DE202010000754U1

DE202010000754U1 - Bearbeitungszentrum

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Publication number: DE202010000754U1
Application number: DE202010000754U
Authority: DE
Original assignee: HEDELIUS MASCHINENFABRIK GmbH
Current assignee: HEDELIUS MASCHINENFABRIK GmbH
Priority date: 2010-01-08
Filing date: 2010-01-08
Publication date: 2011-05-12
Anticipated expiration: 2020-01-09

Abstract

Bearbeitungszentrum zur maschinellen, vorzugsweise mehrseitigen Bearbeitung eines Werkstücks,
insbesondere zur spanenden Metallbearbeitung wie Fräsen und/oder Bohren,
mit einem Grundträger (1), dessen horizontale Längsausrichtung eine X-Richtung definiert, dessen horizontale Querausrichtung eine Y-Richtung definiert und dessen vertikale Ausrichtung eine Z-Richtung definiert,
mit einer am Grundträger (1) angebrachten Schutzverkleidung (2),
wobei innerhalb der Schutzverkleidung (2) in Y-Richtung betrachtet nebeneinander zwei Arbeitsräume (7, 8) vorgesehen sind und jedem Arbeitsraum (7, 8) mindestens eine Beschickungsöffnung (4, 5) zugeordnet ist,
wobei zwischen den Arbeitsräumen (7, 8) eine in Y-Richtung verlaufende, öffenbare Abschirmung (9) vorgesehen ist dergestalt, daß im einen Arbeitsraum (7) am Werkstück eine Bearbeitung vorgenommen werden kann, ohne Arbeiten im anderen Arbeitsraum (8) zu beeinträchtigen,
wobei im einen Arbeitsraum (7) ein Werkstückpositionierbereich und mindestens ein Fahrständer (11) mit mindestens einem Werkstück-Bearbeitungskopf (12) vorgesehen ist,
wobei im Werkstückpositionierbereich eine Werkstückaufspannvorrichtung angeordnet ist, vorzugsweise in Form einer Dreh-Schwenktischeinheit (13), die...

Description

Die Erfindung betrifft ein Bearbeitungszentrum zur maschinellen Bearbeitung eines Werkstücks mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1.
Bearbeitungszentren der in Rede stehenden Art dienen im Maschinen- und Anlagenbau der maschinellen Bearbeitung komplizierter Werkstücke an bis zu fünf oder unter Einschluß eines Umspannvorganges bis zu sechs Flächen mittels mehrachsiger Bearbeitungen. Bei dem bekannten Bearbeitungszentrum, von dem die Erfindung ausgeht ( DE 20 2006 009 653 U1 ), dient zur Bearbeitung ein Fahrständer mit mindestens einem Bearbeitungskopf, der meist nach Art eines X-/Y-/Z-Schlittens aufgebaut ist. Dieser arbeitet zusammen mit einer Dreh-Schwenktischeinheit, auf der das Werkstück aufgespannt ist. Somit läßt sich das Werkstück im Arbeitsraum relativ zum Bearbeitungskopf um seine Hochachse komplett drehen und im Raum im Regelfall nach beiden Seiten um 90° schwenken. Zusammen mit der dreiachsigen Führung des Bearbeitungskopfes ergibt sich die insgesamt fünfachsige Bearbeitungsmöglichkeit für das auf dem Drehtisch der Dreh-Schwenktischeinheit aufgespannte Werkstück. Im einzelnen darf auf die zuvor genannte Druckschrift verwiesen werden.
Das bekannte Bearbeitungszentrum ist für eine Bearbeitung von Werkstücken an allen sechs Seiten ausgerüstet. Dazu weist es in Y-Richtung betrachtet nebeneinander zwei Arbeitsräume innerhalb der Schutzverkleidung auf dem Grundträger auf. Jeder der Arbeitsräume ist über eine Beschickungsöffnung zugänglich. Beide Beschickungsöffnungen können auch zusammen in Form einer einzigen großen, jedoch separat zu beiden Seiten hin öffenbaren Beschickungsöffnung ausgeführt sein. Während sich in einem Arbeitsraum die Dreh-Schwenktischeinheit für die fünfachsige Bearbeitung des Werkstückes befindet, befindet sich im anderen, daneben liegenden Arbeitsraum ein feststehender Aufspanntisch, auf dem zunächst vorweg die sechste Fläche des Werkstückes bearbeitet wird. Diese dient dann als Referenzebene für die lasergesteuerte Führung des Bearbeitungs-kopfes bei der folgenden Bearbeitung des Werkstückes an den anderen fünf Seiten.
Zweckmäßig bei dem bekannten, zuvor beschriebenen Bearbeitungszentrum ist die Pendelbearbeitung der Werkstücke. Die beiden Arbeitsräume sind durch die öffenbare Abschirmung sauber voneinander getrennt, so daß der Bediener im einen, durch die entsprechende Schutztür geschlossenen Arbeitsraum ein Werkstück maschinell bearbeiten lassen kann, während er gleichzeitig im anderen Arbeitsraum bei geöffneter Schutztür Handhabungen vornehmen kann. Insbesondere kann er dort das nächste Werkstück aufspannen und für die folgende Bearbeitung vorbereiten.
Das bekannte, zuvor erläuterte Bearbeitungszentrum zur fünfseitigen Bearbeitung eines Werkstücks ist für ausschließlich manuelle Beschickung ausgelegt. Daneben gibt es Bearbeitungszentren, die mehrere Werkstücke in einem Lager bevorraten und maschinell in den Werkstückpositionierbereich befördern. Das sind aufwendige, für Großserien ausgelegte, teure Bearbeitungszentren.
Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, ein für Kleinserien geeignetes, von den Abläufen her zweckmäßiges Bearbeitungszentrum zur Bearbeitung eines Werkstücks anzugeben.
Das zuvor aufgezeigte Problem ist bei einem Bearbeitungszentrum mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1 durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils von Anspruch 1 gelöst.
Typische Bearbeitungen eines Werkstückes in einem solchen Bearbeitungszentrum sind spanende Metallbearbeitungen wie Bohren oder Fräsen. Grundsätzlich kann ein solches Bearbeitungszentrum auch für die Bearbeitung von Werkstücken aus Kunststoff oder Holz ausgelegt werden. Hauptanwendungsgebiet ist aber die Metallbearbeitung.
Erfindungsgemäß wird ebenfalls mit zwei Arbeitsräumen und einer zwischen den Arbeitsräumen in Y-Richtung verlaufenden, öffenbaren Abschirmung gearbeitet. Wie bisher bekannt ist im einen Arbeitsraum eine Werkstückaufspannvorrichtung angeordnet. Die Werkstückaufspannvorrichtung kann im Prinzip jede konstruktive Gestaltung aufweisen. Das Grundprinzip der Erfindung ist bereits bei einem feststehenden Aufspanntisch realisierbar. Bevorzugt wird es sich aber um eine bewegliche Tischeinheit, insbesondere eine Dreh-Schwenktischeinheit handeln, wie sie im Stand der Technik für eine mehrseitige Bearbeitung eines Werkstückes bekannt ist.
Wesentlich ist nun zunächst, daß die Werkstückaufspannvorrichtung kein unmittelbares Aufspannen des Werkstückes vorsieht, sondern eine vorherige Konfektionierung des Werkstückes auf einer Palette. Die Werkstückaufspannvorrichtung ist erfindungsgemäß also als Palettenvorrichtung ausgeführt, bei der ein zu bearbeitendes Werkstück auf einer auswechselbaren Palette angeordnet und fixiert wird und erst dann die Palette mitsamt dem Werkstück auf der Werkstückaufspannvorrichtung, insbesondere dem Drehtisch der Dreh-Schwenktischeinheit, angeordnet und fixiert wird. Die Palette ist also die neutrale Basis für unterschiedlichste Werkstücke.
Das System der Palettenvorrichtung nutzt man in dem erfindungsgemäßen Bearbeitungszentrum im zweiten Arbeitsraum dergestalt aus, daß dort eine Handhabungsstation für mindestens eine weitere Palette, die auf einem Vorratsträger angeordnet ist, vorgesehen ist.
Durch die erste Beschickungsöffnung des ersten Arbeitsraums kann die Werkstückaufspannvorrichtung direkt manuell mit einem Werkstück beschickt werden bzw. mit einer ein Werkstück tragenden Palette. Das entspricht im Grundsatz dem Stand der Technik.
Durch die Beschickungsöffnung des zweiten Arbeitsraums kann die Handhabungsstation manuell mit einem Werkstück beschickt werden oder mit einer Palette, auf der sich bereits das Werkstück befindet.
Die Verbindung des ersten Arbeitsraums mit dem zweiten Arbeitsraum erfolgt transporttechnisch hinsichtlich der Paletten nicht manuell, sondern maschinell. Dazu befindet sich in dem erfindungsgemäßen Bearbeitungszentrum im zweiten Arbeitsraum und ggf. bis in den ersten Arbeitsraum reichend eine Palettentransportvorrichtung. Mittels dieser kann bei geöffneter Abschirmung eine Palette in X-Richtung maschinell vom Vorratsträger im zweiten Arbeitsraum aus auf die Werkstückaufspannvorrichtung, insbesondere den Drehtisch der Dreh-Schwenktischeinheit, im ersten Arbeitsraum transportiert werden. In gleicher Weise ist auch ein Transport in umgekehrter Richtung möglich, indem die ein fertig bearbeitetes Werkstück tragende Palette von der Werkstückaufspannvorrichtung, insbesondere vom Drehtisch, abgehoben und zurück auf einen Vorratsträger in der Handhabungsstation im zweiten Arbeitsraum gebracht wird.
Während also im ersten Arbeitsraum ein Werkstück auf einer Palette bearbeitet wird, kann man im zweiten, mittels der Abschirmung abgetrennten Arbeitsraum das zuvor bearbeitete, nun fertige Werkstück von der Palette abnehmen oder mitsamt der Palette aus dem Arbeitsraum herausnehmen und eine neue Palette mit einem noch unbearbeiteten Werkstück einsetzen oder ein Werkstück auf einer darin befindlichen Palette für eine anschließende Bearbeitung vorbereiten.
Für die Ausführung der Dreh-Schwenktischeinheit gilt, daß diese nur einseitig in einem tragenden und angetriebenen Schwenkgelenk gelagert ist. Wenn die Schwenkachse der Dreh-Schwenktischeinheit in Y-Richtung ausgerichtet ist, fördert die Palettentransportvorrichtung rechtwinklig zur Schwenkachse. Das bedarf einer besonderen Konstruktion und Formgebung der Dreh-Schwenktischeinheit. Bevorzugt ist es daher auch bei dem erfindungsgemäßen Bearbeitungszentrum so, daß sich die Schwenkachse der Dreh-Schwenktischeinheit in X-Richtung erstreckt. Dann fördert die Palettentransportvorrichtung stirnseitig auf den Drehtisch. Quer dazu, also in Y-Richtung, ist nur eine manuelle Bestückung der Dreh-Schwenktischeinheit vorgesehen, was aber den Ausnahmefall darstellt. Ferner ist es erfindungsgemäß möglich, daß sich die Schwenkachse in einer Richtung mit X-Komponente und Y-Komponente, ggf. auch Z-Komponente, also gewissermaßen schräg erstreckt.
In Verbindung mit der erfindungsgemäßen Palettentransportvorrichtung, die in X-Richtung transportiert, ist jedoch wie oben erläutert die Ausrichtung der Schwenkachse ungefähr in X-Richtung besonders zweckmäßig.
Eine ausschließlich einseitige Lagerung der Dreh-Schwenktischeinheit führt zu minimalen Lageveränderungen beim Schwenken des Drehtisches aus der Horizontalen in die Vertikale. Für hochpräzise Bearbeitungen des Werkstückes ist das manchmal schon zu viel. Für eine noch höhere Stabilität kann es sich daher empfehlen, die Dreh-Schwenktischeinheit dem tragenden Schwenkgelenk gegenüber in einem kleinen Stützlager schwenkbar abzustützen. Dieses kleine Stützlager dient der zusätzlichen Abstützung auf der vom eigentlich tragenden Schwenkgelenk abgewandten Seite des Drehtisches. Dieses Stützlager trägt hier kaum auf, sofern es knapp bemessen und richtig positioniert ist.
Weitere bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Bearbeitungszentrums sind Gegenstand der weiteren Unteransprüche.
Besondere Bedeutung kommt im Zusammenhang mit der Verwendung von Paletten der selbsttätigen, also nicht manuellen Fixierbarkeit der Palette auf dem Drehtisch zu. Insoweit empfiehlt es sich, daß der Drehtisch motorisch angetriebene Haltelemente für die Palette aufweist, vorzugsweise ausgeführt als hydraulisch oder pneumatisch angetriebene Spannelemente. Ein elektromotorischer Antrieb der Halteelemente ist im Grundsatz auch realisierbar, im schwierigen Umfeld einer spanenden, mit Kühlschmierstoff arbeitenden Metallbearbeitung aber häufig weniger gern gesehen.
Eine erhebliche Bedeutung kommt der erfindungsgemäßen Konstruktion dann zu, wenn man diese für eine optimale Nutzung der typischen Bearbeitungsabläufe in einem Fabrikationsprozeß optimiert. Ein Bediener benötigt eine relativ kurze Zeit, beispielsweise etwa 10 bis 15 min, um ein neues, noch nicht bearbeitetes Werkstück auf einer Palette zu montieren und die Palette auf dem Vorratsträger der Handhabungsstation im zweiten Arbeitsraum zu positionieren. Zweckmäßig wäre es, wenn der Bediener mehrere Bearbeitungszentren parallel bedienen könnte. Dafür benötigte er aber Pausenzeiten von mehr als 15 min.
Nach einer besonders bevorzugten Lehre der Erfindung ist bei dem Bearbeitungszentrum vorgesehen, daß die Handhabungsstation mehrere, vorzugsweise vier, Vorratsträger für jeweils eine Palette aufweist, die für den Zugriff der Palettentransportvorrichtung auf eine bestimmte Palette, vorzugsweise motorisch, linear verfahrbar oder um eine Achse drehbar sind. Ggf. ist eine lineare Verfahrbarkeit in Y-Richtung oder nach Art eines Aufzugs in Z-Richtung vorgesehen. Bevorzugt ist jedoch eine Drehbarkeit vorzugsweise um eine in Z-Richtung verlaufende Achse. Der Bediener kann also hier alle Paletten in einem Zuge im zweiten Arbeitsraum in der Handhabungsstation positionieren und dann wird dieser ”Vorrat” an Werkstücken auf Paletten im ersten Arbeitsraum automatisch Stück für Stück bearbeitet. Dauert ein solcher Bearbeitungsvorgang 20 min, so hat der Bediener 80 min Zeit, bis er im zweiten Arbeitsraum eine Neubestückung der Handhabungsstation durchführen muß. Der Bediener kann also ohne weiteres ein zweites Bearbeitungszentrum parallel betreuen.
Besonders bevorzugt ist die Anordnung mehrerer Vorratsträger in Sternform mit der dazu passenden Drehbewegung um eine in Z-Richtung verlaufende Achse.
Nach bevorzugter Lehre der Erfindung weist die Palettentransportvorrichtung zum Transport der Paletten einen motorisch in X-Richtung linear verfahrbaren sowie heb- und senkbaren Palettengreifer auf.
Nach besonders bevorzugter Lehre ist die Konstruktion so gewählt, daß eine Palette seitlich vorspringende Tragbolzen aufweist und der Palettengreifer gabelartig ausgeführt ist mit seitlich an einer Palette positionierbaren Gabelzinken, die, vorzugsweise mit zu den Tragbolzen passenden Aufnahmen, unter die Tragbolzen fassen, um die Palette anzuheben. Diese Konstruktion ist einfach und fehlerfrei. Die Palette wird aufgenommen und auf dem Drehtisch abgesetzt. Die Steuerung aktiviert dann die dort befindlichen Haltelemente, mit der die Palette samt darauf befindlichem Werkstück dann auf dem Drehtisch fixiert wird. Dann kann die Bearbeitung im ersten Arbeitsraum beginnen. Nach Abschluß der Bearbeitung führt der Palettengreifer die von den Halteelementen freigegebene Palette samt bearbeitetem Werkstück zurück in den zweiten Arbeitsraum auf einen dort freien Vorratsträger.
Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt
1 in einer Draufsicht ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Bearbeitungszentrums,
2 in perspektivischer Ansicht, ohne Schutzverkleidung, ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Bearbeitungszentrums in einer ersten Position,
3 in einer 2 entsprechenden Darstellung das Bearbeitungszentrum in einer zweiten Position nun mit einer Palette auf dem Weg in Richtung des Drehtisches,
4 in einer 2 entsprechenden Darstellung das Bearbeitungszentrum in einer dritten Position mit nun auf dem Drehtisch fixierter Palette,
5 in einer 2 entsprechenden Darstellung das Bearbeitungszentrum mit Palette auf dem Drehtisch, der Drehtisch um 90° geschwenkt,
6 in einer Seitenansicht, stark schematisch vereinfacht, diverse Teile des Bearbeitungszentrums weggelassen, die Anordnung mit der Palettentransportvorrichtung in Ruhestellung,
7 in einer Draufsicht die schematisch vereinfachte Darstellung aus 6,
8 in einer 6 entsprechenden Darstellung die Anordnung mit vom Palettengreifer angehobener Palette,
9 in einer 6 entsprechenden Darstellung die Anordnung mit Palettengreifer und Palette über dem Drehtisch,
10 in einer 6 entsprechenden Darstellung die Anordnung mit der Palette vom Palettengreifer soeben auf den Drehtisch abgesenkt.
Das nachfolgend erläuterte, bevorzugte Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Bearbeitungszentrums wird nicht in allen Einzelheiten beschrieben. Die Beschreibung beschränkt sich auf die für die Erfindung wesentlichen Aspekte.
Das dargestellte und bevorzugte Bearbeitungszentrum dient zur maschinellen Bearbeitung, vorzugsweise zur mehrseitigen, insbesondere fünfseitigen Bearbeitung eines Werkstückes, insbesondere zur spanenden Metallbearbeitung durch Fräsen und/oder Bohren. Das Werkstück bzw. die Werkstücke ist in allen Figuren der Zeichnung weggelassen worden. Es kann unterschiedliche Formen aufweisen. Regelmäßig ist ein Rohling des Werkstückes an einer Seite, der sechsten Fläche, bereits genau bearbeitet. Die sechste Fläche dient so als Referenzfläche für die im Bearbeitungszentrum dann ablaufende weitere Bearbeitung des Werkstückes. Mit der sechsten Fläche ist das Werkstück aufgespannt.
Das in 1 zunächst in seinem Grundaufbau dargestellte Bearbeitungszentrum hat zunächst einen Grundträger 1, dessen horizontale Längsausrichtung eine X-Richtung definiert, dessen horizontale Querausrichtung eine Y-Richtung definiert und dessen vertikale Ausrichtung eine Z-Richtung definiert. Die Richtungen sind in 1 oben (X) und rechts (Y) vermerkt.
Der Grundträger 1 kann wie dargestellt einteilig durchgehend ausgeführt sein. Er kann aber auch aus mehreren einzelnen Teilen bestehen, die in irgendeiner Weise konstruktiv oder funktional miteinander verbunden sind.
1 zeigt eine am Grundträger 1 angebrachte Schutzverkleidung 2. Diese ist bei derartigen Bearbeitungszentren immer vorhanden. Sie ist in den folgenden Figuren weggelassen worden, weil man ja das Innere des Bearbeitungszentrums sehen möchte.
In den 1 bis 5 erkennt man rechts am Grundträger 1 schräg aufragend einen Späneförderer 3, mit dem die beim spanenden Bearbeiten anfallenden Späne aus dem Kühlschmierstoff herausgefördert werden. Der Kühlschmierstoff selbst wird in einer Wanne aufgefangen und in einer nicht dargestellten Vorrichtung regeneriert.
In 1 ist angedeutet, daß die Schutzverkleidung 2 an einer Längsseite mindestens zwei Beschickungsöffnungen 4 (rechts) und 5 (links) aufweist. Die beiden Beschickungsöffnungen 4, 5 sind im dargestellten Ausführungsbeispiel voneinander getrennt ausgeführt. Jede Beschickungsöffnung 4, 5 ist durch eine Schutztür 6 verschließbar bzw. in 1 geschlossen. Grundsätzlich wäre es auch möglich, die beiden Beschickungsöffnungen 4, 5 in einer gemeinsamen, großen Beschickungsöffnung, die allerdings in beiden Abschnitten separat geöffnet und geschlossen werden kann, zusammenzufassen. Dazu darf auf den eingangs angesprochenen Stand der Technik verwiesen werden.
Innerhalb der Schutzverkleidung 2 sind in Y-Richtung (1) betrachtet nebeneinander zwei Arbeitsräume 7, 8 vorgesehen. Dem rechts befindlichen Arbeitsraum 7 ist die Beschickungsöffnung 4, dem links befindlichen Arbeitsraum 8 ist die Beschickungsöffnung 5 zugeordnet.
Zwischen den beiden Arbeitsräumen 7, 8 ist eine in Y-Richtung verlaufende, öffenbare Abschirmung 9 vorgesehen dergestalt, daß man im einen Arbeitsraum 7 am Werkstück eine Bearbeitung vornehmen lassen kann, ohne andere Arbeiten im zweiten Arbeitsraum 8 zu beeinträchtigen.
In 2 erkennt man die Abschirmung 9 vertikal angehoben mittels einer hydraulischen Zylinder-Kolben-Anordnung 10, so daß eine Durchtrittsöffnung zwischen den Arbeitsräumen 7, 8 freigelegt ist. Das ist auch in in den 3 bis 5 so der Fall.
Im in 1 rechts befindlichen Arbeitsraum 7 befindet sich nahe der Beschickungsöffnung 4 ein Werkstückpositionierbereich. Von der Beschickungsöffnung 4 aus gesehen hinter diesem Werkstückpositionierbereich ist ein Fahrständer 11 mit mindestens einem Werkstück-Bearbeitungskopf 12 vorgesehen. Mit dem Fahrständer 11 samt Bearbeitungskopf 12 ist eine X-/Y-/Z-Bearbeitung eines Werkstückes im Arbeitsraum 7 durchführbar. Ein Fahrständer im Sinne der vorliegenden Lehre ist jeder Ständer, der entweder selbst eine Verfahrbewegung ausführt oder eine Verfahrbewegung in einer der genannten Richtungen, mehrere Richtungen oder überlagerte Richtungen erlaubt. Es handelt sich um einen Oberbegriff für alle Formen von Manipulationseinrichtungen für derartige maschinelle Werkstück-Bearbeitungsköpfe.
Das ist alles im Stand der Technik ausführlich erläutert, so daß auf die eingangs angesprochene Entgegenhaltung verwiesen werden darf.
Im Werkstückpositionierbereich im rechts liegenden Arbeitsraum 7 ist eine Werkstückaufspannvorrichtung für ein Werkstück angeordnet. Diese kann im Rahmen der Erfindung jede beliebige Form aufweisen, die mit dem weiter unten beschriebenen Konzept einer Palettenvorrichtung korrespondiert. Im Rahmen der Erfindung ist selbst eine Konstruktion mit einem feststehenden Aufspanntisch geeignet. Im dargestellten und bevorzugten Ausführungsbeispiel hat die Werkstückaufspannvorrichtung die Form einer Dreh-Schwenktischeinheit 13. Diese ist im dargestellten Ausführungsbeispiel mit ihrer Schwenkachse in X-Richtung ausgerichtet. Sie könnte mit der Schwenkachse auch in Y-Richtung ausgerichtet sein, das wäre aber von den Abläufen her etwas weniger zweckmäßig. Möglich wäre auch eine schräge Anordnung.
Bevorzugt ist, daß die Dreh-Schwenktischeinheit 13 nur einseitig ein einen Drehtisch 14 tragendes Schwenkgelenk 15 aufweist. Dieses Schwenkgelenk 15 ist in 2 bis 5 rechts gut zu erkennen. Es befindet sich an einem massiven Träger 16, der den Schwenkantrieb für die Schwenkung des Drehtisches 14 enthält.
In 5 sieht man im Vergleich mit 4 wie der Drehtisch 14 mittels dieses Antriebs in seine vertikale Lage geschwenkt worden ist. Auch das ist alles im Stand der Technik bereits realisiert, so daß auf die eingangs genannte Druckschrift verwiesen werden kann.
Durch die rechts befindliche Beschickungsöffnung 4 kann die Werkstückaufspannvorrichtung im ersten Arbeitsraum 7 mit einem Werkstück manuell beschickt werden. Das entspricht der klassischen Technik, die nicht weiter erläutert werden muß. Jedenfalls ist mittels des mit einem Werkzeug bestückten Bearbeitungskopfes 12 des Fahrständers 11 an einem auf dem Drehtisch 14 aufgespannten Werkstück eine Bearbeitung vornehmbar, alles in an sich bekannter Weise.
1 bis 5 läßt sich mm im Zusammenhang entnehmen, daß erfindungsgemäß die Werkstückaufspannvorrichtung als Palettenvorrichtung ausgeführt ist, also ein zu bearbeitendes Werkstück auf einer auswechselbaren Palette 17 angeordnet und fixiert wird und die Palette 17 mitsamt dem Werkstück auf der Werkstückaufspannvorrichtung angeordnet und fixiert wird, hier also auf dem Drehtisch 14. Man erkennt diese Palette 17, ohne darauf befindliches Werkstück, in 4 und 5 rechts auf dem Drehtisch 14.
Interessant ist ferner, daß im zweiten Arbeitsraum 8 eine Handhabungsstation 18 für insgesamt mindestens zwei Paletten 17 vorgesehen ist. Für jede Palette 17 ist ein Vorratsträger 19 vorgesehen. Die Handhabungsstation 18 im zweiten Arbeitsraum 8 ist durch die zugeordnete Beschickungsöffnung 6 manuell mit einer Palette 17 mitsamt einem Werkstück oder mit einem Werkstück für sich, das auf einer Palette 17 fixiert werden muß, beschickbar. Umgekehrt ist eine Palette 17 und/oder ein Werkstück über diese Beschickungsöffnung 5 auch aus der Handhabungsstation 18 entnehmbar.
Generell gilt, daß die Terminologie ”beschickbar” beide Beschickungsrichtungen, also das Einbringen wie auch das Herausnehmen umfaßt.
Im zweiten Arbeitsraum 8 befindet sich ferner eine Palettentransportvorrichtung 20. Diese reicht im dargstellten Ausführungsbeispiel jedenfalls während des Betriebs auch in den ersten, rechts befindlichen Arbeitsraum 7. Man sieht das beispielsweise in 3 und in 9 und 10.
Mittels der Palettentransportvorrichtung 20 ist bei geöffneter Abschirmung 9 eine Palette 17 in X-Richtung maschinell vom Vorratsträger 19 auf den Drehtisch 14 oder umgekehrt verbringbar. 2 bis 4 zeigen das Verbringen vom Vorratsträger 19 auf den Drehtisch 14. Ebenso zeigen dies die Seitenansichten 8 bis 10. Daraus läßt sich auch die umgekehrte Bewegungsrichtung ohne weiteres herleiten.
7 zeigt eine Draufsicht der schematischen, stark vereinfachten Darstellung aus 6, die eine Seitenansicht zeigt. Man kann hier insbesondere auch die Anordnung der Paletten 17 auf den in 7 natürlich verdeckten Vorratsträgern 19 der Handhabungsstation 18 erkennen.
Während also in Y-Richtung die manuelle Bestückung in beiden Arbeitsräumen 7, 8 erfolgt, erfolgt eine maschinelle Bestückung mit Paletten 17 in X-Richtung zwischen den beiden Arbeitsräumen 7, 8.
Zur Optimierung der Bearbeitungsmöglichkeit und zum Zwecke höchster Bearbeitungspräzision ist im dargestellten Ausführungsbeispiel nach bevorzugter Lehre vorgesehen, daß die Dreh-Schwenktischeinheit 13 dem tragenden Schwenkgelenk 15 gegenüber in einem kleinen Stützlager 21 schwenkbar abgestützt ist. Die Zeichnungen zeigen, daß das Stützlager 21 in Z-Richtung nicht oder nur geringfügig über die Oberfläche des Drehtisches 14 hinausragt.
Wie üblich ist vorgesehen, daß der Drehtisch 14 der Dreh-Schwenktischeinheit 13 um 360° drehbar und um 90° um die Schwenkachse schwenkbar ist. Hierzu wird insbesondere auf 4 und 5 verwiesen.
Wie bereits oben angesprochen worden ist, ist auch bei dem vorliegenden Bearbeitungszentrum vorgesehen, daß der Bearbeitungskopf 12 gegenüber der auf dem Drehtisch 14 fixierten Palette 17 in X-, Y- und Z-Richtung bewegbar ist.
2 zeigt den Drehtisch 14 noch ohne eine dort aufgesetzte Palette 17. 4 zeigt den Drehtisch 14 mit darauf aufsitzender Palette 17. Die Palette 17 muß auf dem Drehtisch 14 sicher fixiert sein. Diese Fixierung muß hohe Kräfte in unterschiedlichen Richtungen aushalten können. Das hat nicht nur etwas mit der Schwenkung gemäß 5 zu tun, sondern insbesondere mit der mechanischen Bearbeitung des auf der Palette 17 fixierten Werkstückes (in der Zeichnung nicht dargestellt). Demzufolge muß der Drehtisch 14 natürlich Halteelemente 22 für die Palette 17 aufweisen.
Die Halteelemente 22 können manuell betätigte Halteelemente, also beispielsweise Spannschrauben sein. Das dargestellte und bevorzugte Ausführungsbeispiel zeigt hingegen pneumatisch betätigte Halteelemente 22 für die Palette 17. Diese sind im dargestellten Ausführungsbeispiel als pneumatisch angetriebene Spannelemente ausgeführt. Hier gibt es im Maschinenbau verschiedene Möglichkeiten, die ein Fachmann durchschnittlichen Könnens in passender Weise wählen wird.
2 bis 5 und 7 zeigen eine besonders bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Bearbeitungszentrums mit einer Handhabungsstation 18, die mehrere, hier insgesamt vier Vorratsträger 19 für jeweils eine Palette 17 aufweist. In 2 und in 7 sieht man die vier Vorratsträger 19 der Handhabungsstation 18 sternförmig angeordnet um einen mittigen Drehantrieb 23 und auf jedem Vorratsträger 19 eine Palette 17. In 3 ist ein Vorratsträger 19 bereits leer, die dortige Palette 17 befindet sich bereits auf dem Weg nach rechts in Richtung des Drehtisches 14.
Die Vorratsträger 19 werden im dargestellten und bevorzugten Ausführungsbeispiel für den Zugriff der Palettentransportvorrichtung 20 auf eine bestimmte Palette 17 motorisch um eine in Z-Richtung verlaufende Achse gedreht. Dazu dient der Drehantrieb 23. Eine Alternative bestände auch darin, diese Vorratsträger 19 linear zu verfahren, vorzugsweise in Y-Richtung. Eine lineare Verfahrbewegung könnte auch vertikal, also in Z-Richtung vorgesehen werden, theoretisch natürlich auch in X-Richtung oder in einer anderen Richtung. Grundsätzlich könnte eine Drehung der Vorratsträger 19 auch um eine in anderer Richtung als in Z-Richtung verlaufende Achse erfolgen. Das dargestellte Ausführungsbeispiel stellt aber eine für die Handhabung optimale Ausrichtung dar.
Grundsätzlich wäre es auch möglich, die Bewegung der Vorratsträger 19 nicht motorisch, sondern manuell auszuführen. Für eine komplett automatisierte Anordnung ist das aber eher ungewöhnlich.
Von besonderer Bedeutung ist die Konstruktion der Palettentransportvorrichtung 20. 1 bis 5 und 6 bis 10 zeigen, daß die Palettentransportvorrichtung 20 ein Traggestell mit einem in X-Richtung verlaufenden Längsträger 24 aufweist. Am Längsträger 24 läuft in X-Richtung ein motorisch angetriebener Läufer 25. Dieser trägt einen mittels des Läufers 25 in X-Richtung linear verfahrbaren und darüber hinaus heb- und senkbaren Palettengreifer 26. In 2 sieht man den Palettengreifer 26 in der Mitte oberhalb des Drehantriebs 23 leer positioniert. Das ist die Ruhestellung. Wie man sieht befindet sich hier der Läufer 25 links am äußersten Ende des Längsträgers 24.
In 3 hat der Palettengreifer 26 die Palette 17 vom rechts befindlichen Vorratsträger 19 bereits erfaßt und angehoben. Er befindet sich gerade am linken Ende des ersten Arbeitsraums 7, also soeben rechts der Abschirmung 9.
In 4 ist der Palettengreifer 26 wieder in seine Position aus 2 zurückgekehrt. Die Palette 17 ist auf dem Drehtisch 14 abgesetzt worden. Durch Betätigen der Halteelemente 22 ist sie auf dem Drehtisch 14 fixiert.
5 zeigt ein Schwenkung des Drehtisches 14 und symbolisiert damit die Bearbeitung eines Werkstückes auf der Palette 17 im ersten Arbeitsraum 7.
2 bis 5 und 6 bis 10 zeigen ferner, daß im dargestellten und bevorzugten Ausführungsbeispiel vorgesehen ist, daß eine Palette 17 seitlich vorspringende Tragbolzen 27 aufweist (siehe insbesondere 7) und der Palettengreifer 26 gabelartig ausgeführt ist mit seitlich an einer Palette 17 positionierbaren Gabelzinken, die, vorzugsweise mit zu den Tragbolzen 27 passenden Aufnahmen 29, unter die Tragbolzen fassen, um die Palette 17 anzuheben.
In 6 bis 10 erkennt man diese Abfolge nochmals besonders gut. Man sieht insbesondere in 10 rechts den Palettengreifer 26 und die Aufnahmen 29 im vorderen Gabelzinken 28. Darüber sieht man angedeutet die Tragbolzen 27 an der Seite der Palette 17. In 10 ist der Palettengreifer 26 bereits etwas abgesenkt worden. Er kann nun nach links zurück laufen, wird dann wieder etwas angehoben und kehrt in die in 6 gezeigte Ruhestellung zurück.
Man kann 1 bis 5 gut entnehmen, daß im links befindlichen Arbeitsraum 8 die Bestückung der Paletten 17 mit Werkstücken bzw. die Bestückung der Vorratsträger 19 mit Paletten 17 zügig ablaufen kann, während bei geschlossener Abschirmung 9 im rechts befindlichen Arbeitsraum 7 die Bearbeitung des dort befindlichen Werkstückes auf der dortigen Palette 17 erfolgt. Mit dem kleinen Vorrat von vier Paletten 17 mit entsprechenden Werkstücken kann das Bearbeitungszentrum eine Weile eigenständig arbeiten. In dieser Zeit kann der Bediener ein anderes Bearbeitungszentrum bedienen bzw. bestücken. Das erfindungsgemäße Bearbeitungszentrum ist also insbesondere für Kleinserien von Werkstücken sehr gut geeignet.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 202006009653 U1 [0002]

Claims

Bearbeitungszentrum zur maschinellen, vorzugsweise mehrseitigen Bearbeitung eines Werkstücks, insbesondere zur spanenden Metallbearbeitung wie Fräsen und/oder Bohren, mit einem Grundträger (1), dessen horizontale Längsausrichtung eine X-Richtung definiert, dessen horizontale Querausrichtung eine Y-Richtung definiert und dessen vertikale Ausrichtung eine Z-Richtung definiert, mit einer am Grundträger (1) angebrachten Schutzverkleidung (2), wobei innerhalb der Schutzverkleidung (2) in Y-Richtung betrachtet nebeneinander zwei Arbeitsräume (7, 8) vorgesehen sind und jedem Arbeitsraum (7, 8) mindestens eine Beschickungsöffnung (4, 5) zugeordnet ist, wobei zwischen den Arbeitsräumen (7, 8) eine in Y-Richtung verlaufende, öffenbare Abschirmung (9) vorgesehen ist dergestalt, daß im einen Arbeitsraum (7) am Werkstück eine Bearbeitung vorgenommen werden kann, ohne Arbeiten im anderen Arbeitsraum (8) zu beeinträchtigen, wobei im einen Arbeitsraum (7) ein Werkstückpositionierbereich und mindestens ein Fahrständer (11) mit mindestens einem Werkstück-Bearbeitungskopf (12) vorgesehen ist, wobei im Werkstückpositionierbereich eine Werkstückaufspannvorrichtung angeordnet ist, vorzugsweise in Form einer Dreh-Schwenktischeinheit (13), die mit ihrer Schwenkachse, vorzugsweise, in X-Richtung ausgerichtet ist und nur einseitig ein einen Drehtisch (14) tragendes Schwenkgelenk (15) aufweist, wobei durch die Beschickungsöffnung (5) die Werkstückaufspannvorrichtung im ersten Arbeitsraum (7) manuell mit einem Werkstück beschickbar ist und wobei mittels des mit einem Werkzeug bestückten Bearbeitungskopfes (12) des Fahrständers (11) an einem auf der Werkstückaufspannvorrichtung, insbesondere dem Drehtisch (14), aufgespannten Werkstück eine Bearbeitung vornehmbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkstückaufspannvorrichtung als Palettenvorrichtung ausgeführt ist, also ein zu bearbeitendes Werkstück auf einer auswechselbaren Palette (17) angeordnet und fixiert wird und die Palette (17) mitsamt dem Werkstück auf der Werkstückaufspannvorrichtung, insbesondere dem Drehtisch (14), angeordnet und fixiert wird, daß im zweiten Arbeitsraum (8) eine Handhabungsstation (18) für mindestens eine weitere Palette (17), die auf einem Vorratsträger (19) angeordnet ist, vorgesehen ist, daß durch die Beschickungsöffnung (5) die Handhabungsstation (18) im zweiten Arbeitsraum (8) manuell mit einer Palette (17) und/oder einem Werkstück beschickbar ist, daß im zweiten Arbeitsraum (8), ggf. bis in den ersten Arbeitsraum (7) reichend, ferner eine Palettentransportvorrichtung (20) vorgesehen ist und daß mittels der Palettentransportvorrichtung (20) bei geöffneter Abschirmung (9) eine Palette (17) in X-Richtung maschinell vom Vorratsträger (19) auf die Werkstückaufspannvorrichtung, insbesondere den Drehtisch (14) der Dreh-Schwenktischeinheit (13), oder umgekehrt verbringbar ist.
Bearbeitungszentrum nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dreh-Schwenktischeinheit (13) dem tragenden Schwenkgelenk (15) gegenüber in einem kleinen Stützlager (21) schwenkbar abgestützt ist.
Bearbeitungszentrum nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Stützlager (21) in Z-Richtung nicht oder nur geringfügig über die Oberfläche des Drehtisches (14) hinausragt.
Bearbeitungszentrum nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehtisch (14) der Dreh-Schwenktischeinheit (13) um 360° drehbar und um 90° um die Schwenkachse schwenkbar ist.
Bearbeitungszentrum nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Bearbeitungskopf (12) gegenüber einer auf die Werkstückaufspannvorrichtung, insbesondere dem Drehtisch (14), fixierten Palette (17) in X-, Y- und Z-Richtung bewegbar ist.
Bearbeitungszentrum nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkstückaufspannvorrichtung, insbesondere der Drehtisch (14), Halteelemente (22) für die Palette (17) aufweist, vorzugsweise ausgeführt als hydraulisch oder pneumatisch angetriebene Spannelemente.
Bearbeitungszentrum nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Handhabungsstation (18) mehrere, vorzugsweise vier, Vorratsträger (19) für jeweils eine Palette (17) aufweist, die für den Zugriff der Palettentransportvorrichtung (20) auf eine bestimmte Palette (17), vorzugsweise motorisch, linear verfahrbar oder um eine Achse drehbar sind.
Bearbeitungszentrum nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Palettentransportvorrichtung (20) einen motorisch in X-Richtung linear verfahrbaren sowie heb- und senkbaren Palettengreifer (26) aufweist.
Bearbeitungszentrum nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine Palette (17) seitlich vorspringende Tragbolzen (27) aufweist und der Palettengreifer (26) gabelartig ausgeführt ist mit seitlich an einer Palette (17) positionierbaren Gabelzinken (28), die, vorzugsweise mit zu den Tragbolzen (27) passenden Aufnahmen (29), unter die Tragbolzen (27) fassen, um die Palette (17) anzuheben.