DE102004059054B4

DE102004059054B4 - Vorrichtung mit mindestens zwei nebeneinander angeordneten Bearbeitungsmaschinen

Info

Publication number: DE102004059054B4
Application number: DE200410059054
Authority: DE
Inventors: Norbert HESSBRÜGGEN
Original assignee: EMAG Holding GmbH
Current assignee: EMAG Holding GmbH
Priority date: 2004-12-07
Filing date: 2004-12-07
Publication date: 2009-04-09
Anticipated expiration: 2024-12-08
Also published as: DE102004059054A1

Abstract

Vorrichtung zum Bearbeiten von Werkstücken (7, 7') mit mindestens zwei nebeneinander angeordneten Bearbeitungsmaschinen (1, 1'), die jeweils eine senkrechte Arbeitsspindel (2, 2') zum Einspannen der Werkstücke und mindestens einen Werkzeughalter (10) zur Aufnahme mehrerer Werkzeuge (11) aufweisen, mit mindestens einem Werkstückgreifer (12), der entlang von Führungen (13) zwischen den Bearbeitungsmaschinen (1, 1') verfahrbar ist und einem Greifer (19), der zum Zu- und Abführen bearbeiteter und unbearbeiteter Werkstücke (7, 7') in den Wirkbereich der Arbeitsspindeln (2) bewegbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass seitlich neben den Führungen (13) eine Werkstückaufnahme (24) für die Werkstücke (7) vorgesehen ist und die Greifer (19, 19') in den Wirkbereich der Werkstückaufnahme (24) bewegbar sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Bearbeiten von Werkstücken nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 oder 2.
Aus der DE 198 35 868 A1 ist eine Anordnung von Drehmaschinen mit einer Werkstückübergabe bekannt. Die Drehachsen der Drehmaschinen sind senkrecht angeordnet und zur Werkstückübergabe sind Schwenkeinrichtungen vorgesehen, mit denen das Werkstück nach erfolgter Bearbeitung durch horizontales Schwenken von einer Maschine zur nächsten übergeben werden kann. Die Drehmaschinen sind räumlich so angeordnet, dass zwei Bearbeitungspositionen im Wirkbereich der Schwenkeinrichtungen liegen. Diese Arbeitsweise setzt voraus, dass die zu bearbeitenden Werkstücke jeder Maschine dieser Anordnung zugeführt werden. Stillstandszeiten werden verringert, wenn die Werkstücke an allen Drehmaschinen gleichzeitig gewechselt werden.
Die DE 101 63 445 A1 offenbart eine Transferstraße, wobei eine Transportbahn die Werkstücke mehreren Bearbeitungsstationen zuführt. Die Werkstücke werden auf einem Vorrichtungswagen oder einer Positioniereinheit manuell aufgespannt. Der spindelseitige Aufwand wird dadurch reduziert, dass der Vorrichtungswagen oder die Positioniereinheit während der Bearbeitung Bewegungen in einer oder mehreren Achsrichtungen durchführen. Innerhalb der Transferstrasse bleiben die Werkstücke auf dem Vorrichtungswagen oder der Positioniereinheit aufgespannt. Der Werkstückwechsel muss daher zwingend an allen Bearbeitungsstationen gleichzeitig erfolgen.
Im Maschinenzentrum nach DE 195 16 849 A1 sind mehrere Werkzeugmaschinen nebeneinander angeordnet. Eine Ladevorrichtung fährt an den Maschinen vorbei und wechselt die in Werkstückhalter eingespannten Werkstücke aus. Dazu sind in den jeweiligen Arbeitsräumen Ladeluken vorgesehen, durch welche das Be- und Entladen erfolgt. Um die Bedienpersonen nicht zu gefährden, ist die Ladevorrichtung unterhalb der Arbeitsräume angeordnet.
Die EP 1 418 019 A1 zeigt eine Werkzeugmaschine mit mehreren Werkzeugrevolvern, die mit Greifelementen die Werkstücke erfassen, transportieren und positionieren. Auch bei dieser Maschine erfolgt der Werkstückwechsel zwingend an allen Bearbeitungsstationen gleichzeitig.
Schließlich betrifft die DE 100 53 804 A1 einen Werkstückwechsler für Bearbeitungsmaschinen, bei welchen die Werkstücke während der Bearbeitung auf Paletten aufgespannt sind. Das Be- und Entladen erfolgt in vertikaler Richtung von oben. Ein Doppelgreifer entnimmt die bearbeiteten Werkstücke und ersetzt sie durch unbearbeitete.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung bei einer Anordnung von Werkzeugmaschinen eine flexible Fördereinrichtung für den Transport der Werkstücke aufzuzeigen.
Diese Aufgabe wird gelöst durch Vorrichtungen nach Anspruch 1 oder 2. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Der Kerngedanke der Erfindung besteht darin, einen Werkstückgreifer verfahrbar anzuordnen, so dass er mehrere Maschinen, vorzugsweise alle, in einer Maschinenanordnung bedienen kann. Die Fahrschienen können dabei hängend an den Bearbeitungsmaschinen oder einem Portal befestigt oder auch am Boden liegend ausgeführt sein. Der Werkstückgreifer entnimmt die bereitgestellten Werkstücke aus der Werkstückzuführung, beispielsweise einem Magazin, transportiert sie zu den Bearbeitungsmaschinen und legt sie nach erfolgter Bearbeitung wieder ab. Vorteilhaft ist der Werkstückgreifer als Mehrfachgreifer ausgeführt, so dass das Einsetzen und Entnehmen von Werkstücken sehr schnell ohne Zeitverlust durchgeführt werden kann. Besonders vorteilhaft erfolgt der Werkstückwechsel durch eine seitliche Öffnung in der Bearbeitungsmaschine. dabei sind die Maschinen auch während des Werkstückwechsels von der Bedienseite her frei zugänglich.
In mehrstufigen Bearbeitungsprozessen werden die Werkstücke nacheinander mehreren Bearbeitungsmaschinen zugeführt. Da der Materialfluss nicht durch die Bearbeitungsmaschinen hindurch erfolgen muss, können die Bearbeitungsschritte innerhalb einer Maschinenanordnung je nach Bedarf aufgeteilt werden. Die zur Bearbeitung eines Werkstücks erforderlichen Bearbeitungsschritte können auf die gesamte Maschinenanordnung aufgeteilt werden oder auch parallel in Maschinengruppen erfolgen. Zum Beispiel können sechs Bearbeitungsschritte an sechs Bearbeitungsmaschinen mit je einem Bearbeitungsschritt oder parallel in zwei Gruppen mit je drei Maschinen erfolgen, wobei auf jeder Maschine zwei Bearbeitungsschritte ausgeführt werden. Ebenso können je nach Taktzeitaufteilung einzelne Bearbeitungsschritte auf mehreren Maschinen parallel durchgeführt werden, beispielsweise Schritt Nr. 10 an zwei und der nachfolgende Schritt Nr. 20 an vier Maschinen. Bei einer vorteilhaften Ausführung ist der Werkstückgreifer mit einer Drehachse versehen, womit die Werkstücke in beliebigen Winkeln geschwenkt oder auch gewendet werden können.
Im Folgenden wird die Erfindung an Hand von Zeichnungen näher beschrieben.
Es zeigen:
1 die Vorderansicht einer Bearbeitungsmaschine mit Werkstückgreifer
2 eine Ausführung mit hängend geführtem Werkstückgreifer
3 eine Maschinenanordnung von oben gesehen
4 zeigt einen Ausschnitt der Maschinenanordnung nach 3
4a zeigt einen Ausschnitt der Maschinenanordnung nach 3 mit seitlicher Öffnung für die Beladung
5 eine Maschinenanordnung nach 3 mit einer Wechselposition
6 den Werkstückgreifer in vergrößerter Darstellung
7 den Werkstückgreifer nach 5 mit zusätzlicher Drehachse
In der 1 ist als Bearbeitungsmaschine 1 eine Drehmaschine mit einem Arbeitsraum 34 mit vertikaler Arbeitsspindel 2 dargestellt. Zwischen Arbeitsspindel 2 und Reitstock 6 ist das Werkstück 7 eingespannt. Am Gestell 3 sind Führungen 4 für Vertikalschlitten 5 vorgesehen. Daran befinden sich Führungen 8 für die Horizontalschlitten 9 mit den Werkzeughaltern 10. Die Werkzeughalter 10 sind mit Werkzeugen 11 zum Drehen, Bohren, Fräsen usw. ausgerüstet. Der Werkstückgreifer 12 ist über das Fahrgestell 16 auf Führungen 13 am Boden beweglich geführt. Am Werkstückgreifer 12 ist der Schwenkarm 15 um die Drehachse 14 drehbar gelagert. Der Schwenkarm 15 ist höhenvariabel und trägt ein weiteres Schwenkteil 17. Der Hebel 18 ist über ein Gelenk mit dem Schwenkteil 17 drehbar verbunden. Am Hebel 18 befinden sich zwei Greifer 19, 19' für Werkstücke 7, 7'. Als Antriebe für die Schwenkbewegungen sind die Motore 20, 21, 22 vorgesehen. Seitlich neben den Führungen 13 sind Werkstücke 7 in einer Werkstückaufnahme 24 bereitgestellt.
2 zeigt eine Bearbeitungsmaschine 1 mit hängend angeordnetem Werkstückgreifer 12. Dessen Führungen 13 sind an der Unterseite des Tragarms 23 befestigt, der wiederum mit dem Gestell 3 ortsfest verbunden ist.
3 zeigt eine Maschinenanordnung von oben gesehen mit sechs Bearbeitungsmaschinen 1, 1', 28 bis 31. Seitlich neben den Drehmaschinen sind am Boden Führungen 13 für den Werkstückgreifer 12 angeordnet. Dieser kann alle Drehmaschinen 1, 1', 28 bis 31 anfahren und die fertig bearbeiteten Werkstücke 7 gegen unbearbeitete austauschen. Die Werkstücke 7 werden entlang der Führungen 13 in einer Werkstückaufnahme 24 auf dem Boden zwischengelagert. Bei Bedarf kann je nach Auslastung in der Maschinenanordnung ein weiterer Werkstückgreifer 12' vorgesehen sein. Die Einsätze der Werkstückgreifer 12, (12') an den Bearbeitungsmaschinen 1, 1', 28 bis 31 werden von einer übergeordneten Steuerung 26 koordiniert. Diese ist über Steuerleitungen 27 mit den einzelnen Aggregaten verbunden. Dadurch können die an den Werkstücken 7 durchzuführenden Bearbeitungsschritte innerhalb der Maschinenanordnung je nach Bedarf aufgeteilt werden. Eine Werkstückbearbeitung in sechs Schritten kann zum Bespiel an den sechs Bearbeitungsmaschinen 1, 1', 28 bis 31 mit je einem Bearbeitungsschritt ausgeführt werden. Ebenso ist es möglich die sechs Bearbeitungsmaschinen in mehrere Gruppen zu unterteilen, wobei die durchzuführenden Bearbeitungsschritte entsprechend aufgeteilt werden.
Der Ausschnitt der Maschinenanordnung nach 4 zeigt zwei Bearbeitungsmaschinen 1, 1' und den Werkstückgreifer 12 in vergrößerter Darstellung. Dieser ist mit dem Fahrgestell 16 auf den Führungen 13 verfahrbar. Der Schwenkarm 15 ist um die Drehachse 14 drehbar gelagert und wird vom Motor 22 angetrieben. Er bildet zusammen mit dem Schwenkteil 17 einen zweiteiligen Gelenkarm mit welchem Werkstücke 7 aus der Werkstückaufnahme 24 in den Arbeitsraum 34, 34' der Bearbeitungsmaschine 1, 1' bewegt werden. Am Hebel 18 befindet sich zwei Greifer 19, 19' zur Aufnahme von Werkstücken 7, 7'. Zur Halterung von wellenförmigen Werkstücken 7 sind in der Werkstückaufnahme 24 Bohrungen 25 vorgesehen.
4a zeigt eine vorteilhafte Ausführung der Bearbeitungsmaschine 1 mit einer seitlich neben der Bedienöffnung 38 angeordneten Öffnung 39, durch welche Werkstücke 7 zu- oder abgeführt werden. Der Arbeitsraum 34 ist nach dem Öffnen der Schiebetüren 40, 40' für Bedienpersonen frei zugänglich. Diese werden dabei nicht durch den Werkstückgreifer 12 behindert.
In der Maschinenanordnung nach 5 wird das Werkstück 7 nicht direkt an die Arbeitsspindel 2 übergeben, sondern an eine Wechselposition 35. Von dort übernimmt ein weiterer Greifer 36 das Werkstück 7 und transportiert es zur Arbeitsspindel 2. Besonders vorteilhaft ist der Greifer 36 am Werkzeughalter 10 angebracht und kann durch eine Schwenkbewegung um die Drehachse 37 aus der Wechselposition 35 zur Arbeitsspindel 2 befördert werden.
6 zeigt den Werkstückgreifer 12 ausschnittsweise in vergrößerter Darstellung. Der Hebel 18 ist durch das Gelenk 33 drehbar mit dem Schwenkteil 17 verbunden. Er trägt zwei Greifer 19, 19' zur Aufnahme von Werkstücken 7, 7'.
Ein Werkstückwechsel erfolgt beispielsweise mit folgendem Bewegungsablauf:

– Greifen eines unbearbeiteten Werkstücks 7 aus der Werkstückzuführung 24
– Drehen des Schwenkarms 15 und Schwenkteils 17 derart, dass sich die Greifer 19, 19' im Arbeitsraum 34 der Bearbeitungsmaschine 1 befinden
– Greifen des bearbeiteten Werkstücks 7'
– Schwenken des Hebels 18 um die Drehachse 32 und dabei gleichzeitige Entnahme des Werkstücks 7' und Einsetzen des Werkstücks 7
– Ablegen des Werkstücks 7' in der Werkstückzuführung 24 oder
– Transportieren des Werkstücks 7' zu nachfolgenden Bearbeitungsmaschine.

Die vorteilhafte Ausbildung des Werkstückgreifers nach 7 besitzt einen zusätzlichen Schwenkantrieb, womit die Werkstücke 7, 7' in beliebigen Winkeln um eine Drehachse 33, orthogonal zu ihrer Längsachse geschwenkt oder auch gewendet werden können.

1 1': Bearbeitungsmaschine
2: Arbeitsspindel
3: Gestell
4: Führung
5: Vertikalschlitten
6: Reitstock
7 7': Werkstück
8: Führungen
9: Horizontalschlitten
10: Werkzeughalter
11: Werkzeug
12 12': Werkstückgreifer
13: Führung
14: Drehachse
15: Schwenkarm
16: Fahrgestell
17: Schwenkteil
18: Hebel
19 19': Greifer
20: Motor
21: Motor
22: Motor
23: Tragarm
24: Werkstückaufnahme
25: Bohrung
26: Steuerung
27: Steuerleitung
28: Bearbeitungsmaschine
29: Bearbeitungsmaschine
30: Bearbeitungsmaschine
31: Bearbeitungsmaschine
32: Drehachse
33: Drehachse
34 34': Arbeitsraum
35: Wechselposition
36: Greifer
37: Drehachse
38: Bedienöffnung
39: Öffnung
40 40': Schiebetür

Claims

Vorrichtung zum Bearbeiten von Werkstücken (7, 7') mit mindestens zwei nebeneinander angeordneten Bearbeitungsmaschinen (1, 1'), die jeweils eine senkrechte Arbeitsspindel (2, 2') zum Einspannen der Werkstücke und mindestens einen Werkzeughalter (10) zur Aufnahme mehrerer Werkzeuge (11) aufweisen, mit mindestens einem Werkstückgreifer (12), der entlang von Führungen (13) zwischen den Bearbeitungsmaschinen (1, 1') verfahrbar ist und einem Greifer (19), der zum Zu- und Abführen bearbeiteter und unbearbeiteter Werkstücke (7, 7') in den Wirkbereich der Arbeitsspindeln (2) bewegbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass seitlich neben den Führungen (13) eine Werkstückaufnahme (24) für die Werkstücke (7) vorgesehen ist und die Greifer (19, 19') in den Wirkbereich der Werkstückaufnahme (24) bewegbar sind.
Vorrichtung zum Bearbeiten von Werkstücken (7, 7') mit mindestens zwei nebeneinander angeordneten Bearbeitungsmaschinen (1, 1'), die jeweils eine senkrechte Arbeitsspindel (2, 2') zum Einspannen der Werkstücke und mindestens einen Werkzeughalter (10) zur Aufnahme mehrerer Werkzeuge (11) und einen Greifer (36) aufweisen, mit mindestens einem Werkstückgreifer (12), der entlang von Führungen (13) zwischen den Bearbeitungsmaschinen (1, 1') verfahrbar ist und einem Greifer (19), der zum Zu- und Abführen bearbeiteter und unbearbeiteter Werkstücke (7, 7') in den Wirkbereich der Arbeitsspindeln (2) bewegbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass seitlich neben den Führungen (13) eine Werkstückaufnahme (24) für die Werkstücke (7) vorgesehen ist und die Greifer (19, 19') in den Wirkbereich der Werkstückaufnahme (24) bewegbar sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Greifer (19, 19') zum gleichzeitigen Transport von mehreren Werkstücken (7) vorgesehen sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkstückgreifer (12, 12') auf den Führungen (13) stehend bewegbar ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkstückgreifer (12, 12') an den Führungen (13) hängend bewegbar ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Greifer (19, 19') um mindestens eine Drehachse (14) schwenkbar gelagert sind.