DE3713189A1 - Flexibles fertigungssystem fuer spanabhebende werkstueckfertigung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein flexibles Fertigungssystem für spanabhebende Werkstückfertigung der im Oberbegriff des Hauptanspruches genannten Art.

Durch die DE-OS 32 43 335 und die EP-OS 83 73 01 084 ist eine flexible Fertigungszelle bekannt, bei der die Transporteinrichtung in Kreuzportalbauweise ausgebildet ist, die Werkzeuge zwischen einer Werkzeugablage und den Werkzeugmaschinen einzeln mit Hilfe einer vertikal und horizontal arbeitenden Greifereinrichtung transportierbar sind. - Es ist ferner ein flexibles Fertigungssystem bekannt, das ein Hochregal und vier horizontale Bearbeitungszentren umfaßt, die durch ein Regalbediengerät miteinander verkettet sind. Hierbei finden zwei Werkzeugtransportgeräte zur Manipulation der Werkzeuge im Zentralspeicherbereich und vier Werkzeugtauschgeräte zum Werkzeugtausch in die sich bei der Bearbeitung mitbewegenden, maschineneigenen Werkzeugmagazine Anwendung (Kolloquium 1980 des Sonderforschungsbereichs 155 "Flexible Fertigungssysteme", 9. 6. 1980 der Universität Stuttgart).

Durch das DE-GM 85 20 123 ist ein Gestellmagazin zum Speichern der Werkzeuge einer Werkzeugmaschine, die mit einer Einrichtung zum Wechseln der Werkzeuge ausgerüstet ist, bekannt. Hierbei lagern die Werkzeuge in Reihen horizontal übereinander, wobei mehrere Regale zwischen sich eine Gasse zum Transport der Werkzeuge freilassen. - Letztlich sind zweiarmige Werkzeugwechselvorrichtungen bekannt, die zwei parallele oder im rechten Winkel in einer Ebene waagerecht angeordnete Werkzeuge gegeneinander austauschen.

Diesen bekannten Fertigungssystemen und Vorrichtungen gegenüber besteht die Aufgabe der Erfindung darin, ein Fertigungssystem der gattungsgemäßen Art zu schaffen, bei dem die Werkzeuge mit konstruktiv einfachen Mitteln zeit- und raumsparend von dem Regal bzw. den Regalen an die Bearbeitungsmaschinen bzw. deren Maschinenmagazine und umgekehrt gebracht werden können.

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

Die erfindungsgemäße Einrichtung zeitigt den Vorteil, daß das Ergreifen und Übergeben der Werkzeuge schnell erfolgen kann und diese auf einem relativ kurzen Weg von den Regalen zu den Werkzeugmagazinen und umgekehrt transportiert werden können. Die Werkzeuge hängen in den Regalböden, die problemlos mit Werkzeugen bestückt, einzeln in die Regale eingesetzt bzw. aus diesen entnommen werden können. - Die Transportvorrichtung sowie die Wechselvorrichtung besitzen kurzarmige Elemente, die für kurze Hebelarme und kurze Bewegungswege der Werkzeuge sorgen, so daß die Regale raum- und förderzeitsparend nahe an den Werkzeugmaschinenmagazinen angeordnet werden können.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Einrichtung dargestellt und zwar zeigt

Fig. 1 eine Draufsicht auf das erfindungsgemäße Fertigungssystem mit der Transport- und der Wechselvorrichtung,

Fig. 2 die Transportvorrichtung und die Wechseleinrichtung auf Höhe der Übergabestation des Systems,

Fig. 3 einen Schnitt nach der Linie III-III der Fig. 2 und

Fig. 4 und 5 die schwenkbare Wechselvorrichtung in Draufsicht und perspektivischer Ansicht.

Das Fertigungssystem nach der Erfindung weist zwei Reihen A, B nebeneinanderstehender Regale 1 auf; diese sind aus Ständern 2 und zwischen benachbarten Ständern auswechselbar angeordneten Regalböden 3 gebildet, die auch rahmenartig gestaltet sein können. Diese liegen mit ihren Enden 3 a, 3 b in geeigneter Weise auf bzw. an den Ständern 2 an und können in Richtung der Pfeile P aus den Ständern entfernt werden bzw. in umgekehrter Richtung in ihre Lage nach Fig. 1 eingeschoben werden.

Jeder Regalboden 3 besitzt eine Reihe nebeneinanderliegender Ausnehmungen 4, deren Öffnung dem gegenüberliegenden Regal 1 zugekehrt ist. Diese Ausnehmungen können die Werkzeuge aufnehmen, die aus der durch die gegenüberliegenden Regale 1 gebildeten Gasse G aus eingeschoben bzw. aus den Ausnehmungen in diese Gasse gebracht werden, wobei sie ihre senkrechte Lage beibehalten.

Die Werkzeuge aus den Regalen 1 nehmen, wie Fig. 1 erkennen läßt, einen kurzen Weg bis zu den Maschinenmagazinen MG der Werkzeugmaschinen WM, die in Reihe nebeneinander und mit ihrer Längsachse senkrecht zu der Gasse G gelegen sind. Die Regale 1 sind in unmittelbarer Nähe der Werkzeugmaschinen an deren Rückseite angeordnet.

Die Ständer 2 der Regalreihe B, die durch die Übergabestationen Ü unterbrochen ist, weisen nach oben hin eine Verlängerung 5 auf, die einen galgenartigen Arm 6 trägt, der gegen die Regale der Reihe A gerichtet ist. An den freien Enden der Arme 6 ist eine senkrechte Halterung 7 vorgesehen, die an ihrem unteren Ende eine Laufschiene 8 aufweist, die über der durch die gegenüberliegenden Regale 1 gebildeten Gasse G verläuft. Mit Hilfe von Laufrollen 9, 10 und seitlichen Wangen 11, 12, ist ein Drehkopf 13 an der eine Führungsbahn darstellenden Schiene 9 in deren Längsrichtung verfahrbar (Fig. 2). Unterhalb dieses Drehkopfes ist ein Schwenkarm 14 angeordnet, an dessen freien Ende ein weiterer Schwenkarm 15 knicksteif gelagert ist, dessen freies Ende die Mittel 16 zum Erfassen des Konus eines Werkzeuges WZ trägt. Die Transporteinrichtung T mit den dargestellten Teilen 7 bis 15 ist derart ausgebildet und angeordnet, daß Werkzeuge WZ und WZ′ aus den Regalen 1 der beiden Regalreihen A, B in gleicher Weise entnommen werden und in eine Mittelstellung WTR gebracht werden können, deren senkrechte Ebene E die Transporteinrichtung in der Gasse G bestimmt. Die den Regalen 1 entnommenen Werkzeuge werden in der Ebene E bis auf Höhe der Übergabestation Ü senkrecht an dem Arm 15 hängend transportiert; in der Übergabestation schwenkt der Arm 15 in die in Fig. 1 und 3 dargestellte Stellung 15′, wo das Werkzeug sich auf Höhe einer schwenkbaren Werkzeugwechselvorrichtung S befindet, durch welche das Werkzeug aus seiner senkrechten Lage in eine horizontale Lage WZ′′ gebracht wird.

Diese Wechselvorrichtung S besteht aus einem Arm 20 (Fig. 4 und 5) der unter einem Winkel von 45° gegenüber den beiden Ebenen geneigt ist, in denen die Werkzeuge in ihrer senkrechten und waagerechten Stellung sich befinden. Unter dem gleichen Winkel von 45° ist die Achse 20 gegen die Horizontale oder Vertikale geneigt. Die Schwenkachse 25 des Armes 20 befindet sich auf der winkelhalbierenden Ebene zwischen den beiden senkrecht zueinander gelegenen Werkzeugstellungen. Der Arm 20 trägt hierzu einen Kopf 21, an welchem zwei gegeneinander um 90° verschränkte Arme 22, 23 angeordnet sind. Diese Arme besitzen Aufnahmezangen 24 zum Greifen des Bundes der Werkzeuge WZ. Wird der Kopf 21 um die geneigte Achse 25 des Armes 20 um 180° gedreht, so wechselt das in senkrechter Lage befindliche, dem Arm 15 entnommene und von dem Arm 23 übernommene hängende Werkzeug in eine Stellung, in der das Werkzeug eine waagerechte Stellung einnimmt, um in das Magazin MG der Werkzeugmaschine eingeführt zu werden.

Zum umgekehrten Wechseln der Werkzeuge aus den Magazinen MG der Werkzeugmaschinen, die Ketten- oder Radmagazine sind, in die Transportvorrichtung TR vollführt der Arm 22 und die Wechselvorrichtung S gleichzeitig eine umgekehrte Bewegung mit dem gebrauchten, dem Maschinenagazin MG entnommenen Werkzeug, das in die senkrechte Stellung auf Höhe des Armes 15 der Transporteinrichtung TR gebracht und von dieser in eine freie Ausnehmung eines der Regale eingeführt wird.

Die Regalböden können einzeln den Regalen entnommen werden. Es kann daher an einer Werkzeugstation das Regal geleert und neu bestückt werden, um hiernach in ein freies Regal 1 eingesetzt zu werden.

Wie die Fig. 2 und 3 verdeutlichen, sind die Regale 3 in einer Höhe angeordnet, die unterhalb der Werkzeuge auf dem Transportweg und in den Regalen 1 einen mannshohen Freiraum R belassen.

Die Anordnung der Regalböden 3 und der Werkzeuge W beläßt einen Raum R unterhalb derselben, durch den die Werkzeugmaschinen WM auch von der Rückseite her zugänglich sind, wie auch die Maschinenmagazine MG selbst von der Rückseite zugänglich sind, damit erforderlichenfalls einzelne Werkzeuge manuell in diese Magazine eingelegt werden können. Auch bedarf es hinter den Maschinen keiner Sicherheitsvorrichtungen.

Das Verbringen der Werkzeuge in oder aus den Regalen kann auf verschiedene, für die Erfindung nicht entscheidend, Art erfolgen. Die Regalböden können auswechselbar sein, wobei das Auswechseln auf beliebige Weise erfolgen kann. Die Werkzeuge können auch einzeln in die nicht auszuwechselnden Böden eingewechselt werden. Allein wesentlich ist, daß die Regalböden wahlweise mit gewünschten Werkzeugen versehen bzw. Werkzeuge aus den Regalböden ausgewechselt werden können.

Claims (7)

1. Flexibles Fertigungssystem für spanabhebende Werkstückbearbeitung, mit einer portalartigen Führungsbahn längs eines oder mehrerer Werkzeugregale, in dessen bzw. deren Ausnehmungen die Werkzeuge gehalten sind und entlang welchem bzw. welchen eine an der Führungsbahn bewegbare Vorrichtung zum Ergreifen und Transportieren der Werkzeuge zu einer Übergabestation an einem Maschinenmagazin der Werkzeugmaschinen verfahrbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsbahn (Laufschiene 8) unmittelbar hinter den in einer Reihe aufgestellten Werkzeugmaschinen (WM) angeordnet ist, daß die Regale (1) waagerechte, die Werkzeuge (WZ) in senkrechter Stellung aufnehmende Regalböden (3) aufweisen und gekennzeichnet durch eine die Werkzeuge (WZ) senkrecht transportierende Transportvorrichtung (TR) sowie eine neue und gebrauchte Werkzeuge gleichzeitig erfassende und in zwei aufeinander rechtwinklige Ebenen schwenkende Wechselvorrichtung (S) an der Übergabestation (Ü), in der die Werkzeuge unmittelbar aus der Transportvorrichtung (TR) in das Maschinenmagazin (MG) mit horizontaler Werkzeugstellung und umgekehrt übergeben werden.

2. Flexibles Fertigungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Regale (1) in zwei parallelen, zwischen sich eine Gasse (G) bildenden Reihen aufgestellt sind, zwischen denen die Werkzeuge (WZ) an der Transporteinrichtung (TR) hängend transportiert werden.

3. Flexibles Fertigungssystem nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Transporteinrichtung (TR) aus einem an der Führungsbahn hängenden Doppelarm mit zwei an ihren Enden gegeneinander schwenkbaren horizontalen Armteilen (14, 15) besteht.

4. Flexibles Fertigungssystem nach Anspruch 1 und einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwenkvorrichtung (S) aus zwei Greiferarmen (22, 23) und einem diese verbindenden Kopf (21) besteht, wobei die Greiferarme um 90° gegeneinander verschränkt sind, und der die Schwenkachse (25) des Kopfes (21) unter einen Winkel von 45° gegen die beiden, durch die Ausgangsstellungen der zu wechselnden Werkzeuge bestimmten Ebenen geneigt ist.

5. Flexibles Fertigungssystem nach Anspruch 1 und einem der Ansprüche 2 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkzeugmagazin (MG) ein die Werkzeuge (WZ) in horizontaler und parallel zu der Führungsbahn (8) gelegener Stellung aufnehmendes Ketten- oder Radmagazin ist.

6. Flexibles Fertigungssystem nach Anspruch 1 und einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Regalreihen (A, B) von ihren Außenseiten frei zugänglich sind und die Regalböden (3) von diesen Außenseiten her einzeln in die Regale (1) einsetzbar sind.

7. Flexibles Fertigungssystem nach Anspruch 1 und einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Transporteinrichtung (TR), die Regalböden (3) und die Schwenkvorrichtung (S) in einer einen mannshohen Freiraum unterhalb der hängenden Werkzeuge (WZ) belassenden Höhe angeordnet sind.