DE19507865A1 - Werkzeugwechseleinrichtung für eine Bearbeitungsstation - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Werkzeugwechseleinrichtung für eine mehrachsige Bearbeitungsstation zur spanabhebenden Be­ arbeitung von Werkstücken gemäß dem Oberbegriff des An­ spruchs 1 und eine numerisch gesteuerte Bearbeitungsstation zur spanabhebenden Bearbeitung von Werkstücken gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 9.

Die Automatisierungstechnik hat zur Steigerung der Produk­ tivität, Flexibilität, Fertigungsqualität und Wirtschaft­ lichkeit moderner Produktionseinrichtungen wesentlich bei­ getragen. Im Fertigungsbereich ergeben sich dadurch kürzere Durchlaufzeiten, geringere Kapitalbindung und eine bessere Auslastung des Produktionspotentials. Bei den heutzutage in der Serienfertigung, beispielsweise in der Automobilzulie­ ferindustrie, eingesetzten Fertigungssystemen lassen sich - stark vereinfacht - drei Maschinenkonzepte unterscheiden:

• 1. Transferstraßen mit mehreren Maschinenstationen,
• 2. Bearbeitungszentren und
• 3. Rundtischmaschinen.

Die sogenannten Transferstraßen und Rundtischmaschinen wer­ den in der Regel bei hohen Stückzahlen eingesetzt, wobei das zu bearbeitende Werkstück auf einer Transporteinrich­ tung bzw. einem Rundtisch angeordnet ist und nacheinander eine Vielzahl hintereinandergeschalteter Bearbeitungssta­ tionen durchläuft, die Dreh-, Bohr-, Fräs-, Schleif-, Meß­ maschinen etc. umfassen können. Das Werkstück wird sequen­ tiell in verschiedenen Bearbeitungsstationen bearbeitet, wobei der Transport zwischen den einzelnen Bearbeitungssta­ tion getaktet oder - bei der Transferstraße - über Zwi­ schenpuffer erfolgen kann.

Die einzelnen Bearbeitungsstationen der Transferstraße sind jeweils hinsichtlich Konstruktion und Auslegung an den je­ weiligen Bearbeitungsschritt angepaßt, so daß die einzelnen Bearbeitungsschritte bei einer optimalen Produktivität er­ folgen können.

Derartige Transferstraßen haben allerdings den Nachteil, daß aufgrund der geringen Anpaßbarkeit der Bearbeitungssta­ tionen an unterschiedliche Fertigungsbedingungen derartige Anlagen nur in der Großserienproduktion wirtschaftlich ein­ setzbar sind.

Aus diesem Grund werden bei Kleinserien die oben genannten Bearbeitungszentren eingesetzt, wobei es sich um Maschinen­ konzepte handelt, bei denen mehrere Fertigungsoperationen in einer Maschine integriert sind, so daß eine umfangreiche Bearbeitung des Werkstücks mit einer einzigen Maschine er­ möglicht ist. Dazu muß das Bearbeitungszentrum in der Regel über eine numerische Steuerung, eine Werkzeugwechselein­ richtung mit Werkzeugmagazin sowie über hinreichende Meß- und Kontrolleinrichtungen verfügen. Derartige Zentren wer­ den vorzugsweise in der Klein- und in der Mittelserienfer­ tigung eingesetzt, da man sie aufgrund des hohen Automati­ sierungsgrades in kurzer Zeit wechselnden Fertigungsaufga­ ben anpassen kann. Ein Nachteil derartiger Bearbeitungszen­ tren ist darin zu sehen, daß oftmals nicht dessen gesamtes Leistungsspektrum ausgenutzt wird, sondern nur einige Teil­ bereiche, so daß für vergleichsweise einfache Fertigungs­ aufgaben eine Maschine verwendet wird, für die enorme Inve­ stitionskosten erforderlich sind.

Des weiteren ist man in der Fertigungsindustrie ständig be­ strebt, die Fertigungszeiten auf ein Minimum zu reduzieren. Im Zuge dieser Rationalisierungsbestrebungen wird bei der­ artigen Bearbeitungszentren immer häufiger kritisiert, daß die zur Durchführung der einzelnen Fertigungsschritte er­ forderliche Werkzeugwechsel einen zu großen Anteil an der Gesamtbearbeitungszeit des Werkstücks beanspruchen. Während dieser Werkzeugwechselzeiten kann das Werkstück nicht bear­ beitet werden, so daß das Bearbeitungszentrum aus ferti­ gungstechnischer Sicht in dieser Zeit nicht genutzt wird. Dieser Nachteil wirkt sich insbesondere bei der Bearbeitung von Leichtmetallen, wie Aluminium und Magnesium aus, da bei derartigen Materialien sehr hohe Schnitt- und Vorschubge­ schwindigkeiten möglich sind und somit Standzeiten die Pro­ duktivität erheblich verringern.

Bei den bisher bekannten Bearbeitungszentren werden übli­ cherweise Ketten-, Stern-, Portal- oder Trommelmagazine verwendet, in denen die verschiedenen Werkzeuge des Bear­ beitungszentrums aufgenommen sind. Mit sogenannten Doppel­ greifeinrichtungen läßt sich gleichzeitig ein Werkzeug aus dem Werkzeugmagazin entnehmen, während ein weiteres Werk­ zeug aus der Werkzeugaufnahme entnommen wird. Beim Einsatz derartiger Magazine hat es sich gezeigt, daß deren Kapazi­ tät oftmals zu gering ist, so daß dem Bearbeitungszentrum weitere Magazine zugeordnet werden müssen. Um die in mehre­ ren Magazinen aufgenommenen Werkzeuge der jeweiligen Werk­ zeugaufnahme des Bearbeitungszentrums zuzuführen, können Handlingsgeräte eingesetzt werden, die allerdings einen er­ heblichen Bauraum und darüber hinaus vergleichsweise hohe Investitionskosten erfordern.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Werkzeugwechseleinrichtung für Bearbeitungsstationen und eine Bearbeitungsstation mit einer derartigen Werkzeugwech­ seleinrichtung zu schaffen, durch deren Einsatz bei mit mi­ nimalem vorrichtungstechnischen Aufwand eine flexible Fer­ tigung gewährleistet ist.

Diese Aufgabe wird hinsichtlich der Werkzeugwechseleinrich­ tung durch die Merkmale des Anspruchs 1 und hinsichtlich der Bearbeitungsstation durch die Merkmale des Anspruchs 9 gelöst.

Durch die Maßnahme, die Werkzeugwechseleinrichtung mit zwei im Abstand zueinander angeordneten Werkzeugmagazinen aus zu­ führen und diesen eine einzige schwenkbare Greifeinrichtung zuzuordnen, kann die erforderliche Anzahl an Werkzeugen auf kleinstem Raum zur Verfügung gestellt werden.

Das neue Konzept ermöglicht es, die beiden Werkzeugmagazine beidseitig der Arbeitsspindel einer Bearbeitungsstation an­ zuordnen, während die Greifeinrichtung mittig zwischen den Werkzeugmagazinen, d. h. in einer Achsebene der Arbeitsspin­ del angeordnet ist.

Bei einer derartigen Variante ist vorteilhafterweise ein Greifer der Greifeinrichtung im Bereich der Werkzeugaufnah­ me angeordnet, während gleichzeitig ein zweiter Greifer der Greifeinrichtung mit Bezug zu einem der Werkzeugmagazine ausgerichtet ist, so daß gleichzeitig die Übergabe bzw. Aufnahme eines Werkzeugs erfolgen kann. Zum Verschwenken der Greifeinrichtung läßt sich dann das zuvor aus dem Werk­ zeugmagazin entnommene Werkzeug hin zu Werkzeugaufnahme transportieren, während das im vorhergehenden Schritt ent­ nommene Werkzeug zum anderen Werkzeugmagazin transportiert wird. Daß heißt, mit einer einzigen Greifeinrichtung lassen sich wechselweise zwei Werkzeugmagazine erreichen, so daß bei minimalem vorrichtungstechnischen Aufwand eine wesent­ liche Erhöhung der Werkzeugkapazität erzielbar ist.

Des weiteren hat die erfindungsgemäße symmetrische Anord­ nung der Werkzeugmagazine und des Greifers den Vorteil, daß die Gewichtsbelastung auf die die Werkzeugwechseleinrich­ tung tragende Bearbeitungsstation gleichmäßig verteilt ist, so daß auch die Führungen der Bearbeitungsstation gleichmä­ ßig belastet werden.

Eine besonders einfach aufgebaute Greifeinrichtung mit mi­ nimalem Massenträgheitsmoment erhält man, wenn diese mit zwei Greifarmen versehen wird, die im rechten Winkel zuein­ ander angeordnet sind, und die an ihren Endabschnitten je­ weils die Greifer zur Aufnahme der Werkzeuge tragen.

Ein besonders kompakter Aufbau läßt sich erzielen, indem die Werkzeugmagazine als Rundmagazine, vorzugsweise Stern- oder Trommelmagazine ausgebildet sind, deren Drehebene rechtwinklig zur Schwenkebene der Greifeinrichtung angeord­ net ist.

Vorteilhafterweise wird die Greifeinrichtung oberhalb der Werkzeugspannvorrichtung gelagert, so daß kein Bauraum zur Aufnahme der Greifeinrichtung im Bereich der Werkstückbear­ beitungszone benötigt wird.

Ganz besonders vorteilhaft ist es, wenn die Werkzeugmagazi­ ne und die Greifeinrichtung am Spindelstock der Bearbei­ tungseinheit gelagert werden, so daß der Werkzeugwechsel in jeder Verfahrposition des Spindelstocks erfolgen kann.

Durch den Einsatz einer Bearbeitungseinheit mit einer der­ artigen Werkzeugwechseleinrichtung in einer Transferstraße lassen sich die Vorteile einer Transferstraße - hohe Pro­ duktivität, geringe Taktzeit - mit den Vorteilen eines Be­ arbeitungszentrums - hohe Flexibilität - verbinden, so daß das neue Maschinenkonzept eine flexible Fertigung bei mini­ malen Taktzeiten und minimalem vorrichtungstechnischen Auf­ wand erlaubt. Der modulare Aufbau der Werkzeugwechselein­ richtung der der Bearbeitungsstation erlauben eine einfache Anpassung an unterschiedliche Fertigungsaufgaben und eine Nachrüstung herkömmlicher Systeme.

Die erfindungsgemäße modulare Bearbeitungseinheit läßt sich auch mit geringfügigen Anpassungen bei einer Rundtischma­ schine oder als Bearbeitungszentrum verwenden.

Weitere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Ge­ genstand der sonstigen Unteransprüche.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht einer Bearbeitungsstation mit einer Werkzeugwechseleinrichtung;

Fig. 2 eine Vorderansicht der Bearbeitungsstation aus Fig. 1;

Fig. 3 eine dreidimensionale Darstellung der Bearbeitungs­ station aus Fig. 1;

Fig. 4 drei an einer Transferstraße angeordnete Bearbei­ tungsstationen;

Fig. 5 eine Transferstraße mit unterschiedlichen Bearbei­ tungsstationen;

Fig. 6 eine Rundtaktmaschine mit unterschiedlichen Bear­ beitungsstationen und

Fig. 7 eine zu einem Bearbeitungszentrum ausgebaute Bear­ beitungsstation.

In den Fig. 1 bis 3 ist eine Bearbeitungsstation 1 mit ei­ ner Werkzeugwechseleinrichtung 2 zur spanabhebenden Bear­ beitungs eines Werkstücks 20 dargestellt.

Es handelt sich dabei um eine Einheit mit einer Drei-Ach­ sen-NC-Bahnsteuerung in Fahrständerbauweise, bei der sämt­ liche Positionier- und Vorschubbewegungen durch den Werk­ zeugträger erfolgen. Der Werkzeugträger umfaßt den Spindel­ stock 4, der über eine Flachführung an der Vorderseite des Gestells 6 in Z-Richtung verschiebbar gelagert ist. Das Ge­ stell 6 ist über eine Kreuzführung 8 auf dem Maschinenbett 10 gelagert, wobei die Kreuzführung 8 eine Vorschubbewegung in X-Richtung (Fig. 2) und in Y-Richtung (Fig. 1) ermög­ licht.

Mit 12, 14 sind die Vorschubmotoren der Z- bzw. Y-Achse ge­ zeichnet.

Die gezeigte Bearbeitungsstation 1 ist mit einer Horizon­ talspindel 16 (strichpunktiert in Fig. 1) versehen, an de­ ren vom Antriebsmotor (nicht gezeigt) entfernten Endab­ schnitt ein Werkzeugträger oder eine Werkzeugspannvorrich­ tung 18 befestigt ist. In dieser ist ein Werkzeug 40 zur Bearbeitung des Werkstücks 20 aufnehmbar.

Wie insbesondere den Fig. 1 und 3 entnehmbar ist, ist das Werkstück 20 auf einem Werkstückträger 22 befestigt, wobei das Werkstück 20 beim gezeigten Ausführungsbeispiel von ei­ ner Abdeckhaube 24 umgeben sein kann, in die die Spindel 16 durch eine ihr zugewandte Umfangswandung der Abdeckhaube 24 eintauchen kann. Dazu ist im Bereich dieser Wandung eine Führungsvorrichtung mit einer Durchgangsöffnung ausgebil­ det, die die den Vorschubbewegungen in X-, Y- und Z-Rich­ tung folgen kann und dabei dichtend an einer entsprechend ausgeformten Anlagefläche des Spindelstocks 4 oder genauer gesagt, des Spindelkopfs anliegt. Die bei der Bearbeitung anfallenden Späne werden aus den durch die Abdeckhaube 24 und den Werkstückträger 22 gebildeten Bearbeitungsraum 26 abgesaugt, so daß praktisch adiabate Verhältnisse im Bear­ beitungsraum 26 herstellbar sind. Eine derartige Abdeckung des Bearbeitungsraums 26 läßt sich insbesondere vorteilhaft bei der Trockenbearbeitung von Leichtmetallwerkstücken, insbesondere aus Magnesium einsetzen. Hinsichtlich weiterer Einzelheiten dieses besonderen Verfahrens sei auf die Vor­ anmeldung P 44 39 114.5 der Anmelderin verwiesen.

Der Werkstückträger 22 kann, wie im folgenden noch näher erläutert werden wird, Teil eines Transportsystems einer Transferstraße sein, so daß das Werkstück 20 parallel zur X-Richtung verschiebbar zwischen unterschiedlichen Bearbei­ tungsstationen gelagert ist.

Der Bearbeitungsstation 1 ist des weiteren eine Steuerung, mit einem entsprechenden Bedienpult 28 und einem Display 30 zugeordnet, so daß die Einstellung der Bearbeitungsparame­ ter kontrollierbar und gegebenenfalls veränderbar ist.

Bis auf die Frontseite ist die gesamte Bearbeitungsstation 1 von einem Gehäuse 32 umgeben, so daß jede Bearbeitungs­ station 1 als räumlich geschlossene Zelle ausgeführt ist.

Wie des weiteren aus den Fig. 1 bis 3 entnehmbar ist, ist die Werkzeugwechseleinrichtung 2 am Spindelstock 4 befe­ stigt. Die Werkzeugwechseleinrichtung 2 hat zwei parallel angeordnete Sternmagazine 34, die an den Stirnseiten eines Querträgers 36 (Fig. 2) drehbar gelagert sind, der seiner­ seits mit dem Spindelstock 4 verschraubt ist. Die Sternma­ gazine 34 sind symmetrisch und im Abstand zur Vertikalachse (Z) der Bearbeitungsstation 1 angeordnet, so daß Abschnitte der Sternmagazine 34 beidseitig der Außenflächen des Ge­ stells 6 angeordnet sind.

Am Außenumfang jedes Sternmagazins 34 sind Werkzeugaufnah­ men 38 ausgebildet, in denen die Werkzeuge 40 in Radial­ richtung angeordnet sind.

In der Mitte zwischen den beiden Sternmagazinen 34, d. h. in der Vertikalebene (Z) der Bearbeitungsstation 1 und ober­ halb (Ansicht nach Fig. 1) der Spindelachse ist eine Greif­ einrichtung 42 schwenkbar gelagert, die zwei im rechten Winkel zueinander stehende Greifarme 44, 45 hat. Die Lage­ rung der Greifeinrichtung 42 am Querträger 36 erfolgt im Bereich des Verbindungsabschnittes zwischen den beiden Greifarmen 44, 45, wobei die Schwenkachse 46 der Greifein­ richtung 42 im wesentlichen in der gleichen Ebene wie die Drehachsen der Sternmagazine 34 angeordnet ist.

Wie aus den Fig. 2 und 3 hervorgeht, befindet sich einer der Greifarme 45 in einer Magazinposition, in der ein am Endabschnitt des Greifarms 45 ausgebildeter Greifer 48 (Fig. 4) ein Werkzeug 40 vom Sternmagazin 34 entnehmen oder diesem zuführen kann. Der andere Greifarm 44 befindet sich mit seinem Greifer im Bereich der Werkzeug-Spannvorrichtung 18 in einer Übergabeposition, um dieser ein Werkzeug 40 aus dem Sternmagazin 34 zuzuführen oder aus der Werkzeug-Spann­ vorrichtung 18 ein Werkzeug zu entnehmen, um es bei einem weiteren Verschwenken der Greifeinrichtung 42 in der Werk­ zeugaufnahme 38 des anderen Sternmagazins 34 abzulegen.

Die Länge der Greifarme 44, 45 und die Ausgestaltung der Greifer ist identisch, so daß demzufolge auch der Abstand der Werkzeugaufnahmen 38 von der Schwenkachse 46 der Greif­ einrichtung 42 gleich demjenigen Abstand der Schwenkachse 46 von der Spindelachse ist. Um die Werkzeuge 40 vom Stern­ magazin 34 oder von der Werkzeugspannvorrichtung 18 zu ent­ nehmen, ist die Greifeinrichtung 42 noch mit Bezug zum Querträger 36 in Y-Richtung verschiebbar gelagert, so daß ein horizontaler Entnahme- oder Zuführhub zur Verfügung ge­ stellt ist.

Um ein vorbestimmtes Werkzeug 40 der Werkzeugspannvorrich­ tung 18 zuzuführen, wird das Sternmagazin 34 in seine ent­ sprechende Drehposition gebracht, wobei die Ansteuerung selbstverständlich über die Systemsteuerung der Bearbeitun­ gsstation 1 erfolgt. Anschließend wird die Greifeinrichtung 42 durch den Hub in Y-Richtung hin zum Sternmagazin 34 ver­ schoben und der Greifer an dem in Fig. 2 horizontalen Greifarm 45 derart angesteuert ist, daß das Werkzeug vom Werkzeugmagazin 34 entnommen wird. Durch eine anschließende Hub- und Schwenkbewegung der Greifeinrichtung 42 und damit der Greifarme 44, 45 wird das entnommene Werkzeug 40 um 90° nach unten (Fig. 2) verschwenkt und durch den Hub in Y- Richtung der Werkzeugspannvorrichtung 18 zugeführt, die dann durch eine entsprechende Ansteuerung geschlossen wird. Bei dieser Verschwenkung wird der in Fig. 2 vertikal ver­ laufende Greifarm 44 in eine waagrechte Schwenkposition ge­ bracht, so daß der entsprechende Greifer bereit ist, ein Werkzeug von dem linken (Fig. 2) Sternmagazin 34 zu entneh­ men. Das heißt, mit der erfindungsgemäßen Werkzeugwechsel­ einrichtung lassen sich wechselweise zwei Werkzeugmagazine mit einer einzigen Greifeinrichtung bedienen, so daß bei minimalem vorrichtungstechnischem Aufwand eine Vielzahl von Werkzeugen zuführbar ist und somit die Flexibilität der Bearbeitungsstation wesentlich erhöht ist.

Bei einer mit einer derartigen Werkzeugwechseleinrichtung 2 versehenen Bearbeitungsstation lassen sich Werkzeugwechsel mit Werkzeugwechselzeiten von etwa 3 Sekunden, bei einem Werkzeuggewicht von bis zu 20 kg realisieren, wobei die "Span-zu-Span-Zeit" etwa 4 Sekunden beträgt.

Beim gezeigten Ausführungsbeispiel lassen sich bis zu fünf Werkzeuge pro Werkzeugmagazin zur Verfügung stellen, so daß die Bearbeitungsstation auch an komplizierte Fertigungsauf­ gaben anpaßbar ist.

Selbstverständlich können auch anstelle der Sternmagazine 34 andere Magazinarten, wie beispielsweise Kettenmagazine oder Trommelmagazine etc. verwendet werden.

In Fig. 4 ist ein Teil einer Transferstraße dargestellt, bei der drei der vorbeschriebenen Bearbeitungsstationen 1a, b, c verwendet sind.

Alle drei Bearbeitungsstationen 1a, b, c sind mit jeweils zwei Sternmagazinen 34 mit jeweils fünf Werkzeugaufnahmen 38 versehen. Die Zuführung der Werkzeuge 40 erfolgt - wie beim vorbeschriebenen Ausführungsbeispiel - über die Greif­ einrichtung 42, an deren Endabschnitten die Greifer 48 aus­ gebildet sind. Durch entsprechende Rotation der Sternmaga­ zine 34 läßt sich ein vorbestimmtes Werkzeug 40 in die Übergabeposition bringen, so daß dieses der Werkzeugspann­ vorrichtung 18 über die Greifeinrichtung 42 oder genauer gesagt, über den Greifarm 45 zuführbar ist.

Die Bearbeitungsstationen 1a, b, c sind beidseitig einer Werkstücktransporteinrichtung 50 angeordnet, entlang der das Werkstück oder die Werkstücke zwischen den einzelnen Bearbeitungsstationen 1a, b, c der Transferstraße transpor­ tierbar ist. Je nach Layout der Transferstraße können zwei Bearbeitungsstationen 1a, 1b einander gegenüberliegend beidseitig der Werkstücktransporteinrichtung 50 angeordnet sein, es können jedoch auch herkömmliche Bearbeitungssta­ tionen im Wechsel mit den erfindungsgemäßen Bearbeitungs­ stationen 1 entlang der Werkstücktransporteinrichtung 50 angeordnet werden. Wie weiterhin aus Fig. 4 hervorgeht, sind die Bearbeitungsstationen 1a, b, c jeweils als voll­ ständige Einheiten mit Drei-Achs-Bearbeitungssystem, Werk­ zeugwechseleinrichtung, Steuerung und Gehäuse ausgeführt, so daß identische und austauschbare Module Verwendung finden, die - je nach Fertigungsanforderung - zusammengestellt wer­ den können.

In Fig. 5 ist das Layout einer Transferstraße dargestellt, bei der herkömmliche Bearbeitungsstationen 52, d. h. Statio­ nen, mit denen jeweils nur eine Dreh-, Bohr-, Fräs- oder Schleifbearbeitung oder eine Vermessung des Werkstücks mög­ lich ist mit Drei-Achs-Bearbeitungsstationen 54 ohne Werk­ zeugwechsler und mit erfindungsgemäßen Bearbeitungsstatio­ nen 1a, 1b kombiniert, wobei diese einzelnen Stationen in beliebiger Reihenfolge entlang der Werkstücktransportein­ richtung 50 angeordnet sein können.

Für den Fall, daß eine derartige Transferstraße im Rahmen einer Kleinserienfertigung an andere Fertigungsparameter angepaßt werden soll, kann beispielsweise eine der Bearbei­ tungsstationen 54 ohne Werkzeugwechseleinrichtung mit einer erfindungsgemäßen Werkzeugwechseleinrichtung 2 versehen werden. Genauso kann eine der herkömmlichen Bearbeitungs­ stationen 52 ohne Probleme gegen eine erfindungsgemäße Be­ arbeitungsstation 1 ausgetauscht werden, ohne daß es beson­ derer Umbauten oder Anpassungen der Transferstraße bedarf. Das heißt, durch die Zurverfügungstellung der neuartigen Bearbeitungsstationen 1 ist es möglich, bereits bestehende starre Mehrmaschinensysteme (Transferstraßen) auf flexible Fertigungssysteme oder Transferstraßen umzurüsten. Das gleiche gilt selbstverständlich auch für andere starre Mehrmaschinensysteme, wie beispielsweise für eine Rund­ tisch- oder Rundtaktmaschine, wie sie in Fig. 6 dargestellt ist.

Bei derartigen Rundtaktmaschinen sind die einzelnen Bear­ beitungsstationen in Radialrichtung um einen Rundtakttisch 56 angeordnet, auf dem die Werkstücke befestigt sind. Dabei werden auf dem Rundtakttisch 56 jeweils so viele Werkstücke befestigt, daß bei jedem Arbeitstakt ein Werkstück durch eine entsprechende Bearbeitungsstation bearbeitet wird.

Genau wie beim vorbeschriebenen Ausführungsbeispiel können bei der gezeigten Rundtaktmaschine neben herkömmlichen Be­ arbeitungsstationen auch Drei-Achs-Bearbeitungsstationen 54 und erfindungsgemäße Drei-Achs-Bearbeitungsstationen 1 mit Werkzeugwechseleinrichtung 2 verwendet werden. Dabei kann je nach Anwendungsfall eine Bearbeitungsstation 54 mit der erfindungsgemäßen Werkzeugwechseleinrichtung 2 versehen werden oder die herkömmliche Bearbeitungsstation 52 gegen eine erfindungsgemäße Bearbeitungsstation 1 ausgetauscht werden.

Die vorbeschriebene Werkzeugwechseleinrichtung 2 und die damit ausgerüstete Bearbeitungsstation 1 ermöglichen es so­ mit, auf einfache Weise bereits vorhandene Transferstraßen und andere Mehrmaschinensysteme mit vergleichsweise gerin­ gem Aufwand umzurüsten.

Des weiteren erlaubt es die besondere Bauweise der erfin­ dungsgemäßen Bearbeitungsstationen und Werkzeugwechselein­ richtungen neu zu konzipierende Mehrmaschinensysteme aus einzelnen Modulen zusammenzusetzen, die jeweils aus der Werkzeugwechseleinrichtung und der Bearbeitungsstation be­ stehen. Die Lager- und Fertigungskosten für derartige Bear­ beitungsstationen ist auf ein Minimum reduziert, da sich mit vergleichsweise wenigen Grundtypen an Bearbeitungssta­ tionen praktisch alle anfallenden Aufgaben in der Klein- und Großserienfertigung erfüllen lassen.

Die Grundtypen der Bearbeitungsstation können beispielswei­ se in den Arbeitsbereichen, in der Antriebsleistung der Ar­ beitsspindel und in der Antriebsart und Antriebsleistung der NC-Achsen und im Steuerungssystem variieren, wobei bei der Werkzeugwechseleinrichtung unter anderem Verschiedene Werkzeugmagazinbauarten Verwendung finden können.

In Fig. 7 ist ein weiteres Verwendungsbeispiel der erfin­ dungsgemäßen Bearbeitungseinheit gezeigt, wobei diese als 3-Achs-Bearbeitungszentrum mit numerischer Bahnsteuerung eingesetzt ist. Die Bearbeitungseinheit 1 entspricht im we­ sentlichen derjenigen aus Fig. 1. Das heißt, sie hat wie­ derum das Werkzeugwechselsystem 2 mit den beiden Werkzeug­ magazinen 34, denen die Winkel-Greifeinrichtung 42 zugeord­ net ist, so daß in Abhängigkeit von der Maschinensteuerung 30, 28 ein Vorbestimmtes Werkzeug 40 einspannbar ist. Das gezeigte Bearbeitungszentrum ist mit einem Palettenwechsler 60 versehen, der eine Zuführstation 64, eine Mittelstation 62 und eine Abführstation 66 für Paletten 70 hat, auf denen das oder die zu bearbeitenden Werkstücke 20 aufgespannt sind. Die Mittelstation 62 kann mit der eingangs erwähnten Abdeckhaube 24 versehen sein, um eine Trockenbearbeitung zu ermöglichen. Das zu bearbeitende Werkstück kann somit be­ reits auf der Zuführstation 64 aufgespannt und vorbereitet werden, während ein weiteres Werkstück 20 mit Palette auf der Mittelstation 64 angeordnet ist von der Bearbeitungs­ station spanabhebend bearbeitet wird. Durch entsprechende Ansteuerung wird dieses an die Abführstation 68 abgegeben, während das vorbereitete Werkstück mit der Palette 70 der Mittelstation 66 zugeführt wird. Auf diese Weise ist eine Kleinserienproduktion mit minimalen Stillstandszeiten er­ möglicht. Das Bearbeitungszentrum 1 ist im wesentlichen vollständig von einem Gehäuse umgeben, so daß eine räumlich getrennte, flexible Bearbeitungszelle zur Verfügung ge­ stellt wird.

Es ist vorgesehen, der Bearbeitungsstation eine ebenfalls modulare Kühlmittelversorgung zur Verfügung zu stellen, die als Option verfügbar ist, so daß in dem Fall, in dem die Bearbeitungsstation für die Trockenbearbeitung vorgesehen ist, keine teure Kühlmittelversorgung angeschafft werden muß. Für den Fall, daß die Bearbeitungsstation später mit Kühlmittel betrieben werden soll, kann der Kühlmittelmodul selbstverständlich nachgerüstet werden.

Die erfindungsgemäßen Bearbeitungsstationen sind besonders vorteilhaft bei der Produktion von Kurbelwellen, Nockenwel­ len, Differentialgehäusen, Achsschenkeln, Wasserpumpen, Schwungscheiben, Pleueln, Radträger, Getriebegehäusen, Zy­ linderköpfen, Lenkgehäusen, Einlaßkrümmern, Ölwannen, Kupp­ lungsgehäusen, Zylinderblöcken etc. anwendbar.

Claims (17)

1. Werkzeugwechseleinrichtung für eine vorzugsweise mehrachsige Bearbeitungsstation zur spanabhebenden Be­ arbeitung von Werkstücken (20), mit einer drehbar gela­ gerten Greifeinrichtung (42) zum Transport des Werk­ zeugs (20) zwischen einer Werkzeugspannvorrichtung (18) der Bearbeitungsstation (1) und einem Werkzeugmagazin (34), dadurch gekennzeichnet, daß zwei im Abstand zu­ einander angeordnete Werkzeugmagazine (34) vorgesehen sind und daß die Greifeinrichtung (42) beiden Werkzeug­ magazinen (34) zugeordnet ist.

2. Werkzeugwechseleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Greifeinrichtung (42) in einer Mittelebene zwischen den Werkzeugmagazinen (34) gela­ gert ist und daß ein erster Greifer (48) der Greifein­ richtung (42) in eine Übergabeposition im Bereich der Werkzeugspannvorrichtung (80) bringbar ist, während gleichzeitig ein zweiter Greifer (48) in eine Magazin­ position an einem der Werkzeugmagazine (34) bringbar ist.

3. Werkzeugwechseleinrichtung nach Anspruch 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Greifeinrichtung (42) beidseitig um 90° verschwenkbar ist, um einen der Greifer (48) aus der Übergabeposition in die Magazinposition zu bewegen.

4. Werkzeugwechseleinrichtung nach Anspruch 2 oder 3, da­ durch gekennzeichnet, daß die Greifeinrichtung (42) zwei rechtwinklig zueinander angeordnete Greifarme (44, 45) hat, deren freie Endabschnitte jeweils einen Grei­ fer (48) tragen und der in seinem Verbindungsabschnitt drehbar gelagert ist.

5. Werkzeugwechseleinrichtung nach einem der vorhergehen­ den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Werk­ zeugmagazin ein Rundmagazin vorzugsweise ein Stern- oder Trommelmagazin (34) ist.

6. Werkzeugwechseleinrichtung nach Anspruch 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Drehebene des Rundmagazins (34) rechtwinklig zur Schwenkebene der Greifeinrichtung (42) angeordnet ist.

7. Werkzeugwechseleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkzeugmagazin ein Kettenmagazin ist.

8. Werkzeugwechseleinrichtung nach einem der vorhergehen­ den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Orien­ tierung der Werkzeugachse mit Bezug zur Schwenkebene während der Schwenkbewegung der Greifeinrichtung (42) erhalten bleibt.

9. Numerisch gesteuerte Bearbeitungsstation zur spanabhe­ benden Bearbeitung von Werkstücken (20), mit einer ein Werkzeug (40) tragenden Arbeitsspindel (16), gekenn­ zeichnet durch eine Werkzeugwechseleinrichtung (2) ge­ mäß einem der vorhergehenden Ansprüche.

10. Bearbeitungsstation nach Anspruch 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Werkzeugmagazine (34) beidseitig der Arbeitsspindel (16) angeordnet sind und daß die Greif­ einrichtung (42) in einer Achsebene der Arbeitsspindel (16) gelagert ist.

11. Bearbeitungsstation nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Greifeinrichtung (42) oberhalb der Werkzeugspannvorrichtung (18) gelagert ist.

12. Bearbeitungsstation nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Relativposition zwi­ schen Greifeinrichtung (42), Werkzeugmagazin (34) ei­ nerseits und Spindelstock (4) andererseits während der Werkstückbearbeitung im wesentlichen erhalten bleibt.

13. Bearbeitungsstation nach Anspruch 12, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Werkzeugmagazine (34) und die Greif­ einrichtung (42) am Spindelstock (4) gelagert sind.

14. Bearbeitungsstation nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Bearbeitungsstation ei­ ne Drei-Achs-Einheit mit einer NC-Bahnsteuerung ist.

15. Bearbeitungsstation nach einem der Ansprüche 9 bis 14, gekennzeichnet durch die Verwendung in einer Rundtakt­ maschine, die eine Vielzahl von Maschinenstationen auf­ weist.

16. Bearbeitungsstation nach einem der Ansprüche 9 bis 14, gekennzeichnet durch die Verwendung in einer Transfer­ straße, die eine Vielzahl von Maschinenstationen auf­ weist.

17. Bearbeitungsstation nach einem der Ansprüche 9 bis 14, gekennzeichnet durch die Verwendung als Bearbeitungs­ zentrum mit einer Werkstückzuführeinrichtung.