DE3707318A1 - Flexible fertigungseinrichtung mit mehreren achsparallelen nebeneinanderstehenden bearbeitungsmaschinen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine flexible Fertigungseinrichtung der im Oberbegriff des Hauptanspruches genannten Art mit mehreren achsparallelen nebeneinanderstehenden, je eine horizontale Bohrspindel und mindestens ein seitliches Werkzeugmagazin aufweisenden Bearbeitungsmaschinen.

Durch die DE-PS 32 43 335 ist eine flexible Fertigungszelle mit mindestens zwei Werkzeugmaschinen und einer in rechtwinkligen Koordinaten bewegbaren Transporteinrichtung zur Aufnahme der von Trägern gehaltenen Werkstücke und der Werkzeuge bekannt. Hierbei ist die Transporteinrichtung als Handhabungsgerät in Kreuzportalbauweise ausgebildet, die die Werkzeuge aus einem hinter den Bearbeitungsmaschinen angeordneten Werkzeugregalmagazin zu den seitlich der Maschinen angeordneten Kettenspeichern und die Werkstücke aus vor den Bearbeitungsmaschinen angeordneten Rüst- oder Speicherplätzen zu den Maschinen transportiert. - Bei einer Variation dieser bekannten, flexiblen Fertigungszelle ist vorgesehen, daß nur die Werkzeuge aus dem hinter den Bearbeitungsmaschinen angeordneten Regalmagazin zu den Kettenspeichern der Maschinen mit Hilfe der Transporteinrichtung in Kreuzportalbauweise befördert werden, während die Werkstücke auf Paletten mittels Wagen von Rüstplätzen vor den Werkzeugmaschinen zu den einzelnen Maschinen gebracht werden können (EP-OS 01 10 815).

Die DE-OS 35 25 656 und die US-PS 21 39 403 beschreiben Einrichtungen, mit deren Hilfe Paletten aus Rüststationen vor Bearbeitungsmaschinen gebracht werden können. Bei der Ausführungsform nach der DE-OS 35 25 656 ist vor den Werkzeugmaschinen ein Drehtisch vorgesehen, auf den die Paletten aufgeschoben werden können, um aus einer senkrecht zur Maschinenlängsachse gelegenen Verfahrrichtung in Richtung der Maschinenlängsachse und umgekehrt gedreht werden zu können. - Durch das DE-GM 85 20 123 ist ferner ein regalartiges Gestellmagazin zum Speichern von Werkzeugen bekannt, in dem mehrere Werkzeuge in horizontalen und vertikalen Reihen über­ bzw. nebeneinander in horizontaler Stellung gehalten werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine flexible Fertigungseinrichtung nach dem Oberbegriff des Hauptanspruches zu schaffen, bei der der Austausch relativ vieler Werkzeuge in möglichst kurzer Zeit erfolgen kann, d. h. die Nutzung der Einrichtung sichtbar erhöht wird und dies bekannten Vorrichtungen gegenüber mit konstruktiv einfachen, platzsparenden und problemlos zu handhabenden Mitteln erfolgen soll.

Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Hauptanspruches vor. - Die Merkmale der Unteransprüche dienen der Verbesserung und Weiterentwicklung der Merkmale des Hauptanspruches.

Die Erfindung geht grundsätzlich von der Überlegung aus, daß neuzeitliche Bearbeitungsmaschinen wie auch die Werkzeuge dieser Maschinen eine relativ kurze Eingriffszeit beanspruchen. Bei den bekannten flexiblen Bearbeitungszentren war daher das Verhältnis von Werkzeugeingriffszeit zu der Transportzeit der Werkzeuge zu und von den Bearbeitungsmaschinen ungünstig, insbesondere wenn eine Vielzahl von verschiedenen Werkzeugen mit kurzer Eingriffszeit für die Bearbeitung eines Werkstückes notwendig war. - Die Erfindung geht daher einen Weg, bei welchem der Austausch relativ vieler Werkzeuge in möglichst kurzer Zeit erfolgen kann.

Als Vorteil hierbei ist es außer der Verkürzung der Werkzeugwechselzeit anzusehen, daß der Raumbedarf lediglich auf den Bereich vor der Bearbeitungsmaschine beschränkt ist, während der Platz hinter den Maschinen frei bleiben kann und die Maschinen gut zugänglich sind. Auch bedarf es keiner verschiedenartigen Transporteinrichtungen für die Paletten der Werkstücke und der Werkzeuge; vielmehr bedient sich die erfindungsgemäße Fertigungseinrichtung eines gemeinsamen und einheitlichen Systems für den Transport der Werkstücke wie des bewegbaren Werkzeugmagazins. Hierbei stellt ein solches bewegbares Werkzeugmagazin eine deutliche Abkehr von der bekannten Technik feststehender Speicher, Regale oder Magazine dar.

Auf der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der flexiblen Fertigungseinrichtung und deren Einzelteile dargestellt und zwar zeigt

Fig. 1 eine Draufsicht auf die Fertigungseinrichtung,

Fig. 2 und 3 das hierbei zur Anwendung gelangende, säulen- oder turmartige, verfahrbare Werkzeugmagazin oder den -speicher,

Fig. 4 die Draufsicht auf eine Ausführungsform eines vor der Werkzeugmaschine quer verfahrbaren und den Drehtisch tragenden Tisches,

Fig. 5 einen Drehtisch der Rüststation für die Werkzeuge und

Fig. 6 das Beschicken des vor einer Bearbeitungsmaschine der Fertigungseinrichtung quer verschieblichen Werkzeugmagazins bzw. eines Werkstückes.

Die flexible Fertigungseinrichtung nach der Erfindung zeigt mehrere achsparallel nebeneinander angeordnete Bearbeitungsmaschinen 1 mit einem Horizontal- Bohr- und Fräswerk 2 mit einer horizontalen Spindel 3; der nicht besonders dargestellte Spindelkasten des Bohr- und Fräswerkes 2 ist an dem senkrechten Maschinenständer 4 höhenverstellbar. Dieser weist an seinen beiden Seiten je einen kettenförmigen Werkzeugspeicher 5, 6 auf, dessen Werkzeuge 7 in quer zur Längsachse S der Spindel 3 und des Ständers 4 gelegenen Richtung in den Werkzeugspeichern 5, 6 gehalten sind und durch Drehen des Speichers in eine Wechselposition 7 a gebracht werden können. Mit Hilfe eines Wechselarmes 8 können die Werkzeuge 7 der Spindel 3 entnommen werden und in den kettenförmigen Speicher 5, 6 oder umgekehrt gebracht werden. - Dies ist eine bekannte Technik.

Vor den Bearbeitungsmaschinen 1 ist ein Bereich 9 vorgesehen, in dem ein Schlitten 10 mit Hilfe eines Motors 11, eines Getriebes 12 und einer Schneckenwelle 13 in Richtung des Doppelpfeiles 14 in Fig. 4 und damit quer zur Achse S verstellbar ist, so daß der Mittelpunkt M des Schlittens 10 das eine Mal in die Position 10 a, das andere Mal in die Position 10 b und alle Zwischenpositionen gelangen kann.

Auf dem Schlitten 10 ist ein Drehteller 15 angeordnet, der von einem an dem Schlitten angeflanschten Motor 16 über eine Kette oder einen Riemen 17 und eine Schnecke 18 in Drehung versetzt und in genauer Winkelposition festgestellt werden kann.

Vor dem Bereich 9 vor jeder Bearbeitungsmaschine 1 ist ein Abschnitt 19 vorgesehen, der zwei zueinander und zu der Achse S parallele, kurze Führungsbahnen 20, 21 aufweist, denen die Führungsbahn 22 des Drehtisches 15 entspricht. Die letztgenannte Führungsbahn 22 kann bei entsprechender Stellung des Drehtisches 15 daher gleichachsig mit einer der beiden Führungsbahnen 20, 21 gebracht werden.

Zwischen den Abschnitten 19 einander benachbarter Bearbeitungsmaschinen 1 sind Speicherplätze 23 vorgesehen, auf denen, wie untenstehend noch erläutert wird, Paletten mit Werkstücken gelagert werden können.

Vor den Abschnitten 19 und 23 ist parallel zu diesen und damit senkrecht zur Längsachse S des Ständers 4 und der Spindel 3 eine längere Führungsbahn 24 angeordnet, die entweder eine Schienenbahn oder eine Induktivbahn ist und sich über die Länge der Fertigungseinrichtung erstreckt. Auf dieser Führungsbahn kann ein Wagen oder Schlitten 25 bewegt werden, der wiederum eine kurze Führungsbahn 26 aufweist, die den Führungsbahnen 20, 21 entspricht und mit diesen gleichgerichtet ist.

Den Bearbeitungsmaschinen 1 in bezug auf die Führungsbahn 24 abgekehrt ist eine Rüststation 27 für ein verfahrbares Werkzeugmagazin vorgesehen, wie auch Rüstplätze 28 für die Werkstücke angeordnet sind.

Seitlich dieser Werkzeug- und Werkstückrüstplätze 27, 28 können weitere Speicherplätze 29 sowohl für eventuelle weitere bewegliche Werkzeugmagazine oder für Werkstücke vorgesehen sein. Auf Höhe oder ungefähr auf Höhe der Rüststation 27, 28 kann eine Waschanlage 30 oder weitere Hilfseinrichtungen Platz finden. Die Rüststationen 27, 28 weisen wiederum Gleit- oder Führungsbahnen 31 auf, die den oben beschriebenen Führungsbahnen entsprechen.

Auf den genannten Führungs- oder Gleitbahnen sind Paletten verfahr- bzw. bewegbar. Dies kann mit Hilfe von Ketten oder aber mit Hilfe von Schneckentrieben nach Art der US-PS 21 39 403 oder der DE-OS 35 25 656 erfolgen. Diese Paletten werden von dem Wagen oder Schlitten 25 in entsprechender Querfahrt vor die Maschinen 1 bis auf Höhe der einzelnen Führungsbahnen 20, 21 und umgekehrt bewegt bzw. werden die Paletten von den Bahnen 20, 21 auf die Bahn 22 des Drehtisches 15 und umgekehrt gebracht. - Die Paletten für die Werkstücke wie für das nachstehend noch beschriebene, eine Vielzahl von Werkzeugen aufnehmende Magazin sind gleichartig, so daß die Führungsbahnen dem Transport sowohl der einzelnen Werkstücke sowie dem gleichzeitigen Transport einer Vielzahl von Werkzeugen von den Rüstplätzen vor die Maschinen und umgekehrt dienen.

Die Rüststation für die Werkzeuge weist einen Drehtisch 32 auf, der die Führungsbahn 31 zeigt und der um seine vertikale Mittelachse 33 schwenkbar ist und entweder manuell oder mechanisch in Drehung versetzt werden kann, wozu eine Spindel 34 mit einem Reibrad 35 od. dgl., das auf dem Rand 36 der Scheibe 32 abrollt, dienen kann. Mit Hilfe einer Indexier- und Arretiervorrichtung 37 wird die genaue Stellung des Drehtisches 32 festgehalten.

Auf dem Drehtisch 32 nach Fig. 5 wird das verfahrbare, säulenartige Magazin 40 nach Fig. 2 und 3 mit Werkzeugen W bestückt. Der Rahmen 41 des Werkzeugmagazins wird auf einer Palette 42 mit Hilfe von Schraubmitteln 43 genau indexiert festgemacht. Der turmartige Rahmen 41 des Magazins weist bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 und 3 senkrechte Tragwände 44 auf, die symmetrisch um die vertikale Mittelachse L des Magazins angeordnet sind und mit übereinander angeordneten, nach außen offenen Ausnehmungen 45 versehen sind. In diese vorzugsweise schräg nach unten geneigten Ausnehmungen werden die Werkzeuge W in bestimmter Stellung eingelegt und durch Teile 46, die in Abschnitte der Werkzeuge W eingreifen, in dieser Stellung gehalten, wobei der Werkzeugkonus 47 nach außen ragt. Wie aus Fig. 2 und 3 erkennbar ist, ragen die Konen 47 aller Werkzeuge in vertikalen Reihen symmetrisch zur Mittelachse L auswärts, so daß die Werkzeuge von dem vorderen Ende der Bohrspindel 3 erfaßt werden können. Die Bohrspindel erfaßt die Werkzeuge und kann sie nach oben aus ihren Ausnehmungen 45 herausnehmen, wozu die Vertikalreihe mit den zu wechselnden Werkzeugen zunächst in Flucht mit der senkrechten Bewegungsebene der Bohrspindel gebracht wird und hiernach die Spindel 3 und der Schlitten 10 eine entsprechende Bewegung vollführen. Nach dem Zurückziehen des vorderen Spindelendes in die Stellung 3 a können die Werkzeuge von dem Werkzeugwechselarm 8 übernommen und in eins der Magazine 5 oder 6 in die Stellung 7 a gebracht werden.

Sind die Werkzeuge einer Seite des viereckigen Werkzeugmagazins 40 gewechselt, so dreht der Drehteller 15 das Magazin 40 derartig um seine Achse L, daß nunmehr die Werkzeuge einer zweiten Vertikalreihe von der Bohrspindel ergriffen und in beschriebener Weise von dem Werkzeugwechselarm 8 erfaßt werden können.

Statt eines turmartigen Werkzeugmagazins oder -speichers nach Fig. 2 und 3 kann auch ein kastenartiges Magazin Anwendung finden, wie ein solches in Verbindung mit Fig. 6 dargestellt und erläutert ist.

Auch bei diesem Werkzeugmagazin erfolgt ein Drehen um seine Mittelachse mit Hilfe des ohnehin vorhandenen Drehtisches 15. - Es stellt eine gegenüber den vorstehend beschriebenen Magazinen verschlechterte Ausführungsform derselben dar, wenn die Werkzeuge nur in einer einzigen Ebene in einem verfahrbaren Magazin angeordnet sind, da hierbei eine wesentlich geringere Anzahl von Werkzeugen gespeichert werden kann. Das verfahrbare und bewegbare Magazin läßt sich unmittelbar bis vor die Bearbeitungsmaschine bringen, wo dann das Einwechseln in das Magazinblatt der Bearbeitungsmaschine erfolgt. Dieser Wechsel kann in relativ kurzer Zeit erfolgen, während das Zuführen des bewegbaren oder verfahrbaren Magazins 40 während der gesamten Bearbeitungszeit eines Werkstückes vor sich gehen kann.

In Fig. 6 ist der Ablauf der Bewegung eines Werkstückes und eines Werkzeugmagazins 40 vor einer Bearbeitungsmaschine 1 erkennbar. - Auf dem Drehtisch 15 des Schlittens 10 befindet sich ein Werkstück WST zur Bearbeitung und ein Speicher 40 in Warteposition (Fig. 6a). Nach Beendigung der Bearbeitung des Werkstückes WST wird dieses in eine Position gebracht, in der seine senkrechte Mittelachse bei 50 liegt.

Hiernach wird ein Werkzeugmagazin 40 aus seiner Warteposition mit Hilfe seiner Palette in die Stellung 40 a (Fig. 6b) und in die nicht dargestellte Tauscherstellung seiner Werkzeuge vor die senkrechte Spindelebene gebracht. Nach Abschluß des Werkzeugtausches, - währenddessen ist ein neues Werkstück in die Stellung WSTN in Fig. 6c transportiert worden -, gelangt das Werkzeugmagazin in die Stellung 40 b (Fig. 6c) und auf die Führungsbahn 21 in die Warteposition 40 c (Fig. 6d) zum Abtransport, während das neue Werkstück in seine Stellung WSTN in Fig. 6d vor die Maschine 1 transportiert wird.

Claims (10)

1. Flexible Fertigungseinrichtung mit mehreren achsparallel nebeneinanderstehenden, je eine horizontale Bohrspindel und mindestens einen seitlichen, kettenförmigen Werkzeugspeicher aufweisenden Bearbeitungsmaschinen, mit einer vor diesen Maschinen, senkrecht zu den Maschinenachsen gelegenen Führungsbahn für Wagen oder Schlitten mit Werkstücke tragenden Paletten sowie mit mindestens einer Rüststation für die Werkstücke und einer Rüststation für die Werkzeuge und ferner mit einem die Werkzeuge vor der Übergabe in den kettenförmigen Speicher aufnehmenden Magazin, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkzeugmagazin (40) auf dem Wagen oder Schlitten (25) der Führungsbahn (26) der Werkstücke (W) vor den Bearbeitungsmaschinen (1) verfahrbar ist.

2. Flexible Fertigungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das bewegbare Werkzeugmagazin (40) auf einer den Werkstückpaletten gleichen Palette (41) befestigt ist.

3. Flexible Fertigungseinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das bewegbare Werkzeugmagazin (40) auf der Werkstückpalette (41) indexiert und verschraubt ist.

4. Flexible Fertigungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl die Rüststationen (27) für das bewegbare Werkzeugmagazin (40) als auch die Rüststationen (28) der Werkstücke auf der den Bearbeitungsmaschinen (1) abgekehrten Seite der gemeinsamen Führungsbahn (26) vorgesehen sind.

5. Flexible Fertigungseinrichtung nach Anspruch 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Zwischenraum (19) zwischen den Stationen (27, 28) Palettenspeicherplätze (23) angeordnet sind.

6. Flexible Fertigungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das bewegbare Magazin (40) turm-, säulen- oder kastenartig ausgebildet ist und mehrseitig mit Werkzeugen (W) bestückt ist.

7. Flexible Fertigungseinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkzeuge (W) des bewegbaren Magazins (40) drehsymmetrisch um eine vertikale Drehachse (L) des Magazins (40) angeordnet sind.

8. Flexible Fertigungseinrichtung nach Anspruch 1, 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Rüststation für das bewegbare Magazin (40) einen Drehteller (32) aufweist, auf dem die das Magazin (40) tragende Palette (41) aufgebracht ist.

9. Flexible Fertigungseinrichtung nach Anspruch 1 und einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Bearbeitungsmaschine einen Drehteller (15) zur Aufnahme der Werkstück- sowie der Werkzeugpaletten aufweist.

10. Flexible Fertigungseinrichtung mit einer oder mehreren Bearbeitungsmaschinen mit höhenverstellbarem Spindelkasten und vor der Maschine senkrecht zur Spindelachse verfahrbarem, den Drehteller tragenden Tisch, dadurch gekennzeichnet, daß der Tisch (10) bis auf Höhe zweier kurzer, paralleler und vor dem Tisch (10) gelegener Zuführungsbahnen (20, 21) verfahrbar ist.