DE3519545A1

DE3519545A1 - Verkettungssystem fuer werkzeugmaschinen mit zusatzwerkzeugmagazinen

Info

Publication number: DE3519545A1
Application number: DE19853519545
Authority: DE
Inventors: Heinz 4835 Rietberg Kempkensteffen; Wilhelm 4990 Lübbecke Riesmeier
Original assignee: Ima Norte Maschinenfabriken Klessmann GmbH and Co
Current assignee: Ima Norte Maschinenfabriken Klessmann GmbH and Co
Priority date: 1985-05-31
Filing date: 1985-05-31
Publication date: 1986-12-04

Description

Bezeichnung: Verkettungssystem für Werkzeugmaschinen mit
Zusatzwerkzeugmagazinen Die Erfindung bezieht sich auf ein Verkettungssystem für eine Mehrzahl von Werkzeugmaschinen der im Gattungsbegriff des Patentanspruchs 1 näher bezeichneten Art.
Solche Verkettungssysteme sind für sogenannte Bearbeitungszentren vornehmlich zum Fräsen und Bohren von Werkstücken entwickelt worden, wobei jedes Bearbeitungszentrum ein eigenes Werkzflugmagazin hat. Da die Kapazität der maschineneigenen Werkzeugmaschine für eine Vielzahl von Bearbeitungsaufgaben oft erschöpft ist, hat man im Ausbau die FMS-Systeme (Flexible Manufacturing Systems) geschaffen, bei denen die bereitgehaltenen Werkzeuge im maschineneigenen Werkzeugmagazin noch durch weitere Werkzeuge ergänzt werden können, die in den genannten Zusatzmagazinen gespeichert werden.
Bei den bekannten Verkettungssystemen der eingangs genannten Art werden bereits die Zusatzmagazine zu den einzelnen Bearbeitungsmaschinen hingebracht, um einen Teil der Werkzeuge mit dem jeweils maschineneigenen Werkzeugmagazin austauschen zu können. Es kann sich dabei um verschlissene Werkzeuge oder auch um andere Werkzeuge handeln, die für einen spezifischen Bearbeitungsvorgang erforderlich sind. Neben der Transportvorrichtung für die zu bearbeitenden Werkstücke besitzen die bekannten Systeme eine zweite Transportvorrichtung, welche die Beförderung der Werkzeugzusatzmagazine übernimmt. Ferner ist an den Werkzeugmagazinen der Maschine ein zweiter Werkzeugwechsler vorgesehen, der zwischen den Zusatzmagazinen und dem jeweils maschineneigenen Werkzeugmagazin die Werkzeuge umlädt.
Ein erheblicher Nachteil bei den Verkettungssystemen der bekannten Art liegt in der Unsicherheit, die der zweite Werkzeugwechsler mit sich bringt und vor allem durch die Koordination der zusätzlichen Funktionen des zweiten Werkzeugwechslers bedingt ist. Denn Verkettungssysteme der in Rede stehenden Art werden mittels einer Programmsteuerung betrieben, bei der die zusätzlichen Funktionen des zweiten Werkzeugwechslers gesondert berücksichtigt werden müssen. So stellt die Bedienung der Zusatzmagazine an den einzelnen Maschinen eine erhebliche Störquelle dar, die im Störungsfall ganze Maschinenstraßen zum Erliegen bringen kann, weil die mehreren Maschinen zugeordneten Zusatzmagazine blockiert werden können.
Der Neuerung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verkettungssystem der eingangs genannten Art zu verbessern, indem die Bedienung der Werkzeugmaschinen mit den Zusatzmagazinen einfacher und damit sicherer gestaltet wird.
Diese Aufgabe wird bei einem Verkettungssystem für eine Mehrzahl von Werkzeugmaschinen der gattungsgemäßen Art durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
Der besondere Vorteil eines erfindungsgemäßen Verkettungssystems liegt darin, daß ein zusätzliches Transportsystem und ein jeweils eigener Werkzeugwechsler zum Austausch der Werkzeuge in den Zusatzmagazinen entbehrlich ist.
Vielmehr wird das für die Beförderung der Werkstücke ohnehin vorhandene Transportsystem zusätzlich für die An- und Abfahrt der Zusatzmagazine genutzt, womit sowohl der bauliche Aufwand als auch das Steuerungsprogramm einer Maschinenstraße erheblich vereinfacht wird. In der Übernahmeposition auf dem Übergabeplatz können die einzelnen Werkzeuge aus dem Zusatzmagazin entweder im Pick-up-Verfahren unmittelbar in die Aufnahme der Arbeitsspindel der betreffenden Maschine übergeben oder mittels des Werkzeugwechslers, der ohnehin zwischen dem maschineneigenen Werkzeugmagazin und der Aufnahme der Arbeitsspindel benötigt wird, in das maschineneigene Werkzeugmagazin umqeladen werden. Der einzige Nachteil der erfindungsgemäßen Anordnung ist, daß zusätzliche Zeit für den Werkzeugwechsel über die maschineneigenen Funktionen benötigt wird. Dieser Nachteil ist jedoch gegenüber den erreichten Vorteilen vernachlässigbar.
Die Zusatzmagazine werden bei dem neuen Verkettungssystem ebenso wie die Werkstücke in Gestalt von Rohteilen oder Fertigteilen von einem zentralen Platz aus in den Maschinenkreislauf gebracht. Dabei kann je nach Bedarf entschieden werden, wieviele Plätze an der Zentralstelle für die Werkstücke und wieviele für die Zusatzmagazine bereitgestellt werden. Bei einem Minderbedarf an Werkzeugen können zusätzliche Werkstückplätze zur Verfügung gestellt werden, umgekehrt kann auf Kosten der Werkstückplätze die Anzahl der bereitzuhaltenden Zusatzmagazine erhöht werden.
Schließlich kann der für den Werkzeugaustausch mit den Zusatzmagazinen notwendige Ubergabeplatz auch als zweiter Bearbeitungsplatz an den Maschinen genutzt werden, so daß jeweils an einem der beiden Bearbeitungsplätze die Werkstücke ausgetauscht werden können, während an dem jeweils anderen Bearbeitungsplatz der Bearbeitungsvorgang der Arbeitsspindel abläuft.
Vorteilhafte Ausgestaltungsmerkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung noch näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in schematischer Draufsicht zwei in ein Verkettungssystem eingebundene Werkzeugmaschinen.
Im einzelnen zeigt die Zeichnung zwei solcher Maschinen 1, die auch als Bearbeitungszentrum jeweils bezeichnet werden.
Sie besitzen je einen quer verfahrbaren Ständer 2, an dessen Vorderseite ein höhenverfahrbarer Spindelkasten 3 angeordnet ist. In dem Spindelkasten 3 ist eine Arbeitsspindel 4 vertikal gelagert, die an einer Unterseite in der Zeichnung nicht näher dargestellte Werkzeugaufnahme hat.
Auf die Vertikalanordnung der Arbeitsspindel 4 kommt es allerdings nicht an, das darzustellende Verkettungssystem eignet sich auch für Horizontal-Spindelmaschinen. An der Vorderseite besitzt jede der Maschinen 1 ferner einen Tisch 5, über den hinweg die Arbeitsspindel 4 in Richtung zweier senkrecht aufeiander stehender Koordinaten verfahrbar ist.
Überdies ist die Arbeitsspindel 4 auch senkrecht zu dem Tisch 5 zustellbar.
Seitlich an den Ständer 2 der Maschine 1 ist ein Werkzeugmagazin 6 angegliedert, das eine bestimmte Anzahl von Werkzeugen für gleiche oder unterschiedliche Bearbeitungsvorgänge bereithält. Zwischen dem Werkzeugmagazin 6 und der Arbeitsspindel 4 ist ein Werkzeugwechsler 7 angeordnet, der den Austausch der Werkzeuge zwischen der Spindel 4 und dem Magazin 6 vornimmt.
Auf dem Tisch 5 ist ein erster Platz 8 als Bearbeitungsplatz ausgebildet, auf dem die von der Arbeitsspindel 4 zu bearbeitenden Werkstücke in fest vorgegebener Ausrichtung angeordnet werden. üblicherweise sitzen dazu die Werkstücke auf Werkstückträgern, sogenannten Paletten, auf denen die Werkstücke vormontiert sind. Der Werkstückwechsel an jeder Maschine 1 erfolgt daher über einen Wechsel der betreffenden Paletten, die über ein nachstehend noch näher beschriebenes Fördersystem in eine Übergabeposition vor dem Bearbeitungsplatz 8 gebracht werden.
Auf dem Tisch 5 ist ein weiterer Platz als Übergabeplatz 9 vorgesehen, der in paralleler Richtung zu dem ersten Bearbeitungsplatz 8 beschickt werden kann. Auf dem Übergabeplatz 9 befindet sich in Wechselposition ein Werkzeug-Zusatzmagazin 10, das Werkzeuge bereithält, die wegen begrenzter Kapazität in dem maschineneigenen Werkzeugmagazin 6 nicht bevorratet werden können. Aus dem Zusatzmagazin 10 können die Werkzeuge entweder an die Arbeitsspindel 4 abgegeben werden, was im sogenannten Pick-up-Verfahren geschieht, in dem die Arbeitsspindel 4 bis über das in der Übergabeposition befindliche Zusatzmagazin 10 verfahren wird. Die Werkzeuge des Zusatzmagazins 10 können aber auch in das maschineneigene Werkzeugmagazin 6 umgeladen werden, wozu der Werkzeugwechsler 7 dient, der ohnehin für die Bedienung der Speicherplätzo in dem maschineneigenen Magazin 6 ausgebildet ist und in gleicher Weise wie die Arbeitsspindel 4 über das Zusatzmagazin 10 in der Wechselposition verfahren werden kann.
Jedes der Zusatzmagazine 10 ist ebenfalls auf je einer Palette angeordnet, und am Übergabeplatz 9 sind ebenso wie am Bearbeitungsplatz 8 Palettenführungen 11 vorgesehen, die fluchtend mit einer weiteren Palettenführung 12 ausgerichtet werden können, die sich auf einem entlang der Maschinen 1 verfahrbaren Wagen 13 befindet. In seiner jeweiligen Übergabe- bzw. Übernahmeposition wird der Wagen 13 so vor den Bearbeitungsplatz 8 oder den Übergabeplatz 9 einer der Maschinen 1 verfahren, daß von dem betreffenden Platz eine Palette übernommen oder nach dorthin abgegeben werden kann.
Der Wagen 13 wird entlang der Maschinen 1 durch Leitsystem 14 geführt, das beispielsweise ein induktives Führungssystem sein kann. Das dargestellte Ausführungsbeispiel bezieht sich auf eine schienengebundene Transportvorrichtung, und der Wagen 13 ist entlang der Schienenführung 14 bis zu einer Zentralstelle außerhalb des Bereichs der Maschinen verfahrbar, von der aus sowohl die Zusatzmagazine 10 als auch die nicht näher dargestellten Werkstücke in den Maschinenkreislauf gebracht werden.
Die bearbeiteten Werkstücke werden über die Paletten auf Speicherplätze 19 verfahren, deren Anzahl sich nach dem Umfang des gewünschten Fertigteil-Zwischenlagers richtet.
Die Rohteile werden von einem Bereitstellungsplatz 15 auf den Wagen 13 übernommen, um zu den Maschinen 1 hingebracht zu werden. Auf der der Schienenführung 14 abgewandten Seite ist an den Rohteilplatz 15 noch ein Rüstplatz 16 für die Rohteile angeschlossen, auf dem die zu bearbeitenden Werkstücke auf leere Paletten aufgespannt werden.
Neben dem Bereitstellungsplatz 15 für die Rohteile befindet sich ein Bereitstellungsplatz 17 für die Zusatzmagazine 10. Dahinter an der der Schienciuhrung 14 abgelegenen Seite schließt sich an den Bereitstellungsplatz 17 ein weiterer Rüstplatz 18 an, an dem die Werkzeuge in die Zusatzmagazine 10 eingewechselt oder von dort entnommen werden können. Anders als beim dargestellten Ausführungsbeispiel können aber auch augenblicklich nicht benötigte Zusatzmagazine 10 auf einem oder mehreren der Speicherplätze 19 abgestellt werden.
Es werden also sowohl die Zusatzmagazine 10 als auch die Rohteile und Fertigteile über dasselbe Transportsystem zu den Maschinen 1 hingefördert, sowie auch von diesen wegtransportiert. Das eröffnet die Möglichkeit, durch entsprechende Erweiterung des Steuerprogramms auch auf den Ubergabeplätzen 9 eine Werkstückbearbeitung dann vorzunehmen, wenn an der betreffenden Maschine 1 augenblicklich ein Zusatzmagazin 10 nicht benötigt wird. Es stehen dann pro Maschine zwei Plätze 8, 9 zur Bearbeitung der Werkstücke zur Verfügung, so daß an einem der beiden Plätze der Bearbeitungsvorgang ablaufen kann, während an dem jeweils anderen Platz der Werkstückwechsel durch den Wagen 13 vorgenommen wird.
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Claims

Patentansprüche: 1. Verkettungssystem für eine Mehrzahl von Werkzeugmaschinen mit je einem Bearbeitungsplatz sowie zumindest einer darüber verfahrbaren Arbeitsspindel mit einer Aufnahme für ein Bearbeitungswerkzeug, ferner mit je einem Werkzeugmagazin sowie einem Werkzeugwechsler zum Austausch von Bearbeitungswerkzeugen zwischen der Aufnahme der Arbeitsspindel und dem Werkzeugmagazin, ferner mit zu den einzelnen Maschinen hin verfahrbaren Zusatzmagazinen für weitere Bearbeitungswerkzeuge und mit einer die Bearbeitungsplätze der Maschine anfahrenden Transportvorrichtung für die zu bearbeitenden Werkstücke, dadurch gekennzeichnet, daß die Maschinen (1) neben dem Bearbeitungsplatz (8) einen Übergabeplatz (9) haben, der von der Transportvorrichtung (13) einerseits sowie von der Arbeitsspindel (4) und/oder dem Werkzeugwechsler (7) der betreffenden Maschine (1) andererseits anfahrbar ist, wobei die Transportvorrichtung (13) zusätzlich und der Übergabeplatz (9) mit einer Aufnahme- sowie Übergabevorrichtung (11,12) für zumindest eines der Zusatzmagazine (10) ausgerüstet ist.
2. Verkettungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Übergabeplatz (9) zur wahlweisen Aufnahme eines Werkstücks oder eines Zusatzmagazins (10) ausgebildet ist.
3. Verkettungssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Transportvorrichtung (13) an Speicherplätzen (19) und/oder Bereitstellungsplätzen (15,17) vorbeigeführt ist, die zur Aufnahme und Übergabe sowohl von Werkstücken als auch von Zusatzmagazinen (10) ausgebildet sind.
4. Verkettungssystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest an einem der Speicher-oder Bereitstellungsplätze (19; 15, 17) zusätzlich ein Rüstplatz (18) für die Zusatzmagazine (10) vorgesehen ist, zwischen dem und dem betreffenden Speicher- oder Bereitstellungsplatz (19; 15, 17) die Zusatzmagazine (10) austauschbar sind.
5. Verkettungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkstücke und die Zusatzmagazine (10) auf Paletten transportiert werden, für die gleiche Aufnahme- und Übergabevorrichtungen (11, 12) an den Übergabe- sowie Bearbeitungsplätzen (8, 9) der Maschinen (1) und an den Speicher- oder Bereitstellungsplätzen (19; 15,17) angeordnet sind.
6. Verkettungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Transportvorrichtung (13) aus einem Verkettungswagen besteht, der durch eine mechanische oder elektrische Leiteinrichtung (14) in Übergabe- bzw. Übernahmepositionen an den Bearbeitungsplätzen (8) oder den Übergabeplätzen (9) der Maschinen (1) und an den Speicher- oder Bereitstellungsplätzen (19; 15, 17) verfahrbar ist.