-
Die
Erfindung betrifft eine Bearbeitungsanlage zum Bearbeiten von Werkstücken gemäß dem Oberbegriff
des Anspruches 1.
-
Bekannte
Bearbeitungsanlagen weisen ein Werkzeugkassettenmagazin auf, das
seitlich neben einer Werkzeugmaschine angeordnet ist. In dem Werkzeugkassettenmagazin
sind mehrere Werkzeugkassetten mit einer Vielzahl von Werkzeugen gespeichert.
Die einzelnen Werkzeuge werden der Werkzeugmaschine in mehrfacher
Anzahl bereitgestellt, so dass nach dem Verschleiß eines
Werkzeuges mit einem identischen neuen Werkzeug die Bearbeitung
der Werkstücke
in der Werkzeugmaschine fortgesetzt werden kann. Sind alle Werkzeuge
verschlissen, so müssen
die Werkzeugkassetten mit den verschlissenen Werkzeugen durch Werkzeugkassetten
mit neuen Werkzeugen manuell ersetzt werden. Dadurch, dass die Kapazität des Werkzeugkassettenmagazins
begrenzt ist, ist auch die Laufzeit der Bearbeitungsanlage bis zum
Austausch der Werkzeugkassetten begrenzt. Aus Kostengründen besteht
jedoch auf Kundenseite ein ständiger Wunsch,
die Laufzeiten der bekannten Bearbeitungsanlagen zu verlängern.
-
Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Bearbeitungsanlage
zum Bearbeiten von Werkstücken
zu schaffen, die eine lange Laufzeit aufweist.
-
Diese
Aufgabe wird gelöst
durch eine Bearbeitungsanlage mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Erfindungsgemäß wurde
erkannt, dass die Laufzeit im Vergleich zu bekannten Bearbeitungsanlagen
verlängert
werden kann, wenn die Werkstückladeöffnung und
die Werkzeugkassettenladeöffnung
seitlich nebeneinander an einer gemeinsamen Ladeseite in dem Gehäuse der
Bearbeitungsanlage angeordnet sind. Da das Be- und Entladen der
mit Werkstücken versehenen
Paletten sowieso über
die an der Ladeseite angeordnete Werkstückladeöffnung automatisch erfolgt,
ist ein automatisches Be- und Entladen der mit Werkzeugen bestückten Werkzeugkassetten über die
an der gleichen Ladeseite angeordnete Werkzeugkassettenladeöffnung leicht
möglich.
Somit kann mittels eines geeigneten Ladegerätes ein automatisches Be- und
Entladen der Bearbeitungsanlage mit Werkstücken und Werkzeugen erfolgen.
Durch das automatische Be- und Entladen ist die Laufzeit der Bearbeitungsanlage
nicht länger
an die Kapazität des
Werkzeugkassettenmagazins gebunden, so dass prinzipiell eine beliebig
lange Laufzeit, insbesondere auch von ganzen Schichten, möglich ist. Weiterhin
ist durch das automatische Be- und Entladen auch ein automatischer
Werkstücktypenwechsel mit
einem damit verbundenen Werkzeugtypenwechsel möglich.
-
Ein
Werkzeugkassettenmagazin nach Anspruch 2 ermöglicht ein Trennen von neuen
und verschlissenen Werkzeugen in unterschiedlichen Werkzeugkassetten.
Darüber
hinaus erhöht
sich die zur Verfügung
stehende Zeit für
den Austausch der Werkzeugkassette mit den verschlissenen Werkzeugen.
-
Eine
Weiterbildung nach Anspruch 3 ist platzsparend.
-
Ein
Werkzeughandhabegerät
nach Anspruch 4 ermöglicht
das Anordnen einer Vielzahl von Werkzeugkassettenaufnahmen in der
z-Richtung.
-
Ein
Werkzeugwechsler nach Anspruch 5 erleichtert das Zuführen von
neuen Werkzeugen zu der Werkzeugmaschine und das Zuführen von
verschlissenen Werkzeugen zu dem Werkzeugkassettenmagazin.
-
Ein
Werkzeugkassettenmagazin nach Anspruch 6 ermöglicht ein einfaches Be- und
Entladen der Werkzeugkassettenaufnahmen, die von der gemeinsamen
Ladeseite her schlecht zugänglich
sind. Vorteilhafterweise wird von der gemeinsamen Ladeseite her
nur ein Austausch der Werkzeugkassette auf der vordersten Werkzeugkassettenaufnahme durchgeführt. Die
auf den dahinter liegenden Werkzeugkassettenaufnahmen angeordneten
Werkzeugkassetten verbleiben während
der Laufzeit der Bearbeitungsanlage in dem Werkzeugkassettenmagazin, wobei
mittels des Werkzeughandhabegerätes
ein Umsortieren von verschlissenen Werkzeugen in die vorderste Werkzeugkassette
und von neuen Werkzeugen in die dahinter liegenden Werkzeugkassetten stattfindet.
-
Ein
Ladegerät
nach Anspruch 7 ermöglicht
in einfacher Weise ein automatisches Be- und Entladen der Paletten
mit Werkstücken
und der Werkzeugkassetten mit Werkzeugen.
-
Ein
Ladegerät
nach Anspruch 8 ermöglicht das
Aufnehmen und Abstellen einer Vielzahl von Werkzeugkassetten und
Paletten mit Werkstücken entlang
der x-Richtung.
-
Ein
Ladegerät
nach Anspruch 9 ermöglicht ein
flexibles Be- und Entladen der Paletten und der Werkzeugkassetten,
wenn die zugehörige
Palettenaufnahme und die zugehörige
Werkzeugkassettenaufnahme in der y-Richtung unterschiedlich hoch
angeordnet sind. Darüber
hinaus ist ein platzsparendes Vorhalten von Werkzeugkassetten und
Paletten mit Werkstücken
möglich.
-
Eine
Ladegabel nach Anspruch 10 ermöglicht
das Vorhalten von Werkzeugkassetten und Paletten mit Werkstücken beidseitig
entlang der x-Richtung.
-
Weitere
Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus
der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der
Zeichnung. Es zeigen:
-
1 eine
schematische Draufsicht auf eine Bearbeitungsanlage,
-
2 eine
perspektivische Darstellung einer Werkzeugmaschine und eines Werkzeugkassettenmagazins
der Bearbeitungsanlage in 1,
-
3 eine
vergrößerte perspektivische
Darstellung des Werkzeugkassettenmagazins in 2, und
-
4 ein
Ladegerät
der Bearbeitungsanlage in 1.
-
Eine
Bearbeitungsanlage 1 umfasst zum Bearbeiten von Werkstücken 2 eine
Werkzeugmaschine 3, ein Werkzeugkassettenmagazin 4 und
ein Ladegerät 5.
Das Werkzeugkassettenmagazin 4 ist in einer horizontalen
x-Richtung seitlich
neben der Werkzeugmaschine 3 angeordnet. Die Werkzeugmaschine 3 und
das Werkzeugkassettenmagazin 4 weisen eine gemeinsame Ladeseite 6 auf.
In einer horizontalen z-Richtung ist vor der gemeinsamen Ladeseite 6 das
Ladegerät 5 angeordnet.
Das Ladegerät 5 ist
in der x-Richtung entlang der gemeinsamen Ladeseite 6 auf
x-Ladegerätführungsschienen 7 mittels
eines elektrischen x-Ladegerätantriebsmotors 8 verfahrbar. Die
x-Ladegerätführungsschienen 7 erstrecken
sich in der x-Richtung
beidseitig über
die Ladeseite 6 hinaus.
-
Zum
Vorhalten und Ablegen von Werkstücken 2 und
Werkzeugkassetten 9 ist ein erster Linearspeicher 10 und
ein zweiter Linearspeicher 11 vorgesehen. Die Linearspeicher 10, 11 weisen
jeweils ein Grundgestell 12 auf, auf dem mehrere plattenförmige Speicherplätze 13 befestigt
sind. Auf den Speicherplätzen 13 sind
Werkzeugkassetten 9 oder auf Paletten 14 angeordnete
Werkstücke 2 ablegbar.
Der erste Linearspeicher 10 ist in der z-Richtung vor den x-Ladegerätführungsschienen 7 angeordnet,
so dass diese zwischen der gemeinsamen Ladeseite 6 und dem
ersten Linearspeicher 10 liegen. Der erste Linearspeicher 10 weist
eine der Länge
der x-Ladegerätführungsschienen 7 entsprechende
Länge auf.
Der zweite Linearspeicher 11 ist in der x-Richtung seitlich neben
der Werkzeugmaschine 3 angeordnet und endet bündig mit
den x-Ladegerätführungsschienen 7. Die
x-Ladegerätführungsschienen 7 sind
somit teilweise zwischen dem ersten Linearspeicher 10 und dem
zweiten Linearspeicher 11 angeordnet.
-
Die
Bearbeitungsanlage 1 weist ein die Werkzeugmaschine 3 und
das Werkzeugkassettenmagazin 4 umgebendes Gehäuse 15 auf,
das an der Ladeseite 6 im Wesentlichen eben verläuft.
-
Die
Werkzeugmaschine 3 dient zum Bearbeiten der Werkstücke 2 und
umfasst ein Maschinengestell 16, das auf einer Fundamentplatte 17 abgestützt und
befestigt ist. Auf dem Maschinengestell 16 sind in der
x-Richtung verlaufende x-Führungsschienen 18 angeordnet,
auf denen ein Ständer 19 mittels eines
elektrischen x-Antriebsmotors 20 in der x-Richtung verfahrbar
ist. Der Ständer 19 ist
rahmenartig ausgebildet und weist in einer vertikalen y-Richtung verlaufende
Seitenstützen 21 und
einen in der x-Richtung verlaufenden Querholm 22 auf.
-
An
einer einem Arbeitsraum 23 zugewandten Seite ist an dem
Ständer 19 ein
y-Schlitten 24 angeordnet. Der y-Schlitten 24 ist
entlang von y-Führungsschienen 25 mittels
eines elektrischen y-Antriebsmotors 26 in der y-Richtung
verfahrbar. Der y-Schlitten 24 weist eine drehantreibbare
Arbeitsspindel 27 mit einer Werkzeugaufnahme 28 zum
Aufnehmen eines Werkzeuges 29 auf. In dem Arbeitsraum 23 ist
vor dem Ständer 19 auf
dem Maschinengestell 16 ein z-Schlitten 30 mit
einer als Drehteller ausgebildeten Palettenaufnahme 31 angeordnet.
Der z-Schlitten 30 ist entlang von z-Führungsschienen 32 mittels
eines elektrischen z-Antriebsmotors 33 in der z-Richtung
verfahrbar.
-
An
einer dem Ladegerät 5 zugewandten
Seite des z-Schlittens 30 ist ein H-förmiger
Palettenwechsler 34 in dem Arbeitsraum 23 angeordnet.
Der Palettenwechsler 34 ist um eine vertikale y-Achse 35 verschwenkbar
und entlang dieser anhebbar sowie absenkbar. Der detaillierte Aufbau
des Palettenwechslers 34 ist bekannt. Der Palettenwechsler 34 ist in
den 1 und 2 lediglich angedeutet. An der gemeinsamen
Ladeseite 6 ist in dem Gehäuse 15 eine verschließbare Werkstückladeöffnung 36 zum Be-
und Entladen von Paletten 14 mit Werkstücken 2 angeordnet.
-
An
einer dem Werkzeugkassettenmagazin 4 zugewandten Seite
ist an dem Maschinengestell 16 ein Werkzeugwechsler 37 mittels
eines Tragarms 38 befestigt. Der Werkzeugwechsler 37 weist
einen drehantreibbaren Werkzeughalter 39 auf. Zum Drehantreiben
des Werkzeughalters 39 ist ein elektrischer Werkzeughalterantriebsmotor 40 vorgesehen.
-
Das
Werkzeugkassettenmagazin 4 weist ein Magazingestell 41 auf,
das seitlich neben dem Maschinengestell 16 auf der Fundamentplatte 17 befestigt
ist. Auf dem Magazingestell 41 sind in der z-Richtung mehrere
Werkzeugkassettenaufnahmen 42 nebeneinander angeordnet.
Auf den Werkzeugkassettenaufnahmen 42 sind Werkzeugkassetten 9 in
dem Werkzeugkassettenmagazin 4 speicherbar. Zum Umsortieren
von Werkzeugen 29 zwischen den Werkzeugkassetten 9 weist
das Werkzeugkassettenmagazin 4 ein Werkzeughandhabegerät 43 auf.
Das Werkzeughandhabegerät 43 ist
in einer z-Führung 44 mittels
eines elektrischen z-Handhabegerätantriebsmotors 45 verfahrbar.
Die z-Führung 44 ist
auf an der Ladeseite 6 angeordneten vorderen Stützen 46 und auf
hinteren Stützen 47 in
y-Richtung über
den Werkzeugkassettenaufnahmen 42 gelagert, so dass mittels
des Werkzeughandhabegerätes 43 Werkzeuge 29 aus
den Werkzeugkassetten 9 entnehmbar sind. Die vorderen Stützen 46 sind
an Querträgern 48 befestigt,
die wiederum an der z-Führung 44 und
dem Magazingestell 41 befestigt sind. Die vorderen Stützen 46 und
die Querträger 48 begrenzen
eine Durchführöffnung 49 zum
Durchführen
von Werkzeugkassetten 9. In dem Gehäuse 15 ist an der
gemeinsamen Ladeseite 6 eine verschließbare erste Werkzeugkassettenladeöffnung 50 angeordnet.
Die erste Werkzeugkassettenladeöffnung 50 dient
zum Be- und Entladen von Werkzeugkassetten 9. Diese sind
auf der vordersten Werkzeugkassettenaufnahme 42, die der Durchführöffnung 49 am
Nächsten
liegt, aufnehmbar.
-
Das
Werkzeugkassettenmagazin 4 weist zum manuellen Be- und
Entladen von Werkzeugkassetten 9 mittels eines Kassettenwagens 51 eine
verschließbare
zweite Werkzeugkassettenladeöffnung 52 auf.
Die zweite Werkzeugkassettenladeöffnung 52 ist
an einer der Werkzeugmaschine 3 abgewandten Seite in dem
Gehäuse 15 angeordnet.
-
Der
Werkzeugwechsler 37 ist derart angeordnet, dass die Werkzeuge 29 mittels
des Werkzeughandhabegeräts 43 aus
den Werkzeugkassetten 9 dem Werkzeugwechsler 37 zuführbar sind.
Zum Zuführen
von Werkzeugen 9 weist das Werkzeughandhabegerät 43 eine
in x-Richtung verlaufende x-Führung 53 auf,
entlang der eine Greifeinrichtung 54 mittels eines elektrischen
x-Handhabegerätantriebsmotors 55 verfahrbar
ist. Die Greifeinrichtung 54 weist einen Werkzeuggreifer 56 auf,
der in der y-Richtung entlang einer y-Führung 57 verfahrbar und
um eine horizontale x-Achse 58 verschwenkbar ist.
-
Das
Ladegerät 5 dient
zum Be- und Entladen der Paletten 14 und der Werkzeugkassetten 9.
Das Ladegerät 5 weist
einen Grundrahmen 59 auf, in dem in y-Richtung auf y-Ladegerätführungsschienen 60 ein
Ladeschlitten 61 mittels eines elektrischen y-Ladegerätantriebsmotors 62 verfahrbar
ist. An dem Ladeschlitten 61 ist eine teleskopartig ausgebildete
Ladegabel 63 angeordnet. Die Ladegabel 63 ist
mittels eines elektrischen z-Ladegeräantriebsmotors 64 beidseitig
in z-Richtung teleskopartig verfahrbar.
-
Die
Funktionsweise der Bearbeitungsanlage 1 ist wie folgt:
Das
Werkzeugkassettenmagazin 4 wird zunächst mittels des Kassettenwagens 51 über die
zweite Werkzeugkassettenladeöffnung 52 mit
Werkzeugkassetten 9 beladen. Die auf der vordersten Werkzeugkassettenaufnahme 42 befindliche
vorderste Werkzeugkassette 9 ist nicht mit Werkzeugen 29 bestückt, wohingegen
die weiteren Werkzeugkassetten 9 mit neuen Werkzeugen 29 bestückt sind.
Das Werkzeughandhabegerät 43 entnimmt
mittels des Werkzeuggreifers 56 ein neues Werkzeug 29 aus
einer der Werkzeugkassetten 9. Anschließend verfährt das Werkzeughandhabegerät 43 in
z- und x-Richtung zu
dem Werkzeugwechsler 37 hin, wobei der Werkzeug greifer 56 um
die x-Achse 58 um 90° verschwenkt
wird. Der Werkzeuggreifer 56 übergibt das neue Werkzeug 29 dem
Werkzeughalter 39, der aushebt und um 180° verschwenkt
und das Werkzeug 29 in die Werkzeugaufnahme 28 der
bereitstehenden Arbeitsspindel 27 einfuttert.
-
Zum
Beladen der Werkzeugmaschine 3 verfährt das Ladegerät 5 in
x-Richtung zu einer
Palette 14 mit einem Werkstück 2 und nimmt diese
mittels der teleskopartig ausgebildeten Ladegabel 63 aus
einem der Linearspeicher 10, 11 auf. Anschließend verfährt das
Ladegerät 5 in
x- und y-Richtung
zu der Werkstückladeöffnung 36 hin
und übergibt
die Palette 14 mit dem Werkstück 2 an den Palettenwechsler 34.
Der Palettenwechsler 34 hebt die Palette 14 mit dem
Werkstück 2 an,
schwenkt um 180° um
die y-Achse 35 und
senkt die Palette 14 auf die Palettenaufnahme 31 ab.
Die Palette 14 mit dem zu bearbeitenden Werkstück 2 befindet
sich nun auf dem z-Schlitten 30 und kann in bekannter Weise
mittels der Werkzeugmaschine 3 bearbeitet werden.
-
Bei
einem Werkzeugwechsel übergibt
das Werkzeughandhabegerät 43 dem
Werkzeughalter 39 in beschriebener Weise ein neues Werkzeug 29.
Der Ständer 19 verfährt in x-Richtung
zu dem Werkzeugwechsler 37 hin und übergibt das verschlissene Werkzeug 29 an
den Werkzeughalter 39. Anschließend hebt der Werkzeughalter 39 aus,
verschwenkt um 180° und
futtert die Werkzeuge 29 wieder ein, wobei die Werkzeugaufnahme 28 das
neue Werkzeug 29 und der Werkzeuggreifer 56 das
verschlissene Werkzeug 29 aufnimmt. Die Bearbeitung des
Werkstückes 2 kann
mit dem neuen Werkzeug 29 fortgeführt werden.
-
Das
Werkzeughandhabegerät 43 verfährt in x-Richtung
und z-Richtung zu der vordersten Werkzeugkassette 9 hin,
wobei der Werkzeuggreifer 56 um 90° um die x-Achse 58 verschwenkt
wird und das verschlissene Werkzeug 29 in der vordersten
Werkzeugkassette 9 ablegt. Ist die vorderste Werkzeugkassette 9 mit
verschlissenen Werkzeugen 29 gefüllt, so verfährt das
Ladegerät 5 in
x-Richtung entlang der gemeinsamen Ladeseite 6 zu der ersten
Werkzeugkassettenladeöffnung 50 hin.
Zum Entladen der vordersten Werkzeugkassette 9 wird der
Ladeschlitten 61 in y-Richtung verfahren, so dass die teleskopartige
Ladegabel 63 die vorderste Werkzeugkassette 9 aus
dem Werkzeugkassettenmagazin 4 entnehmen kann. Nachdem
das Ladegerät 5 die
vorderste Werkzeugkassette 9 aufgenommen hat, verfährt es zu
einem freien Speicherplatz 13 und legt die Werkzeugkassette 9 mit
den verschlissenen Werkzeugen 29 ab. Anschließend verfährt das
Ladegerät 5 zu
einer Werkzeugkassette 9 mit neuen Werkzeugen 29 und nimmt
diese aus einem der Linearspeicher 10, 11 auf. Das
Ladegerät 5 verfährt mit
der Werkzeugkassette 9 zu der ersten Werkzeugkassettenladeöffnung 50 hin
und legt die Werkzeugkassette 9 mit den neuen Werkzeugen 29 in
dem Werkzeugkassettenmagazin 4 ab. Hierzu wird die Werkzeugkassette 9 mittels
der Ladegabel 63 durch die erste Werkzeugkassettenladeöffnung 50 und
die Durchführöffnung 49 geführt und
auf der vordersten Werkzeugkassettenaufnahme 42 abgelegt.
Anschließend
sortiert das Werkzeughandhabegerät 43 die
neuen Werkzeuge 29 aus der vordersten Werkzeugkassette 9 in
die anderen Werkzeugkassetten 9 um, so dass die vorderste Werkzeugkassette 9 frei
zur Ablage von verschlissenen Werkzeugen 29 ist.
-
Nach
dem Bearbeiten des Werkstückes 2 führt der
z-Schlitten 30 dieses dem Palettenwechsler 34 zu.
Das Ladegerät 5 hat
dem Palettenwechsler 34 über die Werkstückladeöffnung 36 bereits
eine neue Palette 14 mit einem Werkstück 2 zugeführt, so
dass beim Verschwenken des Palettenwechslers 34 um die
y-Achse 35 einerseits die Palette 14 mit dem bearbeiteten
Werkstück 2 dem
Ladegerät 5 und
andererseits die Palette 14 mit dem neuen Werkstück 2 dem
z-Schlitten 30 übergeben
wird. Das Ladegerät 5 entnimmt
die Palette 14 mit dem bearbeiteten Werkstück 2 der
Werkzeugmaschine 3 und legt sie auf einem freien Speicherplatz 13 in
einem der Linearspeicher 10, 11 ab.
-
Nach
dem erstmaligen Beladen des Werkzeugkassettenmagazins 4 findet
ein automatischer Austausch von Werkzeugkassetten 9 mit
Werkzeugen 29 und von Paletten 14 mit Werkstücken 2 statt. Da
die Kapazität
des Werkzeugkassettenmagazins 4 nicht begrenzt ist, sondern
durch die Linearspeicher 10, 11 prinzipiell beliebig
erhöhbar
ist, können
mit der erfindungsgemäßen Bearbeitungsanlage 1 im
Vergleich zu bekannten Bearbeitungsanlagen wesentlich längere Laufzeiten – ohne dass
ein Bediener in den Bearbeitungsablauf der Werkstücke 2 eingreifen muss – realisiert
werden.