DE102010016727A1

DE102010016727A1 - Anordnung einer Bearbeitungseinheit

Info

Publication number: DE102010016727A1
Application number: DE102010016727A
Authority: DE
Inventors: Hans-Georg Liemke
Original assignee: ELHA MASCHINENBAU LIEMKE KG; ELHA-MASCHINENBAU LIEMKE KG
Current assignee: ELHA MASCHINENBAU LIEMKE KG; ELHA-MASCHINENBAU LIEMKE KG
Priority date: 2009-06-27
Filing date: 2010-04-30
Publication date: 2011-01-05
Anticipated expiration: 2030-05-01
Also published as: DE102010016727B4; DE202009008849U1

Abstract

Eine Anordnung einer Bearbeitungseinheit mit einer zumindest im Bearbeitungsbereich durch ein Gehäuse (1) umschlossenen Werkzeugmaschine, die eine Vielzahl fest stehender, unterschiedlich positionierter, antreibbarer Werkzeuge und eine Trägereinrichtung aufweist, die mindestens eine Werkstückaufnahme trägt und mehrachsig translatorisch sowie drehend bewegbar ist, ist so ausgebildet, dass das Gehäuse ausschließlich eine vorzugsweise frontseitig angeordnete, verschließbare Beschickungsöffnung (2) aufweist, durch die mittels einer vor dem Gehäuse (1) installierten Wechseleinrichtung (5) Funktionsteile oder Werkstücke auswechselbar sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung einer Bearbeitungseinheit nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Zu einer solchen Bearbeitungseinheit gehört eine Werkzeugmaschine, wie sie beispielsweise in der EP 1 642 673 B1 geoffenbart ist.
Bei dieser Werkzeugmaschine ist das Werkstück in einer Spannvorrichtung befestigt, die in X-, Y- und Z-Richtung zu fest positionierten Werkzeugen verfahrbar ist, wobei die Werkzeuge, beispielsweise Bohrer oder Fräser, einzeln oder in Gruppen jeweils in einem Spindelkopf gehalten sind. Zur Bearbeitung wird also das Werkstück zu den Werkzeugen verfahren, wobei die jeweiligen Spindelköpfe nacheinander angefahren werden.
Die Spannvorrichtung ist an der Stirnseite einer Trägerwelle befestigt, die um ihre Längsachse drehbar und axial verfahrbar in einem Trägerelement gelagert ist, wobei das Trägerelement und die Trägerwelle gemeinsam eine Trägereinrichtung bilden. Die axiale Verfahrrichtung entspricht dabei im Koordinatensystem der Z-Richtung.
Diese Art der Werkstückbearbeitung hat sich prinzipiell bewährt, da die Bearbeitung in wesentlich kürzerer Zeit möglich ist als dies bei verfahrbaren Werkzeugen und fest stehendem Werkstück der Fall ist.
Ein Auswechseln der Werkstücke, üblicherweise nach Bearbeitungsende, erfolgt entweder manuell oder automatisch, wobei für letzteres vielfach ein Roboter zum Einsatz kommt, insbesondere dann, wenn die Werkstücke aufgrund ihres Gewichtes sinnvollerweise nicht manuell zu händeln sind.
Die Werkzeuge hingegen werden ebenso wie die die Werkstücke aufnehmenden, an der Trägereinrichtung befestigten Spannvorrichtungen, manuell gewechselt, was beispielsweise durch seitlich am Gehäuse vorgesehene Türen erfolgt, durch die ein Bediener in den Innenraum mit Zugriff auf die Spindelköpfe und die Trägereinrichtung gelangt. Auch die automatische Werkstückbeschickung mittels des genannten Roboters, erfolgt vielfach über seitliche Öffnungen.
Ein Auswechseln der Spannvorrichtungen, der Werkzeuge und der Werkstücke geschieht bei einer Vielzahl von Maschinen durch unterschiedliche Gehäuseöffnungen.
Die bekannten Werkzeugmaschinen haben demzufolge eine Vielzahl von Türen, Klappen, Schleusen oder dergleichen, wodurch der Maschinenaufbau relativ aufwendig und teuer ist. Zu Letzterem trägt im Übrigen eine erforderliche elektrische Sicherheitstechnik bei, durch die bei einem manuellen Zugriff auf die entsprechenden Komponenten sichergestellt ist, dass die Werkzeugmaschine nicht unbeabsichtigt in Betrieb gerät.
Diese notwendige Unterbrechung der Bearbeitung für die Dauer des manuellen Eingriffs lässt einen optimierten Betrieb nicht zu, so dass die bekannte Anordnung der Bearbeitungseinheit nicht geeignet ist, den gestellten Anforderungen in dem gewünschten Umfang gerecht zu werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung einer Bearbeitungseinheit der gattungsgemäßen Art so weiterzuentwickeln, dass ihre Herstellung einfacher und kostengünstiger wird und dass ein optimierter Fertigungsablauf möglich ist.
Diese Aufgabe wird durch eine Anordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Durch diese konstruktive Ausbildung besteht nun die Möglichkeit, sämtliche Wechselarbeiten, sei es das Auswechseln von Werkstücken oder von Werkzeugen zu automatisieren, wobei die erfindungsgemäß vor dem Gehäuse installierte Wechseleinrichtung beispielsweise als 6-Achs-Roboter ausgebildet sein kann, dessen Arm durch die dann geöffnete Beschickungsöffnung, die vorzugsweise frontseitig angeordnet ist, in den Bearbeitungsraum eingefahren werden kann, um die entsprechenden Auswechselungen vorzunehmen.
Konstruktiv ist die Werkzeugmaschine gleichfalls einfacher gestaltet, da auf die zum Stand der Technik genannten teuren Sicherheitseinrichtungen verzichtet werden kann.
Eine Reduzierung der Herstellungskosten der Werkzeugmaschine ergibt sich auch aus der lediglich einen Beschickungsöffnung, die im Übrigen bevorzugt als zweiteilige Schiebetür ausgebildet ist, wobei ein erster Öffnungsbereich einen Zugriff für den Werkstückwechsel und ein zweiter, größerer Öffnungsbereich für den Werkzeugswechsel bzw. einen Durchtritt eines Bedieners dimensioniert ist.
Das Öffnen und Schließen der Beschickungsöffnung, vor allem bei einer automatischen Wechselung mittels der Wechseleinrichtung kann gesteuert erfolgen, d. h., abhängig vom Einsatz der Wechseleinrichtung, wozu die Steuerung der Beschickungsöffnung mit der Steuerung der Wechseleinrichtung gekoppelt ist.
Im Fertigungsverlauf entnimmt die Wechseleinrichtung die bearbeiteten Fertigteile aus der Werkzeugmaschine und legt Rohteile in die an der Trägereinrichtung gehaltene Spannvorrichtung. Je nach Bearbeitungsumfang dauert eine Bearbeitung ca. ein bis zwei Minuten. Allein hieraus lässt sich erkennen, welcher zeitliche Vorteil sich aus der Erfindung ergibt, die eine automatische Entnahme des bearbeiteten Werkstücks und die Bestückung mit einem Rohteil ergibt.
Bei einem Werkzeugwechsel, der beispielsweise zweimal täglich erfolgt, tauscht die Wechseleinrichtung selbsttätig einen daran angeordneten Werkstück- gegen einen Werkzeuggreifer aus, mit dem das zu wechselnde Werkzeug aus der entsprechenden Spindel entnommen und das neue Werkzeug in die Spindel eingesetzt wird.
Das Werkzeug wird automatisch in der Spindel gespannt, beispielsweise durch übliche Werkzeugspanner, wie sie in Bearbeitungszentren eingesetzt werden, oder durch solche, die über eine frontseitige Medienübergabe, wie Hydraulik oder dergleichen, betätigt werden können.
Zum automatisierten Arbeitsablauf gehört auch eine Befehlsgabe von der Werkzeugmaschine, an die Wechseleinrichtung, wann ein Werkzeug bzw. Werkstück getauscht werden muss.
Selbstverständlich kann im vorgetragenen Sinn auch ein Austausch der gesamten, an der Trägereinrichtung gehaltenen Spannvorrichtung erfolgen, wobei dieser Wechselvorgang sowohl manuell wie auch automatisch eingeleitet werden kann.
Weitere vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen beschrieben.
Es zeigen:
1 bis 3 eine erfindungsgemäße Anordnung einer Bearbeitungseinheit jeweils in unterschiedlichen Funktionsstellungen.
In den Figuren ist eine Anordnung einer Bearbeitungseinheit dargestellt, mit einer zumindest im Bearbeitungsbereich durch ein Gehäuse 1 geschlossenen Werkzeugmaschine, die eine Vielzahl nicht dargestellter, fest stehender, unterschiedlich positionierter und antreibbarer Werkzeuge sowie eine Trägereinrichtung aufweist, die mindestens eine Werkstückaufnahme trägt und mehrachsig translatorisch sowie drehend bewegbar ist. Bezüglich der genaueren Beschreibung dieser Werkzeugmaschine wird auf die EP 1 642 673 B1 verwiesen.
Erfindungsgemäß weist das Gehäuse 1 eine verschließbare Beschickungsöffnung 2 auf, die im Ausführungsbeispiel entsprechend einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung frontseitig angeordnet ist.
Durch diese Beschickungsöffnung können mittels einer Wechseleinrichtung 5 (3), die im Beispiel als Roboter ausgebildet und vor dem Gehäuse 1 installiert ist, Funktionsteile wie die Werkzeuge oder eine an der Trägereinrichtung angeordnete, das Werkstück tragende Spannvorrichtung ebenso ausgewechselt werden wie das Werkstück selbst, d. h., dies wird nach einer Bearbeitung entnommen und ein Rohteil stattdessen eingesetzt.
In der 1 ist die Beschickungsöffnung 2 durch eine zweiteilige Schiebetür verschlossen gezeigt, die aus einem unteren Schiebeflügel 3 und einem oberen Schiebeflügel 4 besteht, die beide vertikal verschiebbar sind und zwar bis in eine in der 3 gezeigte Endstellung, in der die Beschickungsöffnung 2 vollständig frei gegeben ist. Eine solche vollständige Öffnung ist dann angeraten, wenn ein Werkzeugwechsel erfolgt.
Bei der in der 2 gezeigten Stellung ist die Beschickungsöffnung 2 nur in einem Teilbereich geöffnet, in dem der untere Schiebeflügel 3 in den Überdeckungsbereich mit dem oberen Schiebeflügel 4 verschoben ist. Diese sozusagen Teilöffnung der Beschickungsöffnung 2 ist dann sinnvoll, wenn lediglich ein Werkstück entnommen bzw. eingesetzt werden soll.
Die Schiebeflügel 3, 4 können an einem um eine vorzugsweise vertikale Achse schwenkbaren Rahmen befestigt sein, so dass der Bearbeitungsraum zugänglich ist.
Anstelle des gezeigten Roboters sind selbstverständlich auch anders konzipierte Wechseleinrichtungen 5 denkbar, die jedoch jeweils über die ausschließlich vorgesehene Beschickungsöffnung 2 in den Bearbeitungsraum der Werkzeugmaschine eintauchen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- EP 1642673 B1 [0002, 0026]

Claims

Anordnung einer Bearbeitungseinheit mit einer zumindest im Bearbeitungsbereich durch ein Gehäuse (1) umschlossenen Werkzeugmaschine, die eine Vielzahl fest stehender, unterschiedlich positionierter, antreibbarer Werkzeuge und eine Trägereinrichtung aufweist, die mindestens eine Werkstückaufnahme trägt und mehrachsig translatorisch sowie drehend bewegbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse ausschließlich eine vorzugsweise frontseitig angeordnete, verschließbare Beschickungsöffnung (2) aufweist, durch die mittels einer vor dem Gehäuse (1) installierten Wechseleinrichtung (5) Funktionsteile oder Werkstücke auswechselbar sind.
Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschickungsöffnung (2) mittels einer Schiebetür verschließbar ist.
Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schiebetür zweiteilig ausgebildet ist und einen ersten Schiebeflügel (3) und einen zweiten Schiebeflügel (4) aufweist.
Anordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schiebeflügel (3, 4) vertikal verschiebbar sind.
Anordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Schiebeflügel (3) in den Überdeckungsbereich des zweiten Schiebeflügels (4) verschiebbar ist, unter einer Teilfreilegung der Beschickungsöffnung (2).
Anordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigung der Schiebetür entsprechend der Bearbeitung des Werkstücks steuerbar ist.
Anordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung der Schiebetür mit der Steuerung der Werkzeugmaschine gekoppelt ist.
Anordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Verschiebeweg der Schiebetür der Schiebeflügel (3, 4) programmgesteuert ist.
Anordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wechseleinrichtung (5) aus einem 6-Achs-Roboter gebildet ist.
Anordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schiebeflügel (3, 4) in einem um eine vorzugsweise vertikale Achse schwenkbaren Rahmen gehalten sind.