DE102018213131A1

DE102018213131A1 - Bearbeitungssystem zur spanenden Bearbeitung von Werkstücken mit Bohrung

Info

Publication number: DE102018213131A1
Application number: DE102018213131.7A
Authority: DE
Inventors: Erkan Hodza; Ronald Angerbauer
Original assignee: Nagel Maschinen und Werkzeugfabrik GmbH
Current assignee: Nagel Maschinen und Werkzeugfabrik GmbH
Priority date: 2018-08-06
Filing date: 2018-08-06
Publication date: 2020-02-06

Abstract

Ein Bearbeitungssystem (100) zur Bearbeitung von Werkstücken, die eine mittels Honen zu bearbeitende Bohrung aufweisen, weist eine Honmaschine (200) auf, die mehrere Arbeitsstationen (220-1, 220-2, 240-1, 240-2) aufweist, wobei mindestens eine der Arbeitsstationen als Honstation (220-1, 220-2) konfiguriert ist. Die Honmaschine weist ein maschineninternes Transportsystem (600) mit mehreren Werkstückaufnahmevorrichtungen (670-1, 670-2, 670-8) zur Aufnahme eines Werkstücks auf, wobei ein in einer Werkstückaufnahmevorrichtung aufgenommenes Werkstück durch Fortbewegung des Transportsystems entlang einer Transportbahn (610) nacheinander an unterschiedliche Arbeitsstationen der Honmaschine transportierbar ist Weiterhin ist ein Ladesystem (400) zum Be-und Entladen der Honmaschine vorgesehen. Das Ladesystem (400) weist eine Robotereinheit (500) zum Be- und Entladen der Werkstückaufnahmevorrichtungen (670-1, 670-2, 670-8) auf. Die Robotereinheit ist dafür konfiguriert, zusätzlich zu der Be- und Entladung der Werkstückaufnahmevorrichtungen (670-1, 670-2, 670-8) mindestens eine der folgenden Operationen auszuführen:(a) Auswechseln von Werkstückaufnahmevorrichtungen (670-1, 670-2, 670-8) oder auswechselbaren Teilen der Werkstückaufnahmevorrichtungen des Transportsystems;(b) Auswechseln von Werkzeugen (Werkzeugwechsel) an einer Arbeitsstation;(c) Auswechseln von (werkstückspezifischen) Messmitteln;(d) Greifen eines Werkstücks und Bewegen des Werkstücks relativ zu einem Werkzeug einer Arbeitsstation derart, dass mindestens ein Teil einer an der Arbeitsstation erforderlichen Relativbewegung zwischen Werkzeug und Werkstück durch gesteuerte Bewegungen des Werkstücks mittels der Robotereinheit bewirkt wird.

Description

ANWENDUNGSGEBIET UND STAND DER TECHNIK
Die Erfindung bezieht sich auf ein Bearbeitungssystem zur Bearbeitung von Werkstücken, die eine mittels Honen zu bearbeitende Bohrung aufweisen.
Das Honen ist ein Zerspanungsverfahren mit geometrisch unbestimmten Schneiden, bei dem ein vielschneidiges Honwerkzeug mit gebundenem Schneidmittel während einer Honoperation in der Bohrung eine aus zwei Komponenten bestehende Arbeitsbewegung ausführt, die zu einer charakteristischen Oberflächenstruktur der bearbeiteten Innenfläche führt, in der Regel mit überkreuzten Bearbeitungsspuren. Die von einer Honspindel einer Honmaschine auf das Honwerkzeug übertragene Arbeitsbewegung besteht daher in der Regel aus einer axial hin- und hergehenden Hubbewegung und einer dieser überlagerten Drehbewegung. Durch Honen sind endbearbeitete Oberflächen herstellbar, die extrem hohen Anforderungen bezüglich Maß- und Formtoleranzen sowie hinsichtlich der Oberflächenstruktur genügen. Dementsprechend werden beispielsweise beim Motorenbau Zylinderlaufflächen, d.h. Innenflächen von Zylinderbohrungen in einem Zylinderkurbelgehäuse (ZKG) oder in einer in ein Zylinderkurbelgehäuse einzubauenden Zylinderhülse, Lagerflächen für Wellen, z.B. in einer Kurbelwellenlagerbohrung, oder die zylindrischen Innenflächen in Pleuelaugen einer Honbearbeitung unterzogen. Auch Lagerflächen an Pleueln, Zahnrädern oder Bauteilen für andere Kraft- und Arbeitsmaschinen, beispielsweise Kompressoren, werden häufig mittels Honen bearbeitet.
Bei der Honbearbeitung werden häufig mehrere unterschiedliche, aufeinander folgende Honoperationen durchgeführt, z.B. ein Vorhonen zur Erzeugung der erforderlichen Grundform und ein Fertighonen, mit dem die letztendlich benötigte Oberflächenstruktur erzeugt wird. Durch Messschritte kann der Bearbeitungserfolg überprüft werden.
Die DE 10 2012 201 730 A1 der Anmelderin offenbart ein Bearbeitungssystem zur Bearbeitung von Werkstücken, die eine mittels Honen zu bearbeitende Bohrung aufweisen. Das Bearbeitungssystem ist insbesondere zur Honbearbeitung von Zylinderbohrungen in einem Zylinderkurbelgehäuse ausgelegt. Das Bearbeitungssystem umfasst eine Honmaschine, die mehrere Arbeitsstationen aufweist, wobei mindestens eine der Arbeitsstationen als Honstation konfiguriert ist. Die Honmaschine weist ein maschineninternes Transportsystem mit mehreren Werkstückaufnahmevorrichtungen zur Aufnahme eines Werkstücks auf. Bei den im Detail dargestellten Beispielen umfasst das Transportsystem einen Rundtisch bzw. Drehtisch. Ein in einer Werkstückaufnahmevorrichtung aufgenommenes Werkstück kann durch Fortbewegung des Transportsystems entlang einer kreisförmigen Transportbahn nacheinander an unterschiedliche Arbeitsstationen der Honmaschine transportiert werden. Zu dem Bearbeitungssystem gehört ein Ladesystem zum Be-und Entladen der Honmaschine. Die DE 10 2012 201 730 A1 beschreibt unterschiedliche Möglichkeiten der Be- und Entladen des Rundtischs bzw. der Werkstückaufnahmeeinrichtungen. Bei manchen Ausführungsformen ist ein Laderoboter oder ein Linearportal mit Querhub vorgesehen, um den Transfer zwischen einer Werkstückaufnahme auf dem Rundtisch und einer externen Fördereinrichtung beziehungsweise in umgekehrter Richtung durchzuführen. Eine andere Variante umfasst einen Pendelschlitten. Beschrieben wird auch ein Ausführungsbeispiel, bei dem im Inneren des Arbeitsraums eine Entnahmestation vorgesehen ist und die Werkstücke beim Beladen von außen zunächst auf diese Entnahmestation gebracht werden, bevor sie dann auf den Rundtisch abgesetzt werden. Die Umsetzung zwischen interner Entnahmestation und Rundtisch bzw. umgekehrt kann beispielsweise mittels eines Roboters, eines Schwenkarms oder eines Schritthubtransfers erfolgen.
AUFGABE UND LÖSUNG
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein gattungsgemäßes Bearbeitungssystem bereitzustellen, das auch bei kleiner werdenden Losgrößen und einer größeren Teilevielfalt flexibel und effizient arbeiten kann.
Zur Lösung dieser Aufgabe stellt die Erfindung ein Bearbeitungssystem mit den Merkmalen von Anspruch 1 bereit. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. Der Wortlaut sämtlicher Ansprüche wird durch Bezugnahme zum Inhalt der Beschreibung gemacht.
Das Ladesystem des Bearbeitungssystems weist eine Robotereinheit auf, die zum Be- und Entladen der Werkstückaufnahmevorrichtungen vorgesehen und dazu geeignet bzw. konfiguriert ist. Zusätzlich zu dieser Funktion kann die Robotereinheit eine oder mehrere weitere Funktionen ausführen. Die Robotereinheit ist somit dafür konfiguriert, zusätzlich zu der Be- und Entladung der Werkstückaufnahmevorrichtungen mindestens eine weitere Operation auszuführen. Zu den weiteren Operationen gehören:

(a) Das Auswechseln von Werkstückaufnahmevorrichtungen des Transportsystems oder von Teilen davon. Es ist also in manchen Varianten bei Bedarf möglich, mit Hilfe der Robotereinheit eine komplette Werkstückaufnahmevorrichtung vom Transportsystem zu entnehmen und durch eine andere Werkstückaufnahmevorrichtung zu ersetzen oder nur Teile von Werkstückaufnahmevorrichtungen zu entnehmen und dafür andere Teile einzubauen. Bei den austauschbaren Teilen kann es sich insbesondere um werkstückspezifische Teile handeln, beispielsweise um Spannbacken, die an die Art und Dimension bestimmter einzuspannender Werkstücke angepasst sind. Dabei kann es sich um im Wesentlichen zylindrische Formen von Werkstücken genauso handeln wie um Werkstücke, deren Form von einer Zylinderform abweicht. Werkstücke können z.B. eine prismatische, konische oder polygonale Form aufweisen.
(b) Das Auswechseln von Werkzeugen (ein Werkzeug oder mehrere Werkzeuge) an einer Arbeitsstation, also ein Werkzeugwechsel. Dies kann beispielsweise bei Verschleiß eines Werkzeuges erforderlich sein, indem ein verschlissenes Werkzeug durch ein noch nicht verschlissenes Werkzeug des gleichen Typs ersetzt wird. Ein Werkzeugwechsel kann auch stattfinden, wenn das Bearbeitungssystem auf die Bearbeitung andersartiger Werkstücke und/oder einen anderen Bearbeitungsprozess umgerüstet werden soll, so dass ein Werkzeug durch ein andersartiges Werkzeug ersetzt werden muss.
(c) Das Auswechseln von Messmitteln, insbesondere werkstückspezifischen Messmitteln. Bei den Messmitteln kann es sich beispielsweise um Referenzringe und/oder Messdorne unterschiedlicher Dimensionen handeln oder um Einrichtungen, die lediglich eine Prüfung des Werkstücks im Sinne einer Ja-Nein-Abfrage zur Tauglichkeit für die Bearbeitung umfassen.
(d) Das Greifen eines Werkstücks und das Bewegen des Werkstücks relativ zu einem Werkzeug einer Arbeitsstation derart, dass mindestens ein Teil einer an der Arbeitsstation erforderlichen Relativbewegung zwischen Werkzeug und Werkstück durch gesteuerte Bewegung des Werkstücks mittels der Robotereinheit bewirkt wird. Beispielsweise kann die Robotereinheit ein Werkstück greifen, zu einer Vorprüfeinheit bewegen und dort relativ zu einem vorhandenen Prüfmittel der Vorprüfeinheit bewegen, um festzustellen, ob das Werkstück vom vorgesehenen Typ ist und eine Bearbeitung des Werkstücks in dem Bearbeitungssystem bei der aktuellen Konfiguration möglich ist. An einer Bürsteinheit kann die Robotereinheit zum Bewegen des Werkstücks relativ zu einem z.B. rotierenden Bürstwerkzeug genutzt werden. Die Robotereinheit wird in diesen Fällen also als Manipulator zur Durchführung von Werkstückbewegungen genutzt.

Gemäß der beanspruchten Erfindung kann eine Robotereinheit somit zusätzlich zur konventionellen „angestammten“ Funktion des Be- und Entladens der Werkstückaufnahmevorrichtungen eine oder mehrere weitere Aufgaben im Rahmen der Bearbeitung von Werkstücken übernehmen, so dass bei herkömmlichen Bearbeitungssystemen für diese Zusatzaufgaben vorhandene Einheiten und gegebenenfalls auch Bedienoperationen eingespart werden können.
Die Nebenzeiten der Robotereinheit, die nicht zum Be- und Entladen der Werkstückaufnahmevorrichtung genutzt werden, können anderweitig im Sinne einer Optimierung des Arbeitsablaufs des Bearbeitungssystems genutzt werden.
Das Bearbeitungssystem kann gegebenenfalls mit Hilfe der Robotereinheit mit erweiterter Nutzbarkeit auch komplexere Bearbeitungsvorgänge voll-automatisiert und ohne Eingriff eines Bedieners durchführen, sobald im Bearbeitungssystem alle für die Durchführung eines Prozesses notwendigen Teile (Werkzeuge, Teile von Werkzeugen, Werkstücke) in entsprechenden Magazinen vorhanden sind und die Robotereinheit entsprechend programmiert ist. Bei einer Programmierung kann der Robotereinheit unter anderem eingegeben werden, welche Werkstücktypen bearbeitet werden sollen, an welchen Orten in einem Magazin die zu bearbeitenden Werkstücke sich befinden und wo die fertig bearbeitenden Werkstücke abgelegt werden sollen. Die Programmierung kann auch die zu verwendenden Werkzeuge, Messmittel und Werkstückaufnahmevorrichtungen festlegen.
Der Begriff „Honmaschine“ bezeichnet in dieser Anmeldung eine numerisch gesteuerte Bearbeitungsmaschine, mit der mindestens eine Honoperation an einem Werkstück durchgeführt werden kann, so dass die Bearbeitungsmaschine insoweit zum Honen geeignet ist. Die Honoperation wird an einer Honstation durchgeführt. Die Honmaschine kann als reine Honmaschine ausgelegt sein, bei der alle für die Werkstückbearbeitung eingerichteten Arbeitsstationen (Bearbeitungsstationen) als Honstationen ausgelegt sind. Gegebenenfalls können mit der Honmaschine zusätzlich auch andere, typischerweise Material abtragende, Bearbeitungsoperationen an einem Werkstück durchgeführt werden, z.B. eine oder mehrere Bohroperationen, eine Entgratoperation und/oder eine Bürstoperation. Dafür können entsprechende Arbeitsstationen vorgesehen sein. Auch mindestens eine Messstation kann ggf. integriert sein.
Der Begriff „Robotereinheit“ steht hier allgemein für eine universelle, programmierbare Maschine, die im Allgemeinen einen Manipulator, eine Steuerung und einen Endeffektor umfasst. Der Endeffektor umfasst bei der Robotereinheit dieser Anmeldung im betriebsfertig eingerichteten Zustand eine Greifereinheit. Diese kann auswechselbar sein.
Bei vielen Ausführungsformen ist die Robotereinheit zusätzlich dafür konfiguriert, mindestens eine weitere Operation auszuführen. Zu den optionalen weiteren Operationen gehören:

(e) Be- und Entladen wenigstens eines Magazins zur Aufnahme einer Vielzahl von gleichartigen oder ungleichartigen Teilen. Der Begriff „Magazin“ bezeichnet hier allgemein eine Einrichtung zum geordneten Lagern von Teilen, beispielsweise von Werkzeugen oder Messmitteln oder Werkstückaufnahmevorrichtungen oder Teilen davon. Dieser Schritt ist insbesondere in Kombination mit Schritt (b) vorteilhaft, z.B. um ein geordnetes Teile-Management zu fördern.
(f) Auswechseln einer Greifereinheit der Robotereinheit im Austausch gegen eine andere Greifereinheit. Dadurch kann sich die Robotereinheit selbsttätig (insbesondere ohne Unterstützung durch einen Bediener) mit derjenigen Greifereinheit bestücken, welche für die nachfolgenden Greif- und Transporttätigkeiten besonders geeignet ist. Dadurch ist eine weitere Automatisierung von ggf. komplexen Bearbeitungsprozessen möglich.

Vorzugsweise hat die Robotereinheit eine Basis und einen Arbeitsbereich, der sich um die Basis herum erstreckt, ggf. in alle horizontalen Richtungen und nach oben. Der Arbeitsbereich ist derjenige Bereich, der durch eine an einem Endglied der Robotereinheit angebrachte Greifereinheit erreicht werden kann.
Die Robotereinheit kann insbesondere nach Art eines Gelenkarmroboters mit serieller Kinematik ausgestattet sein. Vorzugsweise hat die Robotereinheit sechs Drehachsen (Sechsachs-Roboter), so dass das Endglied bzw. eine daran angebrachte Greifereinheit gegenüber der Basis im Arbeitsbereich der Robotereinheit an jedem Raumpunkt in jede beliebige Ausrichtung gebracht werden kann. Ein herkömmlicher Industrieroboter mit sechs elektromechanisch angetriebenen Drehachsen kann ggf. verwendet werden.
Ein solcher Gelenkarmroboter hat einen Arbeitsbereich, der sich in alle Richtungen um eine Basis herum erstrecken kann. Eine derartige Robotereinheit hat relativ wenig Raumbedarf und bietet höchste Flexibilität beim Handling für die Positionierungen und Ausrichtung der Werkstücke und/oder auch bei komplexeren Arbeitsbewegungen beim Wechsel von Komponenten.
Es ist möglich, dass alle Arbeitsstationen des Bearbeitungssystems entlang der Transportbahn des maschineninternen Transportsystems angeordnet sind. Sie können dann alle mittels des internen Transportsystems unmittelbar bedient werden. Eine „Anordnung entlang der Transportbahn“ ist dann gegeben, wenn ein Werkstück mittels des Transportsystems unmittelbar in seine für die Arbeitsstation benötigte Position (Arbeitsposition, ggf. Bearbeitungsposition) transportiert werden kann, so dass kein Umsetzen mehr erforderlich ist.
Die Erfinder haben erkannt, dass bei Verwendung einer Robotereinheit nicht alle Arbeitsstationen des Bearbeitungssystems entlang der Transportbahn des maschineninternen Transportsystems angeordnet sein müssen. Es reicht aus, wenn eine Arbeitsstation im Arbeitsbereich der Robotereinheit derart angeordnet ist, dass die Arbeitsstation durch die Robotereinheit so erreichbar ist, das Werkstücke und/oder Werkzeuge mit Hilfe der Robotereinheit zur Arbeitsstation gebracht und von der Arbeitsstation geholt werden können.
Bei manchen Ausführungsformen ist wenigstens eine Arbeitsstation des Bearbeitungssystems als externe Arbeitsstation mit Abstand von der Transportbahn im Arbeitsbereich der Robotereinheit angeordnet. Dies bietet zusätzliche Flexibilität bezüglich der Anordnung der Arbeitsstationen. Im Bereich des Transportsystems ist dann häufig ein kompakterer und besser „aufgeräumter“ Aufbau des Bearbeitungssystems möglich.
Eine Arbeitsstation, die nicht direkt an der Transportbahn angeordnet ist bzw. nicht über das interne Transportsystem der Honmaschine erreicht werden kann, wird hier auch als „externe“ Arbeitsstation bezeichnet. Beispielsweise können solche Arbeitsstationen als externe Arbeitsstationen in einen Bereich entfernt von dem Transportsystem „ausgelagert“ werden, die geringere Anforderungen an die Positionierung des Werkstücks aufweisen, wie beispielsweise eine Bürststation und/oder eine Vorprüfstation.
Alle strukturellen Einheiten des Bearbeitungssystems inklusive Einheiten, die der Be- und Entladung von Werkstücken dienen, können auf einer gemeinsamen Maschinenbasis angeordnet sein, wobei diese Maschinenbasis u.a. die Komponenten für die Honmaschine trägt. Manche Ausführungsformen zeichnen sich demgegenüber dadurch aus, dass das Bearbeitungssystem zusätzlich zu der Honmaschine eine Beladezelle aufweist, die als gesondert von der Honmaschine aufgebaute Einrichtung mit eigener Basis und darauf aufgebauten Aufbauten ausgelegt ist. Dadurch können einige Einheiten und Funktionen in die von der Honmaschine gesonderte Beladezelle ausgelagert werden, wodurch die Honmaschine selbst einen kompakteren und übersichtlicheren Aufbau erhalten kann. Bei Bedarf kann auch eine bessere Raumausnutzung am Aufstellungsort erreicht werden.
Die Beladezelle kann in Bezug auf die Honmaschine derart angeordnet sein, dass einige oder alle an oder in der Beladezelle angeordnete Einrichtungen durch die Greifereinheit der Robotereinheit erreichbar sind. Die Beladezelle kann also mindestens teilweise im Arbeitsbereich der Robotereinheit liegen. Somit kann ein Transfer von Teilen oder Komponenten zwischen Beladezelle und Honmaschine durch die Robotereinheit erledigt werden.
Vorzugsweise ist die Robotereinheit auf der Maschinenbasis der Honmaschine aufgebaut. Dadurch sind Komponenten der Honmaschine über relativ kurze Wege zu erreichen. Wenn die Robotereinheit von der Maschinenbasis der Honeinheit getragen wird, kann die Beladezelle an derjenigen Seite der Honmaschine angeordnet sein, an der die Basis der Robotereinheit angeordnet ist. Vorzugsweise ist die Beladezelle seitlich neben der Honmaschine angeordnet, so dass eine Vorderseite der Honmaschine für Arbeiten (z.B. Wartungsarbeiten) an Einrichtungen der Honmaschine frei zugänglich bleibt.
Im Allgemeinen verhindern Verkleidung und Schutztüren während der Bearbeitungsoperationen an der Honmaschine den Zugang zum Maschinenarbeitsraum der Honmaschine. Werden Einrichtungen zum Zuführen und Abführen von Werkstücken, Werkzeugen, Messmittel oder dergleichen ausgelagert, so kann beispielsweise die Befüllung von Magazinen und/oder Werkstückpaletten durch einen Mitarbeiter hauptzeitparallel erfolgen, also während in der Honmaschine Bearbeitungsprozesse laufen. Die Honmaschine muss dann für das Beladehandling nicht gestoppt werden.
Gemäß einer Weiterbildung ist dem Bearbeitungssystem ein Palettensystem mit einer Vielzahl von Werkstückpaletten zugeordnet, wobei Einrichtungen des Palettensystems an oder in der Beladezelle angeordnet sind. Das Bearbeitungssystem kann auch ein oder mehrere Magazine zum geordneten Lagern von Teilen aufweisen, wobei wenigstens ein Magazin, vorzugsweise alle Magazine, an oder in der Beladezelle angeordnet sind. Bei den Teilen kann es sich beispielsweise um Werkzeuge, Messmittel, Werkstückaufnahmevorrichtungen oder Teile davon handeln.
Wie bereits erwähnt, kann es vorteilhaft sein, nicht alle Arbeitsstationen des Bearbeitungssystems entlang der Transportbahn des maschineninternen Transportsystems anzuordnen, sondern ein oder mehrere externe Arbeitsstationen vorzusehen. Bei Nutzung solcher externen Arbeitsstationen ist im Bereich des Transportsystems mehr Platz für die Maschinenteile wie Honeinheiten oder Messstationen. Der gewonnene Platz kann ggf. für weitere Honeinheiten und/oder Messstationen verwendet werden. Alternativ oder zusätzlich sind kompaktere Bauformen für die Honmaschine möglich.
Es ist möglich, eine oder mehrere externe Arbeitsstationen auf der Maschinenbasis der Honmaschine aufzubauen. Bei manchen Ausführungsformen ist wenigstens eine externe Arbeitsstation an oder in der Beladezelle angeordnet. Vorzugsweise können alle externen Arbeitsstationen an oder in der Beladezelle angeordnet sein.
Bei Bearbeitungssystemen gemäß der beanspruchten Erfindung sind auch Verbesserungen im Bereich der Werkstückaufnahmevorrichtungen und deren Einrichtung und Umrüstung erzielbar.
Gemäß einer Weiterbildung ist wenigstens eine der Werkstückaufnahmevorrichtungen als Spannvorrichtung mit einem oder mehreren Spannbacken ausgelegt, wobei mindestens eine der Spannbacken auswechselbar an einem Spannbackenträger angeordnet ist. Durch Auswechseln von einem oder mehreren Spannbacken kann die Spannvorrichtung schnell an unterschiedliche Außenkonturen zu spannender Werkstücke angepasst werden. Vorzugsweise sind mehrere oder alle Werkstückaufnahmevorrichtungen auf diese Weise ausgelegt.
In einem Magazin des Beladesystems können unterschiedliche Gruppen von Spannbacken vorgehalten werden, so dass ein Austausch von Spannbacken mit Hilfe der Robotereinheit möglich ist. Ein Vorteil der Nutzung auswechselbarer Spannbacken mit unterschiedlichen werkstückspezifischen Konturen besteht darin, dass nicht die gesamte Spannvorrichtung getauscht werden muss. Es ist also nicht erforderlich, komplette Wechsel-Spannvorrichtungen oder komplexere Baugruppen davon bereitzustellen oder vorzuhalten. Außerdem beschränkt sich der Platzbedarf in einem Magazin nur auf die Spannbacken, die im Vergleich zur kompletten Spannvorrichtung relativ klein sein können. Die Form der Spannflächen der Spannbacken können individuell an die Außenform der Werkstücke angepasst werden. Es sind beispielsweise polygonale oder konische Formen möglich.
Bei manchen Ausführungsformen ist eine mechanische Verbindung zwischen dem Spannbackenträger und einer zugehörigen Spannbacke so ausgelegt, dass die Verbindung in Zustellrichtung des Spannbackens formschlüssig ist und in einer senkrecht zur Zustellrichtung verlaufenden Richtung ohne Zuhilfenahme eines Werkzeugs lösbar ist. Dadurch kann ein Spannbackenwechsel sehr einfach mittels der Robotereinheit durchgeführt werden.
Es ist auch möglich, dass Werkstückaufnahmevorrichtungen (einzelne oder alle) automatisiert auswechselbar an einem Träger des Transportsystems angebracht sind. In diesem Fall können die Werkstückaufnahmevorrichtungen und die Träger zueinander korrespondierende Spannelemente einer Schnellwechselverbindung haben, beispielsweise einen Spannkegel oder ein Hohlschaftkegel, um eine automatisierte Entnahme und ein automatisiertes Einfügen von Werkstückaufnahmevorrichtungen mit exakter Positionierung zu ermöglichen.
Um eine besonders einfache Anpassung der Werkstückaufnahmevorrichtungen an Werkstücke mit unterschiedlichen Werkstück-Konturen zu erreichen, kann auch vorgesehen sein, einen Satz von an die Werkstück-Konturen angepassten Werkstückhalteradaptern bereitzustellen, die werkstückspezifische Aufnahmeeinrichtungen zur Fixierung eines aufgenommenen Werkstücks in eine Aufnahmeposition des Werkstückhalteradapters und standardisierte Außenkonturen zum Greifen durch eine Greifereinheit der Robotereinheit aufweisen. Der Begriff „Fixieren“ steht hierbei für das Beseitigen von Bewegungs-Freiheitsgraden. Ein Werkstückhalteradapter kann beispielsweise für die Aufnahme eines nicht-rotationssymmetrischen Werkstücks ausgelegt sein, während die standardisierten Außenkontur zum Greifen durch die Robotereinheit eine rotationssymmetrische, beispielsweise zylindrische Kontur aufweisen kann, um ein einfaches und präzises Greifen durch die Robotereinheit zu ermöglichen.
Figurenliste
Weitere Vorteile und Aspekte der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und aus der nachfolgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen der Erfindung, die nachfolgend anhand der Figuren erläutert sind.

1 zeigt eine isometrische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines Bearbeitungssystems, welches nach den Prinzipien der Erfindung aufgebaut ist und arbeitet;
2 zeigt das Bearbeitungssystem aus 1 in derselben Phase eines Prozesses in Draufsicht;
3 zeigt das Bearbeitungssystem aus 1 in einer anderen Phase des Prozesses;
4 zeigt eine Werkstückaufnahmevorrichtung 670 des Ausführungsbeispiels in Draufsicht.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
1 zeigt eine isometrische Darstellung eines Ausführungsbeispiel eines Bearbeitungssystems 100, welches nach den Prinzipien der Erfindung aufgebaut ist und arbeitet. 2 zeigt dasselbe Bearbeitungssystem in derselben Phase eines Prozesses in Draufsicht. 3 zeigt das Bearbeitungssystem aus 1 in einer anderen Phase des Prozesses.
Das Bearbeitungssystem 100 ist zur Bearbeitung von unterschiedlichen Werkstücken geeignet, die jeweils mindestens eine Bohrung aufweisen, die mittels des Bearbeitungsverfahrens „Honen“ zu bearbeiten ist. Das Ausführungsbeispiel ist für die Bearbeitung von unterschiedlichen Kleinteilen ausgelegt. Dazu gehören beispielsweise Werkstücke wie Zahnräder, Getriebeteile, Hydraulikteile, Pumpenteile, Teile von Kompressoren, Büchsen, Ringe, Turbolader, Pneumatikteile, Teile für Luft- und Raumfahrt, ABS-Teile und andere Kleinteile. Die Werkstücke können sowohl hinsichtlich ihrer äußeren Dimensionen als auch hinsichtlich ihrer äußeren Form sehr unterschiedlich sein. Gleiches gilt für die Dimensionen der zu bearbeitenden Bohrungen. Ausführungsbeispiele können z.B. für einen Durchmesserbereich von ca. 3 mm bis ca. 180 mm oder mehr ausgelegt sein.
Das Bearbeitungssystem 100 umfasst eine Honmaschine 200 und eine seitlich neben der Honmaschine aufgebaute Beladezelle 300. Zum Bearbeitungssystem 100 gehört weiterhin ein Ladesystem 400 zum Be- und Entladen der Honmaschine. Das Ladesystem 400 umfasst eine Robotereinheit 500, die im Beispielsfall einen Gelenkarmroboter mit serieller Kinematik aufweist, im Beispielsfall in Form eines Gelenkarmroboters mit sechs Drehachsen. Die Basis 502 des Gelenkarmroboters ist an der der Beladezelle 300 zugewandten Seite der Honmaschine montiert. Um die Basis herum erstreckt sich der Arbeitsbereich der Robotereinheit. Der Arbeitsbereich ist im Beispielsfall in Draufsicht kreisförmig und erstreckt sich in Horizontalrichtungen sowie nach ober um die Basis herum. Der Arbeitsbereich ist derjenige Bereich, der durch eine am Endglied 504 des Robotereinheit angebrachte Greifereinheit 510 erreicht werden kann. Innerhalb des Arbeitsbereichs liegen später noch erläuterte Einheiten der Beladezelle 300 sowie später noch erläuterte Einheiten der Honmaschine 200.
Die Honmaschine 200 hat eine in Draufsicht rechteckige Maschinenbasis 210, die sämtliche mechanischen Komponenten der Honmaschine sowie die mechanischen Komponenten der Robotereinheit 500 trägt. Die für den Bediener frei zugängliche Vorderseite 212 der Honmaschine bzw. der Maschinenbasis ist etwas breiter als die senkrecht dazu verlaufenden Seiten, was jedoch nicht zwingend ist.
Die Honmaschine 200 hat in der beispielhaften Konfiguration genau zwei Honstationen, nämlich eine erste Honstation 220-1 sowie eine in Werkstückflussrichtung dahinter angeordnete zweite Honstation 220-2. Bei anderen Konfigurationen können auch nur eine Honstation oder mehr als zwei Honstationen, z.B. drei Honstationen vorgesehen sein.
Jede der Honstationen 220-1, 220-2 ist mit einer einzigen Honeinheit 225-1, 225-2 ausgestattet, die unabhängig von der anderen Honeinheit (der anderen Honstation) betrieben werden kann. Jede der Honeinheiten hat eine einzelne Honspindel 227-1, 227-2, die mithilfe eines Drehantriebs um eine vertikale Spindelachse drehbar und mithilfe eines Hubantriebs parallel zur Spindelachse hin- und her bewegbar ist. Jede der Honspindeln trägt im eingerichteten Zustand ein Honwerkzeug. Eine Honeinheit umfasst auch ein Zustellsystem zur radialen Zustellung bzw. zum radialen Zurückziehen von Schneidstoffkörpern, die am Umfang eines von der Honspindel getragenen Honwerkzeugs angeordnet sind. Die Zustellsysteme sind jeweils für Honwerkzeuge mit einfacher Aufweitung ausgelegt. Bei anderen Ausführungsformen können einige oder alle Zustellsysteme auch für Honwerkzeuge mit Doppelaufweitung oder Mehrfachaufweitung ausgelegt sein, so dass mit einem Zustellsystem zwei oder mehr unabhängig voneinander zustellbare Schneidgruppen eines Honwerkzeugs unabhängig voneinander gesteuert werden können.
Zusätzlich zu jeder der Honstationen ist in Werkstückflussrichtung dahinter eine zugehörige Messstation angebracht, nämlich eine erste Messstation 240-1 sowie eine zweite Messstation 240-2. Die Messstationen können jeweils mit einem Luftmesssystem ausgestattet sein. Mithilfe der den Honstationen nachgeschalteten Messstationen kann das Bearbeitungsergebnis der jeweils direkt vorgeschalteten Honstation überprüft werden. Die Maschinensteuerung kann dann automatisch signifikante Abweichungen von den erforderlichen Solltoleranzen feststellen und die Honeinheiten der Honstation bezüglich relevanter Parameter, wie beispielsweise Aufweitung und Hublage, korrigieren. Außerdem kann eine automatische Verschleißkompensation der an den Honeinheiten genutzten Schneidmittel vorgesehen sein, so dass die Honwerkzeuge nicht manuell nachgestellt werden müssen.
Sowohl die Honstationen 220-1, 220-2 als auch die Messstationen 240-1, 240-2 der Honmaschine 200 sind Arbeitsstationen der Honmaschine, wobei jedoch nur bei den Honstationen eine das Werkstück verändernde Bearbeitung stattfindet, so dass diese Arbeitsstationen auch als Bearbeitungsstationen bezeichnet werden können.
Die Honmaschine 200 ist mit einem maschineninternen Transportsystem 600 ausgestattet, das mehrere Werkstückaufnahmevorrichtungen 670-1 etc. zur Aufnahme jeweils eines Werkstücks aufweist. Ein in einer Werkstückaufnahmevorrichtung aufgenommenes Werkstück kann durch Fortbewegen des Transportsystems entlang einer Transportbahn 610 nacheinander an unterschiedliche Arbeitsstationen der Honmaschine transportiert werden. Das Transportsystem des Ausführungsbeispiels umfasst einen Rundtisch 620, der auf der Maschinenbasis 210 montiert ist und mithilfe eines unter dem Rundtisch angeordneten Drehantriebs um eine vertikale Rundtischachse 622 unbegrenzt gedreht werden kann. Der Rundtisch kann auch als Drehtisch bezeichnet werden. Der drehbare Teil des Rundtischs hat im Beispielsfall eine im Wesentlichen kreisförmige Gestalt, aber auch davon abweichende Gestaltungen, beispielsweise eine Kreuzform oder Sternform oder dergleichen, sind möglich.
Auf der Oberseite des Rundtisches sind in der dargestellten Konfiguration insgesamt acht Werkstückaufnahmevorrichtungen 670-1 etc. in gleichen Winkelabständen von 45° zueinander und in gleichen radialen Abständen zur Rundtischachse angebracht. Jede der Werkstückaufnahmevorrichtungen ist nach Art eines Dreibackenfutters aufgebaut, mit welchem ein aufgenommenes Werksstück gespannt und in der eingespannten Position fixiert werden kann.
4 zeigt eine Werkstückaufnahmevorrichtung 670 des Ausführungsbeispiels in Draufsicht. Die Werkstückaufnahmevorrichtung hat drei Spannbackenträger 672, die in 120° Umfangswinkel zueinander versetzt angeordnet sind und mit Hilfe eines gemeinsamen Spannantriebs in Radialrichtung zu einer Mittelachse 673 der Werkstückaufnahmevorrichtung zugestellt werden können, um ein Werkstück 150 einzuspannen. Im dargestellten eingerichteten Zustand ist an jedem der Spannbackenträger an der radial innen liegenden Stirnseite ein auswechselbarer Spannbacken 675 befestigt. Die mechanische Verbindung zwischen Spannbackenträger und zugehöriger Spannbacke ist in Radialrichtung (Zustellrichtung) formschlüssig, was im Beispielsfalls dadurch erreicht wird, dass an jeder innenliegenden Stirnseite eines Spannbackens ein pilzförmiger Abschnitt ausgebildet ist, der in einer sich nach innen erweiterten Aufnahmeöffnung an der Rückseite eine Spannbacke eingreift. Die Verbindung zwischen Spannbacke 675 und Spannbackenträger 672 kann ohne Zuhilfenahme eines Werkzeugs gelöst werden, indem die Spannbacke durch Abheben parallel zur Mittelachse der Werkstückaufnahmevorrichtung abgenommen wird. Durch Auswechseln unterschiedlich dimensionierter und/oder geformter Spannbacken kann die Werkstückaufnahmevorrichtung sehr einfach an unterschiedliche Werkstückdimensionen und unterschiedliche Werkstückgeometrien angepasst werden.
Die hier dargestellte beispielhafte Werkzeugaufnahmevorrichtung deckt mit einem Spannbackensatz einen Durchmesserbereich von ca. 75 mm ab. Eine konventionelle Spannzange deckt dagegen üblicherweise nur einen Durchmesserbereich in der Größenordnung von 1 mm ab. Die Spannbacken müssen also relativ selten gewechselt werden.
Ausführungsformen mit nur einem oder zwei zustellbaren Spannbacken oder mit mehr als drei zustellbaren Spannbacken sind auch möglich.
Zusätzlich zu den beiden Honstationen 220-1, 220-2 und den beiden Messstationen 240-1, 240-2 weist die Honmaschine noch eine Ladestation 250 auf, die im Arbeitsbereich der Robotereinheit 500 liegt. Die Ladestation liegt im Beispielsfall an der Vorderseite 212 der Honmaschine. An der Ladestation kann die Honmaschine beladen werden, indem jeweils ein Werkstück in eine dafür vorgesehene Werkstückaufnahmevorrichtung eingesetzt wird, oder die Honmaschine kann entladen werden, indem ein in einer Werkstückaufnahmevorrichtung aufgenommenes (und fertig bearbeitetes) Werkstück an der Ladestation durch die Robotereinheit entnommen wird.
Der Rundtisch 620 dient als maschineninternes Transportsystem oder Transfersystem in der Weise, dass ein in einer Werkstückaufnahmevorrichtung 670-1 etc. aufgenommenes Werkstück durch Drehung des Rundtisches entlang der kreisförmigen Transportbahn 610 nacheinander an diejenigen Arbeitsstationen der Honmaschine 200 transportiert werden kann, die an der Transportbahn liegen.
Seitlich neben der Honmaschine 200 ist die Beladezelle 300 angeordnet. Die Beladezelle ist eine gesondert von der Honmaschine aufgebaute Einrichtung mit eigener rechteckförmiger Basis und darauf aufgebauten Aufbauten. Die Beladezelle ist an derjenigen Seite der Honmaschine angeordnet, an der sich die Robotereinheit 500 befindet, und zwar in der Weise, dass einige in der Beladezelle angeordnete Einrichtungen durch die Greifereinheit der Robotereinheit 500 erreichbar sind. Die Beladezelle liegt also mindestens teilweise im Arbeitsbereich der Robotereinheit, so dass darin angeordnete Einheiten von der Greifereinheit erreicht werden können..
Die Beladezelle hat einen in 1 an der Rückseite erkennbaren, von Verkleidungen umschlossenen Aufnahmeraum für Werkstückpaletten, die jeweils eine Vielzahl von zu bearbeiteten Werkstücken tragen können. Davor befindet sich auf der Basis der Beladezelle ein durch die Robotereinheit zugänglicher Arbeitsraum 310, welcher zur Seite der Honmaschine hin offen ist, an der gegenüberliegenden Seite durch eine Seitenwand verschlossen ist und an der 1 vorne sichtbare Vorderseite eine Tür aufweist, durch die der Innenraum des Arbeitsraums 310 auch von der Vorderseite des Bearbeitungssystems bei Bedarf für einen Bediener zugänglich ist.
An der Rückseite des Arbeitsraums 310 ist oberhalb einer Durchreichöffnung für Werkstückpaletten ein erstes Magazin 320 befestigt, welches Aufnahmeplätze zur Aufnahme von Werkzeugen (beispielsweise Honwerkzeugen und/oder Bürstwerkzeugen) und Messmitteln (beispielsweise Messdorne für die Vorprüfeineit) aufweist. An der der Honmaschine abgewandten Seitenwand ist im Arbeitsbereich der Robotereinheit ein zweites Magazin 330 angeordnet, welches Aufnahmeplätze für auswechselbare Spannbacken für die Werkstückaufnahmevorrichtungen aufweist. Nicht dargestellt ist ein optionales weiteres Magazin zur Aufnahme mindestens einer auswechselbaren Greifereinheit der Robotereinheit.
An der Vorderseite der Beladezelle befinden sich in der Nähe der Tür zwei Arbeitsstationen des Bearbeitungssystems, die nachfolgend noch beschrieben werden, nämlich eine Vorprüfstation 340 und eine Bürststation 350. Diese beiden Arbeitsstationen, sind nicht entlang der Transportbahn 610 des Rundtisches, sondern mit größerem Abstand davon, aber im Arbeitsbereich der Robotereinheit angeordnet. Diese Arbeitsstationen werden hier als „externe“ Arbeitsstationen bezeichnet. Die beiden externen Arbeitsstationen sind an der Beladezelle 300 angeordnet.
Eine der externen Arbeitsstationen ist die Vorprüfstation 340, die nicht an der Honmaschine 200, sondern an oder in der Beladezelle 300 angeordnet ist. An der Vorprüfeinheit 345 der Vorprüfstation kann ein von der Greifereinheit der Robotereinheit gegriffenes Werkstück nach Entnahme aus einem Werkstückmagazin und vor Beladen der Werkstückaufnahmevorrichtung am Rundtisch mithilfe eines Messmittels (z.B. Vorprüfdorn) daraufhin geprüft werden, ob es sich um den vorgesehenen Werkstücktyp handelt, das eine Bohrung mit für die Bearbeitung geeignetem Durchmesser aufweist. So können Fehlbeladungen vermieden werden.
Die andere externe Arbeitsstation ist eine Bürststation 350, die eine Bürsteinheit 355 aufweist, welche ebenfalls nicht im Bereich der Honmaschine an der Transportbahn 610, sondern mit Abstand von der Transportbahn 610 im Bereich der Beladezelle angeordnet ist. An der Bürststation 350 kann ein Werkstück, das an der Honmaschine 200 fertig bearbeitet und aus der Werkstückaufnahmevorrichtung bereits entnommen wurde, vor Ablegen in ein Magazin für fertige Werkstücke mithilfe eines Bürstwerkzeugs einer Bürstoperation unterzogen werden, z.B. um eventuelle Grate zu beseitigen.
Mit Hilfe des Bearbeitungssystems 100 ist eine vollautomatisierte Fertigung von Werkstücken inklusive einer oder mehreren Honoperationen möglich. Die zu bearbeitenden Werkstücke werden dazu in entsprechende Werkstückpaletten eingelegt. Im Ausführungsbeispiel wird ein modulares Palettensystem verwendet, bei dem die Werkstückpaletten in einem von der Rückseite der Beladezelle 300 zugänglichen Stapel übereinander im Palettensystem der Beladezelle 300 vorgehalten werden. Eine Werkstückpalette kann dann in den Arbeitsraum 310 der Beladezelle gefördert werden, von wo die Robotereinheit 500 die Werkstücke greifen, zu einer freien Werkstückaufnahmevorrichtung 670 transportieren und dort einsetzen kann.
Sofern die Werkstückaufnahmevorrichtung noch nicht für den entsprechenden Werkstücktyp eingerichtet ist, kann dies vorher durch Einbau entsprechender auswechselbarer Spannbacken erfolgen. Die Anpassung der Werkstückaufnahmevorrichtungen an neue Werkstücktypen kann bei Bedarf mit Hilfe der Robotereinheit durchgeführt werden, wenn entsprechende einzubauende Spannbacken im zweiten Magazin 330 vorgehalten werden.
Sofern die Honeinheiten noch nicht für den neuen Werkzeugtyp eingerichtet sind, können die für den neuen Honprozess erforderlichen Honwerkzeuge mittels der Robotereinheit von einem entsprechenden Werkzeugmagazin (z.B. dem ersten Magazin 320) entnommen und in der Honeinheit angekoppelt werden. Entsprechendes gilt für werkstückangepasste Messmittel, beispielsweise ein Vorprüfdorn für die Vorprüfeinheit.
Ein noch unbearbeitetes Werkstück kann mit Hilfe der Robotereinheit 500 aus einer Werkstückpalette entnommen und zunächst zur Vorprüfstation 340 transportiert werden, wo mit Hilfe der Vorprüfeinheit 345 geprüft wird, ob die Bohrung den für die Bearbeitung geeigneten Durchmesser aufweist. Diese Vorprüfung findet noch im Bereich der Beladezelle 300 statt. Die 3 zeigt die Stellung der Robotereinheit 500 in dieser Phase.
Danach wird das geprüfte Werkstück mit Hilfe der Robotereinheit 500 zur Ladestation 250 der Honmaschine transportiert und dort in eine freie Werkstückaufnahmevorrichtung eingeführt und gespannt.
Die Werkstückbearbeitung erfolgt dann taktweise in an sich bekannter Form. Zunächst wird das Werkstück durch Drehung des Rundtisches 620 im Uhrzeigersinn bis zur ersten Honstation 220-1 gefördert, wo es mit Hilfe eines ersten Honwerkzeugs beispielsweise durch Vorhonen bearbeitet wird. Nach Abschluss des Vorhonens wird die entsprechende Werkstückaufnahme zur ersten Messstation 240-1 gefördert, wo durch Nachmessen der Bearbeitungserfolg der vorgeschalteten ersten Honoperation überprüft wird. Auf Basis der Messwerte kann gegebenenfalls eine Verschleißkombination des Honwerkzeugs an der vorgeschalteten Honstation durchgeführt werden.
Durch Vorschalten des Rundtischs 620 um einen weiteren Schritt wird das Werkstück dann zur zweiten Honstation 220-2 gefördert, wo in diesem beispielhaften mehrstufigen Honprozess eine weitere Honbearbeitung (zum Beispiel Fertighonen) stattfindet.
Danach kann mit Hilfe der zweiten Messstation 240-2 das Honergebnis der zweiten Honoperation überprüft werden. Gegebenenfalls können justierende Einstellungen an der zweiten Honstation vorgenommen werden.
Nach weiteren Taktschritten wird das durch zweistufiges Honen bearbeitende Werkstück wieder bis zur Ladestation 250 transportiert. Dort kann es mit Hilfe der Robotereinheit 500 ergriffen und aus der Werkstückaufnahmevorrichtung entnommen werden.
Abhängig von der Auslegung des Prozesses ist es danach möglich, das durch Honen bearbeitende Werkstück mit Hilfe der Robotereinheit 500 bis zur Bürststation 350 zu transportieren und das Werkstück dort mit Hilfe eines rotierenden Bürstwerkzeugs zu entgraten. Diese Phase ist in 1 und 2 dargestellt. Die Bürststation bzw. die Bürsteinheit kann sehr einfach aufgebaut sein. Es reicht, einen Drehantrieb für das Bürstwerkzeug vorzusehen. Ein Hubantrieb oder Antriebe für Werkzeugbewegungen senkrecht zur Rotationsachse können entfallen, da die Robotereinheit so programmiert werden kann, dass das Werkstück mit Hilfe der Robotereinheit jeweils so an das rotierende Bürstwerkzeug gedrückt werden kann, dass alle durch Bürsten zu bearbeitenden Werkstückbereich durch Bürsten bearbeitet werden können. Es können also alle Werkstückbewegungen mit Hilfe der Robotereinheit durchgeführt werden, wodurch die Bürsteinheit sehr einfach aufgebaut sein kann.
Das fertig bearbeitete und gebürstete Werkstück kann dann mit Hilfe der Robotereinheit in einer Werkstückpalette für fertig bearbeitende Werkstücke abgesetzt werden.
Aus diesem beispielhaft beschriebenen Fertigungsprozess wird ersichtlich, dass bei entsprechender Bestückung des Bearbeitungssystem mit Werkstücken und werkstückabhängigen Teilen (zum Beispiel Spannbacken, Messmittel, Honwerkzeuge etc.) eine vollautomatisierte Fertigung von Werkstücken ohne Eingriff eines Bedieners, also ein mannloser Betrieb, möglich ist. Ein Be- und Entladen der Werkstückaufnahmevorrichtungen während einer laufenden Honbearbeitung ist möglich. Die Honmaschine kann sehr kompakt aufgebaut sein, unter anderem weil die optionale Bürsteinheit und die optionale Vorprüfeinheit in den Bereich der Beladezelle 300 „ausgelagert“ und dort integriert sind. Ein Werkzeugwechsel mit Hilfe der Robotereinheit ist genauso möglich wie ein Messmittelwechsel. Die Werkstückaufnahmevorrichtungen können durch Auswechseln von werkstückabhängigen Spannbacken sehr einfach und mit Hilfe der Robotereinheit an unterschiedliche Werkstückgeometrien und Dimensionen angepasst werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102012201730 A1 [0004]

Claims

Bearbeitungssystem (100) zur Bearbeitung von Werkstücken (150), die eine mittels Honen zu bearbeitende Bohrung aufweisen, mit: einer Honmaschine (200), die mehrere Arbeitsstationen (220-1, 220-2, 240-1, 240-2) aufweist, wobei mindestens eine der Arbeitsstationen als Honstation (220-1, 220-2) konfiguriert ist, wobei die Honmaschine ein maschineninternes Transportsystem (600) mit mehreren Werkstückaufnahmevorrichtungen (670-1, 670-2, 670-8) zur Aufnahme eines Werkstücks aufweist und ein in einer Werkstückaufnahmevorrichtung aufgenommenes Werkstück (150) durch Fortbewegung des Transportsystems entlang einer Transportbahn (610) nacheinander an unterschiedliche Arbeitsstationen der Honmaschine transportierbar ist, einem Ladesystem (400) zum Be-und Entladen der Honmaschine, wobei das Ladesystem (400) eine Robotereinheit (500) zum Be- und Entladen der Werkstückaufnahmevorrichtungen (670-1, 670-2, 670-8) aufweist dadurch gekennzeichnet, dass die Robotereinheit (500) dafür konfiguriert ist, zusätzlich zu der Be- und Entladung der Werkstückaufnahmevorrichtungen (670-1, 670-2, 670-8) mindestens eine der folgenden Operationen auszuführen: (a) Auswechseln von Werkstückaufnahmevorrichtungen (670-1, 670-2, 670-8) oder auswechselbaren Teilen der Werkstückaufnahmevorrichtungen des Transportsystems; (b) Auswechseln von Werkzeugen (Werkzeugwechsel) an einer Arbeitsstation; (c) Auswechseln von (werkstückspezifischen) Messmitteln; (d) Greifen eines Werkstücks und Bewegen des Werkstücks relativ zu einem Werkzeug einer Arbeitsstation derart, dass mindestens ein Teil einer an der Arbeitsstation erforderlichen Relativbewegung zwischen Werkzeug und Werkstück durch gesteuerte Bewegungen des Werkstücks mittels der Robotereinheit bewirkt wird;
Bearbeitungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Robotereinheit (500) dafür konfiguriert ist, zusätzlich mindestens eine der folgenden Operationen auszuführen: (e) Be- und Entladen wenigstens eines Magazins zur Aufnahme einer Vielzahl von gleichartigen oder ungleichartigen Teilen; (f) Auswechseln einer Greifereinheit der Robotereinheit im Austausch gegen eine andere Greifereinheit.
Bearbeitungssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Robotereinheit (500) eine Basis (502) und einen Arbeitsbereich aufweist, der sich um die Basis herum erstreckt, wobei der Arbeitsbereich derjenige Bereich ist, der durch eine an einem Endglied der Robotereinheit angebrachte Greifereinheit (510) erreichbar ist.
Bearbeitungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Robotereinheit (500) einen Gelenkarmroboter mit serieller Kinematik aufweist, vorzugsweise einen Gelenkarmroboter mit sechs Drehachsen.
Bearbeitungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bearbeitungssystem (100) zusätzlich zu der Honmaschine (200) eine Beladezelle (300) aufweist, die als gesondert von der Honmaschine aufgebaute Einrichtung mit eigener Basis und darauf aufgebauten Aufbauten ausgelegt ist.
Bearbeitungssystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Robotereinheit (500) auf der Maschinenbasis (210) der Honmaschine (200) aufgebaut ist.
Bearbeitungssystem nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Beladezelle (300) in Bezug auf die Honmaschine (200) derart angeordnet ist, dass an oder in der Beladezelle angeordnete Einrichtungen durch eine Greifereinheit (510) der Robotereinheit (500) erreichbar sind.
Bearbeitungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dem Bearbeitungssystem ein Palettensystem mit Werkstückpaletten zugeordnet ist, wobei vorzugsweise Einrichtungen des Palettensystems an oder in der Beladezelle (300) angeordnet sind.
Bearbeitungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bearbeitungssystem ein Magazin oder mehrere Magazine (320, 330) zum geordneten Lagern von Teilen, insbesondere Werkzeugen, Messmitteln, Werkstückaufnahmevorrichtungen und/oder Teilen davon, aufweist, wobei vorzugsweise wenigstens ein Magazin, vorzugsweise alle Magazine, an oder in der Beladezelle (300) angeordnet sind.
Bearbeitungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Arbeitsstation (310, 320) des Bearbeitungssystems als externe Arbeitsstation mit Abstand von der Transportbahn (610) im Arbeitsbereich der Robotereinheit (500) angeordnet ist.
Bearbeitungssystem nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine externe Arbeitsstation an oder in der Beladezelle (300) angeordnet ist, wobei vorzugsweise alle externen Arbeitsstationen an oder in der Beladezelle (300) angeordnet sind
Bearbeitungssystem nach einem der Ansprüche 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass eine externe Arbeitsstation als Bürststation (350) oder als Vorprüfstation (340) ausgelegt ist.
Bearbeitungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Werkstückaufnahmevorrichtung (670), vorzugsweise alle Werkstückaufnahmevorrichtungen, als Spannvorrichtung mit einem oder mehreren Spannbacken (675) ausgelegt ist, wobei mindestens einer der Spannbacken (675) auswechselbar an einem Spannbackenträger (672) angeordnet ist.
Bearbeitungssystem nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass eine mechanische Verbindung zwischen dem Spannbackenträger (672) und einer zugehörigen Spannbacke (675) in Zustellrichtung der Spannbacke formschlüssig ausgebildet ist und dass die Verbindung zwischen der Spannbacke (675) und Spannbackenträger (672) ohne Zuhilfenahme eines Werkzeugs in einer senkrecht zur Zustellrichtung verlaufenden Richtung lösbar ist.
Bearbeitungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass einige oder alle Werkstückaufnahmevorrichtungen automatisiert auswechselbar an einem Träger des Transportsystems angebracht sind und/oder dass wenigstens ein Satz von an Werkstück-Konturen angepassten Werkstückhalteadaptern vorgesehen ist, die werkstückspezifische Aufnahmeeinrichtungen zur Fixierung eines aufgenommenen Werkstücks in einer Aufnahmeposition des Werkstückhalteadapters und standardisierte Außenkonturen zum Greifen durch eine Greifereinheit der Robotereinheit aufweisen.