fortfahren kann. Ausserdem ist vorteilhaft, dass schon im Einsatz befindliche Bearbeitungsvorrichtungen durch Einbringen einer Öffnung und dem Einsatz der Einrichtung zur Abnahme der Werkzeuge weiter genutzt werden können. Vorteilhaft ist hier, dass bisher nur teilweise automatisierte Bearbeitungsvorrichtungen durch kleinen Investitionseinsatz vollautomatisiert werden könnten.

Kurze Beschreibung der Figuren

[0028] Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnungen; diese zeigen in <tb>Fig. 1<sep>eine Frontansicht einer erfindungsgemässen Bearbeitungsvorrichtung; <tb>Fig. 2<sep>eine Seitenansicht einer erfindungsgemässen Versorgungseinrichtung <tb>Fig. 3<sep>eine Frontansicht eines Speichers; <tb>Fig. 4<sep>eine Draufsicht auf eine Anordnung einer erfindungsgemässen Bearbeitungsvorrichtung, einer Versorgungseinrichtung und eines Speichers.

[0029] In Fig. 1 ist eine Bearbeitungsvorrichtung 1 gezeigt. Diese weist ein Gehäuse 2 auf, welches wiederum eine Seite 3 zeigt. Auf der Seite 3 des Gehäuses 2 ist eine grössere Öffnung 4 zu erkennen, wobei hinter der Öffnung 4 eine Bearbeitungsstation 5 offenbart ist. Diese Bearbeitungsstation 5 stellt in der Regel eine Spindel dar, welche mit einem in Fig. 2gezeigten Werkzeug 7 gemeinsam ein ebenfalls in Fig. 2 gezeigtes Werkstück 8 bearbeiten kann.

[0030] Auf der Seite 3 ist daneben eine in Bezug zur Öffnung 4 kleinere Öffnung 6 gezeigt. Diese Öffnung 6 dient der Aufnahme des Werkzeugs 7. Das Werkstück 8 wiederum wird in die Öffnung 4 verbracht.

[0031] In Fig. 2 ist eine Versorgungseinrichtung 9 zu erkennen. Diese Versorgungseinrichtung 9 besteht aus einem Bodenelement 10 und einem gelenkig mit dem Bodenelement gelenkig verbundenen Arm 11. Der Arm 11 wiederum ist gelenkig mit einem weiteren Arm 12 verbunden. Beide Arme 11, 12 sind teleskopförmig verlängerbar. Ausserdem sind am Arm 12 wiederum zwei Abnahmen 13, 14 angebracht, welche ebenfalls teleskopförmig verlängerbar sind. Am Arm 13 ist das Werkstück 8 und am Arm 14 das Werkzeug 7 zu erkennen.

[0032] Fig. 3 zeigt einen Speicher 15. Dieser Speicher 15 ist hier als Regal abgebildet. Allerdings ist es auch denkbar, dass der Speicher 15 als Palette, Kiste, Hochregal oder vollautomatisches Logistikregal ausgebildet ist. Der Speicher 15 verfügt über eine Aufnahmefläche 16, welche zur Aufnahme von Werkstücken 8 geeignet ist. Ausserdem ist eine Aufnahmefläche 17 gezeigt, welche der Aufnahme von Werkzeugen 7 dient. Es ist auch denkbar, dass zwei Speicher 15 zum Einsatz kommen, wobei einer der Speicher 15 dann nur Werkzeuge 7 und der andere Speicher dann nur Werkstücke aufnehmen könnte.

[0033] In Fig. 4 ist eine geschnittene Draufsicht auf eine erfindungsgemässe Bearbeitungsvorrichtung 1 gezeigt. In der Bearbeitungsvorrichtung 1 ist gut zu erkennen, wie das Werkzeug 7 durch den Arm 14 über die Öffnung 6 in die Bearbeitungsvorrichtung 1 verbracht wurde. Das Werkstück 8, welches nun durch die Öffnung 4 an die Bearbeitungsstation 5 verbringbar ist, ist in Fig. 4 noch am Arm 13 gezeigt. Ausserdem ist in Fig. 4ein Speicher 15 gezeigt, aus dem sich die Versorgungseinrichtung 9 weitere Werkstücke 8 und Werkzeuge 7 entnehmen und der Bearbeitungsvorrichtung 1 zu führen könnte.

[0034] Ausserdem ist in Fig. 4gezeigt, wie im Inneren der Bearbeitungsvorrichtung 1 eine Bealdungseinrichtung 18 ein Werkzeugmagazin 19 bestücken kann. Es ist auch denkbar, dass das Werkzeugmagazin 19 in der Weise angebracht ist, dass es durch die Versorgungseinrichtung 9 direkt und ohne die zwischengeschaltete Beladungseinrichtung 18 bestückt werden könnte. Dazu ist es denkbar, dass das Werkzeugmagazin 19 direkt an der Öffnung 6 angebracht ist. Das Werkzeugmagazin 19 könnte in diesem Ausführungsbeispiel auch aus dem Gehäuse 2 hinaus verfahrbar sein.

[0035] Daneben ist in der Bearbeitungsvorrichtung 1 eine Übergabestation 20 gezeigt, welche die Bearbeitungsstation 5 mit Werkzeugen 7 aus dem Wekzeugmagazin 19 versorgt. Dies geschieht hier über zwei Arme 22, 21. Es ist auch denkbar, dass mehr als eine Übergabestation 20 zum Einsatz kommt.

Claims (10)

1. Bearbeitungsvorrichtung mit einem Gehäuse (2), das an einer Seite (3) zumindest eine Öffnung (4) aufweist, wobei die Bearbeitungsvorrichtung (1) dazu eingerichtet ist, durch die zumindest eine Öffnung (4) mit einem Werkstück (8) bestückt zu werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Bearbeitungsvorrichtung (1) ausserdem dazu eingerichtet ist, durch zumindest eine andere Öffnung (6) mit einem Werkzeug (7) bestückt zu werden.

2. Bearbeitungsvorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Versorgungseinrichtung (9), geeignet zum Bestücken der Bearbeitungsvorrichtung (1) mit einem Werkzeug (7) oder einem Werkstück (8).

3. Bearbeitungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Versorgungseinrichtung (9) einen Speicher (15) umfasst.

4. Bearbeitungsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Versorgungseinrichtung (9) einen Werkzeugspeicher (16) umfasst.

5. Bearbeitungsvorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Versorgungseinrichtung (9) einen Werkstückspeicher (17) umfasst.

6. Bearbeitungsvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Werkzeugmagazin (19) vorhanden ist, geeignet zur direkten Beladung durch die Versorgungseinrichtung (9) oder zur indirekten Beladung über eine Beladungseinrichtung (18), wobei die Beladungseinrichtung (18) zwischen der Versorgungseinrichtung (9) und dem Werkzeugmagazin (19) geschaltet ist.

7. Bearbeitungsvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeugmagazin (19) eine Bearbeitungsstation (5) über zumindest eine Übergabestation (20) versorgt.

8. Bearbeitungsvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, gekennzeichnet durch eine zentrale Steuerung.

9. Verwendung einer Bearbeitungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch folgende Schritte: - das Werkstück wird durch die Versorgungseinrichtung (9) durch die Öffnung gebracht, - das Werkzeug wird über die Versorgungseinrichtung (9) durch die eine Öffnung oder die andere Öffnung gebracht, - das Werkzeug wird entweder über eine Beladungseinheit oder direkt durch die Versorgungseinrichtung (9) in das Werkzeugmagazin geladen, - die Bearbeitungsvorrichtung entnimmt das Werkzeug aus dem Werkzeugmagazin und bestückt eine Bearbeitungsstation mit dem Werkzeug.

10. Verwendung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkstück nach der Bearbeitung durch die Versorgungseinrichtung (9) entnommen wird.