-
Die
Erfindung betrifft eine Werkstückbearbeitungsanlage
umfassend eine Werkzeugmaschine mit einem Maschinengestell und einem
relativ zum Maschinengestell bewegbaren Werkzeugträger mit
mindestens einer Werkzeugaufnahme, die in eine Arbeitsstellung und
eine Werkzeugwechselstellung bringbar ist, und ferner umfassend
eine Werkzeugbestückungseinrichtung,
in deren Werkzeugmagazin Werkzeuge speicherbar sind und von welcher
Werkzeuge in die in Werkzeugwechselstellung stehende Werkzeugaufnahme
einsetzbar oder aus dieser entnehmbar sind.
-
Derartige
Werkstückbearbeitungsanlagen sind
aus dem Stand der Technik, beispielsweise der
EP 0 248 910 A1 bekannt.
-
Ausgehend
von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde,
eine eingangs genannte Werkstückbearbeitungsanlage
derart auszubilden, daß trotz
einer Vielzahl von Werkzeugen ein schnelles Auswechseln derselben
möglich
ist.
-
Diese
Aufgabe wird bei einer Werkstückbearbeitungsanlage
der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine Werkzeughandhabungseinrichtung
vorgesehen ist, welche einen Werkzeuggreifer und eine im wesentlichen außerhalb
eines Arbeitsraums der Werkzeugmaschine bewegbare Greiferbewegungseinheit
aufweist, mit welcher der Werkzeuggreifer zweidimensional zwischen
einer der Werkzeugwechselstellung der Werkzeugaufnahme zugeordneten
Werkzeugträgerübergabeposition
und einer dem Werkzeugmagazin zugeordneten und außerhalb
des Arbeitsraums der Werkzeugmaschine angeordneten Magazinübergabeposition
bewegbar und in der Werkzeugträgerübergabeposition
sowie in der Magazinübergabeposition
entsprechend vorgegebenen Richtungen relativ zur Werkzeugaufnahme
bzw. zu einer Magazinaufnahme ausrichtbar ist.
-
Der
Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung ist
darin zu sehen, daß mit
dieser in einfacher Weise die Möglichkeit
besteht, ohne Störung
der Abläufe
im Arbeitsraum Werkzeuge zu handhaben, das heißt, ein Werkzeug nach dem Auswechseln
aus dem Werkzeugträger
in das Werkzeugmagazin zu transportieren oder ein Werkzeug aus dem
Werkzeugmagazin abzuholen und einen Werkzeugwechsel vorzubereiten.
-
Hinsichtlich
der zweidimensionalen Bewegbarkeit des Werkzeuggreifers durch die
Greiferbewegungseinheit wurden bislang keine näheren Angaben gemacht. So wäre es beispielsweise
denkbar, den Werkzeuggreifer in einer gewölbten oder gekrümmten Fläche bewegbar
anzuordnen.
-
Aus
Gründen
der Einfachheit der Realisierung der Bewegungskinematik hat es sich
als zweckmäßig erwiesen,
wenn der Werkzeuggreifer mit der Greiferbewegungseinheit in einer
Ebene bewegbar ist.
-
Hinsichtlich
der Greiferbewegungseinheit sind grundsätzlich die unterschiedlichsten
Realisierungsformen denkbar. Beispielsweise ist es denkbar, die
Greiferbewegungseinheit so auszubilden, daß diese zwei lineare Bewegungen
kombiniert.
-
Eine
andere Möglichkeit
sieht vor, die Greiferbewegungseinheit so auszubilden, daß diese
eine rotatorische und eine lineare Bewegung kombiniert.
-
Besonders
günstig
ist es, wenn die Greiferbewegungseinheit so ausgebildet ist, daß sie zwei
rotatorische Bewegungen kombiniert, da sich mit der Kombination
zweier rotatorischer Bewegungen in einfacher Weise schnelle und
ausreichend präzise Bewegungen
mit geringem konstruktivem Aufwand realisieren lassen.
-
Eine
besonders günstige
Lösung
sieht vor, daß die
Greiferbewegungseinheit einen Gelenkarm umfaßt.
-
Ein
derartiger Gelenkarm umfaßt
vorzugsweise einen ersten Arm, welcher um eine stationäre Achse
schwenkbar ist, sowie einen zweiten Arm, welcher um eine Gelenkachse
relativ zum ersten Arm schwenkbar ist.
-
Ferner
ist zweckmäßigerweise
vorgesehen, daß der
Werkzeuggreifer zum Erreichen der Werkzeugträgerübergabeposition und der Magazinübergabeposition
mit der Greiferbewegungseinheit in Richtung von Einsetzrichtungen
linear bewegbar ist.
-
Eine
derartige Bewegbarkeit ist vorteilhaft, um konventionelle Werkzeugaufnahmen
und Magazinaufnahmen verwenden zu können, in welche das Werkzeug
durch eine lineare Bewegung in der jeweiligen Einsetzrichtung einsetzbar
ist.
-
Eine
derartige Bewegung könnte
zweckmäßigerweise
durch einen zusätzlichen
Linearantrieb realisiert werden, und somit unabhängig von der zweidimensionalen
Bewegbarkeit der Greiferbewegungseinheit ausführbar sein.
-
Eine
konstruktiv besonders einfache Lösung sieht
jedoch vor, daß die
Bewegung in der Einsetzrichtung durch die zweidimensionale Bewegbarkeit der
Greiferbewegungseinheit realisierbar ist, so daß somit die jeweilige Einsetzrichtung
parallel zu einem Teilbereich der zweidimensionalen Fläche verläuft.
-
Besonders
günstig
ist es, wenn die Bewegung in der jeweiligen Einsetzrichtung durch
eine Kombination der Bewegungen in den zwei Dimensionen realisierbar
ist, so daß die
Einsetzrichtung unabhängig
von den beiden Dimensionen ausgerichtet sein kann.
-
Eine
besonders vorteilhafte Lösung
sieht vor, daß die
Einsetzrichtung parallel zu der Ebene, in welcher der Werkzeuggreifer
mit der Greiferbewegungseinheit bewegbar ist, verläuft.
-
Um
den Werkzeuggreifer in diesem Fall in beliebig vorgebbaren Einsetzrichtungen
ausrichten zu können,
ist zweckmäßigerweise
vorgesehen, daß der
Werkzeuggreifer bewegbar mit der Greiferbewegungseinheit, insbesondere
dem zweiten Arm derselben, verbunden ist.
-
Die
bewegliche Verbindung des Werkzeuggreifers relativ zur Greiferbewegungseinheit,
insbesondere dem zweiten Arm derselben, dient dabei dazu, die Einsetzrichtungen
unabhängig
von der Ausrichtung des Gelenkarms, insbesondere des zweiten Arms
desselben realisieren zu können.
-
Zweckmäßigerweise
ist vorgesehen, daß der Werkzeuggreifer
seinerseits schwenkbar an dem Gelenkarm gehalten ist, um diesen
in der Werkzeugträgerübergabeposition
sowie der Magazinübergabeposition
entsprechend den vorgegebenen Richtungen positionieren zu können.
-
Um
sicherzustellen, daß sich
der Werkzeuggreifer stets in den Einsetzrichtungen ausrichten läßt, ist
vorzugsweise vorgesehen, daß die
Greiferbewegungseinheit einen Ausrichtantrieb für den Werkzeuggreifer aufweist.
-
Der
Ausrichtantrieb kann dabei so ausgebildet sein, daß sich mit
diesem unterschiedliche Einsetzrichtungen realisieren lassen.
-
Besonders
vorteilhaft ist es jedoch, wenn der Ausrichtantrieb den Werkzeuggreifer
in allen Stellungen der Greiferbewegungseinheit parallel zu einer Einsetzrichtung
ausgerichtet hält
und somit alle Einsetzrichtungen parallel zueinander verlaufen.
-
Prinzipiell
könnte
der Ausrichtantrieb durch einen elektronisch gesteuerten Antrieb,
beispielsweise einen NC gesteuerten Schwenkantrieb, der die Ausrichtung
relativ zu den Bewegungen der Greiferbewegungseinheit vornimmt,
realisiert sein.
-
Aus
Kostengründen
und aus Gründen
der Einfachheit ist es besonders günstig, wenn der Ausrichtantrieb
ein mechanischer Antrieb ist, welcher aufgrund mechanischer Korrelation
die Ausrichtung des Werkzeuggreifers relativ zu den Einsetzrichtungen
realisiert.
-
Eine
besonders einfache Lösung
sieht vor, daß der
Ausrichtantrieb ein Hüllantrieb
ist, welcher aufgrund mechanischer Korrelation den Werkstückgreifer
stets parallel zu einer Einsetzrichtung ausgerichtet hält.
-
Hinsichtlich
der Ausbildung des Werkzeuggreifers sind ebenfalls die unterschiedlichsten
Lösungen
denkbar.
-
So
ist es prinzipiell ausreichend, wenn der Werkzeuggreifer mindestens
eine Greifereinheit aufweist.
-
Um
jedoch das Auswechseln von Werkzeugen schneller durchführen zu
können,
ist es besonders günstig,
wenn der Werkzeuggreifer mehrere Greifereinheiten aufweist, wobei
mit jeder der Greifereinheiten ein Werkzeug greifbar ist.
-
Die
Greifereinheiten können
dabei prinzipiell starr an einer Greiferbasis angeordnet sein. Dies
hat jedoch den Nachteil, daß dann
bei einer nur zweidimensionalen Bewegung des Werkzeuggreifers jede der
Greifereinheiten in einer eigenen zweidimensionalen Fläche bewegbar
ist.
-
Aus
diesem Grund ist vorzugsweise vorgesehen, daß die Greifereinheiten relativ
zu einer Greiferbasis bewegbar sind.
-
Dabei
könnte
jede Greifereinheit separat zur Greiferbasis bewegbar sein.
-
Besonders
günstig
ist es jedoch, wenn die Greifereinheiten gemeinsam relativ zur Greiferbasis bewegbar
sind, da in diesem Fall lediglich ein Antrieb erforderlich ist und
gleichzeitig eine Positionierung beider Greifereinheiten erfolgen
kann.
-
Dabei
könnten
die Greifereinheiten in beliebige Relativstellungen zur Greiferbasis
drehbar sein.
-
Aus
Gründen
einer möglichst
einfachen Positionierbarkeit hat es sich jedoch als besonders vorteilhaft
erwiesen, wenn in jeder Relativstellung der Greifereinheiten zur
Greiferbasis stets eine der Greifereinheiten durch Bewegen der Greiferbewegungseinheit
in die Werkzeugträgerübergabeposition
oder die Magazinübergabeposition
bringbar ist.
-
Ferner
sind die Greifereinheiten vorteilhafterweise so relativ zueinander
angeordnet, daß stets
mit einer der Greifereinheiten ein Werkzeugaustausch mit der Werkzeugaufnahme
oder einer der Magazinaufnahmen kollisionsfrei mit einem in der
anderen Greifereinheit gehaltenen Werkzeug realisierbar ist.
-
Zweckmäßigerweise
sind hierzu die Greifereinheiten in einem Winkel größer 60°, vorzugsweise in
einem Winkel von ungefähr
90° relativ
zueinander angeordnet.
-
Hinsichtlich
der Ausbildung der Greifereinheiten wurden im Zusammenhang mit der
bisherigen Erläuterung
der Ausführungsbeispiele
keine näheren Angaben
gemacht. Eine besonders einfache und zweckmäßige Lösung sieht vor, daß jede Greifereinheit
zwei Greiferfinger aufweist.
-
Ferner
wurden hinsichtlich der Positionierung der mindestens einen Greifereinheit
in der Werkzeugträgerübergabeposition
relativ zur Werkzeugmaschine keine näheren Angaben gemacht.
-
Eine
besonders zweckmäßige Lösung sieht dabei
vor, daß die
mindestens eine Greifereinheit in der Werkzeugträgerübergabeposition in den Arbeitsraum
der Werkzeugmaschine hineinragt, so daß auch der Werkzeuggreifer
zumindest teilweise in den Arbeitsraum hineinragt.
-
Damit
besteht die Möglichkeit,
den Werkzeugträger
hinsichtlich seiner Funktion im Zusammenhang mit der Werkzeugmaschine
unverändert
zu konzipieren, und keine Notwendigkeit, größere Verfahrwege des Werkzeugträgers vorzusehen.
-
Um
jedoch die Werkzeuggreifer bei der Bearbeitung des Werkstück vor Verschmutzung
zu schützen,
ist vorzugsweise vorgesehen, daß der
Werkzeuggreifer von der Greiferbewegungseinheit durch einen Durchbruch
in einer Wand des Arbeitsraumgehäuses
hindurch in die Werkzeugträgerübergabeposition
bewegbar ist und somit zumindest teilweise durch diese Öffnung hindurchragt.
-
Ferner
ist vorzugsweise vorgesehen, daß der
Durchbruch in der Wand des Arbeitsraumgehäuses verschließbar ist.
-
Hinsichtlich
der Ausbildung der Werkzeuge wurden im Zusammenhang mit der bisherigen
Erläuterung
der einzelnen Ausführungsbeispiele
keine näheren
Angaben gemacht. So ist vorzugsweise vorgesehen, daß jedes
Werkzeug ein Formschlußelement umfaßt, welches
durch Bewegung in der Einsetzrichtung sowohl in Formschluß mit der
Werkzeugaufnahme des Werkzeugträgers
als auch in Formschluß mit einer
Magazinaufnahme des Werkzeugmagazins bringbar ist.
-
Zweckmäßigerweise
sind dabei sowohl die Werkzeugaufnahme als auch die Magazinaufnahme mit
identischen Formschlußelementen
zur Aufnahme des Formschlußelements
des Werkzeugs versehen.
-
Hinsichtlich
der Ausbildung des Werkzeugmagazins selbst wurden bislang im Zusammenhang mit
der Erläuterung
der einzelnen Ausführungsbeispiele
keine näheren
Angaben gemacht.
-
So
sieht ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel
vor, daß das
Werkzeugmagazin mindestens ein Magazinelement aufweist.
-
Ein
Magazinelement ist im Rahmen der erfindungsgemäßen Lösung so ausgebildet, daß in jedem Magazinelement
mehrere Werkzeuge längs
einer Bahn angeordnet sind.
-
Um
die längs
der Bahn angeordneten Werkzeuge in einfacher Weise von dem Werkzeuggreifer erfassen
zu können,
sind die Werkzeuge jedes Magazinelements längs der Bahn in eine Werkzeugaustauschstellung
bewegbar, in welcher die Werkzeuge durch den in der Magazinübergabeposition
stehenden Werkzeugträger
einsetzbar oder aus diesem entnehmbar sind.
-
Die
Bahn könnte
dabei prinzipiell beliebig im Raum verlaufen.
-
Eine
konstruktiv besonders einfache Ausführungsform sieht vor, daß die Bahn
in einer zweidimensionalen Fläche
verläuft.
-
Noch
einfacher ist es, wenn die Bahn in einer Ebene verläuft.
-
Um
einen möglichst
einfachen Zugriff auf die Werkzeuge im Werkzeugmagazin zu erhalten,
ist vorzugsweise vorgesehen, daß jedes
Magazinelement nur eine einzige Werkzeugaustauschstellung aufweist,
in welche die Werkzeuge bewegbar sind.
-
Um
die Kapazität
des Werkzeugmagazins zu optimieren, ist vorzugsweise vorgesehen,
daß das Werkzeugmagazin
mehrere Magazinelemente aufweist.
-
Zweckmäßigerweise
sind bei Vorsehen mehrerer Magazinelemente in jedem Magazinelement Werkzeuge
längs einer
Bahn angeordnet.
-
Prinzipiell
wäre es
denkbar, daß bei
jedem Magazinelement die Werkzeuge unabhängig von dem anderen Magazinelement
auf der Bahn bewegbar sind.
-
Aus
Gründen
einer möglichst
einfachen Lösung
ist jedoch vorgesehen, daß in
jedem Magazinelement die Werkzeuge gleichzeitig auf der Bahn bewegbar
sind. Dies erleichtert es beispielsweise, den Antrieb der Magazinelemente
nämlich
dahingehend, daß alle
Magazinelemente durch einen einzigen Antrieb gleichzeitig bewegt
werden können.
-
Die
Magazinelemente könnten
prinzipiell unterschiedlich im Raum angeordnet sein.
-
Eine
konstruktiv besonders vorteilhafte Lösung sieht vor, daß die Bahnen
der Magazinelemente parallel zueinander angeordnet sind, so daß die Werkzeuge
in den Magazinwechselstellungen alle gleich ausgerichtet sind.
-
Da
die Werkzeuge unterschiedliche Abmessungen haben, kann der Raumbedarf
der Magazinelemente noch dadurch optimiert werden, daß die Werkzeuge
nach mindestens einem Werkzeugkriterium in Werkzeuggruppen unterteilt
sind und daß die einzelnen
Magazinelemente zur Aufnahme unterschiedlicher Werkzeuggruppen vorgesehen
sind.
-
Damit
läßt sich
beispielsweise der Raumbedarf der einzelnen Magazinelemente gering
halten, da durch die Festlegung der Werkzeuggruppen jedes Magazinelement
nicht den maximalen Raumbedarf für
die maximalen Werkzeugdimensionen benötigt, sondern mindestens einzelne
Magazinelemente auf einen geringeren Raumbedarf ausgelegt werden können.
-
Besonders
einfach lassen sich die Werkzeuge dann in einzelne Gruppen unterteilen,
wenn das Werkzeugkriterium mindestens die Ausdehnung des Werkzeugs
in Einsetzrichtung umfaßt.
-
Hinsichtlich
der Anordnung des mindestens einen Magazinelements relativ zu einem
Maschinengehäuse
wurden bislang keine näheren
Angaben gemacht. Prinzipiell wäre
es denkbar, das mindestens eine Magazinelement in dem Maschinengehäuse der Werkzeugmaschine
unterzubringen.
-
Um
jedoch die Werkzeugmaschine nicht speziell an das mindestens eine
Magazinelement anpassen zu müssen,
ist vorzugsweise vorgesehen, daß das
mindestens eine Magazinelement außerhalb eines Maschinengehäuses der
Werkzeugmaschine angeordnet ist.
-
Auch
die Greiferbewegungseinheit ist vorzugsweise im wesentlichen außerhalb
des Arbeitsraums angeordnet.
-
Besonders
günstig
ist es dabei, wenn die Greiferbewegungseinheit einen Abschnitt des
Maschinengehäuses
der Werkzeugmaschine durchgreift.
-
Im
Fall einer Greifereinrichtung mit einem Gelenkarm ist vorzugsweise
vorgesehen, daß die stationäre Achse,
um welche der Gelenkarm drehbar ist, in dem Abschnitt des Maschinengehäuses der Werkzeugmaschine
angeordnet ist.
-
Ferner
ist vorzugsweise im Rahmen der erfindungsgemäßen Lösung vorgesehen, daß im Bewegungsbereich
des Werkstückgreifers
eine Werkzeugreinigungsstation vorgesehen ist.
-
Darüber hinaus
ist außerdem
vorgesehen, daß im
Bewegungsbereich des Werkzeuggreifers eine Werkzeugeinlegestation
vorgesehen ist.
-
Weitere
Einzelheiten der Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung
sowie der zeichnerischen Darstellung eines Ausführungsbeispiels.
-
In
der Zeichnung zeigen:
-
1 eine
Frontansicht eines Ausführungsbeispiels
einer erfindungsgemäßen Werkstückbearbeitungsanlage
mit fehlender Frontwand eines Gehäuses eines Werkzeugmagazins;
-
2 eine
perspektivische Ansicht in Richtung eines Pfeils A in 3;
-
3 eine
Draufsicht auf die Werkstückbearbeitungsanlage
gemäß 1 mit
fehlenden oberen Wänden
der Gehäuse;
-
4 eine
Ansicht in Richtung des Pfeils B in 3 mit einer
Magazinübergabeposition
stehenden Greiferbewegungseinheit;
-
5 eine
vergrößerte Darstellung
einer in Werkstückübergabeposition
stehenden Greifereinheit mit zusätzlich
gestrichelt dargestellter Magazinübergabeposition gemäß 4;
-
6 eine
Ansicht einen Schnitt längs
Linie 6-6 in 3 und
-
7 eine
Draufsicht auf die Greiferbewegungseinheit in Richtung des Pfeils
C in 4
-
Ein
Ausführungsbeispiel
einer erfindungsgemäßen Werkstückbearbeitungsanlage,
dargestellt in 1, umfaßt eine als Ganzes mit 10 bezeichnete Werkzeugmaschine,
welche, wie in 2 dargestellt, ein Maschinengestell 12,
eine im Maschinengestell 12 angeordnete Arbeitsspindel 14 sowie
einen ebenfalls am Maschinengestell 12 angeordneten Werkzeugträger 16,
beispielsweise ausgebildet als Bearbeitungskopf, umfaßt, der
in einer quer zu einer Spindelachse 18 verlaufenden X-Richtung,
einer quer zur X-Richtung verlaufenden Y-Richtung sowie um eine B-Achse mit einer
zur Y-Richtung parallelen Drehachse drehbar ist.
-
Ferner
sind die Arbeitsspindel 14 und der Werkzeugträger 16 relativ
zueinander noch in Richtung einer Z-Achse, das heißt parallel
zur Spindelachse 18, bewegbar.
-
Somit
ist mit einem in dem Werkzeugträger 16 gehaltenen
Bearbeitungswerkzeug ein in der Arbeitsspindel 14 angeordnetes
Werkstück 20 bearbeitbar,
wobei die Bearbeitung vorzugsweise eine Komplettbearbeitung ist,
das heißt
konventionelle Drehbearbeitungen mit dem um die Spindelachse 18 rotierenden
Werkstück 20 als
auch Fräs-
und Bohrbearbeitungen bei durch die Arbeitsspindel als C-Achse positioniertem
Werkstück
vorsieht.
-
Wie
in 3 dargestellt, erfolgt die Bearbeitung des Werkstücks 20 in
einem Arbeitsraum 22 der Werkzeugmaschine 10,
der durch ein Arbeitsraumgehäuse 24 umschlossen
ist, das seinerseits in einem die gesamte Werkzeugmaschine 10 umschließenden Maschinengehäuses 26 angeordnet
ist.
-
Vorzugsweise
ist dabei das Arbeitsraumgehäuse 24 durch
mit 28 bezeichnete Türen
verschließbar
(1).
-
Der
Werkzeugmaschine 10 ist eine als Ganzes mit 30 bezeichnete
Werkzeugbestückungseinrichtung
zugeordnet, welche ein frontseitig vor der Werkzeugmaschine 10 angeordnetes
Werkzeugmagazin 32 aufweist, in welchem eine Vielzahl von Werkzeugen 36 speicherbar
ist.
-
Die
Werkzeuge 36 des Werkzeugmagazins 32 sind, wie
in 3 dargestellt, durch eine Werkzeughandhabungseinrichtung 40 in
eine in 3 mit 42 bezeichnete
Werkzeugträgerübergabeposition bringbar,
in welcher eines der Werkzeuge 36 in eine in einer Werkzeugwechselstellung 44 stehende Werkzeugaufnahme 46 des
Werkzeugträgers 16 einsetzbar
oder aus dieser entnehmbar ist.
-
Ferner
ist das jeweilige Werkzeug 36 durch die Werkzeughandhabungseinrichtung 40 auch
in eine oder mehrere Magazinübergabepositionen 52 bringbar,
in welchen das Werkzeug 36 in eine in Werkzeugaustauschstellung 54 stehende
Magazinaufnahme 56 einsetzbar ist.
-
Wie
in den 3 bis 7 dargestellt, umfaßt die Werkzeughandhabungseinrichtung 40 einen eine
Greiferbewegungseinheit darstellenden Gelenkarm 60, welcher
um eine stationäre
Achse 62 drehbar und durch einen Drehantrieb 63 antreibbar
an einem Tragarm 64 gehalten ist, der fest mit einem Magazingestell 66 verbunden
ist, das seinerseits, wie beispielsweise in 4 dargestellt,
auf derselben Grundfläche 68 angeordnet
ist, wie das Maschinengestell 12 der Werkzeugmaschine 10.
-
Der
Tragarm 64 ragt dabei durch eine Frontöffnung 70 eines neben
dem Arbeitsraumgehäuse 24 liegenden
Abschnitts 72 des Maschinengehäuses 26 hindurch und
in diesen hinein, so daß die
stationäre Achse 62,
um welche der Gelenkarm 60 drehbar ist, im Innern des Abschnitts 72 des
Maschinengehäuses 26 und
vorzugsweise über
der in diesen Abschnitt 72 ebenfalls hineinragenden Arbeitsspindel 14 angeordnet
ist.
-
Der
Gelenkarm 60 umfaßt
seinerseits einen ersten Arm 74, welcher mit einem ersten
Ende 76 um die stationäre
Achse 62 drehbar an dem Tragarm 64 gelagert ist
und mit einem zweiten Ende 78 um eine Gelenkachse 80 drehbar
sowie durch einen Antrieb 81 antreibbar mit einem zweiten
Arm 84 verbunden ist, und zwar mit einem ersten Ende 86 desselben, während an
einem zweiten Ende 88 des zweiten Arms 84 um eine
Gelenkachse 90 drehbar ein Werkzeuggreifer 94 gelagert
ist.
-
Die
Drehbewegung des ersten Arms 74 relativ zum Tragarm 64 um
die stationäre
Achse 62 mittels des Antriebs 63 sowie die Drehbewegung
des zweiten Arms 84 relativ zum ersten Arm 74 um
die Gelenkachse 80 mittels des Antriebs 81 sind
durch eine als Ganzes mit 96 bezeichnete Magazinsteuerung
beliebig steuerbar, so daß der
Werkzeuggreifer 94 in einer Ebene 100 im wesentlichen
beliebig bewegbar und positionierbar ist.
-
Die
Drehung des Werkzeuggreifers 94 relativ zum zweiten Arm 84 um
die Gelenkachse 90 kann grundsätzlich so ausgeführt werden,
daß auch
der Werkzeuggreifer 94 relativ zum zweiten Arm 84 gesteuert
beliebig drehbar und somit positionierbar ist.
-
Bei
der dargestellten bevorzugten Ausführungsform der Werkzeughandhabungseinrichtung 40 ist
der Werkzeuggreifer 94 in allen seinen durch Bewegen des
Gelenkarms 60 erreichbaren Positionen in der Ebene 100 stets
parallel zu einer vorgegebenen Richtung 102 ausgerichtet.
-
Um
dies zu erreichen, erfolgt die Drehung des Werkzeuggreifers 94 relativ
zum zweiten Arm 84 beispielsweise durch ein sogenanntes
Hüllgetriebe 104,
welches eine drehfest mit dem Werkzeuggreifer 94 und koaxial
zur Gelenkachse 90 angeordnete Riemenscheibe 106 umfaßt, die über einen
Riemen 108 mit einer Riemenscheibe 110 verbunden
ist, die koaxial zur Gelenkachse 80 angeordnet ist.
-
Die
Riemenscheibe 110 ist ihrerseits wieder drehfest gekoppelt
mit einer Riemenscheibe 112, die ebenfalls koaxial zur
Gelenkachse 80 angeordnet und über einen Riemen 114 mit
einer Riemenscheibe 116 gekoppelt ist, die koaxial zur
stationären
Achse 62 angeordnet und drehfest mit dem Tragarm 64 verbunden
ist (7).
-
Durch
das Hüllgetriebe 104 ist
somit die Ausrichtung des Werkzeuggreifers 94 relativ zum
Tragarm 64 und unabhängig
von der Bewegung der Gelenkarme 74 und 84 relativ
zueinander festgelegt, und zwar so, daß der Werkzeuggreifer 94 in
allen möglichen
Stellungen stets in demselben Winkel zur Richtung 102 steht.
-
Wie
in 5 bis 7 dargestellt, umfaßt der Werkzeuggreifer 94 eine
Greiferbasis 120, an welcher ein Antrieb 122 gehalten
ist, mit dem ein Träger 124 mit
zwei an diesem gehaltenen Greifereinheiten 126 und 128 um
eine Schwenkachse 130 verschwenkbar ist (5, 6, 7).
-
Im
einfachsten Fall beträgt
dabei die Verschwenkbarkeit des Trägers 124 um die Schwenkachse 130 90°, so daß entweder
die Greifereinheit 126, wie in 5 dargestellt,
in der Ebene 100 liegt oder die Greifereinheit 128.
-
Ferner
sind die Greifereinheiten 126 und 128 bezogen
auf die Schwenkachse 130 in einem Winkel von 90° zueinander
angeordnet, so daß diejenige Greifereinheit 128, 126,
die nicht in der Ebene 100 liegt, im Abstand von dieser
angeordnet ist.
-
Je
nach Stellung des Trägers 124 liegt
eine der Greifereinheiten 126, 128 in der Ebene 100 und die
andere der Greifereinheiten 128, 126 unterhalb (durchgezogen
in 6) bzw. oberhalb (gestrichelt in 6)
der Ebene 100 (6).
-
Jede
der Greifeinheiten 126, 128, umfaßt zwei
relativ zueinander bewegbare Greiferfinger 132a, b, mit
denen, wie in 6 dargestellt, die Werkzeuge 36 im
Bereich einer Greifernut 134 erfaßt werden können.
-
Die
Greifernut 134 ist dabei vorzugsweise im Bereich eines
Werkzeughalters 136 des Werkzeugs 36 vorgesehen,
der mit einem Formschlußelement 138 sowohl
in der Werkzeugaufnahme 46 des Werkzeugträgers 16 als
auch in der Magazinaufnahme 56 des Werkzeugmagazins 32 in
einem entsprechend ausgebildeten Formschlußelement fixierbar ist.
-
In
der Ebene 100, in welcher jeweils eine der Greifereinheiten 126, 128 angeordnet
ist, liegt auch eine Mittelachse 140 der in der Ebene 100 liegenden Greifereinheit,
und das Erreichen der jeweiligen Werkzeugträgerübergabeposition 42 erfolgt
durch Bewegen des jeweiligen Werkzeughalters 136 des Werkzeugs 36 in
Richtung der Mittelachse 140, so daß das Formschlußelement 138 bei
Erreichen der Werkzeugträgerübergabeposition 42 in
die Werkzeugaufnahme 46 des in Werkzeugwechselstellung stehenden
Werkzeugträgers 16 eingreift
und in dieser festlegbar ist.
-
Die
Bewegung des jeweiligen Werkzeughalters 136 in Richtung
der Mittelachse 140 stellt somit eine Bewegung des Werkzeughalters 136 in
die Werkzeugaufnahme 46 in einer Einsetzrichtung 142 dar,
wobei die Einsetzrichtung 142 vorzugsweise parallel zur
Richtung 102 verläuft.
-
Bei
den Greifereinheiten 126, 128 ist diejenige Greifereinheit
als in der Ebene 100 angeordnet zu bezeichnen, deren Greiferfinger 132a,
b sich ungefähr
parallel zur Ebene 100, jedoch auf gegenüberliegenden
Seiten derselben erstrecken, so daß der zwischen Greiferfingern 132a,
b aufgenommene Werkzeughalter 136 mit seiner Mittelachse 140 so
ausgerichtet ist, daß diese
in der Ebene 100 liegt.
-
Die
jeweils entweder unterhalb oder oberhalb der Ebene 100 stehende
Greifereinheit 128, 126 ist dabei so ausgerichtet,
daß deren
Greiferfinger 132a, b sich quer, vorzugsweise im wesentlichen senkrecht
zur Ebene 100 erstrecken, so daß der zwischen diesen aufgenommene
Werkzeughalter 136 sich mit seiner Mittelachse 140 parallel
zur Ebene 100 jedoch im Abstand zu dieser erstreckt.
-
Allerdings
ist die Mittelachse 140 des außerhalb der Ebene 100 angeordneten
Werkzeughalters 136 parallel zur Mittelachse 140 des
in der Ebene 100 stehenden Werkzeughalters 136 ausgerichtet.
-
Ferner
stehen die Mittelachsen 140 der jeweils von den Greifereinheiten 126, 128 zwischen
deren Greiferfinger 132a, b gehaltenen Werkzeughalter 136 parallel
zu der Schwenkachse 130, die ebenfalls vorzugsweise in
der Ebene 100 verläuft,
so daß beim Schwenken
des Trägers 124 um
90° die
außerhalb der
Ebene 100 stehende Greifereinheit 128, 126 bezüglich der
Ebene 100 spiegelsymmetrisch zu der vor dem Schwenken des
Trägers 124 um
90° außerhalb der
Ebene 100 stehenden Greifereinheit 128, 126 angeordnet
ist.
-
Die
Greifereinheiten 126, 128 liegen ferner ihrerseits
mit ihren Greiferfingern 132a, b in einer senkrecht zu
der Schwenkachse 130 und senkrecht zu den Mittelachsen 140 verlaufenden
Ebene 144, so daß auf
die Einsetzrichtung 142 der in der Werkzeugwechselstellung 44 stehenden
Werkzeugaufnahme 46 der in jeder der Greifereinheiten 126, 128 gehaltene
Werkzeughalter 136 dieselbe Position aufweist und somit
mit jeder der Greifereinheiten 126, 128 der Werkzeughalter 136 in
die Werkzeugaufnahme 46 einsetzbar oder aus dieser herausnehmbar
ist.
-
Wie
in den 3, 5 und 6 dargestellt,
ist eine dem Tragarm 64 zugewandte Wand 150 des
Arbeitsraumgehäuses 24 mit
einem Durchbruch 152 versehen, durch welchen der Werkzeuggreifer 94 in
der Werkzeugträgerübergabeposition 42 hindurchgreift,
so daß in
der Werkzeugträgerübergabeposition 42 beide
Greifereinheiten 126, 128 in dem Arbeitsraum 22 stehen,
in dem der Werkzeugträger 16 bewegbar
ist.
-
Nach
Herausnehmen eines Werkzeugs 36 aus der Werkzeugaufnahme 46 mit
einer der Greifereinheiten 126, 128 wird der gesamte
Werkzeuggreifer 94 entgegengesetzt zur Einsetzrichtung 142 so weit
zurückbewegt,
daß ein
Schwenken des Trägers 124 ohne
Kollision des in der Greifereinheit 128 gehaltenen Werkzeughalters 136 mit
dem Werkzeugträger 16 erfolgen
kann. Danach erfolgt erneut ein Bewegen des Werkzeuggreifers in
der Einsetzrichtung 142, um das Formschlußelement 138 des
in der Greifereinheit 128, die nunmehr in der Ebene 100 steht,
gehaltenen Werkzeughalters 136 in die Werkzeugaufnahme 146 hineinbewegen
und in dieser fixieren zu können.
-
Hierbei
steht dann das vorher aus der Werkzeugaufnahme 46 entnommene
Werkzeug 136 mit der dieses haltenden Greifereinheit 126 auf
der Seite der Ebene 100, die der vorherigen Stellung der
Greifereinheit 128 gegenüberliegt (in 6 gestrichelt gezeichnet).
-
Nach
Einsetzen des Werkzeughalters 136 in die Werkzeugaufnahme 46 wird
der gesamte Werkzeuggreifer 94 entgegengesetzt zur Einsetzrichtung 142 aus
dem Arbeitsraum 22 heraus in den vom Abschnitt 72 des
Maschinengehäuses 26 umschlossenen
Raum bewegt, und dann längs
der Ebene 100 durch die Frontöffnung 70 hindurch
in die Magazinübergabeposition 52a oder 52d im
Werkzeugmagazin 32.
-
Wie
in 2 und 3 dargestellt, umfaßt das Werkzeugmagazin 32 mehrere
Magazinelemente 160a bis 160d, die sich in zueinander
parallelen Ebenen 162a bis 162d erstrecken und
eine Vielzahl von Werkzeugen 36 aufnehmen können, die
jeweils längs
in den Ebenen 162a bis 162d verlaufenden Bahnen 164a bis 164d bewegbar
sind, so daß jedes der
Werkzeuge 36 die diesem Magazinelement 160 zugeordnete
Werkzeugaustauschstellung 54 erreichen kann. Vorzugsweise
sind dabei die Magazinaufnahmen 56 jedes Magazinelements 160 auf
jeweils einer Magazinscheibe 166a bis 166d angeordnet, wobei
alle Magazinscheiben 166 um eine gemeinsame Achse 168 drehbar
sind.
-
Vorzugsweise
ist hierzu ein Drehantrieb 170 vorgesehen, der durch die
Magazinsteuerung 96 ansteuerbar ist und durch den alle
Magazinscheiben 166 gleichzeitig drehbar sind.
-
Die
Ausrichtung der Achse 168 erfolgt vorzugsweise so, daß diese
parallel zur Ebene 100, noch besser in der Ebene 100,
verläuft,
so daß alle Werkzeugaustauschstellungen 54a bis 54d zweckmäßigerweise
miteinander fluchten und dabei ebenfalls in der Ebene 100 liegen.
-
Jedes
Magazinelement 160 hat somit eine eigene Werkzeugaustauschstellung 54,
die vorzugsweise ebenfalls in der Ebene 100 liegt.
-
Somit
kann stets die Greifeinheit 126, 128, die in der
Ebene 100 angeordnet ist, von dem Gelenkarm 60 in
die Magazinübergabeposition 52 verbracht
werden, in welcher die Mittelachse 140 des von der Greifeinheit 126, 128 erfaßten Werkzeughalters 136 koaxial
zu der in der Werkzeugaustauschstellung 54 stehenden Magazinaufnahme 56 ausgerichtet
ist, wobei das Formschlußelement 138 im
Abstand von der Magazinaufnahme 56 in die koaxiale Stellung
bewegt werden muß.
-
Das
Einsetzen des Werkzeughalters 136 in die Magazinaufnahme 56 erfolgt
dann durch Bewegen des Werkzeughalters 136 in einer zur
Einsetzrichtung 142 parallel verlaufenden Magazineinsetzrichtung 172,
so daß das
Formschlußelement 138 in die
Magazinaufnahme 56 eingreift und in dieser fixierbar ist.
-
Nach
dem Einsetzen des Werkzeugs 36, das beispielsweise aus
dem Werkzeugträger 16 entnommen
wurde, in eine der Magazinaufnahmen 56 kann entweder mit
derselben Greifeinheit 126 oder mit der anderen Greifeinheit 128 aus
einer anderen Magazinaufnahme 56 ein weiteres Werkzeug 36 zum
Einwechseln in den Werkzeugträger 16 in
einer der Werkzeugaustauschstellungen 54 der Magazinelemente 160 durch
Greifen des jeweiligen Werkzeughalters 136 mit den Greiferfingern 132a,
b erfaßt
und durch Bewegen entgegengesetzt zur Einsetzrichtung 172 entnommen
werden.
-
Die
Greifelemente 126, 128 sind an dem Werkzeuggreifer 94 relativ
zueinanderstehend so angeordnet, daß stets mit einer der Greifeinheiten 126, 128 ein
Austausch mit einer der Magazinaufnahmen 56 der Werkzeugaufnahme 46 erfolgen
kann, ohne daß eine
Kollision mit dem in der anderen Greifeinheit 128 gehaltenen
oder aufzunehmenden Werkzeug 36 erfolgen.
-
Ferner
sind, wie in 3 dargestellt, die Magazinelemente 160 so
aufgebaut, daß diese
für unterschiedliche
Gruppen von Werkzeugen 36 vorgesehen sein können, und
somit auch beispielsweise die Ebenen 162a bis 162d,
in denen die Bahnen 164a bis 164d verlaufen, unterschiedliche
Abstände
haben können.
-
Beispielsweise
sind die Magazinelemente 160a bis 160c für Werkzeuge 36a bis 36c geeignet, die
in Richtung der Mittelachse 140 der Werkzeughalter 136 eine
relativ geringe Erstreckung in Richtung der Mittelachse 140 des
Werkzeughalters 136 aufweisen, während beispielsweise das Magazinelement 160d zur
Aufnahme von Werkzeugen 36 mit großer Erstreckung in Richtung
der Mittelachse 140 des Werkzeughalters 136 vorgesehen
sind.
-
Damit
läßt sich
auch noch der Raumbedarf für
das Werkzeugmagazin 32 durch Gruppierung der Werkzeuge 36 entsprechend
Ihrer Erstreckung in Richtung der Mittelachse 140 optimieren.
-
Um
die Werkzeuge 36 vor dem Einsetzen in das Werkzeugmagazin 32 reinigen
zu können,
ist beispielsweise noch im Bereich innerhalb des Abschnitts 72 des
Maschinengehäuses 26,
wie in 2 dargestellt, eine Werkzeugreinigungsstation 180 vorgesehen,
die ebenfalls in der Ebene 100 angeordnet ist, so daß das Werkzeug 36 von
seinem Weg von der Werkzeugträgerübergabeposition 42 zur
Magazinübergabeposition 52 in
einfacher Weise in der Werkzeugreinigungsstation 180 eine
Reinigung erfahren kann.
-
Ferner
ist beispielsweise noch an dem Tragarm 64, wie ebenfalls
in 2 dargestellt, eine Werkzeugeinlegestation 190 mit
einer Halterung 192 für den
Werkzeughalter 136 des jeweiligen Werkzeugs 36 vorgesehen,
wobei die Halterung 192 in dem in 2 dargestellten
Ausführungsbeispiel
von einer Aufnahmestellung in die Ebene 100 bringbar ist
und dabei das Werkzeug 36 so ausrichtet, daß die Mittelachse 140 des
Werkzeughalters 136 parallel zu den Einsetzrichtungen 142 und 172 verläuft und
somit von dem Werkzeuggreifer 94 mit einer der Greifereinheiten 126, 128 erfaßt und entweder
in das Werkzeugmagazin 32 transportiert oder zum Werkzeugträger 16 gebracht
werden kann.