-
Die Erfindung betrifft eine Bearbeitungsmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
-
Bearbeitungsmaschinen auf welche sich die vorliegende Erfindung bezieht, sind insbesondere spanabhebende Maschinen, die bevorzugt CNC-gesteuert sind. Beispiele hierfür sind Drehmaschinen, Fräsmaschinen, Dreh-Fräsmaschinen und dergleichen.
-
Eine derartige Bearbeitungsmaschine weist eine Bearbeitungseinheit auf, an welcher ein Werkzeug gelagert werden kann. Die Bearbeitungseinheit kann beispielsweise von einem Schlitten gebildet sein, in welchem eine Spindel gelagert ist. An der Spindel kann ein Werkzeug gelagert sein. Der Schlitten oder allgemein die Bearbeitungseinheit kann Bewegungen, insbesondere Translationsbewegungen in drei Raumrichtungen durchführen. Damit kann das Werkzeug an einem zu bearbeitenden Werkstück positioniert werden, damit mit dem Werkzeug Bearbeitungsvorgänge am Werkstück durchgeführt werden. Das Werkstück oder generell auch mehrere Werkstücke sind mittels eines Spannsystems in vorgegebenen Bearbeitungspositionen gehalten. Das Spannsystem kann generell von einem Nullpunkt-Spannsystem, einem Schraubstock, einer Magnetplatte, einer Vakuumplatte oder dergleichen gebildet sein.
-
Bekannte Bearbeitungsmaschinen können mit Werkzeugträgern ausgestattet sein, in welchen mehrere unterschiedliche Werkzeuge gelagert sind. Je nachdem, welches Werkzeug zur Bearbeitung benötigt wird, kann dieses automatisiert an der Bearbeitungseinheit befestigt werden, indem die Bearbeitungseinheit den Werkzeugträger anfährt und von dort das benötigte Werkzeug aufnimmt.
-
Um einen möglichst vollständig automatisierten Ablauf von Bearbeitungsprozessen bei einer Bearbeitungsmaschine zu gewährleisten, ist es wünschenswert, nicht nur einen automatisiert ablaufenden Wechsel der jeweiligen Werkzeuge für die Bearbeitungsmaschine zu gewährleisten, sondern auch einen automatisierten Wechsel von den jeweils zu bearbeitenden Werkstücken zu ermöglichen.
-
Um eine automatisierte Zufuhr der Werkstücke zu den Bearbeitungspositionen zu ermöglichen, wird bei bekannten Systemen zusätzlich eine separate, eigenständige Einheit benötigt, die beispielweise einen Roboter aufweist, mit dem eine automatisierte Zuführung von Werkstücken zu den jeweiligen Bearbeitungspositionen erfolgen kann.
-
Ein wesentlicher Nachteil besteht hierbei darin, dass das Vorsehen dieser separaten Einheit einen erheblichen Kostenaufwand bedeutet.
-
Ein weiteres wesentliches Problem besteht darin, dass die separate Einheit zum Wechseln von Werkstücken erst nach der Inbetriebnahme der Bearbeitungsmaschine hinzugefügt wird. Damit aber ist eine CE-Konformität, die für die Bearbeitungsmaschine noch gültig war, für das Gesamtsystem nicht mehr gültig. Damit muss für das Gesamtsystem die CE-Konformität neu erlangt und nachgewiesen werden, was insbesondere dann problematisch ist, wenn die Hersteller der Werkzeug-Maschine einerseits und der zusätzlichen Einheit andererseits verschieden sind.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Bearbeitungsmaschine der eingangs genannten Art bereitzustellen, welche bei geringem konstruktivem Aufwand eine erhöhte Funktionalität aufweist.
-
Zur Lösung dieser Aufgabe sind die Merkmale des Anspruchs 1 vorgesehen. Vorteilhafte Ausführungsformen und zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
-
Die Erfindung betrifft eine Bearbeitungsmaschine mit einer Bearbeitungseinheit, an welcher ein Werkzeug aufnehmbar ist. Die Bearbeitungseinheit kann Bewegungen durchführen, um das Werkzeug zu wenigstens einem in einer Bearbeitungsposition gelagerten Werkstück zur Durchführung von Bearbeitungsvorgängen zu führen. Die Bearbeitungseinheit weist eine Aufnahme für ein Werkstück oder eine Mehrfachanordnung von Werkstücken auf. Mit den Bewegungen der Bearbeitungseinheit ist ein Werkstücktransport von einer Werkstücklagerung zur Bearbeitungsposition ermöglicht.
-
Der Grundgedanke der Erfindung besteht somit darin, die Bearbeitungseinheit der Bearbeitungsmaschine nicht nur zum Werkzeugtransport zu nutzen, sondern auch zum Transport von Werkstücken, insbesondere zum Transport von Werkstücken in ihre Bearbeitungsposition, sodass sie dort mit Werkzeugen, die an der Bearbeitungseinheit gelagert sind, bearbeitet werden können.
-
Damit entfällt die bei bekannten Systemen erforderliche zusätzliche Einheit, die insbesondere von einem Roboter gebildet ist, um die Werkstücke in ihre Bearbeitungsposition zu überführen.
-
Erfindungsgemäß wird hierbei ausgenutzt, dass die Bearbeitungseinheit der Bearbeitungsmaschine dieselben Bewegungsarten, insbesondere Translationsbewegungen und gegebenenfalls Rotationsbewegungen durchführt, die auch von einem Roboter als zusätzliche Einheit durchgeführt werden. Da erfindungsgemäß die Bewegungen der Bearbeitungseinheit nicht nur zum Werkzeugtransport sondern auch zum Transport der Werkstücke genutzt werden, kann der Roboter als zusätzliche Einheit entfallen.
-
Mit anderen Worten sind somit mit der Bearbeitungsmaschine und deren Bearbeitungseinheit allein ein vollautomatisiertes System bereitgestellt, ohne dass hierfür zusätzliche Einheiten erforderlich sind.
-
Dies führt zu einer erheblichen Kosteneinsparung. Weiterhin wird auch der Steuerungsaufwand reduziert, da keine separaten Steuerungen für die Bearbeitungsmaschine und eine zusätzliche Einheit erforderlich sind. Vielmehr kann eine Steuerung der Bearbeitungsmaschine sämtliche Funktionen des Werkzeugtransports und des Werkstücktransports übernehmen.
-
Da somit alle Funktionen in einer Einheit, nämlich der Bearbeitungsmaschine integriert sind, entfallen auch Schnittstellenprobleme mit zusätzlichen Einheiten, die insbesondere Schwierigkeiten hinsichtlich der CE-Konformität verursachen können.
-
Während die aus dem Stand der Technik bekannten Systeme zusätzliche Einheiten wie Roboter, die Werkstücke als externe Systeme zu den Bearbeitungspositionen bringen müssen, aufweisen, können bei der erfindungsgemäßen Bearbeitungsmaschine die Werkstücke mit der Bearbeitungseinheit geholt werden, und zwar innerhalb eines geschlossenen Systems, das keine externe Systeme benötigt.
-
Besonders vorteilhaft ist hierzu in der Bearbeitungsmaschine selbst eine Werkstücklagerung integriert, das heißt die Bearbeitungsmaschine weist Lagerplätze auf, in welchen Werkstücke oder Anordnungen von Werkstücken, zum Beispiel auf einer Palette, gelagert werden können. Die Bearbeitungseinheit holt dann selbsttätig mittels der Bearbeitungseinheit Werkstücke von den Lagerplätzen und führt diese den Bearbeitungspositionen zu. Umgekehrt kann die Bearbeitungseinheit Werkstücke, die an den Bearbeitungspositionen bearbeitet wurden, zu den Lagerplätzen transportieren.
-
Bedienpersonen können somit die Lagerplätze mit Werkstücken bestücken, wonach der Betrieb der Bearbeitungsmaschine vollständig automatisiert ablaufen kann, das heißt ohne Eingriff von Bedienpersonen. Die Bearbeitungsmaschine kann während des Arbeitsbetriebes völlig selbsttätig Werkstücke aus den Lagerplätzen holen, an die Bearbeitungsposition transportieren und dann mit Werkzeugen bearbeiten.
-
Vorteilhaft weist die Bearbeitungsmaschine hierzu einen Werkzeugträger auf, der zur Lagerung von mehreren Werkzeugen ausgebildet ist. Mittels der Bearbeitungseinheit kann ein Werkzeug aus dem Werkzeugträger aufgenommen oder in diesem abgelegt werden.
-
Damit können mit der Bearbeitungseinheit, insbesondere mit einer dort vorgesehenen Spindel, die passenden Werkzeuge aus dem Werkzeugträger geholt und selbsttätig an dieser Spindel befestigt werden, um so die jeweiligen Bearbeitungsvorgänge an den jeweiligen Werkstücken, die mit der Bearbeitungseinheit zuvor in die Bearbeitungsposition transportiert wurden, durchgeführt werden. Damit ist ein vollständig automatisierter Betrieb der Bearbeitungsmaschine gegeben.
-
Prinzipiell kann mit der Bearbeitungseinheit ein Transport einzelner Werkstücke zu einer Bearbeitungsposition erfolgen. Besonders vorteilhaft erfolgt mit der Bearbeitungseinheit ein Transport einer Mehrfachanordnung von Werkstücken, wobei besonders vorteilhaft eine solche Mehrfachanordnung von Werkstücken auf einer Palette gebildet ist, die als eine Einheit mit der Bearbeitungseinheit transportiert werden kann. Mit der erfindungsgemäßen Bearbeitungseinheit können somit auch schwere, sperrige Einheiten transportiert werden, um diese vorgegebenen Bearbeitungspositionen zuzuführen, was eine rationelle Bearbeitung von Werkstücken ermöglicht.
-
Die Bearbeitungspositionen der Werkstücke sind dabei derart fest vorgegeben, dass diese einzeln oder in Mehrfachanordnung auf einem Spannsystem in exakten Sollpositionen fixiert werden. Das Spannsystem kann dabei generell von einem Nullpunkt-Spannsystem, einem Schraubstock, einer Magnetplatte, einer Vakuumplatte oder dergleichen gebildet sein. Besonders vorteilhaft ist dieses Spannsystem in die Bearbeitungsmaschine integriert, wodurch eine besonders kompakte Bauform erhalten wird.
-
Vorteilhaft sind mit der Bearbeitungseinheit Translationsbewegungen in drei Raumrichtungen durchführbar.
-
Zweckmäßig sind zusätzlich mit der Bearbeitungseinheit Rotationsbewegungen durchführbar.
-
Durch diese Bewegungsfreiheitsgrade ist nicht nur eine flexible Bearbeitung von Werkstücken möglich. Gleichzeitig können mit der Bearbeitungseinheit komplexe, dreidimensionale Bahnkurven gefahren werden um Werkstücke oder Mehrfachanordnungen von Werkstücken ihrer Bearbeitungsposition exakt zuzuführen.
-
Gemäß einer konstruktiv vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Bearbeitungseinheit in Form eines Schlittens ausgebildet.
-
Dabei kann generell in bekannter Weise die Bearbeitungseinheit ein Spindelträger sein, wobei an einer Spindel der Bearbeitungseinheit das Werkzeug aufgenommen ist.
-
Erfindungsgemäß ist der Schlitten beziehungsweise der Spindelträger oder allgemein die Bearbeitungseinheit derart weitergebildet, dass an dieser ein Greifer zur Aufnahme eines Werkstücks oder einer Mehrfachanordnung vorgesehen ist. Vorteilhaft ist der Greifer an der Außenseite des Gehäuses der Bearbeitungseinheit angebracht, sodass dieser ohne Beeinträchtigung der Spindel das oder die Werkstücke aufnehmen kann. Insbesondere kann der Greifer auch eine Palette mit Werkstücken aufnehmen. Mit dem Greifer können also schwerere Einheiten als mit der Spindel transportiert werden.
-
Vorteilhaft weist die Bearbeitungseinheit einen Greifer zur Aufnahme eines Werkstücks oder einer Mehrfachanordnung von Werkstücken auf.
-
Dadurch können auf einfache Weise mechanische Überbelastungen der Bearbeitungseinheit, welche zu Beschädigungen führen könnten, vermieden werden.
-
Die erfindungsgemäße Bearbeitungsmaschine kann in unterschiedlichen Ausführungsformen ausgebildet sein. Besonders vorteilhaft ist die Bearbeitungsmaschine eine spanabhebende, insbesondere CNC-gesteuerte Maschine. Beispielsweise kann die Bearbeitungsmaschine als Fräsmaschine, Drehmaschine oder auch Dreh-Fräsmaschine ausgebildet sein.
-
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
- 1: Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Bearbeitungsmaschine in einer ersten Ansicht.
- 2: Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Bearbeitungsmaschine in einer zweiten Ansicht.
- 3: Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Bearbeitungsmaschine in einer dritten Ansicht.
- 4: Variante einer Werkzeug- und Werkstücklagerung für eine Bearbeitungsmaschine gemäß den 1 bis 3.
-
Die 1 bis 3 zeigen ein Ausführungsbeispiel einer Bearbeitungsmaschine 1, wie zum Beispiel einer CNC-gesteuerten Fräsmaschine. Sämtliche Funktionen der Bearbeitungsmaschine 1 werden von einer zentralen, nicht dargestellten Steuerung gesteuert.
-
Die Bearbeitungsmaschine 1 weist zwei parallel verlaufende seitliche Rahmenteile 2 auf, auf deren Oberseiten Fördermittel 3 vorgesehen sind, mittels derer eine Traverse 4 linear verfahrbar ist, und zwar in x-Richtung des in 2 dargestellten Koordinatensystems. An der Traverse 4 selbst ist eine Bearbeitungseinheit in Form eines Schlittens 5 in Höhenrichtung, das heißt in z-Richtung verstellbar gelagert. Der Schlitten 5 besteht somit aus einem sogenannten Z-Schlitten. Im Gehäuse 5a des Schlittens 5 ist eine nicht dargestellte Spindel gelagert, die an der Unterseite des Schlittens 5 ausmündet. An dieser Spindel kann in bekannter Weise ein (ebenfalls nicht dargestelltes) Werkzeug gelagert werden. Mit diesem Werkzeug kann in bekannter Weise eine Werkstückbearbeitung erfolgen.
-
Zwischen den beiden Rahmenteilen 2 der Bearbeitungsmaschine 1 befindet sich ein tieferliegendes Bodensegment 6 der Bearbeitungsmaschine 1. Auf der Oberseite des Bodensegments 6 befindet sich ein Spannsystem, das auf einem Maschinentisch 7 gelagert ist, und der im vorliegenden Fall von einem Nullpunkt-Spannsystem 8 gebildet ist. Auf diesem Nullpunkt-Spannsystem 8 können in definierter Bearbeitungsposition Werkstücke 9 gelagert werden. Prinzipiell können auf dem Nullpunkt-Spannsystem 8 einzelne Werkstücke 9 gelagert werden. Im vorliegenden Fall werden auf dem Nullpunkt-Spannsystem 8 Paletten 10 mit mehreren Werkstücken 9 gelagert. Die Werkstücke 9 sind in definierten Positionen auf der jeweiligen Palette 10 gelagert. Die Palette 10 wiederum ist in einer definierten Position am Nullpunkt-Spannsystem 8 gelagert, sodass dadurch die Werkstücke 9 auf der Palette 10 in definierten Bearbeitungspositionen gelagert sind. 3 zeigt eine solche auf das Nullpunkt-Spannsystem 8 aufgesetzte Palette 10 mit Werkstücken 9. 1 zeigt das Nullpunkt-Spannsystem 8 ohne Palette 10.
-
Im Bereich zwischen den Rahmenteilen 2 befindet sich ein Werkzeugträger 11, der als Rundförderer, insbesondere als Kettenförderer ausgebildet ist. Der Werkzeugträger 11 weist eine Vielzahl von Werkzeugaufnahmen 12 auf, in welchen nicht dargestellte Werkzeuge gelagert werden.
-
Für einen automatischen Werkzeugwechsel kann der Rundförderer so verfahren werden, dass ein gewünschtes Werkzeug in einer Entnahmeposition liegt. Dann wird der Schlitten 5 mit der Spindel an die Entnahmeposition gefahren, sodass die Spindel das Werkzeug aufnehmen kann. Mit dem so an der Spindel gelagerten Werkzeug können dann Bearbeitungsvorgänge an Werkstücken 9, die am Nullpunkt-Spannsystem 8 in ihrer Bearbeitungsposition gelagert sind, durchgeführt werden. Hierzu wird der Schlitten 5 mit den Werkzeugen an die Werkstücke 9 angefahren. Wird ein Werkzeug nicht mehr benötigt, fährt der Schlitten 5 den Werkzeugträger 11 an und legt das Werkzeug in einer Werkzeugaufnahme 12 wieder ab.
-
Im Bereich zwischen den Rahmenteilen 2 der Bearbeitungsmaschine 1 befindet sich eine Werkstücklagerung 13 mit Lagerplätzen 14, an welchen Paletten 10 mit Werkstücken 9 gelagert werden können. Die Beladung von Paletten 10 an den Lagerplätzen 14 erfolgt durch eine Bedienperson.
-
Erfindungsgemäß ist an der Außenseite des Schlittens 5 ein Greifer 15 angeordnet. Mit dem Greifer 15 kann, nachdem der Schlitten 5 die Werkstücklagerung 13 angefahren hat, eine Palette 10 mit Werkstücken 9 aufgenommen werden. Diese Situation zeigt 1. Dort ist der Schlitten 5 weg vom Maschinentisch 7 in den hinteren Bereich der Bearbeitungsmaschine 1 so verfahren, dass der Greifer 15 selbsttätig eine Palette 10 mit Werkstücken 9 aufnimmt.
-
Danach wird der Schlitten 5 nach oben verfahren (2). Die Palette 10 mit den Werkstücken 9 wird dabei so mit dem Greifer 15 so gehalten, dass diese schräg nach unten geneigt ist, sodass auf den Schlitten 5 nur eine geringe Drehmomentbelastung einwirkt.
-
Der Schlitten 5 mit der am Greifer 15 befestigten Palette 10 wird dann nach vorne in Richtung des Maschinentisches 7 verfahren. Wie aus 3 ersichtlich, wird der Schlitten 5 so positioniert, dass die Palette 10 direkt oberhalb des Nullpunkt-Spannsystems 8 liegt.
-
Dann wird durch den Greifer 15 die Neigung der Palette 10 am Schlitten 5 verstellt, sodass diese horizontal ausgerichtet ist. Anschließend wird die Palette 10 mit den Werkstücken 9 auf dem Nullpunkt-Spannsystem 8 fixiert, sodass die Werkstücke 9 am Nullpunkt-Spannsystem 8 in ihren Bearbeitungspositionen liegen.
-
All diese Vorgänge laufen selbsttätig automatisiert ab und werden von der Steuerung der Bearbeitungsmaschine 1 gesteuert.
-
Nachdem mit dem Schlitten 5 die Palette 10 aus dem Lagerplatz 14 dem Nullpunkt-Spannsystem 8 zugeführt wurde, wird mit der Steuerung der Bearbeitungsmaschine 1 der Schlitten 5 zum Werkzeugträger 11 verfahren. Dann wird ein Werkzeug aus dem Werkzeugträger 11 entnommen und an der Spindel fixiert. Anschließend fährt der Schlitten 5 zum Maschinentisch 7 bis das Werkzeug an einem Werkstück 9 so positioniert ist, sodass mit dem Werkzeug das Werkstück 9 bearbeitet werden kann. Dieser Vorgang wird mehrmals wiederholt, falls die Werkstücke 9 auf der Palette 10 mit unterschiedlichen Werkzeugen bearbeitet werden müssen.
-
Sind schließlich alle Werkstücke 9 auf der Palette 10 bearbeitet, fährt der Schlitten 5 wieder die Palette 10 an, sodass diese vom Greifer 15 aufgenommen werden kann. Der Schlitten 5 transportiert dann die Palette 10 mit den bearbeiteten Werkstücken 9 zur Werkstücklagerung 13 und legt sie an einem freien Lagerplatz 14 auf. Danach nimmt der Schlitten 5 eine neue Palette 10 mit Werkstücken 9 auf und führt diese dem Nullpunkt-Spannsystem 8 zu, sodass dann diese Werkstücke 9 entsprechend bearbeitet werden können.
-
4 zeigt eine Variante der Bearbeitungsmaschine 1 gemäß den 1 bis 3. In diesem Fall ist eine kombinierte Werkzeug- und Werkstücklagerung 16 vorgesehen.
-
Die so kombinierte Werkzeug- und Werkstücklagerung 16 umfasst eine Anzahl von Lagerplätzen 14, die mit einem nicht dargestellten Förderer in einer geschlossenen Bahn bewegt werden können und insbesondere einer Be- und Entladestation 17 am hinteren Ende der Bearbeitungsmaschine 1 zugeführt werden können. Auf frei wählbaren Lagerplätzen 14 können Paletten 10 geladen oder von diesen abgenommen werden. Auf den Paletten 10 können in 4 nicht dargestellte Werkstücke 9 geladen sein. Diese Paletten 10 können wieder mit dem Greifer 15 des Schlittens 5 aufgegriffen werden. Weiterhin können auf frei wählbaren Lagerplätzen 14 Werkzeugträger 11 aufgebracht werden, wobei auch das Be- oder Entladen von Werkzeugträgern 11 an der Be- und Entladestation 17 erfolgt. Die Werkzeugträger 11 sind mit Werkzeugaufnahmen 12 versehen. In diesen Werkzeugaufnahmen 12 können nicht dargestellte Werkzeuge gelagert sein. Der Schlitten 5 kann einen solchen Werkzeugträger 11 anfahren und die Spindel so positionieren, dass diese von einer Werkzeugaufnahme 12 ein dort gelagertes Werkzeug aufnehmen kann.
-
Bezugszeichenliste
-
- (1)
- Bearbeitungsmaschine
- (2)
- Rahmenteil
- (3)
- Fördermittel
- (4)
- Traverse
- (5)
- Schlitten
- (5a)
- Gehäuse
- (6)
- Bodensegment
- (7)
- Maschinentisch
- (8)
- Nullpunkt-Spannsystem
- (9)
- Werkstück
- (10)
- Palette
- (11)
- Werkzeugträger
- (12)
- Werkzeugaufnahme
- (13)
- Werkstücklagerung
- (14)
- Lagerplatz
- (15)
- Greifer
- (16)
- Werkzeug- und Werkstücklagerung
- (17)
- Be- und Entladestation
