DE3601936A1 - Bearbeitungszentrum - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Bearbeitungszentrum gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Aus der DE-OS 26 53 328 ist ein Bearbeitungszentrum dieser Gattung bekannt. Bei diesem Bearbeitungszentrum ist am Maschinenbett ein Werkzeugmagazin angebaut, das in einer vertikalen Ebene fortschaltbar umläuft und in welchem die magazinierten Werkzeuge in der Umlaufebene radial nach außen abstehen. Ein Werkzeugwechsler über­ nimmt gesteuert die Werkzeuge aus dem Magazin und setzt diese in die Werkzeugaufnahme der Werkzeugspindel bzw. übergibt die Werkzeuge von der Werkzeugspindel in das Werkzeugmagazin. Dadurch können Werkstücke automatisch aufeinanderfolgenden Bearbeitungsvorgängen mit unter­ schiedlichen Werkzeugen unterworfen werden. Ebenso kön­ nen Werkzeuge bei fortgeschrittenem Verschleiß ausge­ wechselt werden. Der Anbau des Werkzeugmagazins am Maschinenbett ergibt eine stabile Lagerung, auch wenn das Werkzeugmagazin bei einer großen Anzahl von gespei­ cherten Werkzeugen ein hohes Gewicht aufweist. Die Anordnung des Magazins in einer vertikalen Umlaufbahn ist platzsparend.

Zunehmend werden Bearbeitungszentren als flexible Fertigungszellen eingesetzt, die evtl. auch zu flexiblen Fertigungssystemen miteinander verbunden werden. Weiter gehen die Bestrebungen dahin, Bearbei­ tungszentren in einer zusätzlichen mannlosen Schicht einzusetzen. Diese Bestrebungen machen eine hohe Kapa­ zität des Werkzeugmagazins notwendig, sei es um die unterschiedlichen Werkzeuge für die verschiedenen Bearbeitungsvorgänge der flexiblen Fertigungszelle aufzunehmen, sei es um die erforderlichen Werkzeuge in größerer Anzahl als Ersatz für die mannlose Schicht aufzunehmen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Bearbeitungszentrum der eingangs genannten Gattung die Kapazität des Werkzeugmagazins zu erhöhen, ohne daß der Platzbedarf wesentlich vergrößert wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1.

Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Erfindungsgemäß weist das Bearbeitungszentrum zusätz­ lich zu dem ersten in einer vertikalen Ebene umlaufen­ den Werkzeugmagazin ein zweites Werkzeugmagazin auf, das parallel zu dem ersten Werkzeugmagazin in einer vertikalen Ebene umläuft. Ein zweiter Werkzeugwechsler ist zwischen den beiden Werkzeugmagazinen vorgesehen, um die Werkzeuge zwischen dem ersten und dem zweiten Werkzeugmagazin auszutauschen. Durch das zweite Werk­ zeugmagazin wird die Speicherkapazität für die Werkzeu­ ge im wesentlichen verdoppelt. Die Anordnung des zwei­ ten Werkzeugmagazins in einer vertikalen Umlaufbahn, parallel zum ersten Werkzeugmagazin vergrößert den Platzbedarf des Bearbeitungszentrums nur unwesentlich. Auch das zweite Werkzeugmagazin wird vorzugsweise am Maschinenbett des Bearbeitungszentrums angebaut, so daß eine stabile Lagerung und eine genaue Justage bei ge­ ringem konstruktiven Aufwand möglich ist. Der konstruk­ tive Aufwand wird zusätzlich dadurch gering gehalten, daß das zweite Werkzeugmagazin denselben prinzipiellen Aufbau aufweist wie das erste Werkzeugmagazin. Ggf. kann die Kapazität, d.h. die Zahl der Werkzeugspeicher­ plätze unterschiedlich sein. Ebenso ist vorzugsweise der zweite Werkzeugwechsler in gleicher Weise aufgebaut wie der erste Werkzeugwechsler, um den Konstruktions­ und Fertigungsaufwand klein zu halten.

Das dem Arbeitsraum des Bearbeitungszentrums zugewandte Ende des zweiten Werkzeugmagazins weist von diesem Ar­ beitsraum vorzugsweise einen größeren Abstand auf als das erste Werkzeugmagazin, so daß dieses zusätzliche zweite Werkzeugmagazin die gute Zugänglichkeit des Arbeitsraums nicht beeinträchtigt. Sind beide Werkzeug­ magazine identisch mit der gleichen Anzahl von Werk­ zeugspeicherplätzen ausgebildet, so ragt das vom Ar­ beitsraum abgewandte Ende des zweiten Werkzeugmagazins in diesem Falle über das entsprechende Ende des ersten Werkzeugmagazins hinaus. Der zweite Werkzeugwechsler ist in diesem Falle vorzugsweise im oberen Bereich der Werkzeugmagazine angeordnet, in welchem beide horizon­ tal laufen. Um kompaktere Außenabmessungen des Bearbei­ tungszentrums zu erhalten, kann das zweite Werkzeugma­ gazin mit einer geringeren Anzahl von Werkzeugspeicher­ plätzen ausgebildet sein, so daß die vom Arbeitsraum abgewandten Enden der beiden Werkzeugmagazine den gleichen Abstand vom Arbeitsraum aufweisen. In diesem Fall kann der zweite Werkzeugwechsler an dem dem Arbeitsraum abgewandten Ende der beiden Werkzeugma­ gazine angeordnet sein, wo diese Werkzeugmagazine vertikal laufen.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Draufsicht auf das Bearbeitungszentrum,

Fig. 2 eine Frontansicht des Bearbeitungszentrums und

Fig. 3 eine Seitenansicht des Bearbeitungszentrum.

Das Bearbeitungszentrum ist bis auf das nachfolgend im einzelnen beschriebene Werkzeugmagazin von an sich bekanntem Aufbau und soll daher nachfolgend nur kurz beschrieben werden.

Auf einem Maschinenbett 10 ist mittels eines Kreuz­ schlittens 12 ein Spindelkasten 14 in zwei horizontalen Achsen verschiebbar gelagert. Der Spindelkasten 14 trägt eine horizontal gelagerte Werkzeugspindel 16 sowie deren Antriebsaggregate. Weiter trägt das Maschi­ nenbett 10 einen vertikalen Ständer 18 an welchem ein Werkstück-Rundschalttisch 20 mit horizontaler Achse vertikal verschiebbar angeordnet ist. Die anfallenden Späne können frei nach unten fallen und werden von einem Späneförderer 22 zu einem Spänewagen 24 transpor­ tiert. Das Kühlmittel kann ebenfalls frei nach unten in einen Kühlmittelbehälter 26 fließen und wird mittels eines Kühlmittelaggregats 28 zurückgeführt. Die Elektrik 30, Hydraulik 32 und Pneumatik 34 des Antriebs und der Steuerung können von einem Bedienungsteil 36 programmiert werden.

An dem Maschinenbett 10 ist ein erstes Werkzeugmagazin 38 angebaut. Das Werkzeugmagazin 38 läuft in einer ver­ tikalen Ebene durch einen Antriebsmotor 40 getaktet fortschaltbar um. Die Umlaufebene des Werkzeugmagazins 38 ist parallel zur Achse der Werkzeugspindel 16 ange­ ordnet. Das Werkzeugmagazin 38 läuft in einem langge­ streckten oberen und unteren Bereich horizontal und weist an seinem dem Arbeitsraum des Bearbeitungszen­ trums zugewandten und an dem vom Arbeitsraum abgewan­ dten Ende einen vertikal verlaufenden Umkehrbereich auf. Der dem Arbeitsraum zugewandte vertikale Umkehrbe­ reich ist von dem Arbeitsraum weg versetzt, so daß sich das Werkzeugmagazin 38 außerhalb des Späne- und Kühl­ mittelbereichs befindet. Die Werkzeuge sind in dem Werkzeugmagazin 38 radial in dessen Umlaufebene ange­ ordnet.

An dem dem Arbeitsraum zugewandten Umkehrbereich des ersten Werkzeugmagazins 38 ist ein erster Werkzeug­ wechsler 42 zwischen dem Werkzeugmagazin 38 und dem Spindelkasten 14 angeordnet. Der Werkzeugwechsler 42 weist einen an seinen beiden Enden mit Werkzeuggreifern 44 versehenen Arm 46 auf. Dieser Arm 46 ist um eine Achse 48, die horizontal zwischen dem Werkzeugmagazin 38 und dem Spindelkasten 14 gelagert ist, schwenkbar und in Richtung der Achse 48 teleskopisch verschiebbar.

Um ein Werkzeug 50 zwischen dem ersten Werkzeugmagazin 38 und der Werkzeugspindel 16 zu wechseln, wird der Spindelkasten 14 aus dem Arbeitsraum zurückgefahren, bis sich die Werkzeugaufnahme der Werkzeugspindel 16 neben dem Werkzeugwechsler 42 befindet. Der Arm 46 des Werkzeugwechslers 42 wird nun so verschwenkt, daß er mit seinen Werkzeuggreifern 44 einerseits das Werkzeug 50 im vorderen vertikalen Umkehrbereich des Werkzeug­ magazins 38 und andererseits das an der Werkzeugspindel 16 gespannte Werkzeug erfaßt. Anschließend wird der Arm 46 axial teleskopisch verschoben, um die Werkzeuge aus ihren jeweiligen Aufnahmen zu entnehmen. Anschließend wird der Arm 46 um 180° geschwenkt und wieder telesko­ pisch zurückgezogen, so daß das dem Werkzeugmagazin 38 entnommene Werkzeug an der Werkzeugspindel 16 und das von der Werkzeugspindel 16 entnommene Werkzeug im Werk­ zeugmagazin 38 gespannt werden können. Nach einem an­ schließenden Schwenken des Armes 46 um 90° kann der Spindelkasten wieder in die Bearbeitungsposition gefahren und das erste Werkzeugmagazin 38 getaktet in die nächste Wechselposition fortgeschaltet werden.

Auf der von dem Maschinenbett 10 abgewandten Seite des ersten Werkzeugmagazins 38 ist ein zweites Werkzeugma­ gazin 52 angeordnet. Das zweite Werkzeugmagazin 52 ist grundsätzlich wie das erste Werkzeugmagazin 38 aufge­ baut und läuft in einer zur Umlaufebene des ersten Werkzeugmagazin 38 parallelen vertikalen Umlaufebene durch einen Antriebsmotor 54 fortschaltbar um. Das zweite Werkzeugmagazin 52 weist langgestreckte horizontale obere und untere Bereiche auf, die auf gleicher Höhe wie die entsprechenden Bereiche des ersten Werkzeugmagazins 38 liegen. Der dem Arbeitsraum zugewandte vertikale Umkehrbereich des zweiten Werk­ zeugmagazins 52 ist gegenüber dem entsprechenden vertikalen Umkehrbereich des ersten Werkzeugmagazins 38 versetzt, so daß er einen größeren Abstand von dem Arbeitsraum aufweist. Das zweite Werkzeugmagazin 52 beeinträchtigt daher die freie Zugänglichkeit des Arbeitsraumes des Bearbeitungszentrums nicht. Der vom Arbeitsraum abgewandte vertikale Umkehrbereich des zweiten Werkzeugmagazins 52 befindet sich in demselben Abstand von dem Arbeitsraum wie der entsprechende vertikale Umkehrbereich des ersten Werkzeugmagazins 38, so daß sich die vertikalen Umkehrbereiche der beiden Werkzeugmagazine 38 und 52 nebeneinander befinden. Zwischen diesen von dem Arbeitsraum abgewandten verti­ kalen Umkehrbereichen der beiden Werkzeugmagazine 38 und 52 ist ein zweiter Werkzeugwechsler 56 angeordnet. Der zweite Werkzeugwechsler 56 ist in gleicher Weise aufgebaut wie der erste Werkzeugwechsler 42 und um eine horizontale Achse 58, die sich zwischen den Werkzeugma­ gazinen 38 und 42 befindet, schwenkbar und teleskopisch verschiebbar. Der zweite Werkzeugwechsler 56 kann daher die Werkzeuge zwischen dem ersten Werkzeugmagazin 38 und dem zweiten Werkzeugmagazin 52 in derselben Weise wechseln, wie dies oben für den Werkzeugwechsel zwi­ schen dem ersten Werkzeugmagazin 38 und der Werkzeug­ spindel 16 beschrieben ist.

Die verbrauchten Werkzeuge des ersten Werkzeugmagazins 38 werden durch den zweiten Werkzeugwechsler 56 an das zweite Werkzeugmagazin 52 abgegeben und durch neue Werkzeuge aus dem zweiten Werkzeugmagazin 52 ersetzt. Da der Werkzeugwechsel zwischen den beiden Werkzeugma­ gazinen 38 und 52 während der Bearbeitungszeiten statt­ finden kann, vergrößert die Verwendung von zwei Werk­ zeugmagazinen die Nebenzeiten nicht.

Um das Gewicht der über das Maschinenbett 10 hinausra­ genden Werkzeugmagazine 38 und 52 aufzunehmen, ist eine Stütze 60 vorgesehen. Die Werkzeugmagazine 38 und 52 sind durch Verkleidungen 62 bzw. 64 geschützt. Im dar­ gestellten Ausführungsbeispiel weist das erste Werk­ zeugmagazin 38, z.B. 61 Werkzeug-Speicherplätze und das zweite Werkzeugmagazin 52 41 Werkzeug-Speicherplätze auf.

Claims (8)

1. Bearbeitungszentrum mit horizontaler Werkzeug­ spindel, die in einem zumindest in Achsrichtung der Werkzeugspindel verschiebbaren Spindelkasten gela­ gert ist, mit einem am Maschinenbett angebauten ersten Werkzeugmagazin, das in einer zur Achse der Werkzeugspindel parallelen vertikalen Ebene fort­ schaltbar umläuft und in der Umlaufebene radial abstehende Werkzeuge trägt und mit einem zwischen dem Werkzeugmagazin und der Werkzeugspindel angeord­ neten ersten Werkzeugwechsler, dadurch gekennzeich­ net, daß zumindest ein zweites Werkzeugmagazin (52) vorgesehen ist, das in einer zur Umlaufebene des ersten Werkzeugmagazins (38) parallelen Umlaufebene fortschaltbar ist und in seiner Umlaufebene radial abstehende Werkzeuge trägt, und daß zwischen dem ersten (38) und dem zweiten Werkzeugmagazin (52) ein zweiter Werkzeugwechsler (56) angeordnet ist.

2. Bearbeitungszentrum nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das zweite Werkzeugmagazin (52) an dem Maschinenbett (10) anbaubar ist.

3. Bearbeitungszentrum nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der zweite Werkzeugwechsler (56) einen an seinen beiden Ende mit Werkzeuggreifern (44) ver­ sehenen Arm (46) aufweist, der um eine zwischen den Umlaufebenen der Werkzeugmagazine (38, 52) zu diesen parallel angeordnete Achse (58) schwenkbar ist.

4. Bearbeitungszentrum nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das dem Arbeitsraum zugewandte Ende des zweiten Werkzeugmagazins (52) einen größeren Abstand von dem Arbeitsraum aufweist als das ent­ sprechende Ende des ersten Werkzeugmagazins (38).

5. Bearbeitungszentrum nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Werkzeug­ wechsler im oberen Bereich der Werkzeugmagazine (38, 52) angeordnet ist, in dem beide Werkzeugmagazine horizontal verlaufen.

6. Bearbeitungszentrum nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die vom Arbeitsraum abgewandten Enden der Werkzeugmagazine (38, 52) den gleichen Abstand vom Arbeitsraum aufweisen und daß der zweite Werkzeugwechsler (56) in dem an diesem abgewandten Ende vertikal verlaufenden Bereich der Werkzeugmagazine (38, 52) angeordnet ist.

7. Bearbeitungszentrum nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Werkzeugwechsler (42) und der zweite Werkzeugwechs­ ler (56) gleich aufgebaut sind.

8. Bearbeitungszentrum nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Werkzeugmagazin (38) und das zweite Werkzeugmagazin (52) gleich aufgebaut sind.