DE102010047287A1

DE102010047287A1 - Verfahren zum Bearbeiten eines Werkstücks

Info

Publication number: DE102010047287A1
Application number: DE102010047287A
Authority: DE
Inventors: Dr. Feinauer Achim; Matthias Schwarz
Original assignee: Stama Maschinenfabrik GmbH
Current assignee: Stama Maschinenfabrik GmbH
Priority date: 2010-09-27
Filing date: 2010-09-27
Publication date: 2012-03-29
Anticipated expiration: 2030-09-28
Also published as: DE102010047287B4; WO2012041799A1; EP2621671A1

Abstract

Auf einer Werkzeugmaschine, die eine Werkzeugspindel (26) zum Einspannen eines Bearbeitungswerkzeugs (1–7) und ein Werkzeugmagazin (50) mit einer Vielzahl von Magazinplätzen (a–z) aufweist, die mit einer Vielzahl von Bearbeitungswerkzeugen (1–10) in einer räumlichen Abfolge zueinander bestückt sind, werden die Bearbeitungswerkzeuge (1–10) im Zusammenhang mit der Bearbeitung eines bestimmten Werkstückes so umsortiert werden, dass die räumliche Abfolge (a–z) zumindest weitgehend der zeitlichen Abfolge (1–10) entspricht. Dabei werden folgende Schritte durchgeführt: a) die Werkzeugspindel (26) legt das zuvor benutzte Bearbeitungswerkzeug (1) in dem ersten Magazinplatz (a) ab, b) die Werkzeugspindel (26) entnimmt das Bearbeitungswerkzeug (5) aus dem zweiten Magazinplatz (b) und legt es in einem als Zwischenspeicher dienenden Magazinplatz (d) ab, c) die Werkzeugspindel (26) entnimmt das in der zeitlichen Abfolge als nächste zur Bearbeitung vorgesehene Bearbeitungswerkzeug (2) aus dessen altem Magazinplatz (y) und führt damit eine Bearbeitung des Werkstückes (42) durch, d) die Werkzeugspindel (26) legt das Bearbeitungswerkzeug (2) in dem zweiten Magazinplatz (b) ab, und e) die Werkzeugspindel (26) entnimmt das Bearbeitungswerkzeug (6) aus dem dritten Magazinplatz (c) (3a–d).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bearbeiten eines Werkstücks, insbesondere zum spanabhebenden Bearbeiten eines metallischen Werkstücks, auf einer Werkzeugmaschine, die zumindest eine Werkzeugspindel zum Einspannen eines Bearbeitungswerkzeugs und zumindest ein Werkzeugmagazin mit einer Vielzahl von Magazinplätzen aufweist, die mit einer Vielzahl von Bearbeitungswerkzeugen in einer räumlichen Abfolge zueinander bestückt sind, wobei das Werkstück mit einer definierten zeitlichen Abfolge von Bearbeitungswerkzeugen bearbeitet wird, die nacheinander durch die Werkzeugspindel aus dem Werkzeugmagazin entnommen und nach entsprechender Bearbeitung des Werkstückes wieder in dem Werkzeugmagazin abgelegt werden, wobei die Bearbeitungswerkzeuge im Zusammenhang mit der Bearbeitung eines vorgegebenen Werkstückes in dem Werkzeugmagazin so umsortiert werden, dass die räumliche Abfolge zumindest weitgehend der zeitlichen Abfolge entspricht.
Ein solches Verfahren ist aus der EP 1 870 200 B bekannt.
Die DE 43 11 469 C1 beschreibt eine Werkzeugmaschine mit einem Werkzeugmagazin, das als Kettenmagazin mit einer umlaufenden Kette ausgebildet ist. An der Kette sind Lagerstellen, also Magazinplätze für die Bearbeitungswerkzeuge angeordnet. Das Aufnehmen und Ablegen eines Bearbeitungswerkzeugs erfolgt an einer definierten Übergabeposition an der Kette. An einer anderen Übergabeposition ist eine Sortierstation angeordnet, die in der Lage ist, ein Bearbeitungswerkzeug aus einem Magazinplatz zu entnehmen bzw. in einen Magazinplatz abzulegen. Mit Hilfe dieser Sortierstation wird im Betrieb der Werkzeugmaschine jeweils derjenige Magazinplatz frei gemacht, die direkt benachbart zu einem Magazinplatz mit dem nächstfolgenden Werkzeug in der zeitlichen Abfolge der Bearbeitungswerkzeuge liegt. Auf diese Weise kann der Werkzeugwechsel sehr schnell durchgeführt werden, weil das vorherige Bearbeitungswerkzeug direkt neben das nachfolgende Bearbeitungswerkzeug abgelegt wird.
Das Verfahren und die Vorrichtung aus DE 43 11 469 C1 haben sich in der Praxis gut bewährt. Sie ermöglichen schnelle Werkzeugwechsel und damit kurze Span-zu-Span-Zeiten, weil das Freimachen des benachbarten Magazinplatzes des nachfolgenden Bearbeitungswerkzeugs zeitgleich zur Bearbeitung des Werkstücks mit dem vorherigen Bearbeitungswerkzeug erfolgt. Die bekannte Vorrichtung ist zudem einfach und kostengünstig aufgebaut, und sie bietet dem Anwender die Möglichkeit, das Werkzeugmagazin „chaotisch” zu bestücken, d. h. der Anwender muss die Bestückung des Werkzeugmagazins nicht auf die Abfolge bei der Bearbeitung des Werkstücks abstimmen. Mit anderen Worten, die räumliche Abfolge, in der die Bearbeitungswerkzeuge nebeneinander in dem Werkzeugmagazin gelagert sind, entspricht nicht der zeitlichen Abfolge, in der sie nacheinander zur Bearbeitung in die Werkzeugspindel eingespannt werden müssen.
Es versteht sich, dass die anfängliche, sich sozusagen willkürlich beim Bestücken ergebende Position der einzelnen Bearbeitungswerkzeuge in dem Werkzeugmagazin, also ihre aktuelle räumliche Abfolge, in der Maschinensteuerung gespeichert wird, was durch Abfrage einer maschinenlesbaren Codierung jedes einzelnen Werkzeuges oder durch manuelle Eingabe erfolgt. Während der Bearbeitung der Werkstücke ändert sich die räumliche Abfolge der Bearbeitungswerkzeuge, was ebenfalls in der Maschinensteuerung abgelegt wird.
Allerdings hat sich in der praktischen Anwendung dieses bekannten Verfahrens und der bekannten Vorrichtung gezeigt, dass die Bearbeitungswerkzeuge in dem Werkzeugmagazin relativ häufig umgelagert werden müssen, was zu einem erhöhten Verschleiß der umlaufenden Kette und der einzelnen Halter für die Bearbeitungswerkzeuge führen kann.
Zur Lösung dieses Problems schlägt die eingangs erwähnte EP 1 870 200 B1 vor, während der ersten vollständigen Bearbeitung eines neuen Werkstückes, das nach einem neuen Bearbeitungsprogramm mit einer neuen zeitlichen Abfolge von Bearbeitungswerkzeugen in Serie gefertigt werden soll, die Bearbeitungswerkzeuge mit Hilfe der aus der DE 43 11 469 C1 bekannten Sortierstation so umzusortieren, dass die (neue) räumliche Abfolge weitgehend der zeitlichen Abfolge entspricht.
Dazu wird der in der neuen räumlichen Abfolge benötigte Magazinplatz für ein bestimmtes Bearbeitungswerkzeug, sofern erforderlich, mit einem an der Sortierstation vorgesehenen Greifer freigemacht, während das Werkstück mit diesem Bearbeitungswerkzeug bearbeitet wird. Der an einer anderen Übergabeposition als die Werkzeugspindel auf das Werkzeugmagazin zugreifende Greifer entnimmt dazu das Bearbeitungswerkzeug, das in dem freizumachenden Magazinplatz abgelegt ist, und speichert es zwischen.
Der neue Magazinplatz, der zum Ablegen des aktuell benutzten Bearbeitungswerkzeugs benötigt wird, kann somit zeitgleich zum aktuellen Bearbeitungsvorgang freigemacht werden, sofern dies erforderlich ist. Dadurch werden Verzögerungszeiten durch den Prozess des Umsortierens bei der ersten Abarbeitung eines neuen Bearbeitungsprogrammes minimiert.
Dazu muss das Werkzeugmagazin den betreffenden Magazinplatz zunächst zu der Übergabeposition an der Sortierstation fahren, wo das gelagerte Bearbeitungswerkzeug entnommen wird, und dann zu der Übergabeposition an der Werkzeugspindel, wo das in die Werkzeugspindel eingespannte Bearbeitungswerkzeug nach dessen Einsatz am Werkstück in diesen Magazinplatz abgelegt wird.
Der Werkzeugwechsel an der Werkzeugspindel erfolgt dabei entweder im Pick-up-Verfahren, bei dem die Werkzeugspindel in eine Übergabeposition fährt, in der sie unmittelbar Bearbeitungswerkzeuge in dem Werkzeugmagazin ablegen oder aus dem Werkzeugmagazin entnehmen kann, oder mit Hilfe einer Transfervorrichtung, die Bearbeitungswerkzeuge zwischen der Werkzeugspindel und der Übergabeposition transferiert.
Das bekannte Verfahren ermöglicht es einem Anwender damit, die Magazinplätze des Werkzeugmagazins „chaotisch”, also zunächst in einer beliebigen räumlichen Abfolge zueinander zu bestücken. Dies ist für den Anwender sehr bequem und insbesondere dann von Vorteil, wenn das Bearbeitungsprogramm auf der Werkzeugmaschine verändert wird, weil beispielsweise ein anderes Werkstück gefertigt werden soll.
Nach einer „chaotischen” oder willkürlichen Bestückung des Werkzeugmagazins kann der neue Bearbeitungsvorgang an den vorherigen Bearbeitungsvorgang anschließen, ohne dass das Werkzeugmagazin zuvor umsortiert werden muss. Es versteht sich, dass die benötigten Bearbeitungswerkzeuge für den neuen Bearbeitungsprozess in dem Werkzeugmagazin vorhanden sein oder ergänzt werden müssen. Es ist allerdings nicht erforderlich, die Bestückung des Werkzeugmagazins vor Aufnahme des neuen Bearbeitungsvorgangs zu optimieren.
Das bekannte Verfahren führt bei der erstmaligen Bearbeitung eines Werkstücks nach einem neuen Bearbeitungsprogramm eine automatische Sortierung der Bearbeitungswerkzeuge in dem Werkzeugmagazin durch, indem ein zuvor beliebig gelagertes Bearbeitungswerkzeug beim Zurücklegen in das Werkzeugmagazin an einem Magazinplatz abgelegt wird, der der Position des entsprechenden Bearbeitungswerkzeugs im zeitlichen Bearbeitungsablauf entspricht.
Damit liegen die Bearbeitungswerkzeuge nach dem erstmaligen Durchlauf eines Bearbeitungsvorgangs in einer neuen räumlichen Abfolge in dem Werkzeugmagazin, die der zeitlichen Abfolge der Bearbeitungswerkzeuge entspricht. Daher kann die Werkzeugmaschine die Bearbeitungswerkzeuge spätestens ab dem zweiten Bearbeitungsprozess sehr schnell aus dem Werkzeugmagazin entnehmen, da die Bearbeitungswerkzeuge in dem Magazin nach der benötigten Abfolge geordnet sind. Ein Werkzeugwechsel ist daher mit geringsten Verfahrwegen möglich und kann dementsprechend schnell ausgeführt werden. Die Anzahl der Zugriffe auf die Magazinplätze des Werkzeugmagazins und die Anzahl der gegebenenfalls erforderlichen Kettenvorschübe wird reduziert und folglich reduziert sich auch der Verschleiß.
Obwohl das bekannte Verfahren sehr zuverlässig arbeitet und sich in der Praxis bewährt hat, kann es an bestehenden Werkzeugmaschinen nur mit großem konstruktivem Aufwand nachgerüstet werden, weil an dem Werkzeugmagazin Raum für die nachträglich zu montierende Sortierstation geschaffen werden muss.
Aus der DE 43 04 361 A1 ist es bekannt, in einem Werkzeugmagazin einen Magazinplatz frei zu lassen, um mit Hilfe einer gesonderten Übergabevorrichtung zwischen dem Werkzeugmagazin und einem Wechselmagazin die Bearbeitungswerkzeuge eines nach dem anderen auszutauschen, wobei der freie Magazinplatz zwischen den beiden Magazinen hin- und her wandert.
Vor diesem Hintergrund ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren der eingangs genannten Art anzugeben, das auf konstruktiv einfache und kostengünstige Weise nicht nur bei neuen sondern auch an bestehenden Werkzeugmaschinen implementiert werden kann.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird diese Aufgabe durch ein Verfahren der eingangs genannten Art gelöst, bei dem in dem Werkzeugmagazin zumindest ein Magazinplatz als Zwischenspeicher vorgesehen ist, in den die Werkzeugspindel ein Bearbeitungswerkzeug umlagert, um in der räumlichen Abfolge einen freien Magazinplatz zu schaffen.
Mit anderen Worten, das Umsortieren erfolgt durch die Werkzeugspindel selbst, die dazu zumindest einmal während der Bearbeitung eines vorgegebenen Werkstückes eine zeitliche Abfolge von Schritten ausführt, in denen sie direkt neben dem Magazinplatz, in den sie das unmittelbar zuvor verwendetet Bearbeitungswerkzeug abgelegt hat, einen freien Magazinplatz schafft, in den sie danach ein aus einem weiteren Magazinplatz entnommenes, in der zeitlichen Abfolge als nächstes zur Bearbeitung vorgesehenes Bearbeitungswerkzeug ablegt, nachdem sie mit diesem Bearbeitungswerkzeug das Werkstück bearbeitet hat.
Das vorgegebene Werkstück ist in der Regel das erste Werkstück, das nach einem neuen Bearbeitungsprogramm mit neuer zeitlicher Abfolge von Bearbeitungswerkzeugen gefertigt wird.
Die Erfinder der vorliegenden Anmeldung haben nämlich erkannt, dass zum einen auf die im eingangs beschriebenen Stand der Technik als Zwischenspeicher verwendet Sortierstation ganz verzichtet werden kann, wenn ein Magazinplatz des Werkzeugmagazins als Zwischenspeicher „zweckentfremdet” wird, so dass nicht alle in dem Werkzeugmagazin vorhandenen Magazinplätze mit einem Bearbeitungswerkzug bestückt werden können, was auf den ersten Blick als unerwünscht erscheint.
Zum anderen kann nach Erkenntnis der Erfinder der vorliegenden Anmeldung die durch den Greifer der Sortierstation bereitgestellte Sortierfunktion durch die Werkzeugspindel ausgeübt werden, obwohl dies auf den ersten Blick auch abzulehnen ist, da die Werkzeugspindel während der Sortierarbeit keine produktive Arbeit an den Werkstücken verrichten kann.
Erfindungsgemäß wird jedoch ein besonderer Vorteil gerade dadurch erzielt, dass auf die zusätzliche Sortierstation verzichtet wird, die ein zusätzliches Bauteil darstellt, das zusätzliche Kosten, Wartungsarbeiten und Raum beansprucht, ohne selbst an der Bearbeitung der Werkstücke beteiligt zu sein, und daher die Maschinenverfügbarkeit reduziert.
Für mehrspindlige Bearbeitung wird die Sortierstation im Stand der Technik sogar mehrfach vorgesehen, so dass die erfindungsgemäße Lösung bei Werkzeugmaschinen mit zwei oder mehr Werkzugspindeln noch größere Vorteile bringt als bei Einspindelmaschinen.
Das neue Verfahren kann somit nicht nur vorteilhaft auf bestehenden Werkzeugmaschinen nachgerüstet werden kann, sondern es weist auch beim Einsatz an neuen, insbesondere mehrspindligen Werkzeugmaschinen konstruktive, produktionstechnische und Kosten-Vorteile auf.
Zudem haben die Erfinder erkannt, dass der Produktivitätsverlust, der ja nur die erste Bearbeitung eines Werkstückes nach einem neuen Bearbeitungsprogramm betrifft, über alles gesehen vernachlässigbar ist.
Auch der Verlust eines Magazinplatzes wiegt weniger schwer als gedacht, denn insbesondere Kettenmagazine können so dimensioniert werden, dass zumindest ein Magazinplatz als Zwischenspeicher verwendet werden kann. Dies gilt umso mehr, wenn die Bearbeitung der Werkstücke mit zwei oder mehr Werkzeugspindeln erfolgt, wobei jede Werkzeugspindel über ein eigenes Werkzeugmagazin oder ein entsprechend groß dimensioniertes gemeinsames Werkzugmagazin versorgt wird.
Es ist bei dem neuen Verfahren nicht zwingend erforderlich, dass die räumliche Abfolge der Bearbeitungswerkzeuge exakt der zeitlichen Abfolge der Bearbeitungswerkzeuge entspricht. Beispielsweise kann ein Bearbeitungswerkzeug, das im Ablauf des Bearbeitungsvorgangs sehr häufig benötigt wird, an einer fest definierten Lagerstelle gelagert werden (Festplatzcodierung), die danach ausgewählt sein kann, dass die erforderlichen Bewegungen des Werkzeugmagazins minimiert werden. Ein solches „fest codiertes” Bearbeitungswerkzeug würde somit aus der an sich vorgesehenen räumlichen Abfolge herausfallen.
Des Weiteren kann es sein, dass ein „übergroßes” Bearbeitungswerkzeug aufgrund seiner Abmessungen nur an bestimmten Lagerstellen innerhalb des Werkzeugmagazins abgelegt werden kann. Auch in diesem Fall würde das übergroße Bearbeitungswerkzeug aus der an sich vorgesehenen Abfolge herausfallen.
Angesichts dieser und anderer Sonderfälle genügt es, wenn nach dem Umsortieren die räumliche Abfolge der Bearbeitungswerkzeuge der zeitlichen Abfolge erfindungsgemäß „zumindest weitgehend” entspricht.
Die oben genannte Aufgabe ist daher vollständig gelöst.
Besonders bevorzugt ist es, wenn im Verlauf des Umsortierens zumindest einmal drei in der räumlichen Abfolge nebeneinanderliegende Magazinplätze erzeugt werden, von denen der erste leer und der zweite und dritte jeweils mit einem Bearbeitungswerkzeug bestückt ist, wobei zumindest das Bearbeitungswerkzeug in dem zweiten Magazinplatz verschieden ist von dem Bearbeitungswerkzeug, das in der zeitlichen Abfolge unmittelbar nach dem aktuell in die Werkzeugspindel eingespannten und zur Bearbeitung des Werkstückes verwendeten Bearbeitungswerkzeug verwendet werden soll, wobei an diesen drei Magazinplätzen folgende Abfolge von Schritten durchgeführt wird:

a) die Werkzeugspindel legt das zuvor benutzte Bearbeitungswerkzeug in dem ersten Magazinplatz ab,
b) die Werkzeugspindel entnimmt das Bearbeitungswerkzeug aus dem zweiten Magazinplatz und legt es in einem als Zwischenspeicher dienenden Magazinplatz ab,
c) die Werkzeugspindel entnimmt das in der zeitlichen Abfolge als nächstes zur Bearbeitung vorgesehene Bearbeitungswerkzeug aus dessen altem Magazinplatz und führt damit eine Bearbeitung des Werkstückes durch,
d) die Werkzeugspindel legt das Bearbeitungswerkzeug in dem zweiten Magazinplatz ab, und
e) die Werkzeugspindel entnimmt das Bearbeitungswerkzeug aus dem dritten Magazinplatz.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird unter dem Verfahrensschritt „die Werkzeugspindel legt ein Bearbeitungswerkzeug in einem Magazinplatz ab” sowohl ein Vorgang verstanden, bei dem die Werkzeugspindel unmittelbar im Pick-up-Verfahren ein Bearbeitungswerkzeug in einen Magazinplatz ablegt, der an eine dafür vorgesehene Übergabeposition gefahren wurde, als auch ein Vorgang, bei dem zwischen der Werkzeugspindel und der Übergabeposition eine Transfervorrichtung vorgesehen ist, die ein Bearbeitungswerkzeug aus der Werkzeugaufnahme an der Werkzeugspindel entnimmt, es zu der Übergabeposition transportiert und dort in den jeweiligen Magazinplatz ablegt.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird folglich unter dem Verfahrensschritt „die Werkzeugspindel entnimmt ein Bearbeitungswerkzeug aus einem Magazinplatz ” sowohl ein Vorgang verstanden, bei dem die Werkzeugspindel unmittelbar im Pick-up-Verfahren ein Bearbeitungswerkzeug aus einem Magazinplatz entnimmt, der an eine dafür vorgesehene Übergabeposition gefahren wurde, als auch ein Vorgang, bei dem zwischen der Werkzeugspindel und der Übergabeposition eine Transfervorrichtung vorgesehen ist, die an der Übergabeposition ein Bearbeitungswerkzeug aus dem Magazinplatz entnimmt, es zu der Werkzeugspindel transportiert und dort in die Werkzeugaufnahme an der Werkzeugspindel einsetzt.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird unter einem „Bearbeitungswerkzeug” ein Werkzeug verstanden, wie es üblicherweise bei Werkzeugmaschinen der in Rede stehenden Art mit Hilfe eines sogenannten Werkzeughalters, der mit Steilkegel (SK) oder als Hohlschaftkegel (HSK) versehen sein kann, in die Werkzeugaufnahme der Werkzeugspindel eingespannt wird. Der Einfachheit halber wird in der vorliegenden Beschreibung nicht zwischen dem eigentlichen Bearbeitungswerkzeug, z. B. einem Fräser oder einem Gewindeschneider, und dem Werkzeughalter unterschieden. Der Begriff Bearbeitungswerkzeug beinhaltet beide Teile gleichermaßen, sofern die Werkzeugmaschine mit Werkzeughaltern arbeitet. Bei Werkzeugmaschinen, bei denen die Bearbeitungswerkzeuge direkt in die Werkzeugaufnahme der Arbeitsspindel eingespannt werden, ist natürlich nur das Bearbeitungswerkzeug als solches gemeint.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird schließlich unter einem „Werkzeugmagazin” eine Vorrichtung verstanden, die räumlich festgelegt nebeneinander mehrere Magazinplätze aufweist, in denen Bearbeitungswerkzeuge gespeichert sind, die wahlweise in eine Werkzeugspindel überführt und dort eingespannt werden können. Das Werkzeugmagazin weist dazu eine Übergabeposition auf, an die die Magazinplätze gefahren werden, um dort im Pick-up-Verfahren oder mit Hilfe einer Transfervorrichtung in die Werkzeugspindel ein- und ausgewechselt zu werden.
Dabei kann das Kettenmagazin als stationäres als auch als mitfahrendes Kettenmagazin ausgebildet sein, wobei es auch möglich ist, das Kettenmagazin mit einem eigenen Fahrantrieb auszustatten, der es lediglich zu einem Werkzeugwechsel in den Arbeitsraum hinfährt oder -schwenkt.
Die Werkzeugmaschine kann als Fahrständermaschine mit vertikaler Werkzeugspindel ausgebildet sein, bei der die drei orthogonalen Bewegungsachsen (x, y, z) in dem Bearbeitungswerkzeug realisiert sind. Es können aber auch andere Werkzeugmaschinentypen verwendet werden, bei denen beispielsweise die Werkzeugspindel horizontal angeordnet ist und/oder die Bewegungsachsen ganz oder teilweise nicht in dem Bearbeitungswerkzeug sondern in dem Werkstück realisiert sind.
Bevorzugt ist es jedoch, wenn das Werkzeugmagazin als Kettenmagazin ausgebildet ist und die Werkzeugmaschine eine Fahrständermaschine ist, bei der der Werkzeugwechsel im Pick-up-Verfahren erfolgt, weil dann die Vorteile der vorliegenden Erfindung besonders wirksam zur Geltung kommen.
In einer Ausgestaltung ist es dann bevorzugt, wenn die Werkzeugspindel das aus dem dritten Magazinplatz aufgenommene Bearbeitungswerkzeug in einem als Zwischenspeicher dienenden Magazinplatz ablegt.
Dies ist dann der Fall, wenn auch das Bearbeitungswerkzeug in dem dritten Magazinplatz nicht das in der zeitlichen Abfolge als nächstes zu verwendende Bearbeitungswerkzeug ist, sondern auch in dem dritten Magazinplatz Platz für ein Bearbeitungswerkzeug geschaffen werden muss, das aus einem anderen Magazinplatz zur Bearbeitung entnommen und danach gemäß der der zeitlichen Abfolge entsprechenden neu zu etablierenden räumlichen Abfolge in den dritten Magazinplatz abzulegen ist.
Alternativ verwendet die Werkzeugspindel das aus dem dritten Magazinplatz aufgenommene Bearbeitungswerkzeug unmittelbar zur Bearbeitung des Werkstückes, weil es nämlich – ggf. zufällig – bereits das in der zeitlichen Abfolge als nächstes zu verwendende Bearbeitungswerkzeug ist und auch in den dritten magazinplatz wieder abgelegt werden kann.
Der als Zwischenspeicher dienende Magazinplatz kann dabei der alte Magazinplatz des zuvor verwendeten Bearbeitungswerkzeuges sein, das jetzt den zweiten Magazinplatz einnimmt. Der Zwischenspeicher „wandert” dann sozusagen durch die Magazinplätze.
Alternativ ist der als Zwischenspeicher vorgesehene Magazinplatz fest vorgegeben. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn auch übergroße Bearbeitungswerkzeuge verwendet werden, die mehr als einen Magazinplatz benötigen.
In diesem Zusammenhang ist in einer Weiterbildung vorgesehen, dass die Werkzeugspindel zwischen den Schritten d) und e) das in dem Zwischenspeicher zwischengelagerte Bearbeitungswerkzeug entnimmt und es in dem alten Magazinplatz des zuvor benutzten Bearbeitungswerkzeugs ablegt.
Weil der Zwischenspeicher festgelegt ist, kann er auf diese Weise geräumt werden, bevor ein Bearbeitungswerkzeug aus dem Magazinplatz, in den das in der zeitlichen Abfolge nächste Bearbeitungswerkzeug dann abgelegt werden soll, entfernt und in dem Zwischenspeicher abgelegt wird.
Wenn zumindest ein übergroßes Bearbeitungswerkzeug in dem Werkzeugmagazin abgelegt ist, das drei nebeneinanderliegende Magazinplätze besetzt, ist in einer Weiterbildung vorgesehen, dass der Zwischenspeicher drei vorzugsweise nebeneinanderliegende Magazinplätze umfasst, und dass im Verlauf des Umsortieren zumindest einmal folgende Abfolge von Schritten an fünf in der räumlichen Abfolge nebeneinanderliegenden Magazinplätzen durchgeführt wird, von denen der erste leer und der zweite bis fünfte jeweils mit einem Bearbeitungswerkzeug bestückt ist:

a) die Werkzeugspindel legt das zuvor benutzte Bearbeitungswerkzeug in dem ersten Magazinplatz ab,
b) die Werkzeugspindel entnimmt nacheinander die Bearbeitungswerkzeuge aus dem zweiten, dritten und vierten Magazinplatz und legt sie in dem Zwischenspeicher ab,
c) die Werkzeugspindel entnimmt das in der zeitlichen Abfolge als nächstes zur Bearbeitung vorgesehene übergroße Bearbeitungswerkzeug aus dessen drei alten Magazinplätzen und führt damit eine Bearbeitung des Werkstückes durch,
d) die Werkzeugspindel legt das übergroße Bearbeitungswerkzeug in dem zweiten, dritten und vierten Magazinplatz ab, und
e) die Werkzeugspindel entnimmt das Bearbeitungswerkzeug aus dem fünften Magazinplatz.

Auf diese Weise kann auch ein übergroßes Bearbeitungswerkzeug in die zeitliche Abfolge einsortiert werden, was mit dem bekannten Verfahren nicht möglich ist.
Auch hier ist es möglich, drei nebeneinander liegende, aber wandernde Magazinplätze als Zwischenspeicher zu verwenden, oder einen festen Zwischenspeicherplatz vorzusehen, der geräumt wird, bevor die Werkzeugspindel nach dem Ablegen des übergroßen Bearbeitungswerkzeuges den nächsten Leerplatz an dem fünften Magazinplatz schafft oder das dort abgelegte Bearbeitungswerkzeug am Werkstück einsetzt, wenn es das in der zeitlichen Abfolge nächste Bearbeitungswerkzeug sein sollte.
Dabei entnimmt die Werkzeugspindel nacheinander die drei in dem Zwischenspeicher zwischengelagerten Bearbeitungswerkzeuge und legt sie in den drei alten Magazinplätzen des übergroßen Bearbeitungswerkzeugs ab.
Je nach dem, wie sehr die beim Bestücken des Werkzeugmagazins anfänglich entstandene räumliche Abfolge der Bearbeitungswerkzeuge von der zeitlichen Abfolge abweicht, werden einige oder alle der obigen Schritte während der ersten Bearbeitung eines Werkstückes nach einem neuen Bearbeitungsprogramm mehrfach durchgeführt. Auf jeden Fall ist sichergestellt, dass nach dem Ende der ersten Bearbeitung alle Bearbeitungswerkzeuge in einer räumlichen Abfolge in dem Werkzeugmagazin liegen, die der zeitlichen Abfolge entspricht, soweit nicht für bestimme Bearbeitungswerkzuge feste Magazinplätze vorgesehen sind.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
1 in schematischer Seitenansicht, eine vereinfachte Darstellung einer Werkzeugmaschine, auf der das neue Verfahren durchgeführt wird;
2 die Werkzeugmaschine aus 1 bei einem Werkzeugwechsel;
3a) bis 3h) eine schematische Draufsicht eines auszugsweise dargestellten Werkzeugmagazins in verschiedenen Stadien des Umsortierens der Bearbeitungswerkzeuge mit wanderndem Zwischenspeicher;
4a) bis 4b) eine weitere schematische Draufsicht eines auszugsweise dargestellten Werkzeugmagazins in verschiedenen Stadien des Umsortierens der Bearbeitungswerkzeuge mit festem Zwischenspeicher; und
5 in einer Darstellung wie 4 das Umsortieren für ein übergroßes Bearbeitungswerkzeug.
In 1 ist in einer schematischen und nicht maßstabsgetreuen Seitenansicht eine Werkzeugmaschine dargestellt, die in ihrer Gesamtheit mit der Bezugsziffer 10 bezeichnet ist.
Die Werkzeugmaschine 10 besitzt einen Fahrständer 12, der über eine erste Schlittenführung 14 auf einem Kreuzteil 16 angeordnet ist. Der Fahrständer 12 kann mit Hilfe der ersten Schlittenführung 14 auf dem Kreuzteil 16 in Richtung einer Achse verfahren werden, die üblicherweise als y-Achse bezeichnet wird und hier mit einem Pfeil 18 symbolisch dargestellt ist. Es versteht sich, dass der Fahrständer 12 auf der ersten Schlittenführung 14 motorisch verfahren wird, wobei ein entsprechender Antrieb hier aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt ist.
Das Kreuzteil 16 ist über eine zweite Schlittenführung 20 auf einem Maschinengestell 22 gelagert. Die zweite Schlittenführung 20 ermöglicht eine Bewegung des Kreuzteils 16 entlang einer zweiten Achse, die hier bei der Bezugsziffer 24 dargestellt ist. Die Bezugsziffer 24 bezeichnet die so genannte X-Achse. Es versteht sich, dass auch die Bewegung des Kreuzteils 16 auf der zweiten Schlittenführung 20 mit Hilfe eines geeigneten Antriebs erfolgt, der hier aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt ist.
An dem Fahrständer 12 ist ein Spindelkopf 25 mit einer darin drehbar gelagerten Werkzeugspindel 26 vertikal hängend gelagert. Die Werkzeugspindel 26 besitzt an ihrem unteren Ende eine Spindelaufnahme 28, in die in bekannter Weise ein Werkzughalter 29 mit einem daran befestigten Bearbeitungswerkzeug 30 eingespannt werden kann. Typischerweise ist der Werkzeughalter standardisiert und vom Steilkegel(SK)- oder Hohlschaftkegel(HSK)-Typ. Die Werkzeugspindel 26 ist dazu ausgebildet, das Bearbeitungswerkzeug 30 um ihre Spindelachse 32 zu rotieren, was mit einem Pfeil 34 dargestellt ist. Typischerweise ist die Werkzeugspindel 26 in der Lage, das Bearbeitungswerkzeug 30 mit mehreren tausend Umdrehungen pro Minute zu rotieren, um insbesondere eine Bohr- und Fräsbearbeitung von metallischen Werkstücken zu ermöglichen.
Die Werkzeugspindel 26 kann an dem Fahrständer 12 in Richtung eines Pfeils 36, hier also in vertikaler Richtung, verfahren werden. Dementsprechend ist die Werkzeugspindel 26 über eine dritte Schlittenführung 38 an dem Fahrständer 12 gelagert. Die Bewegung der Werkzeugspindel 26 in Richtung des Pfeils 36 wird üblicherweise als Z-Achse bezeichnet. Typischerweise verlaufen die drei Schlittenführungen 14, 20 und 38 für die drei Bewegungsachsen 18, 24, 36 orthogonal zueinander.
Die Werkzeugmaschine 10 ist also eine Fahrständermaschine mit vertikaler Werkzeugspindel 26 bei der alle drei Bewegungsachsen 18, 24, 36 in dem Bearbeitungswerkzeug 30 realisiert sind.
Mit der Bezugsziffer 40 ist ein auf dem Maschinengestell gelagerter Werkstücktisch bezeichnet, auf dem ein zu bearbeitendes Werkstück 42 aufgespannt ist. Die Bezugsziffer 44 bezeichnet ein Gehäuse, das die bislang beschriebenen Komponenten der Werkzeugmaschine 10 einschließt. Mit der Bezugsziffer 46 ist schließlich eine Steuereinheit bezeichnet, mit deren Hilfe sämtliche Bewegungen der Werkzeugmaschine 10 sowie Hilfsaggregate (Kühlmittelzufuhr, Druckluft sowie das nachfolgend beschriebene Werkzeugmagazin) gesteuert werden.
Auf diese Weise kann das Bearbeitungswerkzeug 30 in einem mit 48 bezeichneten Arbeitstraum verfahren werden, um dort das Werkstück 42 zu bearbeiten.
Während dieser Bearbeitung kommen unterschiedliche Bearbeitungswerkzeuge 30 zum Einsatz, die in einem in 1 nur sehr schematisch dargestellten Werkzeugmagazin 50 vorrätig gehalten werden.
Das Werkzeugmagazin 50 ist in 2 genauer zu erkennen. Es besitzt eine hin – und herfahrbare, in sich geschlossene Kette 52, an der eine Vielzahl von Magazinplätzen 54 in Form von Haltern angeordnet sind. Die Halter sind hier schematisch als zangenartige Elemente dargestellt, die zum Aufnehmen von jeweils einem mit einem Bearbeitungswerkzeug 30 bestückten Werkzeughalter 29 dienen.
Die Kette 52 ist an einer in sich geschlossenen, horizontal angeordneten Kettenlaufbahn 56 gelagert. Die Kettenlaufbahn 56 ist über Stützen 58 mit dem Maschinengestell 22 fest verbunden. Das Werkzeugmagazin 50 ist in dem gezeigten Ausführungsbeispiel also ein stationäres Kettenmagazin, das um das Kreuzteil 16 der Werkzeugmaschine 10 herum angeordnet ist, und deren Kette 52 in einer horizontalen Ebene umläuft, die durch die x- und y-Achse 24, 18 aufgespannt wird.
Zum Werkzeugwechsel fährt der Fahrständer in y-Richtung 18 nach hinten, in 1 also nach rechts. Dies ist der in 2 gezeigte Zustand. Die Werkzeugspindel 26 befindet sich jetzt oberhalb einer mit 59 bezeichneten Übergabeposition, in der sich in dem Zustand gemäß 2 ein Leerplatz befindet, also ein leerer Magazinplatz 54, in den die Werkzeugspindel 26 nun den Werkzeughalter 29 mit dem bisher im Einsatz gewesenen Bearbeitungswerkzeug 30 ablegt. Dann verfährt die Kette 52 einen bestückten Magazinplatz 54 in die Übergabeposition 59 unter die Werkzeugspindel 26, in dem sich ein Werkzeughalter 29 mit einem jetzt zum Einsatz vorgesehenen Bearbeitungswerkzeug 30 befindet. Diese Art des Werkzeugwechsels wird als Pick-up-Verfahren bezeichnet.
Die Bearbeitungswerkzeuge sind dabei soweit wie möglich in einer räumlichen Abfolge so nebeneinander in den Magazinplätzen 54 abgelegt, wie sie zeitlich nacheinander zum Einsatz kommen, weil dann die Kette 52 zwischen den einzelnen Werkzugwechseln nur geringfügig um einen Magazinplatz 54 verfahren werden muss, was die Werkzeugwechselzeit erhöht und die Lebensdauer der Kette 52 verlängert. Die räumliche Abfolge entspricht also im Wesentlichen der zeitlichen Abfolge.
Wenn auf der Werkzeugmaschine ein Werkstück 42 nach einem neuen, in der Steuereinheit abgelegten Bearbeitungsprogramm bearbeitet werden soll, werden hierzu ggf. neue Bearbeitungswerkzeuge 30 in die Magazinplätze 54 eingelegt oder gegen vorhandene ausgetauscht. Die räumliche Abfolge der Bearbeitungswerkzeuge 30 stimmt dann in den meisten Fällen nicht mehr mit der zeitlichen Abfolge überein, in der die Bearbeitungswerkzeuge 30 zum Einsatz kommen, so dass die Bearbeitungswerkzeuge 30 umsortiert werden müssen,
Gleiches gilt, wenn das Werkzeugmagazin 50 völlig neu mit Bearbeitungswerkzeugen 30 bestückt wird und die Bearbeitungswerkzeuge 30 dabei in willkürlicher räumlicher Abfolge in die Magazinplätze eingelegt werden, weil dies für das Personal einfacher und vor allem schneller zu erledigen geht. Ferner können selbst dann, wenn versucht wird, die Bearbeitungswerkzeuge in der räumlichen Abfolge in Übereinstimmung mit der zeitlichen Abfolge abzulegen, Fehler auftreten.
Schließlich kommt es zu Abweichungen zwischen der räumlichen und zeitlichen Abfolge auch dann, wenn im laufenden Betrieb ein verschlissenes Bearbeitungswerkzeug gegen ein neues sogenanntes Schwesterwerkzeug ausgetauscht wird, das an einer beliebigen Stelle im Werkzeugmagazin platziert ist und erst bei seinem späteren Einsatz automatisch richtig in die räumliche Abfolge einsortiert werden soll.
Um die existierende räumliche Abfolge zumindest im Wesentlichen in Übereinstimmung mit der zeitlichen Reihenfolge zu bringen, werden bei der ersten Bearbeitung eines Werkstückes 42 nach einem neuen Bearbeitungsprogramm im Wechselspiel zwischen Werkzeugspindel 26 und Werkzeugmagazin 50 die Bearbeitungswerkzeuge 30 umsortiert.
Wie dies erfolgt, wird jetzt im Zusammenhang mit den 3 bis 5 beschrieben, in denen jeweils ein Ausschnitt des Werkzeugmagazins 50 in schematischer Draufsicht gezeigt ist. Ferner ist schematisch die Werkzeugspindel 26 angedeutet.
In den 3a) bis 3h) ist ein Sortierverfahren beschrieben, bei dem ein ”wandernder” Zwischenspeicher verwendet wird. Mit anderen Worten, zu unterschiedlichen Zeitpunkten werden unterschiedliche Magazinplätze als Zwischenspeicher verwendet.
3a zeigt eine Ausgangssituation, in der die Magazinplätze mit a bis z bezeichnet sind, wobei die Bearbeitungswerkzeuge mit 1 bis 7 beschrieben sind. Die zeitliche Abfolge, in der die Bearbeitungswerkzeuge eingesetzt werden sollen, entspricht Ihrer Nummerierung, also zunächst das Bearbeitungswerkzeug 1, dann das Bearbeitungswerkzeug 2 usw.
Die räumliche Abfolge, in der die Bearbeitungswerkzeuge in dem Werkzeugmagazin 50 abgelegt sind, entspricht der alphabetischen Benennung, also a, b, c usw.
Ziel des Sortierverfahrens ist es, dass das Bearbeitungswerkzeug 1 in den Magazinplatz a, das Bearbeitungswerkzeug 2 in den Magazinplatz b usw. abgelegt wird, so dass die zeitliche Abfolge der räumlichen Abfolge entspricht.
In dem Verfahrenszustand gemäß 3a) sind die drei Magazinplätze a, b und c, die räumlich unmittelbar nebeneinander liegen, so bestückt, dass der Magazinplatz a leer ist und die Magazinplätze b und c die Werkzeuge 5 und 6 beinhalten, also gerade nicht die Werkzeuge, die nach dem Bearbeitungswerkzeug 1 zum Einsatz kommen sollen, das in der Werkzeugspindel 26 eingespannt ist. Das in der zeitlichen Abfolge als nächstes benötigte Bearbeitungswerkzeug 2 befindet sich in dem Magazinplatz y. Der Magazinplatz d ist leer und dient als erstes als Zwischenspeicher 62.
Die Übergabeposition 59 ist in 3a) bereits mit dem Magazinplatz a besetzt, so dass die Werkzeugspindel 26 das Werkzeug 1 jetzt in den Magazinplatz a ablegen kann. Danach bewegt das Werkzeugmagazin 15 die Magazinplätze um einen Schritt gegen den Uhrzeigersinn, so dass der Magazinplatz b in die Übergabeposition 59 gelangt. Diese Situation ist in 3b) dargestellt.
Die Werkzeugspindel 26 entnimmt jetzt das Bearbeitungswerkzeug 5 aus dem Magazinplatz b, woraufhin das Werkzeugmagazin die Magazinplätze weiter gegen den Uhrzeigersinn bewegt, bis der Magazinplatz d in der Übergabeposition 59 zu finden ist. Diese Situation ist in der 3c) dargestellt.
Das Bearbeitungswerkzeug 5 wird jetzt in den zuvor leeren Magazinplatz d abgelegt, der somit als wandernder oder „temporärer” Zwischenspeicher 62 dient. Danach bewegt das Werkzeugmagazin die Magazinplätze im Uhrzeigersinn, bis der Magazinplatz y mit dem Bearbeitungswerkzeug 2 in die Übergabeposition 59 gelangt, da das Bearbeitungswerkzeug 2 das in der zeitlichen Abfolge nächste Bearbeitungswerkzeug ist, das zum Einsatz kommen soll. Diese Situation ist in 3d) dargestellt.
Die Werkzeugspindel 26 entnimmt jetzt das Bearbeitungswerkzeug 2 aus dem Magazinplatz y und bearbeitet das in 3 nicht gezeigte Werkstück, während zeitgleich das Werkzeugmagazin die Magazinplätze gegen den Uhrzeigersinn so verfährt, dass der Magazinplatz b in der Übergabeposition 59 zu liegen kommt. Diese Situation ist in 3e) dargestellt.
Nachdem der Einsatz des Bearbeitungswerkzeuges 2 beendet ist, legt die Werkzeugspindel 26 es in dem Magazinplatz b ab, woraufhin das Werkzeugmagazin die Magazinplätze gegen den Uhrzeigersinn um einen Schritt weiter verfährt, so dass der Magazinplatz c mit dem Bearbeitungswerkzeug 6 in der Übergabeposition 59 zu liegen kommt. Diese Situation ist in 3f) dargestellt.
Die Werkzeugspindel 26 entnimmt jetzt das Bearbeitungswerkzeug 6, so dass der Magazinplatz c frei wird zur Aufnahme des Bearbeitungswerkzeuges 3.
Daraufhin verfährt das Werkzeugmagazin die Magazinplätze gegen den Uhrzeigersinn, so, dass das Bearbeitungswerkzeug 6 in den Magazinplatz y abgelegt werden kann, der jetzt als Zwischenspeicher 62 dient. Diese Situation ist in 3g) dargestellt.
Jetzt verfährt das Werkzeugmagazin die Magazinplätze wieder gegen den Uhrzeigersinn, bis der Magazinplatz e mit dem Bearbeitungswerkzeug 3 in der Übergabeposition 59 zu finden ist. Diese Situation ist in 3h) gezeigt.
Das Bearbeitungswerkzeug 3 wird jetzt von der Werkzeugspindel 26 aufgenommen, um damit das Werkstück weiter zu bearbeiten. Währenddessen verfährt das Werkzeugmagazin die Magazinplätze so im Uhrzeigersinn, dass der Magazinplatz c in der Übergabeposition 59 zu liegen kommt.
Wenn die Bearbeitung mit dem Bearbeitungswerkzeug 3 beendet ist, kann die Werkzeugspindel 26 es somit in dem Magazinplatz c ablegen.
Auf diese Weise wurden während der Bearbeitung des Werkstückes mit den Werkzeugen 1, 2 und 3 diese so umsortiert, dass sie jetzt in den Magazinplätzen a, b und c liegen, insoweit stimmt also die räumliche Abfolge jetzt mit der zeitlichen Abfolge überein.
Während in der 3 ein ”wandernder” Zwischenspeicher verwendet wird, wird bei dem Verfahren gemäß 4a) und 4b) die Verwendung eines festen Zwischenspeichers 62 beschrieben.
In der 4 ist zur Vereinfachung eine andere Darstellung des Werkzeugmagazins 50 gewählt als in 3, das Werkzeugmagazin 50 ist hier ”abgewickelt”, so dass die Magazinplätze a bis z nebeneinander liegen. Die alphabetische Reihenfolge a bis z entspricht wiederum der räumlichen Abfolge, die mit der zeitlichen Abfolge der Bearbeitungswerkzeuge 1 bis 7 in Übereinstimmung gebracht werden soll.
Der Magazinplatz e ist als dauerhafter Zwischenspeicher 62 vorgesehen.
In der Ausgangssituation der 4a) ist der Magazinplatz a leer geräumt, der Zwischenspeicher 62, e ist ebenfalls leer. Das Bearbeitungswerkzeug 1 befindet sich in der Werkzeugspindel 26, die damit das Werkstück bereits bearbeitet hat.
In einem ersten Schritt, der durch den Pfeil (1) gekennzeichnet ist, legt die Werkzeugspindel 26 jetzt das Bearbeitungswerkzeug 1 in den Magazinplatz a ab.
Danach entnimmt es das Bearbeitungswerkzeug 6 aus dem Magazinplatz b und legt es in den Zwischenspeicher e ab, was insgesamt durch den Pfeil (2) dargestellt ist. Dieser Vorgang erfolgt wie bei dem Vorgang gemäß 3 dadurch, dass das Werkzeugmagazin die entsprechenden Magazinplätze in die Übergabeposition fährt, wo die Aufnahme oder das Ablegen des jeweiligen Werkzeuges im Pick-up Verfahren unmittelbar durch die Werkzeugspindel erfolgt.
Als nächstes wird das Bearbeitungswerkzeug 2 aus dem Magazinplatz y entnommen. Dies ist durch den Pfeil (3) dargestellt.
Danach wird das Bearbeitungswerkzeug 2 zur Bearbeitung des Werkstückes verwendet und dann in den Magazinplatz b abgelegt, was durch den Pfeil (4) dargestellt ist.
Die sich ergebende Situation ist in 4b) dargestellt, wo jetzt die Bearbeitungswerkzeuge 1 und 2 nebeneinander in den Magazinplätzen a und b liegen, während das Bearbeitungswerkzeug 6 in den Zwischenspeicher e, 62 abgelegt ist. Als nächstes wird jetzt der Zwischenspeicher e, 62 geleert, indem das Werkzeug 6 in den Magazinplatz y überführt wurde, an dem sich zuvor noch das zuvor verwendete, also das Bearbeitungswerkzeug 2 befand. Dies ist durch den Pfeil (5) dargestellt.
Das nächste zu verwendende und danach abzulegende Bearbeitungswerkzeug ist die Nr. 3, es muss in der räumlichen Abfolge in den Magazinplatz c abgelegt werden, der aktuell noch durch das Bearbeitungswerkzeug 7 belegt ist. Dieses Bearbeitungswerkzeug 7 wird jetzt mit Hilfe der Werkzeugspindel 26 in den Zwischenspeicher e abgelegt, was durch einen Pfeil (6) dargestellt ist.
Als nächstes wird dann das Bearbeitungswerkzeug 3 aus dem Magazinplatz z in die Werkzeugspindel 26 aufgenommen und zur Bearbeitung des Werkstückes verwendet, dies ist durch einen Pfeil (7) dargestellt.
Danach wird das Bearbeitungswerkzeug 3 in den Magazinplatz c abgelegt, was durch einen Pfeil (8) dargestellt ist.
Das nächste in der Abfolge zu verwendende Bearbeitungswerkzeug 4 befindet sich bereits in dem Magazinplatz d, so dass es jetzt in die Spindel 26 eingespannt und nach erfolgter Bearbeitung des Werkstückes wieder in den Magazinplatz d abgelegt werden kann.
In 5 ist ein Verfahren gezeigt, das ähnlich dargestellt und beschrieben wird, wie das Verfahren gemäß 4.
Im Unterschied zu der 4 befindet sich in 5 in den Magazinplätzen t, u und v ein übergroßes Bearbeitungswerkzeug, das in dem Magazinplatz u abgelegt ist, aber durch seine Breite die Magazinplätze t und v mit blockiert. Es handelt sich um das Bearbeitungswerkzeug 2', das nach dem Bearbeitungswerkzeug 1 zum Einsatz kommen soll, das bereits in die Werkzeugspindel 26 eingespannt ist.
Die Magazinplätze g, h und i werden als Zwischenspeicher 62 vorrätig gehalten, alle anderen Magazinplätze b, c, d, e, f, w, x, y und z sind mit Bearbeitungswerkzeugen belegt.
In einem ersten Schritt legt die Werkzeugspindel 26 jetzt das Bearbeitungswerkzeug 1 in den Magazinplatz a ab, was durch einen Pfeil (1) dargestellt ist. Danach werden nacheinander die Bearbeitungswerkzeuge 3, 7 und 8 aus den Magazinplätzen b, c und d entnommen und in die Magazinplätze i, h und g abgelegt, was durch Pfeile (2), (3) und (4) dargestellt ist.
Als nächstes wird dann das übergroße Bearbeitungswerkzeug 2' aus dem Magazinplatz u entnommen und in die Werkzeugspindel 26 eingespannt, wodurch die Magazinplätze t, u und v frei werden.
Nach der Bearbeitung wird das übergroße Bearbeitungswerkzeug 2' in den Magazinplatz c abgelegt, wobei es die Magazinplätze b und d mit blockiert. Dies ist durch den Pfeil (6) dargestellt.
Dann wird der Magazinplatz e geleert, indem das dort gelagerte Bearbeitungswerkzeug 10 in einem der Plätze t, u oder v überführt wird. Dies ist durch einen Pfeil (7) dargestellt.
Sofern die Magazinplätze g, h und i hier als fester Zwischenspeicher 62 verwendet werden sollen, müssen analog zu den Verfahren gemäß 4 jedoch die Werkzeuge 3, 7 und 8 aus den Magazinplätzen g, h und i in die frei gewordenen Magazinplätze t, u und v überführt werden.
Danach kann dann das Bearbeitungswerkzeug 10 in einem der Magazinplätze g, h und i überführt werden.
Nachdem dann das Bearbeitungswerkzeug 3 aus dem Magazinplatz i im Einsatz war und in dem Magazinplatz e abgelegt wurde, muss der Zwischenspeicher erneut geleert werden, bevor das Bearbeitungswerkzeug 10 aus dem Magazinplatz e dort abgelegt werden kann, um den Magazinplatz e für das Bearbeitungswerkzeug 4 aus dessen altem Magazinplatz w am Werkstück verwendet und dann dort abgelegt werden kann.
Auf diese Weise ist sichergestellt, dass der Zwischenspeicher g, h und i immer drei nebeneinander liegende Magazinplätze enthält, so dass jederzeit ein übergroßes Bearbeitungswerkzeug zwischengespeichert und damit auch in die räumliche Abfolge gemäß seiner Position in der zeitlichen Abfolge einsortiert werden kann.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

EP 1870200 B [0002]
DE 4311469 C1 [0003, 0004, 0007]
EP 1870200 B1 [0007]
DE 4304361 A1 [0017]

Claims

Verfahren zum Bearbeiten eines Werkstücks (42), insbesondere zum spanabhebenden Bearbeiten eines metallischen Werkstücks, auf einer Werkzeugmaschine (10), die zumindest eine Werkzeugspindel (26) zum Einspannen eines Bearbeitungswerkzeugs (1–10; 30) und zumindest ein Werkzeugmagazin (50) mit einer Vielzahl von Magazinplätzen (a–z; 54) aufweist, die mit einer Vielzahl von Bearbeitungswerkzeugen (1–10) in einer räumlichen Abfolge zueinander bestückt sind, wobei das Werkstück (42) mit einer definierten zeitlichen Abfolge von Bearbeitungswerkzeugen (1–10) bearbeitet wird, die nacheinander durch die Werkzeugspindel (26) aus dem Werkzeugmagazin (50) entnommen und nach entsprechender Bearbeitung des Werkstückes (42) wieder in dem Werkzeugmagazin (50) abgelegt werden, wobei die Bearbeitungswerkzeuge (1–10) im Zusammenhang mit der Bearbeitung eines vorgegebenen Werkstückes (42) in dem Werkzeugmagazin (50) so umsortiert werden, dass die räumliche Abfolge (a–z) zumindest weitgehend der zeitlichen Abfolge (1–10) entspricht, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Werkzeugmagazin (50) zumindest ein Magazinplatz (d, y; e; g, h, i) als Zwischenspeicher (62) vorgesehen ist, in den die Werkzeugspindel (26) ein Bearbeitungswerkzeug 5, 6; 6, 7; 3, 7, 8) umlagert, um in der räumlichen Abfolge einen freien Magazinplatz (b, c)) zu schaffen.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Verlauf des Umsortierens zumindest einmal drei in der räumlichen Abfolge nebeneinanderliegende Magazinplätze (a, b, c) erzeugt werden, von denen der erste (a) leer und der zweite (b) und dritte (c) jeweils mit einem Bearbeitungswerkzeug (5, 6) bestückt ist, wobei zumindest das Bearbeitungswerkzeug (5) in dem zweiten Magazinplatz (b) verschieden ist von dem Bearbeitungswerkzeug (2), das in der zeitlichen Abfolge unmittelbar nach dem aktuell in die Werkzeugspindel (26) eingespannten und zur Bearbeitung des Werkstückes (42) verwendeten Bearbeitungswerkzeug (1) verwendet werden soll, und dass an diesen drei Magazinplätzen (a, b, c) folgende Abfolge von Schritten durchgeführt wird: a) die Werkzeugspindel (26) legt das zuvor benutzte Bearbeitungswerkzeug (1) in dem ersten Magazinplatz (a) ab, b) die Werkzeugspindel (26) entnimmt das Bearbeitungswerkzeug (5) aus dem zweiten Magazinplatz (b) und legt es in einem als Zwischenspeicher dienenden Magazinplatz (d) ab, c) die Werkzeugspindel (26) entnimmt das in der zeitlichen Abfolge als nächste zur Bearbeitung vorgesehene Bearbeitungswerkzeug (2) aus dessen altem Magazinplatz (y) und führt damit eine Bearbeitung des Werkstückes (42) durch, d) die Werkzeugspindel (26) legt das Bearbeitungswerkzeug (2) in dem zweiten Magazinplatz (b) ab, und e) die Werkzeugspindel (26) entnimmt das Bearbeitungswerkzeug (6) aus dem dritten Magazinplatz (c).
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkzeugspindel (26) im Zusammenhang mit Schritt e) das aus dem dritten Magazinplatz (c) aufgenommene Bearbeitungswerkzeug (6) in einem als Zwischenspeicher dienenden Magazinplatz (y) ablegt.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkzeugspindel (26) im Zusammenhang mit Schritt e) das aus dem dritten Magazinplatz aufgenommene Bearbeitungswerkzeug zur Bearbeitung des Werkstückes.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkzeugspindel (26) nach Schritt d) und vor Schritt e) das in dem Zwischenspeicher (e; i) zwischengelagerte Bearbeitungswerkzeug ((6; 3) entnimmt und es in dem alten Magazinplatz (y; u) des zuvor benutzten Bearbeitungswerkzeugs (2; 2') ablegt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein übergroßes Bearbeitungswerkzeug (2') in dem Werkzeugmagazin (50) abgelegt ist, das drei nebeneinanderliegende Magazinplätze (t, u, v) besetzt, und dass der Zwischenspeicher (62) drei vorzugsweise nebeneinanderliegende Magazinplätze (g, h, i) umfasst, wobei im Verlauf des Umsortieren zumindest einmal folgende Abfolge von Schritten an fünf in der räumlichen Abfolge nebeneinanderliegenden Magazinplätzen (a, b, c, d, e) durchgeführt wird, von denen der erste (a) leer und der zweite bis fünfte (b, c, d, e) jeweils mit einem Bearbeitungswerkzeug (3, 7, 8, 10) bestückt ist: a) die Werkzeugspindel (26) legt das zuvor benutzte Bearbeitungswerkzeug (1) in dem ersten Magazinplatz (a) ab, b) die Werkzeugspindel (26) entnimmt nacheinander die Bearbeitungswerkzeuge (3, 7, 8) aus dem zweiten, dritten und vierten Magazinplatz (b, c, d) und legt sie in dem Zwischenspeicher (62) ab, c) die Werkzeugspindel (26) entnimmt das in der zeitlichen Abfolge als nächstes zur Bearbeitung vorgesehene übergroße Bearbeitungswerkzeug (2') aus dessen drei alten Magazinplätzen (t, u, v) und führt damit eine Bearbeitung des Werkstückes (42) durch, d) die Werkzeugspindel (26) legt das übergroße Bearbeitungswerkzeug (2') in dem zweiten, dritten und vierten Magazinplatz (b, c d) ab, e) die Werkzeugspindel entnimmt das Bearbeitungswerkzeug (10) aus dem fünften Magazinplatz (e).
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkzeugspindel (26) nach Schritt d) und vor Schritt e) nacheinander die drei in dem Zwischenspeicher (62) zwischengelagerten Bearbeitungswerkzeuge (3, 7, 8) entnimmt und sie in den drei alten Magazinplätzen (t, u, v) des übergroßen Bearbeitungswerkzeuges (2') ablegt.