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Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Vorrichtung eines Werkzeugmagazins zum Handhaben von Werkzeugen für Werkzeugmaschinen sowie ein Werkzeugmagazin mit einer solchen Vorrichtung.
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Für eine möglichst flexible Fertigung ist eine Vielzahl verschiedener Werkzeuge vorzuhalten. Diese werden üblicherweise im Bereich von sogenannten Werkzeugmagazinen für Bearbeitungsmaschinen gelagert. Dabei werden Werkzeugmagazine funktional in sogenannte maschinenintegrierte oder externe Werkzeugmagazine unterteilt. Bei externen Werkzeugmagazinen wird noch zwischen zentralen und dezentralen Systemen unterschieden. Externe Werkzeugmagazine sind nicht direkt an eine Werkzeugmaschine angebunden. Im Unterschied zu maschinenintegrierten Werkzeugmagazinen werden Werkzeuge im Bereich von dezentralen Werkzeugmagazinen oftmals werksübergreifend oder für bestimmte Werkzeugmaschinengruppen verwaltet bzw. vorgehalten.
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Des Weiteren werden Werkzeugmagazine auch hinsichtlich der jeweiligen Bauweise unterteilt. So sind bspw. Werkzeugmagazine in Regal-, Paternoster-, Drehturm-, Drehscheiben- und Kettenbauweise bekannt.
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Je nach Bauart eines Werkzeugmagazins werden die Werkzeuge in ihrer Lagerposition mit vertikaler oder horizontaler Werkzeugdrehachse abgelegt.
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Des Weiteren weisen die Ablageplätze in den Werkzeugmagazinen fixe mechanische Schnittstellen zur jeweiligen Werkzeugaufnahme auf. Dabei haben sich die sogenannte Hohlschacht-Steilkegelschnittstelle sowie der Steilkegel in verschiedenen normativ festgelegten Baugrößen als Werkzeugaufnahmen etabliert. Eine Schnittstelle zur Ablage der Werkzeuge kann entweder ein Kegelschacht eines Werkzeuges, eine Plananlage in Kombination mit einem solchen Kegelschacht oder eine Greiferrille eines Werkzeuges sein.
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Darüber hinaus ist es aus der Praxis bekannt, Werkzeuge aus einem Werkzeugmagazin mittels eines sogenannten Manipulators und eines sogenannten Endeffektors zu entnehmen oder in eine Lagerposition im Werkzeugmagazin zu überführen. Hierfür werden häufig Industrieroboter eingesetzt, die als rotativ wirkender Manipulator angesehen werden können. Als Endeffektoren der Manipulatoren kommen Hakengreifer, Gabelgreifer oder Werkzeugspanner zum Einsatz. Mittels allen vorgenannten Ausführungen besteht die Möglichkeit, dass der Manipulator während eines Greifvorganges jeweils ein Werkzeug in einem dafür vorgesehen Magazinplatz ablegt oder es von einem solchen Magazinplatz aufnimmt. Dies gilt sinngemäß auch für sogenannte Doppelgreifer, bei welchen Endeffektoren jeweils doppelt verbaut sind.
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Zusätzlich ist es auch vorgesehen, dass eine Be- und Entladung eines Werkzeugmagazins entweder mittels eines Manipulators und über eine Schublade, eine Drehschleuse, eine Ablagestation mit mechanischer Schutzeinrichtung oder durch einfaches Begehen eines Werkzeugmagazins bei offener Schutztür erfolgt.
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Innerhalb eines Maschinenparks sind häufig mehrere Werkzeugschnittstellen anzutreffen. Daraus folgt das Erfordernis einer zentralen Einlagerung verschiedener Schnittstellentypen. Aufgrund der fixen Geometrie der Ablageplätze in einem Werkzeugmagazin sind Lagerplätze innerhalb eines Werkzeugmagazins nicht flexibel mit verschiedenen Werkzeugaufnahmen belegbar. Um dennoch verschiedene Schnittstellentypen einlagern zu können, werden Werkzeugmagazine in Teilsystemen mit einheitlicher Schnittstelle aufgegliedert oder es wird eine fixe Menge an Ablageplätzen mit unterschiedlicher Größe definiert. Dann wird nur der Manipulator, bspw. durch einen Greiferwechsel, an die verschiedenen Größen der Schnittstellentypen angepasst. Je nach der Menge unterschiedlicher Werkzeugaufnahmen wird das System entsprechend schwieriger zu beherrschen und unflexibler für Änderungen im Werkzeugbestand.
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Des Weiteren ist die manuelle Eingabe und Ausgabe größerer Mengen von Werkzeugen aufgrund der begrenzten Kapazität der Be- und Entladestationen aktuell sehr zeitintensiv und erfordert insbesondere bei schwereren Werkzeugen auch einen erheblichen Kraftaufwand. Zusätzlich besteht bei der manuellen Zuordnung der Werkzeugsätze zur jeweiligen Maschine das Risiko von Verwechslungen.
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Aufgabe der vorliegenden Offenbarung ist es, eine Vorrichtung eines Werkzeugmagazins zum Handhaben von Werkzeugen für Werkzeugmaschinen und ein Werkzeugmagazin mit einer solchen Vorrichtung zur Verfügung zu stellen, mittels welchen eine hohe Speicherkapazität für Werkzeuge auf möglichst geringem Bauraum realisierbar ist und mit denen eine hohe Transportgeschwindigkeit der Werkzeuge unter Gewährleistung der zur Übergabe benötigten Positioniergenauigkeit bei gleichzeitig hoher Wirtschaftlichkeit der Gesamtkonstruktion erreichbar ist.
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Diese Aufgabe wird mit einer Vorrichtung sowie mit einem Werkzeugmagazin mit den Merkmalen des Anspruches 1 bzw. 12 gelöst.
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Gemäß einem ersten Aspekt wird eine Vorrichtung eines Werkzeugmagazins zum Handhaben von Werkzeugen für Werkzeugmaschinen bereitgestellt. Die Vorrichtung umfasst ein erstes Handhabungsmittel, mittels dem wenigstens ein transportables Lagermittel der Werkzeuge zwischen einer Lagerposition in einem Werkzeugmagazin und einem Arbeitsbereich eines zweiten Handhabungsmittels verlagerbar ist. Des Weiteren ist mittels des zweiten Handhabungsmittels jeweils wenigstens ein Werkzeug dem Lagermittel entnehmbar oder zuführbar.
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Die Vorrichtung gemäß der vorliegenden Offenbarung bietet die Möglichkeit, Lagermittel, wie Werkzeugpaletten oder dergleichen, in deren Bereich Werkzeuge gelagert sind, mit hoher Packungsdichte in ihrer Lagerposition zu lagern. Dies resultiert aus der Tatsache, dass die Lagermittel zur Werkzeughandhabung über das erste Handhabungsmittel aus ihrer Lagerposition in den Arbeitsbereich des zweiten Handhabungsmittel überführt werden. Aus diesem Grund ist im Bereich der Lagerposition eines Lagermittels kein Raum für die Entnahme eines Werkzeuges von einem Lagermittel oder für die Ablage eines Werkzeuges in einem Lagermittel mittels eines Manipulators bzw. eines Endeffektors vorzusehen.
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Das bedeutet, dass mittels der Vorrichtung gemäß der vorliegenden Offenbarung Werkzeuge aus einem Werkzeugmagazin mit hoher Speicherkapazität für Werkzeuge auf möglichst geringem Bauraum entnehmbar bzw. in diesem lagerbar sind.
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Des Weiteren bietet die Vorrichtung die Möglichkeit, die Werkzeuge mit einer hohen Transportgeschwindigkeit unter Gewährleistung der zur Übergabe benötigten Positioniergenauigkeit bei gleichzeitig hoher Wirtschaftlichkeit der Gesamtkonstruktion zu verlagern.
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Dies wird dadurch realisiert, dass mittels der Vorrichtung sowohl Lagermittel bzw. Werkzeugträgerpaletten als auch aus den Werkzeugträgerpaletten entnommene Einzelwerkzeuge transportierbar sind. Folglich ist es auch möglich, die Werkzeuge im Bereich einer Werkzeugmagazinschnittstelle entweder einzeln oder vorteilhaft auf den jeweiligen Werkzeugträgerpaletten in Gruppen in das Werkzeugmagazin ein- oder aus diesem auszuschleusen.
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Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Vorrichtung der vorliegenden Offenbarung ist das erste Handhabungsmittel als ein Manipulator ausgeführt. Dabei kann der Manipulator gegenüber der Lagerposition eines Lagermittels in einem Werkzeugmagazin translatorisch in die Richtung der Achsen eines kartesischen Koordinatensystems verfahrbar sein. Zusätzlich besteht die Möglichkeit, dass das erste Handhabungsmittel jeweils um eine dritte Achse des Koordinatensystems rotatorisch verstellbar ist, die orthogonal zu einer Horizontalebene steht. Dabei kann die Horizontalebene durch eine erste Achse und durch eine zweite Achse des kartesischen Koordinatensystems aufgespannt sein.
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Die translatorische Verstellung des ersten Handhabungsmittels ist auf konstruktiv einfache und kostengünstige Art und Weise realisierbar. Zusätzlich bietet die rotatorische Verstellbarkeit des ersten Handhabungsmittels die Möglichkeit, transportable Lagermittel für Werkzeuge in Regale einzulagern oder aus den Regalen zu entnehmen, zwischen welchen die beiden Handhabungsmittel verfahrbar angeordnet sind.
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Die Handhabungsmittel sind bei einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung gemäß der vorliegenden Offenbarung mittels eines Hubturms in eine Hochrichtung der Vorrichtung verfahrbar ausgeführt, die gleich der dritten Achse des kartesischen Koordinatensystems ist. Dadurch ist eine hohe Anzahl von Werkzeugen auf einer möglichst geringen Grundfläche eines Werkzeugmagazins lagerbar.
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Die Handhabungsmittel können gemeinsam mit dem Hubturm auf konstruktiv einfache Art und Weise entlang einer horizontal ausgerichteten Schiene in Richtung der ersten Achse des kartesischen Koordinatensystems verfahrbar ausgeführt sein.
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Mit Werkzeugen bestückte transportable Lagermittel sind zwischen einer Lagerposition in einem Werkzeugmagazin und dem Arbeitsbereich des zweiten Handhabungsmittels verlagerbar, wenn das erste Handhabungsmittel mittels eines Schlittens translatorisch gegenüber dem Hubturm und gegenüber dem zweiten Handhabungsmittel in Richtung der zweiten Achse des kartesischen Koordinatensystems verfahrbar ausgeführt ist.
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Das erste Handhabungsmittel kann über einen rotatorischen Antrieb gegenüber dem Hubturm und gegenüber dem zweiten Handhabungsmittel um die dritte Achse des kartesischen Koordinatensystems verschwenkbar ausgeführt sein. Dann sind Werkzeuge bzw. transportable Lagermittel im Bereich von beidseits der Vorrichtung vorgesehenen Regalen eines Werkzeugmagazin ablegbar und lagerbar oder aus diesen entnehmbar und aus dem Werkzeugmagazin ausschleusbar.
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Bei einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung gemäß der vorliegenden Offenbarung ist das zweite Handhabungsmittel gegenüber dem ersten Handhabungsmittel in Richtung der ersten Achse, in Richtung der zweiten Achse und in Richtung der dritten Achse des Koordinatensystems translatorisch verschiebbar angeordnet. Damit sind Werkzeuge auf einfache Art und Weise mittels des zweiten Handhabungsmittels transportablen Lagermitteln entnehmbar oder diesen zuführbar.
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Die Vorrichtung gemäß der vorliegenden Offenbarung ist durch ein geringes Bauteilgewicht gekennzeichnet, wenn das erste Handhabungsmittel einen Gabelgreifer aufweist. Der Gabelgreifer kann zwei zueinander beabstandete und im Wesentlichen parallel zueinander verlaufende Greifelemente umfassen, die mit einem Grundkörper des ersten Handhabungsmittels fest verbunden sind. Des Weiteren kann es vorgesehen sein, dass die Greifelemente mittels des Grundkörpers in translatorischer Richtung der Achsen des kartesischen Koordinatensystems verfahrbar und um eine parallel zur dritten Achse des kartesischen Koordinatensystems verlaufende Hochachse verdrehbar ausgeführt sind. Dann sind transportable Lagermittel wiederum mit hoher Flexibilität und hoher Transportgeschwindigkeit zwischen einer Lagerposition in einem Werkzeugmagazin und dem Arbeitsbereich des zweiten Handhabungsmittels verlagerbar.
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Ein lotrechter Abstand zwischen den Greifelementen kann größer als ein Durchmesser einer Werkzeugaufnahme für ein Werkzeug, wie eines Morsekegels, eines Steilkegels, eines Hohlschaftkegels oder dgl., vorgesehen sein. Dann ist ein transportables Lagermittel, das mit Werkzeugen bestückt ist, mit hoher Sicherheit gegen Verkippen zwischen einer Lagerposition in einem Werkzeugmagazin und dem Arbeitsbereich des zweiten Handhabungsmittels verlagerbar.
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Werkzeuge sind mit geringem Steuer- und Regelaufwand mittels des zweiten Handhabungsmittels einem transportablen Lagermittel entnehmbar oder diesem zuführbar, wenn das zweite Handhabungsmittel eine zangenartige Greifereinheit für die Handhabung der Werkzeuge umfasst.
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Darüber hinaus sind Werkzeuge mittels des zweiten Handhabungsmittels mit der gewünschten Sicherheit gegen unabsichtliches bzw. unkontrolliertes Verlagern transportierbar, wenn die Greifereinheit zwei Zangenbereiche aufweist. Die Zangenbereiche können zum Handhaben eines Werkzeuges mit einer Greiferrille und/oder mit einem Kegelschaft einer Werkzeugaufnahme in Eingriff bringbar sein.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung wird ein Werkzeugmagazin mit wenigstens einem Regal und mit mehreren im Regal in Lagerpositionen abgelegten transportablen Lagereinheiten, wie Paletten oder dergleichen, bereitgestellt. Die transportablen Lagereinheiten sind mit Aufnahmen für Werkzeuge ausgeführt. Des Weiteren umfasst das Werkzeugmagazin eine Vorrichtung, die vorstehend näher beschrieben ist. Das Regal ist im Wesentlichen parallel zur ersten Achse des Koordinatensystems der Vorrichtung verlaufend angeordnet, um die transportablen Lagermittel auf einfache Art und Weise zwischen ihren Lagerpositionen und dem Arbeitsbereich des zweiten Handhabungsmittels verlagern zu können.
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Das Werkzeugmagazin gemäß der vorliegenden Offenbarung kann eine Werkzeugschleuse mit einem Drehtisch aufweisen. Eine Tischplatte des Drehtischs kann zum Be- und Entladen des Werkzeugmagazins mit Werkzeugen drehbar und mit mehreren Aufnahmen für Werkzeuge ausgeführt sein. Über einen solchen Drehtisch besteht wiederum die Möglichkeit, Werkzeuge im Bereich einer Magazinschnittstelle bzw. die Werkzeugschleuse einzeln ein- und auszuschleusen.
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Zusätzlich dazu kann in das Werkzeugmagazin gemäß der vorliegenden Offenbarung im Bereich der Werkzeugschleuse ein mit wenigstens einem transportablen Lagermittel beladener Transportwagen zum Be- und Entladen des Werkzeugmagazins mit Werkzeugen in das Werkzeugmagazin ein- und aus dem Werkzeugmagazin ausschleusbar sein. Dann besteht die Möglichkeit, Werkzeuge an der Werkzeugmagazinschnittstelle in Gruppen auf den jeweiligen transportablen Lagermitteln bzw. Werkzeugträgerpaletten ein- und auszuschleusen. Diese Bauweise eines Werkzeugmagazins bietet je nach Ausführung des Transportwagens und der tatsächlichen Hüllgeometrie der zu verlagernden Werkzeuge die Möglichkeit, eine größere Anzahl an Werkzeugen zu kommissionieren, zu transportieren und der jeweiligen Bearbeitungsmaschine oder dem Werkzeugmagazin nach der Aufarbeitung und Vermessung der Werkzeuge zuzuführen.
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Eine weitere Ausführungsform des Werkzeugmagazins gemäß der vorliegenden Offenbarung umfasst Adapter bzw. Werkzeugadapter, die in die Werkzeugaufnahmen der Lagermittel mittels der Handhabungsmittel oder mittels eines weiteren Handhabungsmittels einsetzbar sind.
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Über die Adapter können Aufnahmekonturen der Werkzeugaufnahmen der Paletten an verschiedene Werkzeuge oder Werkzeugaufnahmen für Werkzeuge angepasst werden. Damit sind im Werkzeugmagazin auf einfache Art und Weise eine Vielzahl verschiedener Werkzeugschnittstellen zentral lagerbar. Dann ist das Werkzeugmagazin selbst bei einer Vielzahl unterschiedlicher Werkzeugaufnahmen mit geringem Aufwand beherrschbar und flexibel gegenüber Änderungen im Werkzeugbestand.
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Die Adapter stellen für Werkzeugablageplätze im Bereich der transportablen Mittel jeweils einen größenvariablen Einsatz dar, der dann die Schnittstelle zum Bearbeitungswerkzeug bildet.
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Die Größe des Einsatzes bzw. des Adapters kann bspw. in Abhängigkeit der jeweils größten zu lagernden Werkzeugaufnahme bemessen werden. Für kleinere Werkzeugaufnahmen der Werkzeuge können die Werkzeugaufnahmen der Lagermittel bspw. über ein dem Manipulator zugeordnetes Greifersystem mit einem zusätzlichen Adapter ausgerüstet werden.
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Des Weiteren besteht die Möglichkeit, dass die Adapter jeweils über eine lösbare Verriegelungseinheit gegen Verdrehen gegenüber den Lagermitteln und/oder gegen Herausfallen aus den Werkzeugaufnahmen der Lagermittel gesichert sind.
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Dabei kann es vorgesehen sein, dass die Adapter mittels des Greifersystems des Manipulators in den Einsatz am Werkzeugablageplatz eines Lagermittels eingedrückt und bspw. über mindestens ein federndes Druckstück oder ein rastendes Materialgelenk gegen unbeabsichtigtes Verdrehen oder Herausfallen gesichert sind.
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Mittels der Adapter ist die Umrüstbarkeit des Werkzeugmagazins auf verschiedene Werkzeugaufnahmen möglich. Dabei können die Adapter aufgrund ihrer im Vergleich zu den Lagermitteln geringen Baugrößen auf einfache, platzsparende Art und Weise in einem säulenförmigen Speicher untergebracht werden. Dabei kann der säulenförmige Speicher bspw. mittels eines Abdeckbleches gegen Verschmutzung der Adapter durch eine Entnahmeöffnung des Speichers von oben geschützt werden.
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Die Werkzeuge können in den Lagermitteln mit vertikaler Drehachse bei gleichzeitiger Ausrichtung der maschinenseitigen Werkzeugaufnahme nach unten abgelegt sein.
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Die vorliegende Offenbarung ist nicht auf die angegebene Kombination der Merkmale der nebengeordneten Ansprüche oder der hiervon abhängigen Ansprüche beschränkt. Es ergeben sich darüber hinaus Möglichkeiten, einzelne Merkmale, auch soweit sie aus den Ansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsformen oder unmittelbar aus der Zeichnung hervorgehen, miteinander zu kombinieren. Die Bezugnahme der Ansprüche auf die Zeichnungen durch Verwendung von Bezugszeichen soll den Schutzumfang der Ansprüche nicht beschränken.
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Bevorzugte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung. Ein Ausführungsbeispiel der Offenbarung wird, ohne hierauf beschränkt zu sein, anhand der Zeichnung näher erläutert.
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Es zeigt:
- 1 eine dreidimensionale Teildarstellung eines Werkzeugmagazins mit einer Vorrichtung gemäß der vorliegenden Offenbarung;
- 2 eine 1 entsprechende Darstellung eines Werkzeugmagazins mit einer Vorrichtung gemäß der vorliegenden Offenbarung und mit einer Werkzeugschleuse für einen Transportwagen;
- 3 eine schematisierte dreidimensionale Einzelansicht einer Vorrichtung gemäß der vorliegenden Offenbarung mit einem ersten Handhabungsmittel und mit einem zweiten Handhabungsmittel;
- 4 eine detailliertere dreidimensionale Teildarstellung der Vorrichtung gemäß 3 in unbeladenem Zustand;
- 5 eine 4 entsprechende Darstellung der Vorrichtung gemäß 3 mit einem transportablen Lagermittel, das mit drei Werkzeugen bestückt ist;
- 6 eine 5 entsprechende Darstellung der Vorrichtung gemäß 3, wobei eines der Werkzeuge mittels des zweiten Handhabungsmittels vom transportablen Lagermittel entnommen ist;
- 7 eine 6 entsprechende Darstellung der Vorrichtung gemäß 3 mit gegenüber dem zweiten Handhabungsmittel verlagertem ersten Handhabungsmittel;
- 8 eine dreidimensionale Seitenansicht der Vorrichtung gemäß 3 in einem Betriebszustand, der dem in 7 gezeigten Betriebszustand entspricht;
- 9 eine 6 entsprechende Darstellung der Vorrichtung gemäß 3 mit unbeladenem ersten Handhabungsmittel und einem vom zweiten Handhabungsmittel gehaltenen Werkzeug;
- 10 eine schematisierte Querschnittansicht eines transportablen Lagermittels mit einer Werkzeugaufnahme; und
- 11 eine 10 entsprechende Darstellung des transportablen Lagermittels, wobei im Bereich der Werkzeugaufnahme des Lagermittels ein Adapter eingesetzt ist.
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1 zeigt ein Werkzeugmagazin 1 mit einer Vorrichtung 2 zum Handhaben von Werkzeugen 3 für Werkzeugmaschinen. Das Werkzeugmagazin 1 umfasst mehrere Regale 4, wobei in 1 lediglich eines der Regale 4 gezeigt ist. Zusätzlich umfasst das Werkzeugmagazin 1 mehrere transportable Lagermittel 5, die als sogenannte Werkzeugpaletten ausgeführt sind. Die Lagermittel 5 sind in 1 in ihren Lagerpositionen gezeigt, in den sie in Regalfächern 6 des Regals 4 horizontal abgelegt sind. Die Lagermittel 5 sind jeweils mit mehreren Werkzeugaufnahmen 7 ausgeführt, in denen die Werkzeuge 3 aufgenommen sind. Dabei sind die Werkzeuge 3 bzw. deren Werkzeugachsen vertikal gegenüber den Lagermitteln 5 in den Werkzeugaufnahmen 7 positioniert.
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2 zeigt das Werkzeugmagazin 1 aus einer in 1 näher gekennzeichneten Ansicht II ohne die in 1 dargestellte Schutzverkleidung 8. Eine Werkzeugschleuse 9 des Werkzeugmagazins 1 umfasst neben einem sogenannten Drehtisch 10 einen Bereich, in dem ein mit mehreren Lagermitteln 5 beladbarer Transportwagen 11 aus einem Innenraum 12 des Werkzeugmagazins 1 in eine Umgebung 13 des Werkzeugmagazins 1 ausschleusbar und von der Umgebung 13 in den Innenraum 12 des Werkzeugmagazins 1 einschleusbar ist.
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Die Vorrichtung 2 ist in 3 in einer schematisierten Alleinstellung gezeigt und umfasst ein erstes Handhabungsmittel 14 sowie ein zweites Handhabungsmittel 15. Mittels des ersten Handhabungsmittels 14 sind die transportablen Lagermittel bzw. die Werkzeugpaletten 5 zwischen der Lagerposition im Regal 4 des Werkzeugmagazins 1 und einem Arbeitsbereich 16 des zweiten Handhabungsmittels 15 verlagerbar. Im Arbeitsbereich 16 sind mittels des zweiten Handhabungsmittels 15 jeweils einer Werkzeugpalette 5 Werkzeuge entnehmbar oder zuführbar.
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Grundsätzlich sind die beiden Handhabungsmittel 14 und 15 in die in 1 dargestellten Richtungen X, Y und Z translatorisch verstellbar ausgeführt. Die Richtungen X, Y und Z stellen die Achsen eines kartesischen Koordinatensystems dar. Bei genauerer Betrachtung ist jedoch das erste Handhabungsmittel 14, das vorliegend einen Gabelgreifer 17 bzw. eine Hubgabel umfasst, in die Richtungen X1, Y1 und Z1 translatorisch verstellbar, die ein dem ersten Handhabungsmittel 14 zugeordnetes weiteres kartesisches Koordinatensystem definieren. Dabei entspricht die Z1-Achse einer Hochachse eines Hubturms 17, der über eine Schieneneinheit 18 mit den beiden Handhabungsmitteln 14 und 15 zusammenwirkt. Die beiden Handhabungsmittel 14 und 15 sind entlang der Schieneneinheit 18 in Z-Richtung bzw. in Richtung der Z1-Achse verfahrbar ausgeführt. Des Weiteren ist der Hubturm 17 entlang einer Bodenschieneneinheit 19 gemeinsam mit den beiden Handhabungsmitteln 14 und 15 in X-Richtung bzw. in Richtung der X1-Achse translatorisch verfahrbar.
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Ein Plattenkörper 20 wirkt mit der Schieneneinheit 18 zusammen und stellt ein Trägerelement für die beiden Handhabungsmittel 14 und 15 dar. Mit dem Plattenkörper 20 ist eine Trägereinheit 21 fest verbunden, die wiederum einen Grundkörper für zwei weitere Schieneneinheiten 22 und 23 ist.
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Entlang der Schieneneinheit 22 ist das zweite Handhabungsmittel 15 in Richtung einer Y2-Achse, die parallel zur Y-Achse ist, gegenüber dem ersten Handhabungsmittel 14 translatorisch, d.h. in Querrichtung des Werkzeugmagazins 1 verschiebbar ausgeführt. Gleichzeitig ist das erste Handhabungsmittel 14 über die Schieneneinheit 23 in Richtung einer Y1-Achse, die parallel zur Y-Achse ist, gegenüber dem zweiten Handhabungsmittel 15 translatorisch und somit in Querrichtung des Werkzeugmagazins 1 verfahrbar ausgeführt.
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Mit der Schieneneinheit 22 wirkt wiederum eine Trägereinheit 24 zusammen, auf der eine weitere Trägereinheit 25 des zweiten Handhabungsmittels 15 in Richtung einer X2-Achse, die parallel zur X-Achse ist, gegenüber dem ersten Handhabungsmittel 14 translatorisch über eine zusätzliche Schieneneinheit 26 translatorisch verschiebbar ausgeführt ist. Die weitere Trägereinheit 25 wirkt über eine weitere zusätzliche Schieneneinheit 27 des zweiten Handhabungsmittels 15 mit einer zangenartigen Greifereinheit 28 zusammen. Die Greifereinheit 28 ist über die weitere zusätzliche Schieneneinheit 27 in Richtung einer Z2-Achse, die parallel zur Z-Achse ist, translatorisch gegenüber dem ersten Handhabungsmittel 14 verschiebbar. Die zangenartige Greifereinheit 28 weist zwei Zangenbereiche 31, 32 auf, deren freie Enden 31A, 32A um Drehachsen W31, W32 aufeinander zu oder voneinander weg verschwenkbar ausgeführt sind.
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Ein Gabelgreifer 29 des ersten Handhabungsmittels 14 ist mit einem Grundkörper 30 verbunden und gemeinsam mit diesem um eine sogenannte W-Achse drehbar. Der Grundkörper 30 ist mit der Trägereinheit 21 über die Schieneneinheit 23 in Richtung der Y1-Achse translatorisch gegenüber dem zweiten Handhabungsmittel 15 verschiebbar. Die W-Achse ist vorliegend parallel zur Z-Achse.
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4 bis 9 zeigen jeweils eine detailliertere dreidimensionale Einzelteildarstellung der Vorrichtung 2 in verschiedenen Betriebszuständen der Vorrichtung 2.
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In dem in 4 gezeigten Betriebszustand der Vorrichtung 1 befinden sich die beiden Handhabungsmittel 14 und 15 in Bezug auf den Hubturm 17 in ihrer untersten Stellung. Des Weiteren ist der Gabelgreifer 29, der zwei zueinander beabstandete und im Wesentlichen parallel zueinander angeordnete Greifelemente 33, 34 umfasst, im Wesentlichen parallel zur Schieneneinheit 23 ausgerichtet. Zusätzlich ist die Greifereinheit 28 entlang der Schieneneinheit 22 vollständig in Richtung des Regals 4 verschoben. Der Grundkörper 30 ist über die Schieneneinheit 23 bis an das Ende der Schieneneinheit 23 verschoben, das von dem Regal 4 abgewandt ist. Das bedeutet, dass die Greifereinheit 28 und der Grundkörper 30 in Y-Richtung des kartesischen Koordinatensystems ihren maximalen Abstand zueinander aufweisen.
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Ausgehend von dem in 4 dargestellten Betriebszustand der Vorrichtung 2 werden die beiden Handhabungsmittel 14 und 15 bei Vorliegen einer entsprechenden Anforderung über einen Leitrechner des Werkzeugmagazins 1 in der nachfolgend näher beschriebenen Art und Weise verfahren, um ein im Regal 4 gelagertes Werkzeug 3 im Bereich der Werkzeugschleuse 9 ausschleusen zu können.
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In Abhängigkeit davon, in welchem der Regalfächer 6 das aktuell vom Leitrechner angeforderte Werkzeug 3 gelagert ist, werden die beiden Handhabungsmittel 14 und 15 über die Schieneneinheit 18, die Bodenschieneneinheit 19, die Schieneneinheit 22, die Schieneneinheit 23, die zusätzliche Schieneneinheit 26 und die weitere zusätzliche Schieneneinheit 27 im erforderlichen Umfang verstellt.
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Zunächst wird das erste Handhabungsmittel 14 über die Schieneneinheit 18 in Richtung der Z1-Achse und über die Bodenschieneneinheit 19 in Richtung der X1-Achse zu dem betreffenden Regalfach 6 verfahren, in dem das aus dem Regal 4 zu entnehmende Werkzeug 3 in einem der Lagermittel 5 gelagert ist. Ist der Gabelgreifer 29 des ersten Handhabungsmittels 14 im erforderlichen Umfang positioniert, wird der Gabelgreifer 29 entlang der Schieneneinheit 23 in Richtung der Y1-Achse unterhalb des betreffenden Lagermittels 5 in das Regal 4 eingeschoben. Anschließend wird der Gabelgreifer 29 gemeinsam mit dem zweiten Handhabungsmittel 15 über die Schieneneinheit 18 in Richtung der Z1-Achse angehoben, bis die Greifelemente 33 und 34 das Lagermittel 5 vom Regalfach 6 um einen definierten Stellweg translatorisch nach oben, d. h. in Z-Richtung, anheben. Im Anschluss daran wird der Gabelgreifer 29 bzw. die Hubgabel wieder in Richtung der Y1-Achse zurück verfahren und der Gabelgreifer 19 gemeinsam mit dem darauf angeordneten Lagermittel 5 aus dem Regal 4 entnommen. Dieser Betriebszustand der Vorrichtung 2 ist in 5 gezeigt.
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Das in 5 gezeigte Lagermittel 5 ist mit drei Werkzeugen 3 beladen, die in 5 lediglich schematisiert als Zylinder dargestellt sind. Dabei repräsentieren die Zylinder der Werkzeuge 3 jeweils die Hüllkurven der Werkzeuge 3.
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Gleichzeitig mit der Entnahme des Lagermittels 5 und der darauf gelagerten Werkzeuge 3 wird auch die Greifereinheit 28 in Richtung der Y2-Achse entlang der Schieneneinheit 22 in Richtung des Endes der Schieneneinheit 22 verschoben, das dem Regal 4 abgewandt ist. Dabei wird die Greifereinheit 28 in Bezug auf eines der Werkzeuge 3 in Richtung der Y2-Achse positioniert, so dass dieses über die Greifereinheit 28 in dem in 6 dargestellten Umfang in Richtung der Z2-Achse nach oben aus der Werkzeugaufnahme 7 des Lagermittels 5 entnehmbar ist.
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Im Anschluss daran wird der Gabelgreifer 29 wieder in Richtung der Y1-Achse in das Regal 4 zurück geschoben und das Lagermittel 5 mit den beiden Werkzeugen 3 im Regal 4 abgelegt.
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8 zeigt eine Seitenansicht der Vorrichtung 1 in einem Betriebszustand, der dem in 7 dargestellten Betriebszustand entspricht. Nachdem die Wirkverbindung zwischen dem Gabelgreifer 29 und dem Lagermittel 5 durch entsprechende translatorische Verstellung des ersten Handhabungsmittels 14 gegenüber dem Lagermittel 5 gelöst ist, wird der Gabelgreifer 29 wieder in Richtung der Y1-Achse aus dem Regal 4 geführt. Anschließend ist das von der Greifereinheit 28 gehaltene Werkzeug 3 über die Greifereinheit 28 in eine Werkzeugaufnahme 36 des Drehtisches 10 oder in eine Werkzeugaufnahme 7 eines Lagermittels 5 ablegbar, die auf dem Transportwagen 11 abgelegt ist.
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Eine Tischplatte 35 des Drehtisches 10 ist drehbar ausgeführt, um im Innenraum 12 positionierte Werkzeugaufnahmen 36 des Drehtisches 10 durch eine Rotation der Tischplatte 35 gemeinsam mit darin angeordneten Werkzeugen 3 aus dem Innenraum 12 in die Umgebung 13 des Werkzeugmagazins 1 ausschleusen zu können. Gleichzeitig werden dabei in den Werkzeugaufnahmen 36 des Drehtisches 10 angeordnete Werkzeuge 3, die auf der Seite der Umgebung 13 des Werkzeugmagazins 1 positioniert sind, in den Innenraum 12 des Werkzeugmagazins 1 eingeschleust. Sie können dort von der Greifereinheit 28 der Vorrichtung 2 aufgenommen und über den Gabelgreifer 29 in einer vorgesehenen Lagerposition im Regal 4 abgelegt werden.
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10 und 11 zeigen jeweils eine Querschnittansicht eines Lagermittels 5 mit einer Werkzeugaufnahme 7 sowie jeweils ein im Lagermittel 5 abzulegendes Werkzeug 3. Dabei weist das in 10 gezeigte Werkzeug 3 im Bereich seiner Werkzeugaufnahme 3A einen größeren Durchmesser auf als das in 11 dargestellte Werkzeug 3. Damit das Werkzeug 3 gemäß 11 spielarm in der Werkzeugaufnahme 7 des Lagermittels 5 lagerbar ist, ist in die Werkzeugaufnahme 7 ein Werkzeugadapter 37 eingesetzt. Über den Werkzeugadapter 37 ist ein Innendurchmesser der Werkzeugaufnahme 7 an den Außendurchmesser Werkzeugaufnahme 3A des Werkzeuges 3 gemäß 11 angepasst.
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Der Werkzeugadapter 37 stellt einen größenvariablen Einsatz dar, der jeweils die Schnittstelle zum Bearbeitungswerkzeug 3 bildet. Zusätzlich wirkt der Werkzeugadapter 37 über eine lösbare Verriegelungseinheit 39 mit der Grundaufnahme der Werkzeugaufnahme 7 im Bereich von Bohrungen 38 der Werkzeugaufnahme 7 zusammen. Die Verriegelungseinheit 39 umfasst angefederte Druckstücke 40, die beim Einsetzen des Werkzeugadapters 37 in die Grundaufnahme der Werkzeugaufnahme 7 in die Bohrungen 38 einrasten. In verrastetem Zustand des Werkzeugadapters 37 ist dieser gegen Verdrehen gegenüber der Werkzeugaufnahme 7 und auch gegen Herausfallen aus der Werkzeugaufnahme 7 des Lagermittels 5 gesichert.
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Zum Einsetzen der Werkzeugadapter 37 in die Grundaufnahme der Werkzeugaufnahme 7 des Lagermittels 5 besteht die Möglichkeit, dass die Vorrichtung neben den beiden Handhabungsmitteln 14 und 15 ein weiteres Greifersystem umfasst, das in der Zeichnung nicht näher dargestellt ist und über das die Werkzeugadapter 37 in die Werkzeugaufnahmen 7 bedarfsweise einsetzbar sind und aus diesen entnehmbar sind.
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Das vorliegend beschriebene Werkzeugmagazin 1 ist zur Speicherung von Bearbeitungswerkzeugen 3, insbesondere Zerspanungswerkzeugen, sowie dem dazugehörigen Manipulator für das Handling der Werkzeuge 3 vorgesehen. Dabei umfasst das Werkzeugmagazin 1 ein integriertes Logistiksystem, mit dem die Werkzeuge 3 in das Werkzeugmagazin 1 eingeschleust oder aus diesem entnommen werden können. Mittels des Manipulators bzw. der Vorrichtung 2 sind sowohl Einzelwerkzeuge als auch Werkzeugpaletten 5 mit mehreren Einzelwerkzeugen 3 transportierbar. Zusätzlich ist die Be- und Entladung des Werkzeugmagazins 1 sowohl manuell über den schwenkbaren Rundtisch 10 als auch kommissionsweise mittels eines oder mehrerer Transportwagen 11 mit Werkzeugpaletten 5 möglich. Dabei können die Werkzeugaufnahmen 3A des Einzelwerkzeuges 3 oder die Werkzeugaufnahmen 7 der Werkzeugpalette 5 je Werkzeugablageplatz eine variable Baugröße haben.
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Das Werkzeugmagazin 1 besteht aus einem stabilen Regalsystem 4, in dem die Regalfächer 6 mit Werkzeugpaletten 5 zur Aufnahme mehrerer Bearbeitungswerkzeuge 3 ausgerüstet sind. Die Werkzeugpaletten 5 verfügen zur einfachen und sicheren Ablage im Regal 4 über ein Toleranzausgleichsystem mit vier konischen Aufnahmebolzen. Die Aufnahmebolzen zentrieren die Werkzeugpaletten 5 in ihrer Lagerposition im Regal 4 und übertragen die Gewichtskraft auf den Regalrahmen.
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Die vorbeschriebene Vorrichtung 2 besteht in der vorbeschriebenen Art und Weise aus der am Boden befestigten Schieneneinheit 18 mit dem damit zusammenwirkenden und in Richtung der X1-Achse verfahrbaren Hubturm 17. Der Hubturm 17 steht mit mindestens einem Schlitten 18 in Wirkverbindung, an dem die in Richtung der Y1-Achse quer verfahrbare Hubgabel 29 angebracht ist. Mittels der Hubgabel 29 werden die Werkzeugträgerpaletten 5 aus dem Regal 4 entnommen und wieder in diesem abgelegt.
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Vorteilhafterweise ist die Hubgabel 29 zusätzlich mit der Drehmöglichkeit um die W-Achse ausgerüstet, damit die Werkzeugpaletten 5 von der linken auf die rechte Regalseite ohne Zwischenparken und dem damit verbundenen Taktzeitverlust getauscht werden können. Oberhalb der Hubgabel 29 steht die zusätzliche, in X2-, Y2- und Z2-Richtung verfahrbare Greifereinheit 28 mit der Schieneneinheit 18 des Hubturms 17 in Wirkverbindung.
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Diese Anordnung bietet die Möglichkeit, sowohl Werkzeugpaletten 5 als auch aus den Werkzeugpaletten 5 entnommene Einzelwerkzeuge 3 mit der Vorrichtung 2 zu transportieren. Folglich ist es auch möglich, die Werkzeuge 3 an der Werkzeugschleuse 9 bzw. der Magazinschnittstelle entweder einzeln oder vorteilhaft auf den jeweiligen Werkzeugpaletten 5 in Gruppen ein- oder auszuschleusen.
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Es besteht auch die Möglichkeit, dass der zur Ein- und Ausgabe der Einzelwerkzeuge 3 verwendete Drehtisch 10 aus Gewichtsgründen für eine manuelle Be- und Entladung der komplett mit Werkzeugen 3 bestückten Werkzeugträgerpaletten 5 nicht geeignet ist. Um dennoch Werkzeuge 3 in gewünschtem Umfang in das Werkzeugmagazin 1 einschleusen und aus diesem ausschleusen zu können, kann das Werkzeugmagazin 1 mit mindestens einer zusätzlichen Station zum Andocken eines Kommissionierungswagens 11 ausgerüstet werden.
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Aufgrund dieser Bauweise können je nach Ausführung des Transportwagens und der tatsächlichen Hüllgeometrie der vorhandenen Werkzeuge 3 gleichzeitig eine größere Zahl an Werkzeugen 3 kommissioniert, transportiert und der jeweiligen Bearbeitungsmaschine bzw. dem Werkzeugmagazin 1 nach der Aufarbeitung und Vermessung der Werkzeuge 3 zugeführt werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Werkzeugmagazin
- 2
- Vorrichtung
- 3
- Werkzeug
- 3A
- Werkzeugaufnahme eines Werkzeuges 3
- 4
- Regal
- 5
- Lagermittel
- 6
- Regalfach
- 7
- Werkzeugaufnahmen
- 8
- Schutzverkleidung
- 9
- Werkzeugschleuse
- 10
- Drehtisch
- 11
- Transportwagen
- 12
- Innenraum des Werkzeugmagazins
- 13
- Umgebung des Werkzeugmagazins
- 14
- erstes Handhabungsmittel
- 15
- zweites Handhabungsmittel
- 16
- Arbeitsbereich des zweiten Handhabungsmittels
- 17
- Hubturm
- 18
- Schieneneinheit
- 19
- Bodenschieneneinheit
- 20
- Plattenkörper
- 21
- Trägereinheit
- 22
- Schieneneinheit
- 23
- Schieneneinheit
- 24
- Trägereinheit
- 25
- weitere Trägereinheit
- 26
- zusätzliche Schieneneinheit
- 27
- weitere zusätzliche Schieneneinheit
- 28
- zangenartige Greifereinheit
- 29
- Gabelgreifer
- 30
- Grundkörper
- 31
- Zangenbereich
- 31A
- freies Ende des Zangenbereiches 31
- 32
- Zangenbereich
- 32A
- freies Ende des Zangenbereiches 32
- 33
- Greifelement
- 34
- Greifelement
- 35
- Tischplatte
- 36
- Werkzeugaufnahme der Tischplatte 35
- 37
- Werkzeugadapter
- 38
- Bohrung
- 39
- lösbare Verriegelungseinheit
- 40
- angefedertes Druckstück
- W
- Drehachse
- W31, W32
- Drehachse
- X, X1, X2
- Achse eines kartesischen Koordinatensystems
- Y, Y1, Y2
- Achse eines kartesischen Koordinatensystems
- Z, Z1, Z2
- Achse eines kartesischen Koordinatensystems
