DE102005028358A1 - Bearbeitungsmaschinenanordnung mit Roboter und Werkzeugmagazin - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Bearbeitungsmaschinenanordnung (10, 100) mit einer Bearbeitungsmaschine (11; 111) mit mindestens einer Werkzeug-Spindel (30; 130) und einem Werkzeugmagazin (24; 124) zur Bereitstellung von Werkzeugen für die Bearbeitungsmaschine für eine Werkstück-Bearbeitung und ein Verfahren zum Betreiben einer derartigen Bearbeitungsmaschinenanordnung (10, 100). Bei der Bearbeitungsmaschinenanordnung ist vorgesehen, dass sie einen Roboter (12) mit einem mehrgelenkigen Roboterarm (15) zum Bestücken des Werkzeugmagazins mit Werkzeugen (13) aus einem Werkzeug-Vorratsspeicher (21) und zum Entnehmen gebrauchter Werkzeuge (13) aus dem Werkzeugmagazin (24; 124) umfasst und dass das Werkzeugmagazin mindestens einen wechselweise in einen Roboter-Zugriffsraum (28) für einen Werkzeugwechsel des Roboters (12) und in einen Spindel-Zugriffsraum (29) für einen Werkzeugwechsel der mindestens einen Werkzeug-Spindel bewegbaren, insbesondere schwenkbaren, Werkzeug-Haltebereich (32, 32'; 132) mit mindestens einem Werkzeug-Halter (31, 131) zum Halten eines Werkzeuges (13) aufweist.
Description
- Die Erfindung betrifft eine Bearbeitungsmaschinenanordnung mit einer Bearbeitungsmaschine mit mindestens einer Werkzeug-Spindel und einem Werkzeugmagazin zur Bereitstellung von Werkzeugen für die Bearbeitungsmaschine für eine Werkstück-Bearbeitung und ein Verfahren zum Betreiben einer derartigen Bearbeitungsmaschinenanordnung.
- Bei spanabhebenden Bearbeitungsmaschinen, beispielsweise Dreh-, Fräs- und/oder Bohrmaschinen ist es bekannt, Werkzeuge, beispielsweise Bohrer, Drehmeißel oder dergleichen, mit Hilfe von Kettenmagazinen bereitzustellen. Wenn eine Vielzahl von Werkzeugen notwendig ist, beispielsweise für komplexe Werkstückbearbeitungen und/oder für eine Mehrspindel-Bearbeitungsmaschine, die mit Werkzeugen zu bestücken sind, müssen die Kettenmagazine eine große Kapazität aufweisen. Die Kette wird dadurch länger, so dass man sie bei manchen Maschinen mäanderartig führt, um eine ausreichende Längenkapazität zu erzielen. Ein Kettenmagazin mit großer Kapazität benötigt viel Platz und ist schwer. Zudem nimmt die Geschwindigkeit des Werkzeugwechsels bei größerer Kettenlänge ab. In einem Szenario, bei dem zwei erforderliche Werkzeuge z.B. an entgegengesetzten Abschnitten einer bidirektional beweglichen Kette gespeichert sind, muss die Kette bei einem Wechsel dieser Werkzeuge einen Weg entsprechend einer halben Kettenlänge durchführen. Bei einer langen Kette führt dies zu einer deutlichen Einbuße bei der Werkzeug-Bereitstellungszeit.
- Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, bei einer Bearbeitungsmaschinenanordnung der eingangs genannten Art den Werkzeugwechsel zu verbessern.
- Zur Lösung der Aufgabe ist bei einer Bearbeitungsmaschinenanordnung der eingangs genannten Art vorgesehen, dass sie einen Roboter mit einem mehrgelenkigen Roboterarm zum Bestücken des Werkzeugmagazins mit Werkzeugen aus einem Werkzeug-Vorratsspeicher und zum Entnehmen gebrauchter Werkzeuge aus dem Werkzeugmagazin umfasst, und dass das Werkzeugmagazin mindestens einen wechselweise in einen Roboter-Zugriffsraum für einen Werkzeugwechsel des Roboters und in einen Spindel-Zugriffsraum für einen Werkzeugwechsel der mindestens einen Werkzeug-Spindel bewegbaren, insbesondere schwenkbaren, Werkzeug-Haltebereich mit mindestens einem Werkzeug-Halter zum Halten eines Werkzeuges aufweist. Ferner ist zur Lösung der Aufgabe ein Verfahren zum Betreiben einer derartigen Bearbeitungsmaschinenanordnung gemäß einem weiteren unabhängigen Anspruch vorgesehen.
- Bei der Bearbeitungsmaschine handelt es sich zweckmäßigerweise um eine Maschine zur spanabhebenden Werkstückbearbeitung, beispielsweise eine Fräs- und/oder Bohr- und/oder Drehmaschine. Die Werkzeuge sind Drehmeißel, Bohrer, Fräsköpfe oder dergleichen.
- Ein Grundgedanke der Erfindung ist, eine Vielzahl von Werkzeugen, die von der Bearbeitungsmaschine benötigt werden, in dem Werkzeug-Vorratsspeicher abzulegen. Dort holt sie der Roboter mit seinem mehrgelenkigen Roboterarm und bestückt das im Vergleich zum Vorratsspeicher wesentlich kleinere Werkzeugmagazin an der Bearbeitungsmaschine mit den jeweils benötigten Werkzeugen. Die mindestens eine Spindel – es können mehrere Spindeln vorgesehen sein – holt sich die Werkzeuge aus dem Werkzeugmagazin zur Bearbeitung der Werkstücke. Das Werkzeugmagazin ist zwischen einem Roboter-Zugriffsraum und einem Spindel-Zugriffsraum schwenkbar, so dass der Werkzeug-Haltebereich schnell in den jeweiligen Zugriffsraum für den Roboter bzw. die mindestens eine Spindel beweglich ist. Das kleine, kompakte Werkzeugmagazin, bei dem es sich auch um ein kleines Kettenmagazin, ein Scheibenmagazin mit beispielsweise 40 bis 60 Werkzeug-Haltern, eine Schwenkarmanordnung oder dergleichen handeln kann, bildet einen kleinen, schnellen Zwischenpuffer oder Zwischenspeicher zum Bereitstellen von Werkzeugen für die Spindel(n). Das Werkzeugmagazin hat beispielsweise nur 10–30 Prozent oder weniger Speicherkapazität im Vergleich zu dem Vorratsmagazin. Schwenkbar im Sinne der Erfindung soll auch "drehbar" heißen, so dass nicht nur eine Hin- und Herbewegung, sondern auch eine Drehbewegung prinzipiell möglich ist.
- Zweckmäßigerweise sind mehrere Werkzeug-Halter in dem Werkzeug-Haltebereich vorhanden, die vorzugsweise paarweise angeordnet sind. Bei einem Werkzeug-Halterpaar ist zunächst ein Werkzeug-Halter frei, so dass dort der Roboter oder die mindestens eine Spindel ein Werkzeug ablegen können und nach einer relativen Bewegung des Roboters bzw. der Spindel in Richtung des anderen Werkzeug-Halters des Werkzeug-Halterpaars, der ein Werkzeug bereitstellt, dieses Werkzeug entnehmen kann. Die mindestens eine Spindel und Roboter legen an dem freien Werkzeug-Halter ein Werkzeug ab und holen sich ein anderes Werkzeug von dem Bereitstellungs-Werkzeug-Halter. Die beiden Werkzeug-Halter sind zweckmäßigerweise unmittelbar nebeneinander angeordnet. Für eine Mehrspindel-Bearbeitungsmaschine wird so beispielsweise eine Anordnung geschaffen, bei der abwechselnd ein Werkzeug-Halter frei und ein Werkzeug-Halter belegt ist. Nur während der kurzen Phase des Werkzeugwechsels im Bereich des Roboter-Zugriffsraums bzw. des Spindel-Zugriffsraums sind beide Werkzeug-Halter eines Werkzeug-Halterpaares kurzzeitig mit Werkzeugen belegt.
- Das oder die Werkzeug-Halterpaare können verstellbar an einem Basisteil des Werkzeugmagazins angeordnet sein, um den freien Werkzeug-Halter bzw. den belegten Werkzeug-Halter bezüglich der mindestens einen Spindel zu positionieren. Zweckmäßigerweise nutzt man allerdings die Positionierbarkeit der Werkzeug-Spindel(n), um den freien Werkzeug-Halter bzw. den mit einem Werkzeug belegten Bereitstellungs-Werkzeug-Halter anzufahren.
- Das Werkzeugmagazin enthält zweckmäßigerweise mindestens eine Rotationsverstelleinrichtung zum Drehen und/oder mindestens eine Linearverstelleinrichtung zur linearen Verstellung des mindestens einen Werkzeug-Haltebereichs. Somit kann eine sequentielle oder überlagerte rotatorische und translatorische Verstellung durchgeführt werden.
- Der Werkzeug-Haltebereich ist zweckmäßigerweise an einem im wesentlichen formstabilen Basisteil angeordnet. Das mindestens eine Basisteil umfasst zweckmäßigerweise mindestens ei nen Schwenkarm, an dem der Werkzeug-Haltebereich angeordnet ist. Der Schwenkarm ist vom Roboter-Zugriffsraum in den Spindel-Zugriffsraum und umgekehrt schwenkbar. Das Basisteil ist vorteilhaft rotatorisch, das heißt auch schwenkbar beweglich, um den Werkzeug-Haltebereich zwischen dem Roboter-Zugriffsraum und dem Spindel-Zugriffsraum zu schwenken. Eine lineare Beweglichkeit ist ebenfalls zweckmäßig.
- Das Werkzeugmagazin enthält zweckmäßigerweise mindestens zwei wechselweise in den Roboter-Zugriffsraum und den Spindel-Zugriffsraum bewegbare Werkzeug-Haltebereiche mit einem oder mehreren Werkzeug-Haltern. Dann können die Werkzeug-Spindel und der Roboter in ihrem jeweiligen Zugriffsraum gleichzeitig oder zumindest im wesentlichen gleichzeitig Werkzeuge wechseln. Dadurch wird der Werkzeugwechsel beschleunigt.
- Für die mindestens zwei wechselweise in die Zugriffsräume bringbaren Werkzeug-Haltebereiche werden zwei Varianten vorgeschlagen, wobei weitere Bauvarianten prinzipiell möglich sind:
Beispielsweise sind die beiden Werkzeug-Haltebereiche an einem ersten und einem zweiten Schwenkarm angeordnet, die gegensinnig in den Roboter- und den Spindel-Zugriffsraum schwenkbar sind. Zweckmäßigerweise sind die beiden Schwenkar me relativ zueinander linear positionierbar, so dass sich die beiden Schwenkarme bei einer gegensinnigen Schwenkbewegung ausweichen können. Zumindest einer der Schwenkarme führt eine lineare Ausweichbewegung bezüglich des anderen Schwenkarms durch, um so einen Bewegungsraum zu schaffen, so dass die beiden Schwenkarme, wenn sie im wesentlichen die gleiche Drehposition haben, einander nicht berühren. Dabei ist zu berücksichtigen, dass der lineare Verfahrweg so groß ist, dass gegebenenfalls an den Schwenkarmen angeordnete Werkzeuge nicht mit dem anderen Schwenkarm oder mit Werkzeugen am anderen Schwenkarm kollidieren. - Prinzipiell möglich wäre es, beide Schwenkarme linear beweglich zu gestalten, wobei eine einfache und zweckmäßige Variante vorsieht, dass nur einer der beiden Schwenkarme linear beweglich ist.
- Die lineare Beweglichkeit der beiden Schwenkarme kann zu einem weiteren Zweck sinnvoll genutzt werden: Die Schwenkarme können dann nämlich im wesentlichen gleiche Werkzeugwechselpositionen beispielsweise für die Werkzeug-Spindel(n) innerhalb des Spindel-Zugriffsraums und/oder für den Roboter innerhalb des Roboter-Zugriffsraums anfahren. Die Spindel bzw. die Spindeln können dann jeweils an dieselbe Stelle bei einem Werkzeugwechsel positioniert werden, unabhängig davon, wel cher Schwenkarm gerade Werkzeuge bereitstellt. Dasselbe gilt sinngemäß für den Roboter. In diesem Zusammenhang sei allerdings angemerkt, dass Roboter aufgrund ihrer verhältnismäßig freien Positionierbarkeit nicht unbedingt eine stets gleiche Werkzeug-Bestückungsposition benötigen. Die Programmieraufgabe für den Roboter wird jedoch durch die gleiche Werkzeug-Wechselposition innerhalb des Roboter-Zugriffsraums vereinfacht, weil sich der Roboter sozusagen nicht darum "kümmern" muss, welcher Schwenkarm gerade im Roboter-Zugriffsraum für einen Werkzeugwechsel bereitsteht.
- Der zweite Schwenkarm ist zweckmäßigerweise gekröpft. Ein Kröpfabschnitt verläuft an einer Drehlagerung, die beispielsweise einen Drehantrieb enthält, des ersten Schwenkarms vorbei, so dass die Werkzeug-Halter des ersten und des mindestens einen zweiten Schenkarms in Drehachsrichtung im wesentlichen dieselben Werkzeug-Wechselpositionen einnehmen können. Der Kröpfabschnitt kompensiert einen durch die Drehlagerung bzw. den Drehantrieb bedingten linearen Versatz. Die beiden Schwenkarm können dieselbe Drehachse oder insbesondere parallele, nahe beieinander liegende Drehachsen haben.
- Die mindestens zwei in den Roboter-Zugriffsraum und den Spindel-Zugriffsraum bringbaren Werkzeug-Haltebereiche können bei einer weiteren Variante der Erfindung verschiedene Bereiche einer drehbaren Haltereinrichtung sein, die im Rahmen einer Dreh- oder Schwenkbewegung simultan in den Roboter-Zugriffsraum bzw. den Spindel-Zugriffsraums drehbar bzw. schwenkbar sind. Die Halteeinrichtung ist beispielsweise eine Scheibe oder ein scheibenartiges Basisteil. Die Halteeinrichtung hat beispielsweise eine polygone, zweckmäßigerweise viereckige Außenkontur. Diese Variante ist insbesondere bei Mehrspindelmaschinen zweckmäßig. Prinzipiell möglich sind aber auch runde Außenkonturen des Basisteils, z.B. zur Verwendung bei Einspindelmaschinen.
- Das Werkzeugmagazin ist zweckmäßigerweise an einem Gestell der Bearbeitungsmaschine angeordnet. Somit bildet das Werkzeugmagazin einen Bestandteil der Bearbeitungsmaschine.
- In einer besonders bevorzugten Variante der Erfindung ist die Bearbeitungsmaschine eine Mehrspindelmaschine mit mindestens zwei entlang einer Linie, insbesondere einer Geraden, nebeneinander angeordneten Werkzeug-Spindeln. Die Werkzeug-Spindeln sind beispielsweise in einer horizontalen oder einer vertikalen Achse nebeneinander bzw. übereinander gruppiert. Der oder die Werkzeug-Haltebereich(e) des Werkzeugmagazins haben Werkzeug-Halter, die entsprechend der Linie der nebeneinander angeordneten Werkzeug-Spindeln gruppiert sind, so dass die Werkzeug-Spindeln von den Werkzeug-Haltern simultan mehrere Werkzeuge entnehmen und dort ablegen können. Dadurch wird der Werkzeugwechsel beschleunigt. Es versteht sich, dass die Werkzeug-Spindeln beispielsweise entlang einer geraden oder gezackten Linie, einer Bogenlinie, einer Polygon-Linie oder dergleichen nebeneinander, übereinander oder in sonstiger Weise gruppiert sein können.
- An dem Roboter ist vorteilhafterweise eine Werkzeug-Halterung angeordnet, die entsprechend der Gruppierung der Werkzeug-Spindeln nebeneinander angeordnete Werkzeug-Halter ausweist. Somit kann der Roboter simultan von den Werkzeug-Haltern des Werkzeugmagazins mehrere Werkzeuge entnehmen und dort ablegen. Dies beschleunigt den Werkzeugwechsel.
- Der Vorratsspeicher enthält mindestens ein Gestell, das zweckmäßigerweise eine schrankartige Gestalt aufweist, um dort Werkzeuge zu speichern. Vorteilhafterweise sind mehrere Gestelle bzw. Werkzeugschränke ringartig um den Roboter gruppiert, so dass der mehrgelenkige Roboterarm die Werkzeuge in den Gestellen ergreifen bzw. dort ablegen kann. Die Gestelle können aber auch etnlang mindestens eine Reihenlinie nebeneinander und/oder hintereinander angeordnet sein.
- Bei dem oder den Gestell(en) sind vorteilhafterweise mehrere Werkzeug-Haltergruppen vorhanden, bei denen Werkzeug-Halter entsprechend der Gruppierung der Werkzeug-Spindeln bei der Mehrspindelmaschine, beispielsweise entsprechend der Linie nebeneinander angeordneter Werkzeug-Halter vorhanden sind. Der Roboterarm kann mit seiner Werkzeug-Halterung simultan von den Werkzeug-Haltern einer Werkzeug-Haltergruppe mehrere Werkzeuge entnehmen oder dort ablegen. In diesem Zusammenhang sei erwähnt, dass die Haltergruppen ebenfalls zweckmäßigerweise nebeneinander angeordnete, insbesondere einander abwechselnd, freie Plätze und belegte Plätze aufweisen können, so dass das Ablegen bzw. Aufnehmen von Werkzeugen mit kurzen Wegen durch den Roboter realisierbar ist.
- Der Roboter ist in einem Roboter-Arbeitsraum angeordnet, zu dem hin das mindestens eine Gestell vorderseitig offen und für den Roboter zugänglich ist. Das Gestell ist zweckmäßigerweise rückseitig geschlossen, so dass ein Werker nicht in den Roboter-Arbeitsraum eingreifen kann. Das Gestell bzw. die Gestelle des Vorratsspeichers bilden vorteilhafterweise einen Bestandteil einer Abschrankung des Roboter-Arbeitsraumes.
- Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung erläutert: Es zeigen:
-
1 eine erfindungsgemäße Bearbeitungsmaschinenanordnung mit einem Roboter, einer Mehrspindel- Bearbeitungsmaschine mit horizontal angeordneten Spindeln sowie einem Werkzeugmagazin an der Bearbeitungsmaschine mit einem Schwenkarm von vorn, -
2 die Bearbeitungsmaschinenanordnung gemäß1 von oben, -
3a bis d einen Schwenkvorgang des Schwenkarms der Bearbeitungsmaschinenanordnung gemäß1 und2 , -
4a bis d ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Werkzeugmagazins mit zwei Schwenkarmen bei einem gegensinnigen Schwenkvorgang, -
5a ,5b ein Weiterbildung des Werkzeugmagazins gemäß4a bis d mit einer zusätzlichen Linear-Verfahrbewegung im Bereich eines Roboter-Zugriffsraums für den Roboter gemäß1 ,2 , -
6 ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Bearbeitungsmaschinenanordnung mit einem scheiben- oder plattenartigen Dreh-Werkzeugmagazin in einer Ansicht schräg von oben, -
6a einen Ausschnitt S aus6 , und -
7 eine weitere perspektivische Ansicht schräg von oben der Bearbeitungsmaschinenanordnung gemäß6 . - Eine Bearbeitungsmaschine
11 , z.B. eine Fräs- und/oder Bohr- und/oder Drehmaschine, zur spanabhebenden Bearbeitung von insbesondere metallischen Werkstücken einer Bearbeitungsmaschinenanordnung10 wird von einem Roboter12 mit Werkzeugen13 versorgt. Der Roboter12 ist innerhalb eines Roboter-Arbeitsraums14 beweglich und holt mit seinem mehrgelenkigen Roboterarm15 die Werkzeuge13 aus Gestellen16 –20 eines Vorratsspeichers21 und legt gebrauchte Werkzeuge13 in den Gestellen16 –20 ab. Mit einer Werkzeug-Halterung22 , die beim Ausführungsbeispiel vier Werkzeug-Halter23 aufweist, nimmt der Roboter12 eine Mehrzahl von Werkzeugen13 , vorliegend maximal vier, gleichzeitig aus einem der Gestelle16 –20 . Sodann bewegt der Roboter12 die aufgenommenen Werkzeuge13 zu einem Werkzeugmagazin24 an der Bearbeitungsmaschine11 . Dabei bewegt der Roboter seinen Roboterarm15 und dreht sich beispielsweise um eine vertikale Drehachse25 , bis er die in gestrichelten Linien eingezeichnete Bestückungsstellung zur Bestückung des Werkzeugmagazins24 mit Werkzeugen13 erreicht hat. - Ein Basisteil
26 in Gestalt eines Schwenkarms27 des Werkzeugmagazins24 ist zwischen einem Roboter-Zugriffsraum28 , wo der Roboter12 Zugriff zu dem Schwenkarm27 hat, beispielsweise in der in2 gestrichelt dargestellten Bestückungsstellung, und einem Spindel-Zugriffsraum29 für einen Werkzeugwechsel an einer oder mehreren Werkzeug-Spindeln30 der Bearbeitungsmaschine11 schwenkbar. Das Werkzeugmagazin24 nimmt vom Roboter12 bereitgestellte neue Werkzeuge13 mit Werkzeug-Haltern31 an einem Werkzeug-Haltebereich32 des Schwenkarms27 auf. Die Werkzeug-Halter31 sind vorliegend gabelartig, wobei andersartige Aufnahmen, beispielsweise Greifer, Aufnahmeringe oder dergleichen ohne weiteres möglich sind. Sodann schwenkt ein Schwenkantrieb33 , der an einem nach oben vorstehenden Halteabschnitt76 eines Halters34 angeordnet ist, das an dem Halter34 drehbar gelagerte Basisteil26 in den Spindel-Zugriffsraum29 . Der Schwenkantrieb33 bildet eine Rotationsverstelleinrichtung. - In den
3a bis3d sind verschiedene Schwenkstellungen gezeigt, wobei beispielsweise3a den Schwenkarm27 im Bereich des Roboter-Zugriffsraums28 zeigt,3b den Schwenkarm bei seiner Schwenkbewegung in Richtung des Spindel-Zugriffsraums29 , wo der Schwenkarm27 in den3c und3d anschließend ist. Es versteht sich, dass auch eine vollständige Drehbewegung, wenn entsprechender Bewegungsraum vorhanden ist, im Rahmen der Erfindung als eine Schwenkbewegung angesehen wird. Im Spindel-Zugriffsraum29 legen die Spindeln30 zunächst gebrauchte, z.B. in1 flächig schwarz dargestellte Werkzeuge13 an dem Werkzeug-Haltebereich32 ab und nehmen dort bereitgestellte neue, in1 in Kontur dargestellte Werkzeuge13 zur weiteren Werkstückbearbeitung auf. - Die Bearbeitungsmaschine
11 ist eine spanabhebende Mehrspindel-Bearbeitungsmaschine mit im konkreten Fall vier entlang einer Linie bzw. Reihenachse35 horizontal nebeneinander angeordneten Werkzeug-Spindeln30 . Bezüglich eines Maschinenbetts36 sind die Spindeln30 , die insgesamt eine Spindelanordnung oder Spindelgruppe37 bilden, horizontal in X-Richtung parallel zur Linie35 sowie in Z-Richtung orthogonal zur Linie35 sowie vertikal in Y-Richtung beweglich. Ein Horizontal-Schlitten38 , der an Führungen39 des Maschinenbetts36 geführt ist, ist in Z-Richtung beweglich und wird durch einen Antrieb40 , beispielsweise einen Kugelumlauf-Antrieb oder einen Lineardirektantrieb, in Z-Richtung nach vorn und hinten positioniert. An dem Z-Schlitten38 ist ein in X-Richtung verfahrbarer Horizontal-Schlitten41 an Führungen42 geführt. Ein Antrieb43 treibt über ein Getriebe44 den X-Schlitten41 an. An dem X-Schlitten wiederum ist ein Vertikal- oder Y-Schlitten45 geführt, der die Spindelanordnung oder Spindelgruppe37 hält. Der Horizontal-Schlitten41 , der beispielsweise turmartig ausgestaltet ist, umgibt den Vertikal-Schlitten45 in einer zweckmäßigen Variante der Erfindung rahmenartig. Antriebe46 treiben über Getriebe47 den Y-Schlitten45 an. - Vor der Spindelgruppe
37 bzw. dem Maschinengestell48 ist eine Bearbeitungsstation49 mit einem Werkstückwechsler50 angeordnet. Der Werkstückwechsler50 enthält beispielsweise eine Werkstück-Schwenkhalterung51 zur Bereitstellung von Werkstücken52 für die Bearbeitung mittels der Spindeln30 . Zwei in Richtung der in der Reihenachse oder Linie35 der Spindeln30 orientierten Werkstückhalterungen, z.B. Werkstückpaletten53 , sind an Schwenkarmpaaren54 drehbar gelagert. Die Schwenkarmpaare54 sind ihrerseits wiederum schwenkbar an seitlichen Schwenkhalterungen55 schwenkbar gelagert, die sich im vorderen Bereich des Grundrahmens bzw. Maschinenbetts36 nach oben erstrecken. Antriebe56 an den Werkstückpaletten53 bzw. an einer der Schwenkhalterungen55 positionieren die Werkstückpaletten53 durch geeignete Schwenkbewegungen vor die Spindeln30 , so dass sie von diesen bearbeitet werden können. An der jeweils nicht vor die Spindeln30 geschwenkten Werkstückpalette53 können während der Bearbeitung durch die Spindeln30 Werkstücke52 gewechselt werden. Es wäre prinzipiell möglich, den Roboter12 für Werk stückwechsel einzusetzen, wenn dessen Arbeitsraum sich auch vor die Bearbeitungsstation49 erstreckt, beispielsweise indem man einen Robotertyp verwendet, der nicht nur beispielsweise um die Drehachse25 drehbar, sondern auch innerhalb seines Roboter-Arbeitsraumes verfahrbar ist. - Bei der Bearbeitungsmaschine
11 sind die Spindeln30 entlang einer Geraden oder Reihenachse35 nebeneinander mit gleichen Abständen a relativ zueinander angeordnet. Diesem Anordnungsraster oder Schema folgend, das heißt vorliegend in einer gleichartigen Reihenanordnung, sind die Komponenten des Vorratsspeichers21 , des Roboters12 sowie des Werkzeugmagazins24 ausgestaltet, so dass simultane Wechsel mehrerer Werkzeuge13 möglich sind. - Die Werkzeug-Halter
31 sind beispielsweise entsprechend dem Abstand a nebeneinander angeordnet, so dass die Spindeln30 simultan Werkzeugwechsel am Werkzeugmagazin24 durchführen können. Der Werkzeugwechsel verläuft folgendermaßen:
Die Schlitten38 ,41 und45 werden derart verfahren, dass die Spindeln30 relativ zu dem in den Spindel-Zugriffsraum29 geschwenkten Schwenkarm27 so positioniert sind, dass die Spindeln30 zunächst an freien Werkzeug-Haltern31f (siehe3c ) gebrauchte Werkzeuge13 ablegen können. Die freien Werk zeug-Halter31f sind zwischen den belegten, Werkzeuge13 bereitstellenden Werkzeug-Haltern31b , angeordnet, so dass die Werkzeug-Halter31 wechselweise frei und belegt sind, wie man in den3a –3d sieht. Bei einem Werkzeugwechsel sind die Spindeln30 beispielsweise in der in1 mit durchgezogenen Linien, in2 gestrichelt gezeichneten oberen Werkzeugwechsel-Position. Die freien Werkzeug-Halter31f und die Werkzeuge13 enthaltenden Werkzeug-Halter31b sind jeweils im Raster-Abstand a zueinander beabstandet. Somit kann die Spindelgruppe37 zunächst gebrauchte Werkzeuge13 an den freien Haltern31f gruppenweise und simultan ablegen, beispielsweise einklinken, und dann in X-Richtung seitlich verfahren, um sich gegenüber den belegten Werkzeug-Haltern31 zu positionieren und die dort befindlichen Werkzeuge13 aufzunehmen. Die3c und3d zeigen den Schwenkarm27 vor und nach der Entnahme neuer, durch das Werkzeugmagazin24 bereitgestellter Werkzeuge13 . In3d sind die gebrauchten Werkzeuge13 an den vormals freien (3c ) Werkzeug-Haltern31 angeordnet. - Sodann schwenkt der Schwenkarm
27 wieder zurück in den Roboter-Zugriffsraum28 in einer umgekehrten Bewegung entsprechend der3b und anschließend3a . Der Schwenkbereich des Schwenkarms27 umfasst zweckmäßigerweise etwa 180 Grad, im vorliegenden Fall z.B. vorteilhafterweise etwa 270 Grad. - Dort entnimmt der Roboter
12 mit der Werkzeug-Halterung22 simultan alle gebrauchten Werkzeuge13 aus dem Werkzeugmagazin24 , weil die Werkzeug-Halter23 entsprechend dem Rasterabstand a der Spindeln30 an der Werkzeug-Halterung22 angeordnet sind. Der Roboter12 legt die gebrauchten Werkzeuge13 in dem Vorratsspeicher21 ab, beispielsweise in einem der Gestelle16 –20 . - Bei den Gestellen
16 –20 ist ebenfalls der Rasterabstand a berücksichtigt. Beispielsweise haben die Gestelle16 –20 Werkzeug-Haltergruppen57 zur Ablage von Werkzeugen13 , bei denen Ablageplätze für die Werkzeuge13 mit dem Rasterabstand a zueinander beabstandet sind. Bei Werkzeugen13 , deren Breite oder Durchmesser kleiner ist als das halbe Rastermaß a, ist es möglich, dass Aufnahmen58 in einem Abstand zueinander beabstandet sind, der beispielsweise a/2 beträgt. Dies entspricht der Anordnung bzw. Beabstandung der Werkzeug-Halter31 an dem Werkzeugmagazin24 , so dass der Roboter12 beispielsweise zunächst gebrauchte Werkzeuge13 an freien Ablageplätzen bzw. Werkzeug-Aufnahmen58 ablegen und in manchen Fällen in benachbarten Aufnahmen58 einer Haltergruppe57 unmittelbar daneben liegende Werkzeuge13 aufnehmen kann, sofern deren Werkzeugtyp gerade gebraucht ist. - In dem Gestell
20 sind Werkzeuge13 mit größerer Breite bzw. größerem Durchmesser gelagert, so dass Werkzeug-Haltergruppen57' des Gestells20 beim Ausführungsbeispiel nur jeweils vier Werkzeuge13 aufnehmen können, weil Aufnahmen58' der Werkzeug-Haltergruppen57' breiter als der Abstand a/2 sind. In diesem Falle legt der Roboter12 zunächst Werkzeuge13 auf freien Aufnahmen58' einer ersten Werkzeug-Haltergruppen57' ab und nimmt dann neue Werkzeuge13 von einem der Gestelle16 –20 auf, um diese anschließend im Werkzeugmagazin24 zu positionieren. - Die Gestelle
16 –20 sind vorderseitig für den Roboter12 zugänglich und offen, zweckmäßigerweise rückseitig geschlossen. In den Zeichnungen sind Rückwände der Gestelle16 –20 aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt. Es ist aber zweckmäßig, dort Verschlussvorrichtungen vorzusehen, so dass die Gestelle16 –20 von hinten, das heißt außerhalb des Roboter-Arbeitsraums14 , mit neuen Werkzeugen13 bestückbar sind. Beim Öffnen einer der Verschlussvorrichtungen schaltet zweckmäßigerweise die gesamte Bearbeitungsmaschinenanordnung10 ab, um Verletzungen eines Werkers, der Werkzeuge13 wechselt, zu vermeiden. Weiterhin ist als Schutzmaßnahme vorgesehen, dass die Gestelle16 –20 einen Bestandteil einer Abschrankung59 bilden, die den Roboter-Arbeitsraum14 begrenzt. Zwischen den Gestellen16 –20 sind Wände60 angeordnet, die in Zusam menwirkung mit den Gestellen16 –20 eine insgesamt geschlossene Abschrankung59 herstellen. Aus Gründen der Vereinfachung ist die Abschrankung59 nicht vollständig dargestellt. Es ist selbstverständlich zweckmäßig, dass die Abschrankung59 den Roboter-Arbeitsbereich oder Arbeitsraum14 vollständig umgibt, so dass ein unbefugter Zutritt während des Betriebs der Bearbeitungsmaschinenanordnung10 verhindert wird. - Eine in der Zeichnung nur teilweise dargestellte Schutz-Abdeckung
63 umgibt die Bearbeitungsmaschine11 , wobei im Bereich des Werkzeugmagazins24 , das an dem Maschinengestell48 befestigt ist, eine Öffnung für den Schwenkarm27 vorgesehen ist. Ferner können im Bereich der Bearbeitungsstation49 und seitlich Öffnungen64 in der Abdeckung63 vorgesehen sein, so dass ein Bearbeitungsbereich der Bearbeitungsmaschine11 zugänglich ist. Eine seitliche Öffnung64 ist mittels einer Türanordnung65 verschließbar. - Die Aufnahmen
58 ,58' müssen nicht unbedingt in größter Präzision gefertigt sein. Insbesondere können die Haltergruppen57 ,57' verhältnismäßig einfach relativ zueinander an den Gestellen16 –20 montiert werden, bzw. angeschweißt werden, weil der Roboter12 in einem Lernmodus die entsprechenden Positionen der Werkzeuge13 in den Gestellen16 –20 lernen kann. Eine Roboter-Steuerung61 "merkt sich" die Positionen der Werkzeu ge13 in den Gestellen16 –20 für einen späteren Betrieb, das heißt für Wechsel der Werkzeuge13 . Der Vorratsspeicher21 ist somit einfacher und preisgünstiger zu fertigen. - Die Roboter-Steuerung
61 kooperiert mit einer Steuerung62 zur Steuerung der Bearbeitungsmaschine11 , um die Positionieraufgaben und Werkzeugwechsel koordiniert durchzuführen. Bei den Steuerungen61 ,62 handelt es sich beispielsweise um CNC-Steuerungen oder sonstige Computersteuerungen. Es versteht sich, dass die Roboter-Steuerung61 und die Bearbeitungsmaschinensteuerung62 auch durch eine überlagerte, in der Figur nicht dargestellte Steuerung miteinander gekoppelt oder durch eine einzige Steuerung ersetzt sein können. - Der Schwenkarm
27 ist entweder im Roboter-Zugriffsraum28 oder im Spindel-Zugriffsraum29 für einen Werkzeugwechsel verfügbar, so dass entweder der Roboter12 oder die Bearbeitungsmaschine11 einen Werkzeugwechsel durchführen können. Ein gleichzeitiger Werkzeugwechsel oder im wesentlichen gleichzeitiger Werkzeugwechsel sowohl des Roboters12 als auch der Bearbeitungsmaschine11 ist bei einem Werkzeugmagazin70 gemäß4a –4d ,5a ,5b möglich. Das Werkzeugmagazin70 ist alternativ zu dem Werkzeugmagazin24 an der Bearbeitungsmaschine11 , genauer an deren Maschinengestell48 anordenbar. Zur Vereinfachung der nachfolgenden Beschreibung sind gleiche und gleichartige Komponenten der Werkzeugmagazine24 und70 mit denselben Bezugszeichen versehen, zur Verdeutlichung von Unterschieden teilweise mit einem Hochkomma (') gekennzeichnet. - Ein Schwenkarm
27' ist wie der Schwenkarm27 schwenkbar zwischen dem Roboter-Zugriffsraum28 und den Spindel-Zugriffsraum29 . Der Schwenkarm27' ist schwenkbar bzw. drehbar an einem Halter71 gelagert und wird durch einen Dreh- oder Schwenk-Antrieb33' angetrieben. Eine lineare Verstellbarkeit des Schwenkarms27 ist nicht vorgesehen. Hingegen ist ein zweiter Schwenkarm72 sowohl linear als auch drehbeweglich bezüglich des Halters71 . Haltebereiche32' der Schwenkarm27' und72 sind gleichartig wie der Haltebereich32 , so dass der Roboter12 , wie im Zusammenhang mit dem Werkzeugmagazin24 erläutert, gleichzeitig mehrere Werkzeuge13 an den Werkzeug-Haltern31 ablegen bzw. von dort aufnehmen kann. - Der Schwenkarm
72 ist schwenkbar an einem Schlitten73 angeordnet, der an Führungen74 linear an dem Halter71 geführt ist. Der Halter71 ist als eine Art Tisch mit einer beispielsweise horizontalen Oberseite ausgestaltet, auf dem der Schlitten73 relativ zu dem Schwenkarm27' verfahrbar ist, beim Ausführungsbeispiel in Z-Richtung. Ein Linear-Antrieb75 , beispielsweise ein elektrischer und/oder pneumatischer Kugelumlaufantrieb, Linear-Direktantrieb oder dergleichen, treibt den Schlitten73 an. Der Linear-Antrieb75 bildet eine Linearverstelleinrichtung. Die Schwenkarme27' ,72 sind an nach oben vorstehenden Halteabschnitten76 des Halters71 bzw. des Schlittens73 schwenkbar gelagert. - Ein Antrieb
33' für den Schwenkarm27' steht in Richtung des Schlittens73 , das heißt in Z-Richtung, nach vorne vor. In gleicher Richtung orientiert ist auch ein Antrieb77 zum Drehen bzw. Schwenken des Dreharms bzw. Schwenkarms72 . Der Schwenkarm72 ist gekröpft. Ein Kröpfabschnitt78 des Schwenkarms72 verläuft an dem Antrieb33 des Schwenkarms27' vorbei, z.B. parallel zur Schwenk- oder Drehachse, so dass der Schwenkarm72 bezüglich der Z-Richtung bzw. linearen Verstellrichtung im wesentlichen dieselbe Wechselposition einnimmt wie der Schwenkarm27' , beispielsweise bezüglich des Spindel-Zugriffsraum29 , wie man in den4a und4d erkennen kann. - Der Linear-Antrieb
75 bzw. die lineare Verstellbarkeit des Schwenkarms72 relativ zum Schwenkarm27' ermöglicht eine Ausweichbewegung der beiden Schwenkarme27' ,72 , wenn diese gegensinnig in den Roboter-Zugriffsraum28 bzw. den Spindel-Zugriffsraum29 schwenken und sich begegnen. Bei der kinematisch einfacheren Variante gemäß4a –4d ist der Schwenkarm72 bei der Werkzeugwechsel-Position im Roboter-Zugriffsraum28 von dem Schwenkarm27' beabstandet, in der Zeichnung beispielsweise nach vorn in Richtung des Antriebs75 positioniert. Sodann schwenken beide Schwenkarme27' ,72 gegensinnig aneinander vorbei, wobei die Schwenkarme27' ,72 mit einem Linearabstand b so voneinander beabstandet sind, dass die beiden Schwenkarme27' ,72 sowie daran angeordnete Werkzeuge13' kollisionsfrei aneinander vorbeischwenken können. Der Linearabstand b berücksichtigt beispielsweise die Längenausdehnung der Werkzeuge13 , die beim Ausführungsbeispiel in Richtung des Schwenkarms72 nach vorn vorstehen. Wenn die beiden Schwenkarme27' ,72 einander bei einer Drehbewegung passiert haben, fährt der Schlitten73 in Richtung des Schwenkarms27' entsprechend einem Pfeil c nach hinten, so dass der Schwenkarm72 in der Werkzeugwechselposition bezüglich der Spindeln30 im Spindel-Zugriffsraum29 dieselben Position einnimmt wie zuvor (siehe4a ) der Schwenkarm27' . - Zwar erkennt man in
4a , dass bereits bedingt durch den Kröpfabschnitt78 ein Werkzeug-Haltebereich32' des Schwenkarms72 bezüglich der Z-Richtung im wesentlichen dieselbe Position in dem Roboter-Zugriffsraum28 einnimmt, wie der entsprechende Werkzeug-Haltebereich32' des Schwenkarms27' , siehe4d . Eine weitere Verbesserung wird jedoch dadurch erreicht, dass, wie in5a erkennbar, der Schlitten73 auch für einen Werkzeugwechsel des Roboters12 zum Schwenkarm27' hin verfahren wird, so dass der Roboter12 unabhängig davon, welcher der Schwenkarme27' ,72 in der Werkzeugwechselposition in dem Roboter-Zugriffsraum28 ist, die Werkzeug-Halter31 der Werkzeug-Haltebereiche32' der Schwenkarme27' ,72 anfahren kann. Dadurch wird die Positionierarbeit seitens des Roboters12 erleichtert. Bei dieser kinematisch etwas aufwendigeren, jedoch sehr zweckmäßigen Variante fährt der Schlitten73 auch vor einem Werkzeugwechsel durch den Roboter12 in Richtung des Schwenkarms27' , so dass auch der Roboter12 "komfortabel" die zu wechselnden Werkzeuge13 stets an derselben Stelle vorfindet (siehe5a ), und nach dem Werkzeugwechsel durch den Roboter12 in Richtung eines Pfeils d (siehe5b ) vom Schwenkarms27' weg, um eine Kollision der Schwenkarme27' ,72 bei einer gegensinnigen Drehung zu vermeiden. - Eine Bearbeitungsmaschinenanordnung
100 gemäß6 und7 hat teilweise identische Komponenten wie die Bearbeitungsmaschinenanordnung10 , beispielsweise ebenfalls einen Roboter12 und einen Vorratsspeicher21 . Anstelle der Bearbeitungsmaschine11 ist eine Bearbeitungsmaschine111 vorgesehen, wobei zur Vereinfachung eine Schutzabdeckung dieser Bearbeitungsmaschine111 nicht dargestellt ist. - Die Bearbeitungsmaschine
111 ist ebenfalls eine Mehrspindelmaschine zur spanabhebenden Bearbeitung von Werkstücken52 , zweckmäßigerweise eine Fräsmaschine, Bohrmaschine oder/oder Drehmaschine. Eine Bearbeitungsstation149 enthält einen z.B. als Drehtisch ausgestalteten Werkstücktisch150 oder eine sonstige Vorrichtung zum Bereitstellen von Werkstücken, beispielsweise an einem Schwenkarm befestigte Werkstücktische, die wechselweise vor Werkzeug-Spindeln130 der Bearbeitungsmaschine111 schwenkbar sind. Bei der Bearbeitung von Werkstücken52 anfallende Bearbeitungsrückstände, z.B. Metallspäne oder dergleichen, können in Ablaufmulden151 seitlich neben dem Werkstücktisch150 in Richtung eines Spanabfuhrkanals152 abfließen, wo ein in der Figur nicht dargestelltes Spanabfuhrband oder eine sonstige Spanentfernungseinrichtung anordenbar ist. Eine Schutzverkleidung der Bearbeitungsstation159 ist aus Gründen der Vereinfachung nicht dargestellt. - Die Spindeln
130 sind horizontal übereinander angeordnet und können individuell in Z-Richtung mittels Führungsanordnungen139 und Linearantrieben138 , beispielsweise Linear-Direktantrieben, Kugelumlaufantrieben oder dergleichen, relativ zu der Bearbeitungsstation149 horizontal verfahren werden. - Eine weitere horizontale Verstellbarkeit, nämlich in X-Richtung, wird durch einen Horizontal-Schlitten
141 bewirkt, der an einem Basis-Maschinengestell148 mittels Führungen142 verfahrbar ist. Das Maschinengestell148 ist turmartig und bildet sozusagen einen Rahmen, an dem der X-Schlitten141 geführt ist. Die Führungsanordnungen142 sind beispielsweise an der Vorderseite des Maschinengestells148 angeordnet, das sich nach oben über einem Grundgestell bzw. Maschinenbett136 der Bearbeitungsmaschine111 erstreckt. - An dem X-Schlitten
141 ist ein Vertikal-Schlitten oder Y-Schlitten145 mittels Führungen146 geführt, der mittels nicht dargestellter Antriebe vertikal verstellbar ist. Die Führungen146 sind seitlich, vorliegend vorne, neben einer Öffnung147 des Schlittens141 angeordnet, wobei vorderseitige, seitliche Abschnitte des Vertikal-Schlittens145 die Führungen146 überdecken. In die Öffnung147 ist der Vertikal-Schlitten145 sozusagen eingesetzt, so dass der Horizontal-Schlitten141 den Vertikal-Schlitten145 rahmenartig umgibt. Dadurch wird eine hohe Verwindungssteifigkeit erzielt. - Die Werkzeug-Spindeln
130 sind abwechselnd an einander entgegengesetzten Seiten einer Öffnung144 des Vertikal-Schlittens145 angeordnet, so dass eine platzsparende Anordnung erzielt ist, bei der die Spindelachsen der Spindeln130 vertikal nahe beieinander liegen, zugleich aber eine verhältnismäßig breite Stützbasis für die Führungsanordnungen139 vorhanden ist. - Der Roboter
12 bestückt ein Werkzeugmagazin124 mit Werkzeugen13 , wie oben bereits im Zusammenhang mit dem Werkzeugmagazin24 beschrieben worden ist. Das Werkzeugmagazin124 ist an der dem Roboter12 zugewandten Seite des Maschinengestells148 mit Hilfe eines beispielsweise winkelartigen Halters115 befestigt. Eine Halteeinrichtung116 mit einem Basisteil117 ist drehbar an dem Halter115 befestigt und enthält mehrere Werkzeug-Haltebereiche132 , beim Ausführungsbeispiel vier Haltebereiche132 , die durch vier Außenseiten des scheiben- oder plattenartigen Basisteils117 , das eine im Wesentlichen viereckige Gestalt hat, gebildet sind. Ein Antrieb119 , der eine Rotationsverstelleinrichtung bildet, treibt das Basisteil117 an. Der Antrieb119 dreht jeweils einen der Werkzeug-Haltebereiche132 in den Roboter-Zugriffsraum28 und zugleich einen anderen an einer entgegengesetzten Seite des Basisteils117 befindlichen Werkzeug-Haltebereich132 in den Spindel-Zugriffsraum29 , wo alle Spindeln130 gleichzeitig Werkzeuge13 vom jeweiligen Werkzeug-Haltebereich132 entnehmen können bzw. gebrauchte Werkzeuge13 dort ablegen können. - Der grundsätzliche Aufbau der Werkzeug-Haltebereiche
132 entspricht dem Aufbau des Werkzeug-Haltebereichs32 des Schwenk arms27 , d.h. es sind pro Werkzeug-Spindel130 jeweils zwei den Haltern31 entsprechende Werkzeug-Halter131 vorhanden. Jeweils zwei Werkzeug-Halter131 bilden ein Werkzeug-Halterpaar133 , von denen ein Halter131 bei einem Werkzeugwechsel zunächst frei ist, so dass die zugeordnete Werkzeug-Spindel130 dort ein Werkzeug13 ablegen kann und anschließend zum benachbarten Werkzeug-Halter131 des Werkzeug-Halterpaars133 verfahren wird, um dort ein bereit gestelltes Werkzeug13 aufzunehmen. - Es wäre aber auch eine Variante denkbar, bei der pro Werkzeug-Haltebereich weniger Werkzeug-Halter
131 vorgesehen sind. Wenn entsprechend große Werkzeuge13 verwendet werden, beispielsweise die im Gestell20 gelagerten Werkzeuge13 , kann auch nur jeder zweite Werkzeug-Halter131 bestückt sein. Dann können die Spindeln130 bei einem Werkzeugwechsel zunächst an einem freien Werkzeug-Haltebereich132 ihre aktuell montierten Werkzeuge13 ablegen. Dann dreht das Basisteil117 z.B. eine viertel Umdrehung weiter, so dass z.B. die dort befindlichen großvolumigen Werkzeuge13 von den Spindeln130 aufgenommen werden können. - Bei der in den
6 und7 gezeigten Anordnung, bei der das Werkzeugmagazin124 mit verhältnismäßig kleinen Werkzeugen13 bestückt ist, bestückt der Roboter12 den ihm zuge schwenkten bzw. zugewandten Werkzeug-Haltebereich132 mit Werkzeugen13 , die beim jeweils übernächsten Werkzeugwechseltakt an den Spindeln130 benötigt werden. Der Roboter12 und die Spindeln130 können gleichzeitig die ihnen jeweils zugewandten Werkzeug-Haltebereiche132 für einen Werkzeugwechsel nutzen. - Es versteht sich, dass Werkzeug-Haltebereiche vorgesehen sein können, die eine andere Gruppierung bzw. Anordnungsstruktur von Werkzeug-Haltern
31 ,131 haben, die zweckmäßigerweise mit der Gruppierungsstruktur der Spindeln30 ,130 korreliert, beispielsweise mit einer Zick-Zack-Linie, einem Polygon oder dergleichen. Ferner können andersartig ausgestaltete Mehrspindelmaschinen, gegebenenfalls auch Einspindelmaschinen, auf die erfindungsgemäße Weise effektiv und schnell mit Werkzeugen bestückt werden. Beispielsweise könnte man auch eine Zweispindelmaschine oder eine Fünfspindelmaschine mit Werkzeugen13 auf die vorbeschriebene Art bestücken. Sofern eine größere Kapazität bei den als Zwischenpuffer dienenden Werkzeugmagazinen24 ,124 gewünscht ist, könnte man beispielsweise weitere Schwenkarme vorsehen oder ein anders gestaltetes Basisteil117 mit weiteren Seitenbereichen, die sich als Werkzeug-Haltebereiche eignen, beispielsweise ein hexagonales Basisteil. - Ferner können auch kompliziertere Kinematiken bei erfindungsgemäß als Werkzeug-Zwischenpuffer dienenden Werkzeugmagazinen vorgesehen sein. So könnte man beispielsweise die Schwenkarme
27' ,72 jeweils separat linear führen, so dass weitere Freiheitsgrade bezüglich der linearen Verstellbarkeit beider Schwenkarme27' ,72 gegeben ist. Jeder der Schwenkarme27' ,72 wäre dann auf einem separaten, linear an einem zugeordneten Halter, der dem Halter71 entspricht, geführt und zweckmäßigerweise durch einen separaten Linearantrieb verstellbar. Man könnte sogar noch einen Schritt weitergehen, und einen oder mehrere der dann individuell in Z-Richtung verstellbaren Schwenkarme zusätzlich in X-Richtung verstellbar ausgestaltet, beispielsweise mit Hilfe zusätzlicher Schlitten, die an den Z-Schlitten angeordnet sind. Dann wären zwei orthogonal zueinander orientierte translatorische Freiheitsgrade zusätzlich zu den Schwenk-Freiheitsgraden geschaffen. - Ferner ist es denkbar, Antriebe einzusparen, indem man anstelle mehrerer Antriebe einen Antrieb vorsieht, der über geeignete Getriebe mehrere Bewegungen durchführt. Beispielsweise könnten die Antriebe
77 und/oder75 und/oder33' durch einen einzigen Antrieb ersetzt werden, der über ein geeignetes Getriebe die entsprechenden Drehbewegungen bzw. linearen Verstellbewegungen bewirkt.
Claims (26)
- Bearbeitungsmaschinenanordnung mit einer Bearbeitungsmaschine (
11 ;111 ) mit mindestens einer Werkzeug-Spindel (30 ;130 ) und einem Werkzeugmagazin (24 ;124 ) zur Bereitstellung von Werkzeugen (13 ) für die Bearbeitungsmaschine (11 ;111 ) für eine Werkstück-Bearbeitung, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen Roboter (12 ) mit einem mehrgelenkigen Roboterarm (15 ) zum Bestücken des Werkzeugmagazins (24 ;124 ) mit Werkzeugen aus einem Werkzeug-Vorratsspeicher (21 ) und zum Entnehmen gebrauchter Werkzeuge (13 ) aus dem Werkzeugmagazin (24 ;124 ) umfasst, und dass das Werkzeugmagazin (24 ;124 ) mindestens einen wechselweise in einen Roboter-Zugriffsraum (28 ) für einen Werkzeugwechsel des Roboters (12 ) und in einen Spindel-Zugriffsraum (29 ) für einen Werkzeugwechsel der mindestens einen Werkzeug-Spindel (30 ;130 ), Werkzeug-Haltebereich (32 ,32' ;132 ) mit mindestens einem Werkzeug-Halter (31 ,131 ) zum Halten eines Werkzeuges (13 ) aufweist. - Bearbeitungsmaschinenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an dem mindestens einen Werkzeug-Haltebereich (
32 ,32' ;132 ) mindestens ein Werkzeug- Halterpaar (133 ) angeordnet ist, von dem bei einem Werkzeugwechsel ein Werkzeug-Halter (31f ) zur Ablage eines Werkzeugs zunächst frei ist und der andere Werkzeug-Halter (31b ) ein Werkzeug (13 ) zur Entnahme durch die mindestens eine Werkzeug-Spindel (30 ;130 ) oder den Roboter (12 ) bereitstellt. - Bearbeitungsmaschinenanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei Werkzeug-Halter (
31 ,131 ) des mindestens einen Werkzeug-Halterpaars (133 ) unmittelbar nebeneinander angeordnet sind. - Bearbeitungsmaschinenanordnung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Werkzeug-Halterpaar (
133 ) relativ zu der mindestens einen Werkzeug-Spindel (30 ;130 ) zur Positionierung des freien Werkzeug-Halters (31 ,131 ) und des ein Werkzeug (13 ) bereitstellenden Werkzeug-Halters bezüglich der mindestens einen Werkzeug-Spindel (30 ;130 ) verstellbar ist. - Bearbeitungsmaschinenanordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeug-Halterpaar (
133 ) verstellbar an einem Basisteil (26 ) des Werkzeugmagazins (24 ;124 ) angeordnet ist und/oder die mindestens eine Werkzeug-Spindel (30 ;130 ) relativ zum dem Werkzeug-Halterpaar (133 ) verstellbar ist. - Bearbeitungsmaschinenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeugmagazin (
24 ;124 ) mindestens eine Rotationsverstelleinrichtung (33 ) zum Drehen und/oder mindestens eine Linearverstelleinrichtung (75 ) zur linearen Verstellung des mindestens einen Werkzeug-Haltebereichs (32 ,32' ;132 ) aufweist. - Bearbeitungsmaschinenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Werkzeug-Haltebereich (
32 ,32' ;132 ) an mindestens einem im wesentlichen formsteifen Basisteil (26 ) vorgesehen ist. - Bearbeitungsmaschinenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeugmagazin (
24 ;124 ) mindestens einen Schwenkarm (27 ;27' ,72 ) umfasst, an dem der mindestens eine Werkzeug-Haltebereich (32 ,32' ;132 ) angeordnet ist, wobei der Schwenkarm aus dem Roboter-Zugriffsraum (28 ) in den Spindel-Zugriffsraum (29 ) und umgekehrt schwenkbar ist. - Bearbeitungsmaschinenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeugmagazin (
24 ;124 ) mindestens zwei wechselweise in den Roboter-Zugriffsraum (28 ) und den Spindel-Zugriffsraum (29 ) bewegbare Werkzeug-Haltebereiche (32' ;132 ) aufweist, so dass die mindestens eine Werkzeug-Spindel (30 ;130 ) und der Roboter (12 ) an jeweils einem Werkzeug-Haltebereich (32' ;132 ) Werkzeuge (13 ) im wesentlichen gleichzeitig wechseln können. - Bearbeitungsmaschinenanordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens zwei wechselweise in den Roboter-Zugriffsraum (
28 ) und den Spindel-Zugriffsraum (29 ) bringbaren Werkzeug-Haltebereiche (32' ;132 ) an einem ersten und mindestens einem zweiten Schwenkarm (27' ,72 ) angeordnet sind, die gegensinnig in den Roboter-Zugriffsraum (28 ) und den Spindel-Zugriffsraum (29 ) schwenkbar sind. - Bearbeitungsmaschinenanordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und der mindestens eine zweite Schwenkarm (
27' ,72 ) relativ zueinander linear positionierbar sind, so dass bei einer Begegnung der Schwenkarme (27' ,72 ) im Rahmen einer gegensinnigen Schwenkbewegung durch eine lineare Ausweichbewegung mindestens eines Schwenkarms (27' ,72 ) ein Bewegungsraum vorhanden ist. - Bearbeitungsmaschinenanordnung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Schwenkarm (
27' ) ausschließlich schwenkbar und der mindestens eine zweite Schwenkarm (72 ) schwenkbar und relativ zu dem ersten Schwenkarm (27' ) linear beweglich ist. - Bearbeitungsmaschinenanordnung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Schwenkarm (
27' ) und der mindestens eine zweite Schwenkarm (72 ) in im wesentlichen gleiche Werkzeug-Wechselpositionen für die mindestens eine Werkzeug-Spindel (30 ;130 ) innerhalb des Spindel-Zugriffsraums (29 ) und/oder für den Roboter (12 ) innerhalb des Roboter-Zugriffsraums (28 ) bewegbar sind. - Bearbeitungsmaschinenanordnung nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine zweite Schwenkarm (
27 ;27' ,72 ) gekröpft ist, wobei ein Kröpfabschnitt an einer Drehlagerung, insbesondere einen Drehantrieb (33 ), des ersten Schwenkarms (27 ;27' ,72 ) vorbei verläuft. - Bearbeitungsmaschinenanordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens zwei in den Roboter-Zugriffsraum (
28 ) und den Spindel-Zugriffsraum (29 ) bringbaren Werkzeug-Haltebereiche (32 ,32' ;132 ) insbesondere einander entgegengesetzte Bereiche einer drehbaren Halteeinrichtung (116 ) sind, wobei die mindestens zwei Werkzeug-Haltebereiche (32 ,32' ;132 ) durch eine Drehbewegung oder Schwenkbewegung simultan in den Roboter-Zugriffsraum (28 ) bzw. den Spindel-Zugriffsraum (29 ) drehbar oder schwenkbar sind. - Bearbeitungsmaschinenanordnung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Halteeinrichtung (
116 ) eine im wesentlichen polygone, insbesondere viereckige, oder runde Außenkontur hat. - Bearbeitungsmaschinenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeugmagazin (
24 ;124 ) an einem Gestell (16 –20 ) der Bearbeitungsmaschine (11 ;111 ) angeordnet ist. - Bearbeitungsmaschinenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bearbeitungsmaschine (
11 ;111 ) eine Mehrspindelmaschine mit mindestens zwei entlang einer Linie nebeneinander angeordneten Werkzeug-Spindeln (30 ;130 ) ist, und dass der mindestens eine Werkzeug-Haltebereich (32 ,32' ;132 ) entsprechend der Linie nebeneinander angeordneter Werkzeug-Halter (31 ,131 ) aufweist, so dass die mindestens zwei Werkzeug-Spindeln (30 ;130 ) simultan von den Werkzeug-Haltern (31 ,131 ) mehrere Werkzeuge (13 ) entnehmen oder dort ablegen können. - Bearbeitungsmaschinenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Linie im wesentliche gerade ist.
- Bearbeitungsmaschinenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass am Roboterarm (
15 ) des Roboters (12 ) eine Werkzeug-Halterung angeordnet ist, die entsprechend einer Konfiguration der Werkzeug-Spindeln (30 ;130 ) der als Mehrspindelmaschine ausgestalteten Bearbeitungsmaschine (11 ;111 ) angeordneter Werkzeug-Halter (23 ) aufweist, so dass der Roboter (12 ) simultan von den Werkzeug-Haltern (31 ,131 ) des Werkzeugmagazins (24 ;124 ) mehrere Werkzeuge entnehmen oder dort ablegen kann. - Bearbeitungsmaschinenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorratsspeicher mindestens ein insbesondere schrankartiges Gestell (
16 –20 ) zum Ablegen von Werkzeugen (13 ) durch den Roboter (12 ) aufweist. - Bearbeitungsmaschinenanordnung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Gestelle (
16 –20 ) ringartig um den Roboter (12 ) im Zugriffsbereich des Roboterarms (15 ) angeordnet sind. - Bearbeitungsmaschinenanordnung nach Anspruch 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Gestell (
16 –20 ) mehrere, insbesondere vertikal übereinander und/oder horizontal nebeneinander angeordnete Werkzeug-Haltergruppen (57 ,57' ) mit entsprechend einer Konfiguration der Werkzeug-Spindeln (30 ;130 ) der als Mehrspindelmaschine ausgestalteten Bearbeitungsmaschine (11 ;111 ) angeordneten Werkzeug-Haltern (31 ,131 ) aufweist. - Bearbeitungsmaschinenanordnung nach einem der Ansprüche 21 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass der Roboter (
12 ) in einem Roboter-Arbeitsraum (14 ) angeordnet ist, zu dem hin das mindestens eine Gestell (16 –20 ) vorderseitig offen und für den Roboter (12 ) zugänglich ist, und dass das mindestens eine insbesondere rückseitig geschlossene, Gestell (16 –20 ) einen Bestandteil einer Abschrankung (59 ) des Roboter-Arbeitsraums (14 ) bildet. - Bearbeitungsmaschinenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Roboter (
12 ) für einen Werkstückwechsel von durch die Bearbeitungsmaschine (11 ;111 ) zu bearbeitenden und bearbeiteten Werkstücken vorgesehen ist. - Verfahren zum Betreiben einer Bearbeitungsmaschinenanordnung (
10 ,100 ) mit einer Bearbeitungsmaschine (11 ;111 ) mit mindestens einer Werkzeug-Spindel (30 ;130 ) und einem Werkzeugmagazin (24 ;124 ) zur Bereitstellung von Werkzeugen (13 ) für die Bearbeitungsmaschine für eine Werkstück-Bearbeitung, durch gekennzeichnet, – dass ein Roboter mit einem mehrgelenkigen Roboterarm (15 ) das Werkzeugmagazin (24 ;124 ) mit Werkzeugen (13 ) aus einem Werkzeug-Vorratsspeicher (21 ) bestückt und gebrauchte Werkzeuge aus dem Werkzeugmagazin (24 ;124 ) entnimmt, und – dass das Werkzeugmagazin (24 ;124 ) mindestens einen Werkzeug-Haltebereich (32 ,32' ;132 ) mit mindestens einem Werkzeug-Halter (31 ,131 ) zum Halten eines Werkzeuges (13 ) wechselweise in einen Roboter-Zugriffsraum (28 ) für einen Werkzeugwechsel des Roboters (12 ) und in einen Spindel-Zugriffsraum (29 ) für einen Werkzeugwechsel der mindestens einen Werkzeug-Spindel (30 ;130 ) bewegt, insbesondere schwenkt.
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