DE3643329A1 - Palettenwechselsystem - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Palettenwechselsystem für eine Bearbeitungsstation für Werkzeuge nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Aus der Literaturstelle "Manfred Weck, Werkzeugmaschinen, Band 3, 2. Aufl. 1982, S. 15" ist ein Palettenwechselsystem eines Bearbeitungszentrums bekannt geworden, bei welchem das Beschicken der Paletten auf der vor der Maschine angeordneten Palettenladeeinrichtung erfolgt, wobei die Spannfläche zur leichteren Handhabung horizontal angeordnet ist. Zum Palettenwechsel wird die Ladeeinrichtung um 90° in die Vertikale geschwenkt und die Erstpalette mit dem fertig bearbeiteten Werkstück vom Maschinentisch, der wegen des besseren Späneabfalls vertikal angeordnet ist, heruntergezogen. Anschließend wird der Maschinentisch in die Ladeposition für eine zweite Palette verfahren und dieser Palette zugeführt. Während der Bearbeitung der auf Palette II gespannten Werkstücke läuft der Werkstückwechsel auf der anderen Palette I ab.

Durch den Einsatz solcher automatischer Palettenwechsel­ einrichtungen wird der Nutzungsgrad der Maschinen beträchtlich gesteigert, da das Auf- und Abspannen der Werkstücke in die Bearbeitungszeit fällt. Mit Hilfe geeigneter Palettentransporteinrichtungen kann man auch mehrere solcher Maschinen miteinander verketten und auf diese Weise flexible Fertigungssysteme aufbauen.

Dieses bekannte Palettenwechselsystem hat den Vorteil, daß durch die zunächst horizontal angeordnete Spannfläche der Aufspannvorgang des Werkstücks mit genauester Präzision durchgeführt werden kann. Durch das Umschwenken der Palette bzw. des Werkstückträgers in eine Vertikalebene kann das Werkstück dann einer Bearbeitungsmaschine mit vertikalem Maschinentisch zugeführt werden. Derartige Maschinen haben den Vorteil, daß ein besserer Spänetransport erfolgen kann.

Bei der flexiblen Verkettung derartiger Bearbeitungs­ maschinen ergibt sich das Problem, daß die Arbeits­ maschinen stets unterschiedliche "Spitzenhöhen" aufweisen, d. h. die horizontale Lage der Spindelstockachse variiert ständig. Sofern die Paletten über übliche Palettentransporteinrichtungen von Maschine zu Maschine geführt werden, entstehen große Probleme mit der genauen Zuführung und Justierung der Palette gegenüber der Bearbeitungsmaschine.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein flexibles Fertigungssystem mit einer Palettenwechseleinrichtung zu schaffen, bei welcher Bearbeitungsmaschinen mit verschiedenen Höhenlagen der horizontalen Spindelstock­ achse miteinander verkettbar sind und welche eine exakte Zuführung der Palette zum Maschinentisch mit einfachen Mitteln ermöglicht.

Diese Aufgabe wird ausgehend von einem Palettenwechsel­ system der einleitend bezeichnenden Art erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

In den Unteransprüchen sind weitere vorteilhafte und zweckmäßige Ausführungsformen des Palettenwechselsystems gemäß Hauptanspruch angegeben.

Das erfindungsgemäße Palettenwechselsystem hat gegenüber den bekannten Einrichtungen den Vorteil, daß eine flexible Verkettung mehrerer hintereinander angeordneter Bearbeitungsmaschinen mit unterschiedlichen "Spitzen­ höhen", d. h. mit unterschiedlichen Höhen der Mittelachsen der Spindelstöcke erzielt werden kann. Mit der erfindungsgemäßen Dreh- und Schwenkvorrichtung werden nicht nur die Paletten zum Maschinentisch hin ausgerichtet, sondern die Schwenkbewegung in die Vertikalebene erfolgt derart, daß die Paletten unterschiedlichen Maschinen, insbesondere Maschinen verschiedener Höhen und Tiefen miteinander verkettet werden können. Durch die erfindungsgemäße Drehbewegung der Palette um die Mittelsenkrechte werden die Führungseinrichtungen der Palette vom Palettenfördersystem in Richtung Maschinentisch ausgerichtet, so daß lediglich ein Führungssystem in Palettenlängsrichtung notwendig ist.

Durch den erfindungsgemäßen Schneckenantrieb erfolgt ein äußerst präziser Vorschub der Paletten sowohl in Transportrichtung des Palettentransportsystems als auch nach durchgeführter Dreh- und Schwenkbewegung in Richtung zum Maschinentisch. Die Dreh-und Schwenkeinrichtung bewirkt in Verbindung mit der asymmetrischen, rechteckigen Form der Palette, daß der zwischen der Palettentransporteinrichtung und der Bearbeitungsstation notwendige Abstand insbesondere zur Schließung der Sicherheitstüren, durch die Drehbewegung der Palette geschlossen werden kann.

Weitere erfindungswesentliche Merkmale und Vorteil ergeben sich aus dem nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläuterten Ausführungsbeispiel. Es zeigen

Fig. 1 eine Draufsicht auf ein flexibles Fertigungs­ system mit erfindungsgemäßer Einrichtung,

Fig. 2 eine Seitenansicht der Palettentransporteinheit mit kombinierter Dreh- und Schwenkeinrichtung,

Fig. 3 eine Stirnansicht auf die Dreh- und Schwenkein­ richtung im Bereich des Maschinentisches und

Fig. 4 eine Seitenansicht einer kompletten Bearbeitungs­ station.

Das in der Fig. 1 in Draufsicht sowie Fig. 2 in Seitenansicht dargestellte erfindungsgemäße Palettenwechselsystem (1) befindet sich innerhalb eines flexiblen Fertigungssystems bestehend aus einer Palettentransporteinrichtung (2) zum Transport von Paletten (3) auf denen Werkstücke (4) befestigt sind und einer Bearbeitungsstation (10) mit Maschinentisch (11). Die Werkstücke (4) werden auf einer neben der Paletten­ transporteinrichtung (2) angeordneten, schematisch dargestellten Palettenladeeinrichtung (5) auf die Paletten aufgebracht, wobei die Spannfläche in einer Horizontalebene liegt. Hierdurch läßt sich das Werkstück mit hoher Präzision auf der Palette ausrichten, d. h. Rundlauf und Planschlag können genauestens eingestellt werden.

Über eine Schleuse (6) wird die mit dem Werkstück bestückte Palette von der Palettenladeeinrichtung (5) der Palettentransporteinrichtung (2) zugeführt, wobei eine Dreheinrichtung oder Drehteller (7) eine Drehung um 90° in der Horiozontalebene durchführt um die Palette in Transportrichtung (Pfeil 8, 13) auszurichten. Die gedrehte Lage der Palette ist mit (7′) gekennzeichnet.

Der Transport der Paletten erfolgt über eine Transportschnecke (9), die in die Palettentransport­ einrichtung integriert ist. Nicht näher dargestellte Mitnehmerbolzen an den Paletten greifen in die Schneckengänge ein und werden durch Drehung der Schnecke spiellos transportiert.

Die Palette (3) wird mittels der Palettentransportein­ richtung (2) einer Bearbeitungsstation (10), z. B. einem Dreh-, Schleif-, Bohrautomaten wie in Fig. 4 dargestellt, zugeführt. Seitlich der Bearbeitungsstation (10) wird die Palette (3) auf einer in die Transporteinrichtung integrierten kombinierten Dreh- und Schwenkeinrichtung (33) indexiert und mittels eines Horizontaldrehtellers (32) in einer Horizontalebene um 90° gedreht. Dieser Drehvorgang erfolgt analog wie bei der Dreheinrichtung (7, 7′) beschrieben. Die in Transportrichtung der Palettentransporteinrichtung ausgerichtete Längsachse (12) wird bei diesem Drehvorgang in der Horizontalebene in Richtung zum Maschinentisch (11) gedreht (s. Pfeil 12′).

Wie in der Fig. 1 dargestellt, weist die Palette (3) einen rechtwinkligen Querschnitt auf, mit einer größeren Länge (L) als die Breite (B). In Transportlängsrichtung (13) ist die Palette (3) symmetrisch aufgebaut. In Querrichtung hierzu befindet sich die vertikale Symmetrieebene (14) des Werkstücks (4) außermittig der Palette, so daß sich ein kürzerer Abschnitt (15) mit der Länge (1 ₁) und ein längerer Abschnitt (16) mit der Länge (1 ₂) der Palette (3) ergibt.

Bei der Durchführung der Drehbewegung der Palette übergreift der Überstandsbereich (17) des längeren Abschnitts (16) den Zwischenraum (18) zwischen der Transporteinrichtung (2) und dem Maschinentisch (11). Dieser Zwischenraum (18) ist notwendig, um die Schutztüre (38) beim Bearbeitungsvorgang schließen zu können. Nachdem die Drehbewegung der Palette (3) um 90° mittels der Dreheinrichtung (32) in der Horizontalebene durchgeführt ist, wird die Palette (3) mit einer unterhalb der Dreheinrichtung (32) angeordneten Schwenkeinrichtung (19) in eine Vertikalebene (20) geschwenkt (s. Pfeil 37). Die Schwenkeinrichtung (19) besteht aus einem Stellzylinder (21), der ein Hebelsystem (22) mit Drehpunkt (39) betätigt. In Fig. 2 ist die Palette (3′) und das Werkstück (4′) dargestellt, welches in die Vertikalebene geschwenkt wurde, so daß die Symmetrieebene (23′) horizontal im Abstand "h′" vom Drehpunkt (39) zu liegen kommt. Die Dreh- und Schwenkeinrichtung (32, 19) ist demnach als kombinierte Einrichtung (33) ausgebildet, wobei der Dreh- und Schwenkvorgang in der zeitlichen Reihenfolge auch vertauscht werden kann. Die Anpassung der Werkstückmittelachse (23′) an die Spitzenhöhe der Bearbeitungsmaschine geschieht durch Variation der Schwenkhöhe "h′", welches dem einzustellenden horizontalen Abstand "h" zwischen Drehpunkt (39) des Hebelsystems (22) und vertikaler Werkstückmittelachse (23) entspricht. Der Abstand "h" zwischen Drehpunkt (39) und Drehteller- Symmetrieebene (14) muß deshalb variabel und der Spitzenhöhe angepaßt sein.

In der Fig. 3 sind die Führungsleisten (24) der Palettentransporteinrichtung (2) für die Paletten (3) dargestellt. Durch den horizontalen Dreh- und vertikalen Schwenkvorgang neben dem Maschinentisch (11) der Bearbeitungsstation (10) wird die Palettenlängsachse (12) in Richtung zum Maschinentisch (11) ausgerichtet (12′). Durch die Drehbewegung überbrückt der Überstandsbereich (17) den Zwischenraum (18) zwischen der Palettentransporteinrichtung (2) und dem Maschinentisch (11), um einen direkten Anschluß der Transportschnecke (9) des hochgeklappten Fördersystems mit der Transportschnecke (25) des Maschinentisches (11) zu ermöglichen. Die Transportschnecken (9) und (25) werden demnach im Zustand nach Fig. 3 gekoppelt und ermöglichen einen Transport der Palette von der Palettentransporteinrichtung (2) zum Maschinentisch (11). Am Maschinentisch (11) wird die Palette (3) zentriert und indexiert, was beispielsweise mit hydraulischen Bolzen geschieht.

In Fig. 4 sind die Führungsleisten (26) am Maschinentisch (11) zum Transport der Palette (3) in die Bearbeitungs­ station dargestellt. Die Bearbeitung erfolgt mit einer horizontalen Spindelachse (27), die mit der Symmetrieebene (23′) des Werkstücks (4′) zusammenfällt. In Fig. 4 ist mit (28) ein Werkzeugmagazin, mit (29) ein eingespanntes Werkzeug und mit (30) eine Späneentsorgungsanlage dargestellt.

Das in der Bearbeitungsstation (10) bearbeitete Werkzeug wird nach dem erfolgten Bearbeitungsvorgang auf der Palette (3′) mittels der Horizontal-Maschinentisch- Transporteinrichtung, bestehend aus Transportschnecke (25) mit Führungsleisten (24) in die Schwenkeinrichtung (19) zurücktransportiert und mittels der Schwenkeinrichtung in die Horizontalebene zurückgeklappt. Durch die Dreheinrichtung (32) wird die quer zur Transportrichtung (13) ausgerichtete Palettenlängsachse (12′) wiederum in Richtung Transportlängsachsenrichtung (13) ausgerichtet. An die Dreh- und Schwenkstation (33) kann eine weitere Querzuführung (34) zu einer weiteren Bearbeitungsstation angeschlossen sein. Im übrigen erfolgt der Weitertransport der Palette (3) bis zu einer weiteren Dreheinrichtung (35) zur Zuführung der Palette zu einer weiteren Bearbeitungs­ station (10′) oder zu einer Palettenentladestation (36).

Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte und beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. Sie umfaßt auch vielmehr sämtliche nicht erfinderischen Abwandlungen und Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Prinzips.

Claims (5)

1. Palettenwechselsystem für Bearbeitungsstationen eines flexiblen Fertigungssystems, mit einer Paletten­ ladeeinrichtung mit horizontaler Spannfläche für das Werkstück und einer Palettentransporteinrichtung zur Zuführung der Werkstücke zu verschiedenen Bearbeitungsmaschinen, mit einer Palettenschwenkein­ richtung zur Umsetzung der Palette in eine Vertikalstellung und einer Zufuhreinrichtung für die Palette zu einem vertikal angeordneten Maschinentisch der Bearbeitungsstation, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich zur Palettenschwenkeinrichtung (19) eine Palettendreheinrichtung (32) zum Drehen der Palette (3) und zum Ausrichten der Palettenführungen (24, 26) um einen Drehwinkel von 90° in einer horizontalen oder vertikalen Drehebene vorgesehen ist, wobei der Zwischenraum (18) zwischen Palettentransporteinrichtung (2) und Maschinentisch (11) mittels einer asymmetrischen Palette (3) mit Überstandsbereich (17) überbrückbar ist.

2. Palettenwechselsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Transport der Paletten (3) auf der Palettentransporteinrichtung (2) und längs der Horizontal­ Zufuhr- bzw. Abfuhreinrichtung (31) zum Maschinentisch (11) mittels einer Transportschnecke (9 bzw. 25) erfolgt, wobei an der Palette angeordnete Mitnehmerbolzen in die rotierende Schnecke (9, 25) eingreifen und daß Führungsleisten (24, 26) an der Transporteinrichtung (2, 31) in entsprechende Nuten an der Palette (3) eingreifen.

3. Palettenwechselsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Palette (3) einen rechteckigen Grundriß aufweist, mit einer längeren Seite (L), die parallel zur Transportrichtung (12) der Palettentransporteinrichtung (2) ausgerichtet ist und daß die längere Seite zur Überbrückung des Abstands (18) zwischen der Palettentransporteinrichtung (2) und dem Maschinentisch (11) einen Überstandsbereich (17) aufweist, der bei Durchführung der Drehbewegung mittels der Dreheinrichtung (32) den Abstand (18) überbrückt.

4. Palettenwechselsystem nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwenkbewegung (Pfeil exec 37) der Palette (3) in die Vertikalposition der Palette (3′) mittels eines Hebelsystems (22) mit Stellzylinder (21) erfolgt, wobei die Höhenlage (h′) der horizontalen Symmetrieebene (23) des Werkstücks (4′) mittels der Schwenkeinrichtung (19) durch Auswahl des Hebelsystems (22) derart beeinflußbar ist, daß die horizontale Symmetrieebene (23) in der gleichen Horizontalebene zu liegen kommt, wie die Spindelachse (27) der Bearbeitungsstation (10).

5. Palettenwechselsystem nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Dreheinrichtung (32) und die Schwenkeinrichtung (19) als gemeinsame Dreh- und Schwenkstation (33) zusammengefaßt sind.