DE19623080C1

DE19623080C1 - Werkzeugmaschine mit Palettenwechsler

Info

Publication number: DE19623080C1
Application number: DE1996123080
Authority: DE
Inventors: Stefan Dr Ing Hansch; Roland Dipl Ing Liebe; Wolf-Dieter Dipl Ing Fichtner
Original assignee: HECKERT CHEMN WERKZEUGMASCH
Current assignee: HECKERT WERKZEUGMASCHINEN GMBH, 09117 CHEMNITZ, DE
Priority date: 1996-06-10
Filing date: 1996-06-10
Publication date: 1998-02-12
Anticipated expiration: 2016-06-11

Description

Die Erfindung betrifft eine Werkzeugmaschine, insbesondere ein Bearbeitungszentrum, mit einer im Arbeitsraum eines Werkzeuges befindlichen Bearbeitungsposition, einer außerhalb des Arbeitsraumes befindlichen Warteposition und einem Palettenwechsler zum Wechseln von Paletten zwischen der Bearbeitungsposition und der Warteposition, wobei der Palettenwechsler als Drehwechsler ausgebildet ist und einen Tragkörper aufweist, der in einem am Maschinengestell angeordneten Wechslergestell vertikal verschiebbar lagert und mit in Bearbeitungs- und Wechselposition befindlichen Paletten koppelbar ist, um diese anzuheben, zu schwenken und wieder abzusetzen.

Der Arbeitsraum derartiger Werkzeugmaschinen (EP 0 409 085 A1) ist üblicherweise allseitig umhaust. Die zur Bedienseite weisende Vorderwand und wenigstens eine Seitenwand sind mit durchsichtigen Türen versehen. Von den Seiten besteht volle Sicht und volle Zugänglichkeit zum Werkstück. Von vorn schränkt der vor der Vorderwand stehende Palettenwechsler die Sicht auf das Werkstück ein. Eine Zugänglichkeit von vorn ist nicht gegeben. Dienen die Seitenwände nicht nur der Umhausung, sondern auch der horizontalen Führung des im Arbeitsraum wirksamen Werkzeugkopfes, fällt nicht nur die seitliche Sicht, sondern auch die seitliche Zugänglichkeit weg, was den Normalbetrieb weiter behindert, den Einrichtbetrieb oder die Störungsbehebung aber zu einem ernsten Problem werden läßt. Beeinträchtigt werden z. B. satzweises Abfahren von Programmen, Programmerprobung, Behebung von Werkzeugbruch, Behebung von Havarien am Werkzeugkopf und am Werkstück, Messungen am Werkstück.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Sicht auf das Werkstück und die Zugänglichkeit zum Arbeitsraum zu verbessern.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Die Unteransprüche bilden die Erfindung weiter aus.

Die Erfindung wird nachstehend anhand zweier Ausführungsbeispiele näher erläutert. Die zugehörigen Zeichnungen zeigen jeweils die Werkstückseite eines erfindungsgemäßen Bearbeitungszentrums. Insbesondere zeigen:

Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel in der Vorderansicht

Fig. 2 das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 in der Seitenansicht

Fig. 3 das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 in der Draufsicht

Fig. 4 ein weiteres Ausführungsbeispiel in der Vorderansicht

Fig. 5 das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 4 in der Seitenansicht

Fig. 6 das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 4 in der Draufsicht

Fig. 7 ein erfindungsgemäßes Koppelelement.

Der Arbeitsraum 2 des Bearbeitungszentrums ist nach hinten durch die starre Wand 4 und seitlich durch die starren Wände 6 begrenzt. Diese tragen Führungen 8, auf denen ein nicht dargestellter Werkzeugkopf verfahrbar ist. Das Bett 10 nimmt in einer Position BP, in der ein Werkstück durch den Werkzeugkopf bearbeitbar ist, die Palette 12 auf. Es besitzt Positionierelemente 14 und hydraulische Spannelemente 16, die mit Positionier- und Spannelementen der Palette 12 zusammenwirken. Die Bearbeitungsposition BP könnte natürlich auch durch einen auf dem Bett 10 in wenigstens einer Achse verfahrbaren Schlitten repräsentiert werden.

Gemäß Fig. 1 bis 3 ist an der Vorderseite des Bettes 10 eine Platte 18 angeordnet, die an der maschinenabgewandten Seite ein Wechslergestell 22 und vertikale Führungen 20 trägt, auf denen ein mit Führungswagen 24′ versehener Führungskörper 24 verschiebbar ist. Der Hub des Führungskörpers 24 wird durch einen Hubzylinder 26 erzeugt, der sich an der Platte 18 abstützt. Auf den sich nach unten verjüngenden Schenkeln 28 des Wechslergestells 22 sind wiederum Positionierelemente 14 und hydraulische Spannelemente 16 angeordnet, die mit Positionier- und Spannelementen einer sich im Wartezustand befindenden Palette 30 zusammenwirken. In dem Führungskörper 24 lagert um eine Drehachse 34 ein Tragkörper 36, wobei der mit dem Tragkörper 36 drehfest verbundene Außenring des Axial-Radial-Lagers 38 mit einer umfangsseitigen Verzahnung 40 versehen ist, die in Eingriff mit einem im Führungskörper 24 gelagerten Antriebsritzel 42 steht, welches durch einen nicht dargestellten Antrieb drehantreibbar ist.

Der Tragkörper 36 weist an seiner Oberseite ein Koppelelement 44 auf, das gemäß Fig. 7 als eine sich horizontal erstreckende Leiste 46 ausgebildet ist, deren Querschnitt ein auf dem Kopf stehendes T bildet, auf dessen beiden kurzen Schenkeln von oben gesehen T-förmige Leistenabschnitte 48 aufliegend befestigt sind. An den Paletten 12, 30 sind von oben gesehen ebenfalls T-förmige Leistenabschnitte 50 befestigt. Die Leistenabschnitte 48 und 50 können sich von den Seiten her gegenseitig umgreifen. Dies kann seitlich positionierend geschehen. Es ist aber auch möglich, die genaue seitliche Positionierung mittels zusätzlicher L-förmiger Koppelelemente 50′ vorzunehmen. Die beiden kurzen Schenkel der Leiste 46 des Tragkörpers 36 stützen die Koppelelemente 50, 50′ der Paletten 12, 30 von unten her ab.

Die Wirkungsweise ist folgende:
Auf dem Bett 10 ist die Palette 12 mit einem nichtdargestellten fertigbearbeiteten Werkstück aufgenommen. Die Palette 12 ist vom Tragkörper 36 entkoppelt. Auf dem Wechslergestell 22 befindet sich die Palette 30 mit einem nichtdargestellten unbearbeiteten Werkstück in Warteposition WP. Die Palette 30 ist mit dem Tragkörper 36 gekoppelt. Die Koppelelemente 50 der Palette 30 liegen aber nicht auf den kurzen Schenkeln der T-förmigen Leiste 46 auf. Die Positionier- und Spannelemente 14, 16 beider Paletten 12, 30 sind noch wirksam. Bearbeitungs- und Spannkräfte müssen aber nicht mehr aufgenommen werden. Das Wechslergestell 22 und die den Arbeitsraum 2 nach vorn abschließende Hubtür 52 befinden sich in ihren unteren Stellungen. Ein Fernhalten von Prozeßhilfsmitteln ist jedoch nicht mehr notwendig. Ein Palettenwechsel kann beginnen.

Er beginnt mit dem Lösen der Spannelemente 16 und dem Hochfahren der Hubtür 52 durch nichtdargestellte Antriebsmittel. Danach folgt das Ausfahren des Hubzylinders 26, so daß sich der Führungskörper 24 nach oben bewegt. Dabei wird zunächst die Palette 30 und dann die Palette 12 angehoben. Sind beide Paletten aus ihren Positionierungen 14 befreit, beginnt das Schwenken des Tragkörpers 36 durch Antrieb des mit dem Lager 38 in Eingriff stehenden Antriebsritzels 42. Nach einem Schwenkvorgang um 180 Grad befindet sich die Palette 12 mit dem nichtdargestellten bearbeiteten Werkstück über der Warteposition WP, während sich die Palette 30 mit dem nichtdargestellten Werkstück über der Bearbeitungsposition BP befindet. Beide Positionen werden nach entsprechendem Absenken des Führungskörpers 24 erreicht. Zuerst setzt die Palette 30, dann die Palette 12 auf. Der Palettenwechselvorgang ist abgeschlossen, wenn der Tragkörper 36 von der Palette 30 entkoppelt, die Hubtür 52 abgesenkt und die Paletten 12, 30 positioniert und gespannt sind.

Im Normalbetrieb des Bearbeitungszentrums kann nun das auf der Palette 30 gespannte nichtdargestellte Werkstück durch einen auf den Führungen 8 geführten nichtdargestellten Bearbeitungskopf bearbeitet und das auf der Palette 12 gespannte nichtdargestellte Werkstück von drei Seiten aus geprüft, umgespannt, entspannt oder abgeführt werden.

Aufgrund der erfolgten Entkopplung werden bei Manipulationen am Warteplatz keine Schwingungen und Kräfte auf die Palette 30 übertragen.

Stellen sich jedoch während der Bearbeitung des auf der Palette 30 gespannten nichtdargestellten Werkstücks Probleme ein, die nur innerhalb des Arbeitsraums 2 gelöst werden können, wird die Platte 18 mittels einer Verriegelung 54 vom Bett 10 entriegelt und um eine seitlich vor dem Arbeitsraum 2 angeordnete vertikale Schwenkachse 56 aus der Wechselstellung WS in eine um etwa 90 Grad versetze Freigabestellung FS geschwenkt, so daß der Bediener an den Arbeitsraum herantreten und nach Hochfahren der Hubtür 52 im Arbeitsraum 2 wirksam werden kann. Das Entriegeln und Schwenken kann von Hand oder mittels nicht dargestellter motorischer Antriebe erfolgen, wobei der Verriegelungszustand von der Steuerung überwacht wird. Während der Arbeitsraum 2 wie bei einer Tischmaschine zugänglich ist, kann an der in Freigabestellung befindlichen Palette 12 nunmehr an allen vier Seiten geprüft und gespannt werden. Für programmtechnische Überprüfungen ist visuelle Zugänglichkeit zum Arbeitsraum 2 ausreichend.

Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 4 bis 6 ist ein Wechslergestell 58 mit Führungswagen 60′ versehen, um es an horizontalen Führungen 60 des Bettes 10 verschieben zu können. Die Vertikalbewegung des im Wechslergestell 58 mittels Radiallagern 62 und Axiallager 64 gelagerten Tragkörpers 66 wird in diesem Falle durch einen sich im Wechslergestell 58 konzentrisch zur Drehachse 68 abstützenden Hubzylinder 70 erzeugt. Der Drehantrieb des Tragkörpers 66 erfolgt über eine im Wechslergestell 58 geführte Zahnstange 72, die in Eingriff mit einem zur Drehachse 68 koaxialen und mit dem Tragkörper 66 drehfest verbundenen Ritzel 74 steht. Statt der Zahnstange 72 ist selbstverständlich auch ein Antriebsritzel geeignet. Um die Führungen 60 im wesentlichen innerhalb der Abmessungen des Betts 10 halten zu können, ist das Wechslergestell 58 von vorn gesehen parallelogrammartig ausgebildet.

Die Wirkungsweise ist folgende:
Bei einer Ausgangsstellung wie im ersten Ausführungsbeispiel erfolgt nach dem Hochfahren des Hubfensters 52 und dem Lösen der Spannelemente 16 das Ausfahren des Hubzylinders 70, so daß sich der Tragkörper 66 nach oben bewegt und zuerst die Palette 30 und dann die Palette 12 mitnimmt. Sind beide Paletten 12, 30 aus ihren Positionierelementen 14 befreit, wird die Zahnstange 72 auf nicht dargestellte Weise betätigt. Der Tragkörper 66 schwenkt um 180 Grad. Die Paletten 12, 30 nehmen nach dem Absetzen ihre neuen Positionen ein. Das unbearbeitete Werkstück kann bearbeitet, das bearbeitete kann getauscht werden. Läuft eine Serie störungsfrei, bleibt das Wechslergestell 58 vor dem Arbeitsraum 2 stehen. Andernfalls läßt es sich nach Entriegelung vom Bett 10 unter Freigabe des Arbeitsraums 2 von Hand oder durch nicht dargestellte motorische Antriebe längs der Führungen 60 aus der Wechselstellung WS in eine seitliche Freigabestellung FS verschieben.

Schließlich ist es vorgesehen, die Warteposition mittels nicht dargestellter Hub- und Schwenktüren derart mit einer Umhausung zu umgeben, daß diese einerseits Schwenk- oder Verschiebevorgänge des Palettenwechslers zuläßt und andererseits den Bediener aufnehmen kann, wenn sich der Palettenwechsler in der Freigabestellung befindet.

Claims

1. Werkzeugmaschine, insbesondere Bearbeitungszentrum, mit

- einer im Arbeitsraum (2) eines Werkzeugs befindlichen Bearbeitungsposition (BP),
- einer außerhalb des Arbeitsraums befindlichen Warteposition (WP) und
- einem Palettenwechsler zum Wechseln von Paletten zwischen der Bearbeitungsposition (BP) und der Warteposition (WP), wobei
- der Palettenwechsler als Drehwechsler ausgebildet ist und einen Tragkörper (36, 66) aufweist, der in einem am Maschinengestell (10) angeordneten Wechslergestell (22, 58) vertikal verschiebbar lagert und mit in Bearbeitungs- und Wechselposition befindlichen Paletten (12, 30) koppelbar ist, um diese anzuheben, zu schwenken und wieder abzusetzen, gekennzeichnet dadurch, daß
- der Tragkörper (36, 66) von der in Bearbeitungsposition (BP) befindlichen Palette entkoppelbar ist und im entkoppelten Zustand das Wechslergestell (22, 58) gemeinsam mit der im Wartezustand befindlichen Palette zwischen einer Wechselstellung (WS), in der die Palette zwischen der Warteposition (WP) und der Bearbeitungsposition (BP) wechselbar ist, und einer Freigabestellung (FS), in der der Arbeitsraum für den Bediener zumindest optisch freigegeben ist, bewegbar ist.

2. Werkzeugmaschine nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß das Wechslergestell (58) am Maschinengestell (10) längs einer Horizontalen verschiebbar ist.

3. Werkzeugmaschine nach Anspruch 2, gekennzeichnet dadurch, daß die Horizontale parallel zu der den Arbeitsraum (2) begrenzenden Ebene verläuft.

4. Werkzeugmaschine nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß das Wechslergestell (22) an der maschinenabgewandten Seite einer am Maschinengestell (10) um eine vertikale Schwenkachse (56) lagernden Platte (18) angeordnet ist.

5. Werkzeugmaschine nach Anspruch 4, gekennzeichnet dadurch, daß in der Wechselstellung (WS) die Drehachse (34) des Tragkörpers (36) und die Schwenkachse (56) des Wechslergestells (22) im wesentlichen in einer den Arbeitsraum (2) begrenzenden gemeinsamen Ebene liegen.

6. Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche von 1 bis 5, gekennzeichnet dadurch, daß das Wechslergestell (22, 58) Stützelemente aufweist, auf denen die Paletten abstützbar sind.

7. Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche von 1 bis 6, gekennzeichnet dadurch, daß der Tragkörper (36, 66) von der in Bearbeitungsposition (BP) befindlichen Palette durch eine im Vergleich zur Bearbeitungsposition (BP) niedrigere Warteposition (BP) entkoppelbar ist.

8. Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche von 1 bis 7, gekennzeichnet dadurch, daß der Tragkörper (36, 66) Koppelelemente (44) aufweist, die mit Koppelelementen (50) der Palette derart zusammenwirken, daß diese zumindest während des Wechselvorgangs im wesentlichen freitragend haltbar sind.

9. Werkzeugmaschine nach Anspruch 8, gekennzeichnet dadurch, daß beide Koppelelemente (44, 50) derart ausgebildet sind, daß sie sich von den Seiten her gegenseitig umgreifen, wobei die Koppelelemente (44) des Tragkörpers (36, 66) diejenigen der Paletten von unten her abstützen.

10. Werkzeugmaschine nach Anspruch 9, gekennzeichnet dadurch, daß sich die Koppelelemente (44, 50) seitlich positionierend umgreifen.

11. Werkzeugmaschine nach Anspruch 9, gekennzeichnet dadurch, daß den Paletten (12), 30) weitere Koppelelemente (50′) zugeordnet sind, die die Koppelelemente (44) des Tragkörpers (36, 66) seitlich positionierend umgreifen.

12. Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche von 1 bis 11, gekennzeichnet dadurch, daß der Arbeitsraum (2) von einem ersten Gehäuse und die Warteposition (WP) unter Bildung eines Serviceraums von einem zweiten Gehäuse umgeben ist, welch es das sich in Freigabestellung (FS) bewegende Wechslergestell freigibt und den Bediener aufnimmt.