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Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Prozessgestaltung bei einer Maschinenbeschickung und/oder Maschinenentnahme für Bearbeitungsmaschinen nach dem Oberbegriff des Hauptanspruches.
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Bekannt sind bei Bearbeitungsmaschinen eine Vielzahl von Wechselsystemen unterschiedlichster Art zum Austausch von Werkzeugen, Werkstücken, Messmitteln oder anderer Elemente wie beispielsweise Hilfsvorrichtungen. Werden technologisch im Bearbeitungsprozess mehrere verschiedene Werkzeuge bei einer Bearbeitung eines einzelnen Werkstückes benötigt, werden in der Regel Werkzeugwechsler einschließlich zugehöriger Werkzeugmagazine eingesetzt. Wenn es sich nicht um eine Einzelteilfertigung handelt werden die einzelnen Werkstücke zu unterschiedlich großen Losen zusammengefasst. Bekannte Einrichtungen zum mechanisierten oder teilautomatisierten Werkstückwechsel sind z. B. Handhabungseinheiten, sogenannte Transfersysteme oder auch Industrieroboter. Oft arbeiten diese gemeinsam mit Magazinen zusammen aus denen die Werkstücke automatisch entnommen werden können. An üblichen derartigen Systemen ist ein Elementewechsel oft hauptzeitparallel zur Bearbeitung möglich. Jedoch ist mit den bekannten Systemen kein gleichzeitiges Arbeiten des Werkstückwechselsystems und des Elementewechselns möglich. Oftmals haben die Werkzeuge oder Werkstücke verschiedenen Größen und Formen, weswegen die Beschickungs- und Entnahmeeinrichtungen so ausgelegt werden müssen, dass sie sehr universell Größen und Formen handhaben können, was letztlich zu komplizierten und aufwändigen Konstruktionen und Handhabeeinrichtungen führt. Zudem ist dadurch ein erhöhter Platzbedarf erforderlich. Aus der
DE 10 2010 001 724 A1 ist ein nur relativ wenig Platz benötigendes Regalmagazin bekannt, bei dem die Regale mittels eines Hubwagens positioniert werden können. Zwischen Regal bzw. zwei Regalen und der Handhabungseinheit ist eine zusätzliche Hubeinheit angeordnet ist, welche die einzelnen Fächer aus dem Regal übernehmen kann und dadurch einen Elementetausch ermöglicht, während die Handhabungseinheit arbeitet. Allerdings müssen die einzelnen Elemente bei dieser Lösung punktgenau positioniert werden und es können auch nur eine Art von Elementen in Regal bevorratet bzw. getauscht werden.
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Bekannt ist aus der
EP 10004 393 B1 eine Werkzeugmaschinen-Anordnung mit einer Vorrichtung für einen automatischen Werkzeugwechsel mit einen Regal und wenigstens einem als Werkzeugwechsler dienenden Roboter, bei der die Werkzeugaufnahme Regale bei Gebrauch ortsfest oder statisch sind und Steckaufnahmen für die Werkzeuge aufweisen und die Werkzeuge allein durch Schwerkraft gehalten werden. Der Roboter ist mit wenigstens 6 Achsen oder sechs Freiheitsgraden ausgerüstet. Dabei soll der Werkzeugwechsel ohne Rückstellung des Spindelkopfes in eine bestimmte vorgegebene Ausgangsposition erfolgen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde ein Verfahren und eine zugehörige Vorrichtung zur Prozessgestaltung bei einer Maschinenbeschickung und Maschinenentnahme für Bearbeitungsmaschinen mit einer Handhabungseinheit zu schaffen, welche es ermöglicht Werkstücke und Werkzeuge universeller als bisher in einfacher Art und Weise zur Bearbeitung bereit zu stellen, in Bearbeitungsposition zu bringen, einfach entnehmen zu können und mit denen jederzeit unabhängig vom aktuell ausgeführten Bearbeitungsprozess Werkzeuge und/oder Werkstücke zugeführt oder entnommen werden können, kürzere Jobabarbeitungszeiten ermöglicht, eine konstruktiv einfache Vorrichtung bewirkt und insgesamt kostengünstiger als bisherige technische Lösungen ist.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Oberbegriffs und des kennzeichnenden Teils des ersten und siebenten Patentanspruches gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den abhängigen Unteransprüchen beschrieben. Beim Verfahren zur Prozessgestaltung bei einer Maschinenbeschickung und/oder Maschinenentnahme für eine oder mehrere Bearbeitungsmaschinen 15 mit mindestens einem fest oder verfahrbar angeordneten Elementemagazin 1 unter Nutzung mindestens einer Handhabungseinheit 10 können in ein Elementemagazin 1 ein oder mehrere Elementeträger 2 oder wahlweise auch Werkstücke und/oder Werkzeuge 13 einzeln oder in Gruppen neben oder übereinander oder anderweitig lageversetzt angeordnet werden. Dabei werden die Werkstücke und/oder Werkzeuge 13 von mindestens einer Seite in einer Elementewechselposition 3 positioniert und magaziniert. Generell ist es möglich die Elementeträger 2 oder wahlweise auch die Werkstücke und/oder Werkzeuge 13 dann in eine oder mehrere unterschiedliche Elementezwischenspeicherpositionen 4 bewegen zu können.
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Anschließend können die Werkstücke und/oder Werkzeuge 13 in einer anderen Elementeentnahmeposition 5 aus der selben Lageposition bezogen auf den Elementeträger 2 aus dem Elementeträger 2 mit einer Handhabungseinheit 10 entnommen und/oder automatisch in eine Übergabe- oder Bearbeitungsposition 12 zur technologisch als nächstes vorgesehenen Bearbeitung gebracht werden. Vorteil dieses Verfahrens ist es, dass eine wahlweise je nach Art der Bearbeitungsmaschine und der jeweils gerade zu erledigender Jobabarbeitung eine universelle manuelle oder teilautomatische oder vollautomatische Maschinenbestückung erfolgen kann. Das erfindungsgemäße Verfahren ist in einer Vielzahl von unterschiedlich verketteten Bearbeitungsprozessen anwendbar, nämlich immer dann, wenn aus einer Bearbeitungsmaschine Werkstücke und/oder Werkszeuge 13 getaktet entnommen und mit oder ohne Zwischentransport einer anderen Anlage oder Maschine wiederum getaktet zugeführt werden sollen.
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Es ist auch möglich beim Verfahren zur Prozessgestaltung bei einer Maschinenbeschickung und/oder Maschinenentnahme für Bearbeitungsmaschinen mehrere Elementemagazine 1 pro Werkzeugmaschine 15 anzuordnen. Wahlweise kann die Bestückung und/oder Entnahme wenigstens eines oder mehrerer Elementemagazine 1 entweder direkt vor Ort an einer festgelegten Stellung des Elementemagazins 1 oder an einem anderen geeigneten Ort außerhalb des Einzugsbereiches der Bearbeitungsmaschine 15 erfolgen. Somit ist ein optimales Management wahlweise für eine oder mehrere Bearbeitungsmaschinen in Abhängigkeit von der Größe und/oder Menge der jeweils benötigten Werkstücke oder der jeweils gerade zu bearbeitenden Werkzeuge 13 möglich.
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In einer vorteilhaften Verfahrensvariante zur Prozessgestaltung bei einer Maschinenbeschickung und/oder Maschinenentnahme für Bearbeitungsmaschinen können die Werkstücke und/oder Werkzeuge 13 entsprechend dem nächsten gewählten Bearbeitungsschritt mit mindestens einer Handhabungseinheit 10 aus der Elementeentnahmeposition 5 entnommen, dem Bearbeitungsprozess in der Bearbeitungsmaschine 15 zugeführt und nach der Bearbeitung einem Elementeträger 2 an gleicher oder anderer Position zugeführt werden wobei der Zyklus einmal, zweimal oder mehrmals hintereinander ausgeführt werden kann. Dies führt zu einer universelleren Jobabarbeitungsmöglichkeit, wenn beispielsweise an mehreren Werkstücken nacheinander verschiedene Bearbeitungen mit unterschiedlichen Werkzeugen durchgeführt werden sollen.
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Sinnvoll ist es, wenn beim Verfahren zur Prozessgestaltung bei einer Maschinenbeschickung und/oder Maschinenentnahme für Bearbeitungsmaschinen die Betätigung und Bewegung des Elementeträgers 2 direkt durch die die angeordnete Handhabungseinheit 10 erfolgt. Dies führt zu Einsparungen bei der konstruktiven Auslegung des bzw. der Elementemagazine 1 und zu einer Verkürzung der Rüstzeit bei Werkstück und/oder Werkzeugwechsel.
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Von weiterem Vorteil kann es bei bestimmten Bearbeitungsmaschinen 15 sein, wenn beim Verfahren zur Prozessgestaltung bei einer Maschinenbeschickung und/oder Maschinenentnahme der oder die Elementeträger 2 so ausgebildet und bewegbar sind, dass die Elementewechselposition 3, die Elementezwischenspeicherposition 4 oder die Elementezwischenspeicherpositionen 4 und die Elementeentnahmeposition 5 in einer Ebene liegen. Das ist vor allem günstig für eine einfache und kostengünstige Konstruktion der Elementeträger 2.
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Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Prozessgestaltung bei einer Maschinenbeschickung und/oder Maschinenentnahme für Bearbeitungsmaschinen 15 mit mindestens einem fest oder verfahrbar angeordnetem Elementemagazin 1 mit mindestens einer Handhabungseinheit 10 sind neben der Bearbeitungsmaschine 15 ein oder mehrere fest oder verfahrbar angeordnete Elementemagazine 1 mit einem oder mehreren Elementeträgern 2 angeordnet in dem bzw. den wiederum ein, zwei oder mehrere Elementebevorratungseinheiten 7 fest, verschieblich und/oder höhenverfahrbar angeordnet sind. Das erfindungsgemäße Verfahren ist bei einer Vielzahl von unterschiedlich verketteten Maschinen und Anlagen anwendbar, nämlich immer dann, wenn aus einer Bearbeitungsmaschine Werkstücke und/oder Werkszeuge 13 getaktet entnommen und mit oder ohne Zwischentransport einer anderen Anlage oder Maschine wiederum getaktet in bestimmter oder veränderlicher Reihenfolge zugeführt werden sollen.
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Bei der Vorrichtung zur Prozessgestaltung bei einer Maschinenbeschickung und/oder Maschinenentnahme für Bearbeitungsmaschinen ist es für die Bestückung und Entnahme von Werkstücken und oder Werkzeugen von Vorteil, wenn die Elementewechselposition 3, die Elementezwischenspeicherposition 4 und die Elementeentnahmeposition 5 des Elementeträgers 2 in einer Ebene angeordnet sind, was zu Kosteneinsparungen führt.
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Es kann auch bei speziellen Einsatzfällen an bestimmten Bearbeitungsmaschinen 15 sinnvoll sein wenn zwei oder alle drei Positionen zusammengeführt ausgeführt sind.
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Die unmittelbare Maschinenbestückung mit Werkzeugen und/oder Werkstücken Vorrichtung zur Prozessgestaltung bei einer Maschinenbeschickung und/oder Maschinenentnahme für Bearbeitungsmaschinen ist universell möglich, wenn die Handhabungseinheit 10 als ein Industrieroboter mit einer Greifereinheit 11 mit einem Einfach-, einem Doppel- oder einem Mehrfachgreifer ausgebildet ist.
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Aus Arbeitssicherheitsgründen kann es erforderlich werden, dass bei der Vorrichtung zur Prozessgestaltung bei einer Maschinenbeschickung und/oder Maschinenentnahme für Bearbeitungsmaschinen der konstruktive Aufbau, bestehend aus Bearbeitungsmaschine 15, Handhabungseinheit 10 und Elementeträger 2, so abgesperrt ausgebildet ist, dass keinerlei manueller Eingriff in den geschützten Bereich möglich ist. Dadurch können unbeabsichtigte Störungen der Jobabarbeitung eines Werkstückloses definitiv nicht gestört werden.
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Ebenfalls kann sowohl die Bearbeitungsmaschine 15 und/oder die Handhabungseinheit 10 und/oder die Elementeträger 2 oder zumindest ein Elementeträger 2 bei bestimmten Jobbearbeitungen bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Prozessgestaltung bei einer Maschinenbeschickung und/oder Maschinenentnahme für Bearbeitungsmaschinen aus Umweltschutz oder Sicherheitsgründen gekapselt oder hermetisch geschlossen ausgeführt werden.
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Von weiteren Vorteil ist es, wenn bei der Vorrichtung zur Prozessgestaltung bei einer Maschinenbeschickung und/oder Maschinenentnahme für Bearbeitungsmaschinen 15 die Elementeträger 2 oder zumindest ein Elementeträger 2 in einfacher Art und Weise verfahrbar, z. B. über angeordnete Rollen, ausgebildet ist, so dass dieser oder diese in eine technologisch günstige Position bewegt und positioniert werden können.
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Vor allem bei großen Loszahlen bei der Jobabarbeitung ist es oft sinnvoll die Vorrichtung zur Prozessgestaltung bei einer Maschinenbeschickung und/oder Maschinenentnahme für Bearbeitungsmaschinen 15 so zu konstruieren, auszuführen und zu bestücken, dass mindestens ein Elementemagazin 1 nur für Werkzeuge und mindestens ein Elementemagazin 1 nur für Werkstücke angeordnet und ausgebildet ist.
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Die Erfindung soll nachstehend in einem Ausführungsbeispiel an Hand von fünf Figuren näher erläutert werden.
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1 zeigt eine Teildarstellung mit einem Elementemagazin 1 in einer sehr einfachen Ausführungsform und dessen Handbestückung
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2 zeigt eine Komplettdarstellung mit einem Elementemagazin 1 mit einer Portal-Werkzeugmaschine und dessen Handbestückung
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3 zeigt eine Ausführung eines ortsfest an einer Schleifmaschine angeordneten Elementemagazins 1
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4 ein gekapseltes Elementemagazin 1 angeordnet an einer Schleifmaschine
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5 mehrere verfahrbare Elementemagazine 1 zur Bestückung einer Portal-Werkzeugmaschine
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Eine sehr einfache Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einem fest installierten Elementemagazin 1 zeigt 1 in einer Teildarstellung. Hier sind in dem Elementemagazin 1 drei Elementeträger 2 übereinander konstruktiv schubladenartig verfahrbar für eine Handbestückung angeordnet. In den nach vorn zur Bedienerseite und von einer Bedienperson oder auch automatisch geöffneten Elementeträger 2 können in dieser Elemeteträgerwechselposition 3 direkt oder über sogenannte Elementrägerbevorratungseinheiten 7 je nach Bedarf wahlweise die zu bearbeitenden Werkstücke und/oder Werkzeuge eingelegt und positioniert werden. Nach der Bestückung wird der Elementeträger 2 von Hand oder automatisch in eine Elementeträgerzwischenposition 4 (Schublade geschlossen) bewegt und in Bereitschaft gehalten. Zur Entnahme der Werkstücke und/oder Werkzeuge 13 (hier in 1 Werkstücke) wird der Elementeträger 2 in die Elementeentnahmeposition 5 verfahren, so dass er in den Eingriffsbereich einer Handhabungseinheit 10, wie hier beispielsweise einen Industrieroboter mit einer Greifereinheit 11 gelangt und die Werkstücke 13 entnommen und einem Bearbeitungsprozess zugeführt werden können. Der Arbeitsbereich der Handhabungseinheit 10 ist durch eine entsprechend groß gestaltete Elementemagazinumhausung 8 gegen unbefugtes Betreten gesichert. Nach der Bearbeitung können die Werkstücke 13 wieder an derselben Stelle, in derselben Elementeträgerebene oder in einer anderen Elementeträgerebene zugeführt und bevorratet werden und stehen zur eventuellen Folgebearbeitung oder zur endgültigen Entnahme bereit.
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In der 2 ist eine Komplettdarstellung einer Bearbeitungsmaschine 15 hier beispielsweise eine Portal-Werkzeugmaschine mit einem wie bereits vorstehend beschriebenem, konstruktiv einfachem Elementemagazin 1 zur Bestückung mit Werkzeugen und/oder Werkzeugen 13 gezeigt. Der Wirkungsbereich der Handhabungseinheit 10 ist durch eine Elementemagazinumhausung 8 zuverlässig gesichert. Die Bedienperson 16 arbeitet an dem ganz oben in einer Ebene verfahrbar bzw. verschiebbar angeordneten Elementeträger 2, welcher sich in der Elementewechselposition 3 befindet, während die zwei unteren Elementeträger 2 sich in der Elementezwischenspeicherposition 4 befinden.
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3 zeigt eine Ausführung einer Bearbeitungsmaschine 15 als eine Schleifmaschine mit einem daran ortsfest angeordnetem erfindungsgemäßen Elementemagazin 1, dessen Dimensionierung und Konstruktion an die jeweils größtmöglich bearbeitbaren Werkstückmaße der Schleifmaschine angepasst sein sollten. In diesem Elementemagazin 1 sind hier sechs Elementeträger 2 zusätzlich auch höhenerfahrbar angeordnet. Die Höhenverfahrbarkeit wird durch eine Hubeinheit 9 bewirkt, wobei ein Elementeträgerlift 6, welcher mittels eines Spindeltriebes betrieben wird, in das Elementemagazin 1 integriert ist. So kann jeder einzelne Elementeträger 2 genau in seiner Höhe positioniert werden, so dass eine seitliche Verfahrbarkeit der Werkstücke 13 aus der Elementezwischenspeicherposition 4 in die Elementeentnahmeposition 5 möglich wird. Zur Ablage und genauen Positionierung der Werkstücke 13 ist auf einer zusätzlich zwischen Bearbeitungsmaschine 15 und Elementemagazin 1 angeordneten Kulisse 14 eine Elementebevorratungseinheit 7 angeordnet. Diese kann auch auf jedem einzelnen Elementeträger 2 angeordnet sein, wenn die zu bearbeitenden Werkstücke 13 dies erfordern. Ein Elementträger 2 des Elementemagazins 1 ist nach vom zwecks Bestückung in die Elementewechselposition 3 ausgefahren. Die Elementeträgerumhausung 8 zur Sicherheit und die Kapselung zusammen mit der Schleifmaschine ist hier gestrichelt angedeutet. Im Inneren der Schleifmaschine ist eine Handhabungseinheit 10 mit einem entsprechenden Greifer 11 so positioniert und ausgebildet, dass diese die einzelnen Werkstücke 13 aus der Elementebevorratungseinheit 7 entnehmen und in die Übergabe- oder Bearbeitungsposition 12 bewegen kann, wo nach dem Spannen des Werkstückes 13 ein automatisches Bearbeiten erfolgt. Durch das erfindungsgemäße Elementemagazin mit dem das erfindungsgemäße Verfahren umgesetzt wird kann die Maschinenbeschickung und Maschinenentnahme beim Schleifen von Werkstücken 13 völlig automatisch und fortlaufend ohne Teilewechsel und Unterbrechung erfolgen. Damit wird es möglich problemlos zu einer Mehrmaschinenbedienung über zu gehen, da pro Bearbeitungsmaschine 15 immer genügend Werkstücke im Magazin bevorratet, automatisch zugeführt, bearbeitet und wieder im Elementemagazin 1 abgelegt werden können. Sind noch zusätzlich entsprechend geeignete Sensoren zur Prozessüberwachung angeordnet, können diese anzeigen, wenn fertig bearbeitete Werkstücke entnommen und das Elementemagazin 1 neu bestückt werden muss. So kann ein Werkstückbevorratung und Entnahme der fertig bearbeitetet Teile erfolgen ohne das die Schleifmaschine bei der Jobabarbeitung außer Betrieb gehen muss. Damit wird es möglich eine vollautomatische Prozessgestaltung bei gleichzeitig relativ geringen Kostenaufwendungen und einfacher Bedienung zu realisieren.
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4 zeigt ein gekapseltes Elementemagazin 1 mit einer Elementemagazinumhausung 8, in welcher frontal eine Öffnung zur Maschinenbeschickung und Maschinenentnahme der Werkstücke 13 ausgebildet ist, neben einer vollständig umhausten Bearbeitungsmaschine 15 (einer Schleimaschine wie vorstehend beschrieben) in Zusammenbau und Zusammenwirkung. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass keine schädlichen Dämpfe, wie insbesondere Bearbeitungs- und Kühlemulsionsdämpfe nach außen gelangen können. Hierzu kann das Elementemagazin 1 mittels beispielsweise einer verfahrbaren Zwischenwand vom Bearbeitungsraum der Schleifmaschine getrennt werden.
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In der 5 ist eine andere aber ebenfalls konstruktiv einfache und kostengünstige Ausführungsform der Vorrichtung mit mehreren einzeln voneinander per Hand verfahrbaren Elementemagazinen 1 zur Maschinenbeschickung und Maschinenentnahme einer Bearbeitungsmaschine 15, hier einer Portal-Werkzeugmaschine, gezeigt. Die Handhabungseinheit 10 und die Greifereinheit 11 müssen dabei so ausgebildet und steuerbar sein, das diese aus den Elementeträgern 2, welche hier umgekehrt V-förmig ausgebildet sind, der verfahrbaren Elementemagazin 1 die Werkstücke und/oder Werkzeuge zuverlässig zu greifen, zu entnehmen der Übergabe- und Bearbeitungsposition 12 der Werkzeugmaschine zu zuführen und nach der Bearbeitung wieder aus der Übergabe- und Bearbeitungsposition 12 zu entnehmen und in die hier zusätzlich an den Elementeträgern 2 angeordneten Elementebevorratungseinheiten 7 zu positionieren und abzulegen. Hier kann es beispielsweise sinnvoll sein mehrere Handhabungseinheiten 10 in Eingriff zu bringen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Elementemagazin
- 2
- Elementeträger
- 3
- Elementeträger in Elementewechselposition
- 4
- Elementeträger in Elementezwischenspeicherposition
- 5
- Elementeträger in Elementeentnahmeposition
- 6
- Elementeträgerlift
- 7
- Elementebevorratungseinheit
- 8
- Elementemagazinumhausung
- 9
- Hubeinheit
- 10
- Handhabungseinheit
- 11
- Greifereinheit
- 12
- Übergabe- oder Bearbeitungsposition
- 13
- Werkzeuge und/oder Werkstücke
- 14
- Kulisse
- 15
- Bearbeitungsmaschine
- 16
- Bedienperson
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102010001724 A1 [0002]
- EP 10004393 B1 [0003]
