DE3713868A1 - Lager- und transporteinrichtung fuer flexible fertigungssysteme - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Lager- und Transporteinrichtung für flexible Fertigungssysteme nach dem Oberbegriff des Hauptanspruches.

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 den sich bei der Bearbeitung mitbewegenden, maschineneigenen Werkzeugmagazinen 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.

Diesen bekannten Fertigungseinrichtungen und Vorrichtungen gegenüber besteht die Aufgabe der Erfindung darin, eine Lager- und Transporteinrichtung der gattungsgemäßen Art zu schaffen, bei der die Werkzeuge mit konstruktiv einfachen Mitteln zeit- und raumsparend von dem Regal bzw. den Regalen an die Bearbeitungsmaschinen 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 der Schwenkarm in seiner Anordnung und Ausbildung sowohl die Entnahme des Werkzeugs aus dem Regal bzw. den Regalen und das gleichzeitige Bewegen in die Transportbahn erlauben. Es bedarf daher nur zweier Bewegungen des Armes, - des Verschwenkens und des geradlinigen Verfahrens des das Werkzeug tragenden Armes, um das Werkzeug aus dem Regal an die Übergabestation zu bringen. Damit entfällt eine dreiteilige Bewegung des Werkzeugs - das Herausheben oder -nehmen des Werkzeuges aus dem Regal, das Verbringen in oder auf den geradlinigen Transportweg und letztlich der Transport bis zur Werkzeugübergabestelle. Gleiches gilt vom umgekehrten Weg des Werkzeuges. -

Besonders vorteilhaft ist die Ausbildung des Schwenkarmes als zweiteiliger Arm, da hierbei das Werkzeug an einem kleinen Hebelarm hängend einen kurzen geradlinigen oder annähernd geradlinigen Weg senkrecht zur Transportrichtung entlang dem Regal oder in der Gasse zwischen zwei sich gegenüberliegenden Regalen nimmt.

Auf der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Einrichtung dargestellt, und zwar zeigt

Fig. 1 eine Seitenansicht der Lager- und Transporteinrichtung,

Fig. 2 einen Vertikalschnitt durch den Lagerteil der Einrichtung mit Blick auf den Transportteil der Einrichtung,

Fig. 3 eine Draufsicht auf die Lager- und Transporteinrichtung nach der Erfindung und

Fig. 4 bis 6 die Bewegung eines zweiteiligen Schwenkarmes und den Weg des Werkzeuges aus einem Regal in den Transportweg längs eines Regals oder in die Gasse zwischen zwei sich gegenüberliegenden Regalen.

Der Lagerteil L der erfindungsgemäßen Lager- und Transporteinrichtung weist eine Reihe nebeneinanderstehender und vorzugsweise unmittelbar hinter den Bearbeitungsmaschinen vorgesehener Regalsäulen 1 auf, wobei die Maschinen gleichfalls in einer Reihe nebeneinander angeordnet sind. Diese Säulen stehen in einem Abstand a voneinander, der der Länge von Regalböden 2 entspricht. Die Enden 2 a der Regalböden sind in nicht dargestellter Weise an den Säulen 1 in einer Höhe H gehalten, deren Bedeutung nachstehend noch erklärt wird. Die Regalböden 2 weisen Ausnehmungen 3 an ihrer einen Kante 2 b auf, die in einer Reihe nebeneinanderliegend derart vorgesehen sind, daß sie die Werkzeuge in Reihe nebeneinander tragen können. Die Teile 1, 2 bilden jeweils ein Regal R.

Die Säulen 1 weisen eine den Stützen 4 des Regalbodens 2 entsprechende Stütze 5 auf, die einen galgenförmigen Arm 6 abstützt. An diesem ist senkrecht ein Tragteil 7 angeordnet, der eine längsverlaufende Führungsschiene 8 an seinem unteren Ende trägt, so daß die Führungsschiene sich parallel zu den Regalböden 2 erstreckt. Auf der Oberseite 9 der Schiene 8 rollen an deren Längsrädern zwei Paare von Laufrollen 10, 11 ab, an denen zwei gegenüberliegende, die Schiene 8 beidseitig umschließende Wangen 12, 13 angebracht sind. Diese halten zwischen ihrem unteren Ende einen Drehkopf 14, der an seiner Unterseite als Vertikallager einen Armteil 15 schwenkbar trägt. Dieser weist an seinem freien Ende einen weiteren Armteil 16 schwenkbar auf, wobei die beiden Armteile 15, 16 knicksteif miteinander und in horizontalen Ebenen schwenkbar sind. Das freie Ende des Armes 16 weist eine Ausnehmung 17 zur Aufnahme eines Werkzeugbunds 18 auf.

Wie Fig. 2 verdeutlicht, können die beiden Arme 15, 16 in eine Lage 15′, 16′ verschwenkt werden, so daß ein Werkzeug WZ in einen Boden 2 in die Lage WZ′ und umgekehrt ebenso gebracht werden kann wie auch aus einer Stellung WZ′′ in einen unten noch näher beschriebenen, dem Regalboden 2 gegenüberliegenden Boden 22 in die Stellung WZ′ und umgekehrt zu bringen ist.

In Fig. 4 ist die Ausgangsstellung der Arme 15, 16 dargestellt, wobei die Längsmittelachse des Armes 15 einen Winkel α von z. B. 60° mit der Linie 19 einschließt, die den geraden Bewegungsweg des Werkzeugs WZ längs der Regale 2 und 22 darstellt. Der Winkel β zwischen der Linie 19 und der Längsmittelachse des Armes 16 schließt einen Winkel von 90° ein, wobei der Abstand f der beiden Schwenkachsen 20, 21 des Armes 15 zu dem Abstand g der gemeinsamen Schwenkachse 21 zu der senkrechten Mittelachse K des Werkzeugs WZ im Verhältnis z. B. 2 : 1 steht. Die Teile 15, 16 und WZ nehmen die in Fig. 4 bis 6 gezeigten Stellungen 15-15b, 16-16 b und WZ-WZb ein, wobei Fig. 5 die zweite Schwenkstellung und Fig. 6 die Transportstellung der Teile darstellen.

Das Werkzeug WZ wird an einem kurzen Hebelarm über einen kleinen geraden Weg bewegt, so daß das Verbringen des Werkzeugs WZ in die Transportebene E zeitsparend und problemlos erfolgen kann. Nicht unwesentlich hierbei ist, der gerade Weg des Werkzeugs, der u. a. auch die Form der Ausnehmungen vereinfacht und begünstigt. Trotz des Schwenkens der Arme 15, 16 erfolgt eine Bewegung des Werkzeugs auf zwei im wesentlichen senkrecht zueinander stehenden Koordinaten.

Das Verbringen eines Werkzeugs aus einem Regal 2 in eine Übergabestellung eines Werkzeugs WZ z. B. in einen weiteren Werkzeugaufnahmeteil erfolgt an einer Übergabestelle Ü, an der die Regalreihe mit den Regalen 2 unterbrochen ist (Fig. 3).

Den Regalen 2 können parallel gerichtete Regale 22 gegenüberstehen, deren Ausnehmungen 23 gegen die Regale 2 hin offen sind. Beide im Abstand B angeordnete Regalreihen R, R′ bilden zwischen sich eine Gasse G, in deren Längsmittelebene die Führungsschiene 8, die auch die Bewegungsebene E der Schwenkachse 20 des Armes 15 ist, gelegen ist.

Die Übergabestellung der Arme 15, 16 und eines Werkzeugs ist bei der Entnahme aus den Regalreihen R, R′ mit den Regalen 2 und 22 dieselbe.

Die Transporteinrichtung kann bei Anwendung eines einseitigen Regals oder mehrerer paralleler Regale R, R′ eine Bewegung in der Ebene E vollführen. Die Transporteinrichtung kann daher Werkzeuge entweder aus dem linken Regal oder aus dem rechten Regal beidseitig einer Regalgasse G entnehmen und sie in die Transportebene E in dieser Gasse und umgekehrt bringen.

An dem Drehkopf 14 sind direkt oder über seitlichen Wangen 12 zwei Motoren 24, 25 angeordnet, die von einer flexiblen Leitung 26 gespeist werden. Während der eine Motor die Bewegung der Transporteinrichtung längs der Schiene 8 bewirkt, sorgt der Motor 25 für die Drehbewegung der Arme 15 und 16. Die Leitung 26 umfaßt auch die Steuereinrichtungen zum Ergreifen der Werkzeugkonen 18 bzw. das Lösen der Werkzeuge von dem Ende des Armes 16.

Die Regale R, R′ sind in einer Höhe H angeordnet, die das Begehen des Raumes A unterhalb der Werkzeuge WZ an den Regalen R, R′ bzw. unterhalb des Transportweges in der Ebene E erlaubt.

Wie Fig. 2 und 3 erkennen lassen, ist der Zwischenraum B zweier auf gleicher Höhe gegenüberliegender Regale R, R′ derart gewählt, daß die Werkzeuge WZ in ihrer Ruhestellung an den Regalen und auf dem Transportweg in der Ebene E nur einen geringen Abstand ST voneinander haben. Der Zwischenraum B entspricht vorzugsweise dem zweifachen Durchmesser der umfangsgrößten Werkzeuge zuzüglich des kleinen Abstandes ST.

Vorstehendes läßt sich erkennen, daß die Lager- und Transporteinrichtung nach der Erfindung lediglich zweier Bewegungen des Werkzeuges WZ bedarf, nämlich eine Bewegung auf dem Weg 19 in eine Stellung in der Transportebene E und der Transportbewegung in dieser Ebene selbst. Gleiches gilt vom umgekehrten Vorgang des Einordnens eines von der Übergabestation herangeführten Werkzeugs in eines der Regale.

Durch die hängende Lage der Werkzeuge ergibt sich eine raumsparende Anordnung der Teile in der Breite beim Transport und bei der Lagerung der Werkzeuge.

Die Schwenkbewegung zu beiden Seiten der mittigen Bewegungsebene E in der Gasse G eines oder beider Schwenkarme 15, 16 erfolgt vorzugsweise mittels eines Maltheserkreuzantriebs.

Die Führungsschiene 8 braucht nicht zwangsnotwendig mittig über der Gasse G zu verlaufen, wesentlich ist nur, daß die Schwenkachse 20 in der Ausgangs- und in der Transportstellung auf der Mittellinie der Gasse sich befindet. Auch können die Arme 15, 16 auf andere Weise an einer Führungsschiene geführt werden, vor allem auch derart, daß, falls die Schiene zusätzlich kurvenförmig verlegt ist, die Arme um diese Kurve verfahren werden können und ferner die Arme stets eine genaue Position, insbesondere des Endes des Armes 16, erhalten.

Claims (11)

1. Lager- und Transporteinrichtung für flexible Fertigungssysteme für spanabhebende Werkstückbearbeitung, mit einer portalartigen Führungsbahn längs eines Werkzeugregals, in dessen Ausnehmunen die Werkzeuge gehalten sind und entlang welchem eine an der Führungsbahn bewegbare Vorrichtung zum Ergreifen und Transportieren der Werkzeuge zu Werkzeugmaschinen verfahrbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkzeugregal (R) die Werkzeuge (WZ) in vertikaler Stellung aufnimmt und daß an der Vorrichtung (12-16) zum Ergreifen und Transportieren der Werkzeuge ein ausschließlich in horizontaler Ebene schwenkbarer, an der Führungsbahn (8) längsbewegbarer und die Werkzeuge (WZ) aus ihrer Ausgangsstellung in den Ausnehmungen (3) des Regals (R) in die Bewegungsbahn längs des Regals und umgekehrt und zu und von einer Übergabestation transportierender verschwenkbarer Arm angeordnet ist.

2. Lager- und Transporteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkzeuge (WZ) in einer zur Führungsbahn (8) der Transporteinrichtung (12-16) parallelen Reihe mit gegen diese Bahn offenen Ausnehmungen (3) des Regals (2) hängen und die Transportvorrichtung an einer oberhalb der Bewegungsbahn der Werkzeuge (WZ) angeordneten Schiene (8) bewegbar ist.

3. Lager- und Transporteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Regal (R) eine Ständerreihe (1) aufweist und daß die die Führungsbahn bildende Schiene (8) an einem galgenartigen Abschnitt der Ständer angeordnet ist.

4. Lager- Transporteinrichtung nach Anspruch 1 und einem der Ansprüche 2 oder 3, bei der zwei Regale eine Gasse zwischen sich bilden, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsbahn (8) der Transporteinrichtung oberhalb der Gasse (G) zwischen den Regalen (R, R′) angeordnet und der Schwenkarm (15, 16) gleichmäßig nach beiden Seiten aus seiner in Transportrichtung gelegenen Stellung schwenkbar ist.

5. Lager- und Transporteinrichtung nach Anspruch 1 und einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwenkarm (15, 16) als Doppelarm ausgebildet ist, wobei die beiden Armteile (15, 16) an ihren einander benachbarten Enden drehbar und knicksteif miteinander verbunden sind.

6. Lager- und Transporteinrichtung nach Anspruch 1 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Armteile (15, 16) des Doppelarmes einen Abstand ihrer Drehachsen von ungefährt 2 : 1 haben.

7. Lager- und Transporteinrichtung nach Anspruch 1 und einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß beim Längsverfahren der Transportvorrichtung die beiden Armteile (15, 16) des Doppelarmes deckungsgleich übereinanderliegen und in der Greifer- oder Ablagestellung einen stumpfen Winkel zwischen sich bilden.

8. Lager- und Transporteinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand (b) zweier parallel zueinander gelegener, auf gleicher Höhe gelegener Regale (R, R′) dem zweifachen Durchmesser der umfangsgrößten Werkzeuge zuzüglich eines Bewegungsabstandes (ST) entspricht.

9. Lager- und Transporteinrichtung nach Anspruch 1 und einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Regale oberhalb Mannshöhe angeordnet und der Raum unterhalb der Regale und des Verfahrwegs des Schwenkarmes (15, 16) begehbar ist.

10. Lager- und Transporteinrichtung nach Anspruch 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Doppelarm (15, 16) die Werkzeuge (WZ) geradlinig oder annähernd geradlinig aus den Ausnehmungen (3) der Regalböden (2) in die Bewegungsbahn in Längsrichtung der Gase (G) und zurück transportiert.

11. Lager- und Transporteinrichtung nach Anspruch 1 und einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwenkbewegung beidseits der Transportebene (E) eines oder beider Schwenkarme (15, 16) mittels eines Maltheserkreuzantriebs erfolgt.