DE102021118671A1

DE102021118671A1 - Verfahren und Vorrichtung zum automatisierten spanenden Bearbeiten von Werkstück-Rohteilen

Info

Publication number: DE102021118671A1
Application number: DE102021118671.4A
Authority: DE
Inventors: gleich Anmelder Erfinder
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2021-07-20
Filing date: 2021-07-20
Publication date: 2023-01-26

Abstract

Das Verfahren zum automatisierten spanenden Bearbeiten von Werkstück-Rohteilen mit einer Bearbeitungsspindel in dem Maschinen-Innenraum einer Werkzeugmaschine, ist gekennzeichnet durch folgende Schritte:a) Einsetzen von Werkstück-Rohteilen (9) in identische Spannmittel (4);b) Anordnen der Spannmittel (4) mit den Werkstück-Rohteilen in einem Magazin, Regal o.ä. (7) in dem Maschinen-Innenraum der Werkzeugmaschine (1);c) Aufnehmen eines Spannmittels (4) mit einem an dem Bearbeitungsschlitten angebrachten Greifer (6) und Ablegen des Spannmittels (4) in einem zentralen automatischen Spannsystem (5);d) Ablegen bzw. Ein- oder Wegklappen/Schwenken des Greifers (6) in einem Werkzeug-Lager (10) innerhalb der Werkzeugmaschine und Austauschen des Greifers (6) gegen ein Bearbeitungswerkzeug (11);e) Bearbeiten des Werkstück-Rohteils (9) zu einem fertigen Werkstück (2);f) Austauschen eines Bearbeitungswerkzeugs (11) gegen den Greifer (6) bzw. Ausklappen / Schwenken des Greifers;g) Aufnehmen des Spannmittels (4) mit dem Greifer (6);h) Ablegen des Spannmittels (4) mit dem fertigen Werkstück (2) in dem Magazin, Regal o.ä. (7); Wiederholung des Zyklus der Schritte c) bis h), bis alle Werkzeug-Rohteile (9) bearbeitet sind.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum automatisierten spanenden Bearbeiten von gleichen oder unterschiedlichen Werkstück-Rohteilen in dem Maschinen-Innenraum einer Werkzeugmaschine.
Bei einer spanenden Bearbeitung von Werkstück-Rohlingen wird diesen durch mechanisches Abtrennen von überschüssigem Material in Form von Spänen mit einem von einer Bearbeitungsspindel gehaltenen Werkzeug eine bestimmte Form gegeben. Die spanenden Fertigungsverfahren umfassen beispielsweise Drehen, Fräsen und Schleifen. Die Erfindung kann aber auch bei auftragenden Fertigungsverfahren bspw. additive Fertigung eingesetzt werden.
Die Erfindung betrifft außerdem eine Werkzeugmaschine, die dazu eingerichtet ist, um das Verfahren auszuführen.
Es ist bekannt, Rohteile für gleiche oder unterschiedliche Werkstücke mit Hilfe eines Manipulators beispielsweise Kinickkarm-Roboters von einem außerhalb der Werkzeugmaschine angeordneten Magazin in den Maschinen-Innenraum einzuführen und in einem automatisch betätigten Spannsystem abzulegen. Nach der Bearbeitung des Werkstücks nimmt der Roboter das fertige Werkstück auf und führt es einem ebenfalls außerhalb der Werkzeugmaschine angeordneten Fertigteil-Lager zu. Eine derartige herkömmliche Automation mit einem Roboter ist mit einem erheblichen Platzbedarf und hohen Kosten verbunden.
Es ist auch bekannt, die mit einem Bearbeitungsschlitten verbundene Bearbeitungsspindel mit einem Greifer zu versehen, der aus einem Magazin in dem Maschinen-Innenraum einer Werkzeugmaschine jeweils ein Werkstück-Rohteil entnimmt und in einem zentralen Spannsystem ablegt, wobei der Greifer nach der Bearbeitung das fertige Werkstück einem Lager für fertige Werkstücke zuführt. Wenn bei einem derartigen Bearbeitungsprozess unterschiedliche Werkstücke zu bearbeiten sind, erfordert diese Vorgehensweise eine aufwändige Programmierung und längere Rüstzeiten, da die Schnittstellen des Greifers, des zentralen Spannsystems und der Werkstücke unterschiedlich sind.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur automatisierten spanenden Bearbeitung von Werkstück-Rohteilen anzugeben, das auch bei unterschiedlichen Werkstück-Rohteilen und/oder unterschiedlichen fertigen Werkstücken die oben beschriebenen Nachteile vermeidet. Außerdem soll eine automatisierte Werkzeugmaschine angegeben werden, die zur Durchführung des Verfahrens ausgebildet ist.
Diese Aufgaben werden erfindungsgemäß durch die Merkmale der Patentansprüche 1 und 7 gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen gekennzeichnet.
Das erfindungsgemäße Verfahren sieht folgende Schritte vor:

a) Einsetzen von Werkstück-Rohteilen in identische Spannmittel;
b) Anordnen der Spannmittel mit den Werkstück-Rohteilen in einem Magazin, Regal o.ä. innerhalb der Werkzeugmaschine;
c) Aufnehmen eines Spannmittels mit einem an dem Bearbeitungsschlitten angebrachten Greifer und Ablegen des Spannmittels in einem zentralen automatischen Spannsystem;
d) Eventuelles Ablegen des Greifers in einem Werkzeug-Lager, oder Ein- bzw. Wegklappen des Greifers, und Austauschen des Greifers gegen ein Bearbeitungs-werkzeug;
e) Bearbeiten des Werkstück-Rohteils zu einem fertigen Werkstück;
f) Eventuelles Austauschen eines Bearbeitungswerkzeugs gegen den Greifer, oder Aus- bzw. Einklappen des Greifers;
g) Aufnehmen des Spannmittels mit dem Greifer;
h) Ablegen des Spannmittels mit dem fertigen Werkstück in dem Magazin, Regal o.ä.;

Vorteilhafterweise wird als zentrales Spannsystem ein Nullpunkt-Spannsystem verwendet.
In näheren Einzelheiten ist vorgesehen, dass in Schritt a) identische Werkstück-Rohteile oder unterschiedliche Werkstück-Rohteile in die Spannmittel eingesetzt werden können.
In Schritt e) können identische fertige Werkstücke oder aber unterschiedliche fertige Werkstücke in einem Zyklus hergestellt werden.
Gegenüber einer herkömmlichen Automation, bei der die Rohteile und die Fertigteile ergriffen und transportiert werden, bringt das erfindungsgemäße Verfahren schnellere Rüstzeiten und einfachere Programmierung mit sich, da die Schnittstellen des Greifers, des Spannmittels und des zentralen Spannsystems, vorzugsweise Nullpunkt-Spannsystems, immer gleich sind. Mit diesen Vorteilen können auch unterschiedliche Rohteile für unterschiedliche fertige Werkstücke automatisiert werden, wobei zudem die Prozess-Sicherheit erhöht ist.
Gegenüber einer herkömmlichen Automation mit außerhalb des Maschinenraums angeordneten Robotern bringt das erfindungsgemäße Verfahren niedrigere Kosten, weniger Platzbedarf und eine einfachere Inbetriebnahme und Handhabung mit sich.
Die erfindungsgemäße automatisierte Werkzeugmaschine zur Durchführung des Verfahrens enthält in dem Maschineninnenraum einen Bearbeitungsschlitten mit der Bearbeitungsspindel, ein Werkzeuglager und ein zentrales Spannsystem, wobei die Werkzeugmaschine dadurch gekennzeichnet ist, dass innerhalb der Werkzeugmaschine ferner ein Magazin, Lager oder dergleichen angeordnet ist, das zur Aufnahme mehrerer Spannmittel und/oder von Bearbeitungswerkzeugen eingerichtet ist, in denen jeweils ein Werkstück-Rohteil oder fertiges Werkstück fixiert ist, wobei das zentrale Spannsystem dazu eingerichtet ist, die - identischen - Spannmittel zu fixieren.
Das zentrale Spannsystem ist vorteilhafter ein Nullpunkt-Spannsystem. Außerdem wird vorgeschlagen dass in dem Werkzeuglager nicht nur Werkzeuge, sondern auch ein Greifer unterbringbar sind, mit dem die Bearbeitungsspindel ein Spannmittel greifen und transportieren kann.
Eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Werkzeugmaschine ist in der Figur schematisch dargestellt.
In dem Maschineninnenraum einer Werkzeugmaschine 1 sind eine Bearbeitungsspindel 3, die mit einem Bearbeitungsschlitten verbunden ist, ein Lager 7, das dazu ausgelegt ist, Werkstück-Spannmittel 4 und/oder Werkzeuge 11 aufzunehmen, ein zentrales Nullpunkt-Spannsystem 5 und ein Werkzeugmagazin 10 angeordnet. In dem Werkzeugmagazin 10 können nicht nur Werkzeuge 11, sondern auch ein Greifer 6 abgelegt sein.
In dem Lager 7 sind mehrere Spannmittel 4 angeordnet, in denen zunächst Rohteile 9 fixiert sind. Zur Bearbeitung der Rohteile 9 nimmt die Bearbeitungsspindel den Greifer 6 aus dem Werkzeugmagazin 10, oder klappt bzw. schwenkt den Greifer ein und ergreift ein Spannmittel 4, das die Bearbeitungsspindel 3 zu dem Nullpunkt-Spannsystem 5 transportiert und in diesem ablegt. Daraufhin legt die Bearbeitungsspindel 3 den Greifer 6 in dem Werkzeugmagazin 10 ab und nimmt ein Bearbeitungswerkzeug 11auf, mit dem das Rohteil 9 bearbeitet wird. Dabei können natürlich nacheinander verschiedene Werkzeuge 11 zum Einsatz kommen.
Wenn das Rohteil 9 zu einem fertigen Werkstück 2 bearbeitet ist, ergreift die Arbeitsspindel 3 mit dem erneut aufgenommen Greifer 6 das Spannmittel 4 und transportiert das Spannmittel 4 mit dem fertigen Werkstück 2 zu dem Lager 7 oder zu einem weiteren Lager, um erneut ein Spannmittel 4 (mit einem Rohteil 9) aufzunehmen.

Claims

Verfahren zum automatisierten spanenden Bearbeiten von Werkstück-Rohteilen mit einer Bearbeitungsspindel in dem Maschinen-Innenraum einer Werkzeugmaschine, gekennzeichnet durch folgende Schritte: a) Einsetzen von Werkstück-Rohteilen (9) in identische Spannmittel (4); b) Anordnen der Spannmittel (4) mit den Werkstück-Rohteilen in einem Magazin, Regal o.ä. (7) in dem Maschinen-Innenraum der Werkzeugmaschine (1); c) Aufnehmen eines Spannmittels (4) mit einem an dem Bearbeitungsschlitten angebrachten Greifer (6) und Ablegen des Spannmittels (4) in einem zentralen automatischen Spannsystem (5); d) Ablegen bzw. Ein- oder Wegklappen/Schwenken des Greifers (6) in einem Werkzeug-Lager (10) innerhalb der Werkzeugmaschine und Austauschen des Greifers (6) gegen ein Bearbeitungswerkzeug (11); e) Bearbeiten des Werkstück-Rohteils (9) zu einem fertigen Werkstück (2); f) Austauschen eines Bearbeitungswerkzeugs (11) gegen den Greifer (6) bzw. Ausklappen / Schwenken des Greifers; g) Aufnehmen des Spannmittels (4) mit dem Greifer (6); h) Ablegen des Spannmittels (4) mit dem fertigen Werkstück (2) in dem Magazin, Regal o.ä. (7); Wiederholung des Zyklus der Schritte c) bis h), bis alle Werkzeug-Rohteile (9) bearbeitet sind.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als zentrale Spannungssystem (5) ein Nullpunkt-Spannsystem verwendet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt a) identische Rohteile (9) in die Spannmittel (4) eingesetzt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt a) unterschiedliche Rohteile (9) in die Spannmittel (4) eingesetzt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt e) identische Fertigteile (2) in einem Zyklus hergestellt werden.
Verfahren nach eine der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt e) unterschiedliche Fertigteile in einem Zyklus herstellt werden.
Automatisierte Werkzeugmaschine zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6 mit einem Maschineninnenraum (1), in dem ein Bearbeitungsschlitten mit einer Bearbeitungsspindel (3), vorzugsweise ein Werkzeuglager (10) und ein zentrales Spannsystem (5) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Maschineninnenraum (1) ferner ein Magazin, Regal o.ä. (7) angeordnet ist, das zur Aufnahme mehrerer Spannmittel (4) eingerichtet ist, in denen jeweils ein oder mehrere Rohteile (2) oder fertige Werkstücke (2) fixiert sind und dass das zentrale Spannsystem (5) dazu eingerichtet ist, jeweils ein oder mehrere Spannmittel (4) zu fixieren.
Automatisierte Werkzeugmaschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das zentrale Spannsystem (5) ein Nullpunkt-Spannsystem (5) ist.
Automatisierte Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Werkzeuglager (10) Werkzeuge (11) und ein Greifer (6) unterbringbar sind, mit dem die Bearbeitungsspindel (3) ein Spannmittel (4) greifen und transportieren kann.