DE9312897U1 - Einrichtung zum Be- und Entladen von Maschinen - Google Patents

Einrichtung zum Be- und Entladen von Maschinen

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Description

Schmidt Handlina Gesellschaft für Handhabunastechnik mbH 7149 Freibera/ Neckar
Einrichtung zum Be- und Entladen von Maschinen
Stand der Technik
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Be- und Entladen von Maschinen nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.
In der Fertigungsindustrie werden bevorzugt Werkzeugmaschinen, insbesondere Bearbeitungszentren eingesetzt, die eine komplette Bearbeitung eines Werkstücks ermöglichen. Dazu ist eine Vielzahl von unterschiedlichen Werkzeugen erforderlich, die in Magazinen der Werkzeugmaschinen bevorratet sind. Durch bspw. Verschleiß von Werkzeugen oder durch Programmanderungen kann ein Tausch von Werkzeugen erforderlich sein. Oftmals ist eine Vielzahl von zu wechseln, die in ihrer Gesamtheit sehr schwer sind. Das manuelle Wechseln ist somit nicht nur sehr zeitraubend, sondern auch inhuman und sehr unfallträchtig. Eine schnelle Ermüdung des Werkers, insbesondere durch die Handhabung von
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schweren Werkzeugen kann ferner die Gefahr von Unfällen beträchtlich erhöhen.
Hier sind bereits Einrichtungen zum Be- und Entladen von Werkzeugmaschinen bekannt, die direkt an den Werkzeugmaschinen, insbesondere Bearbeitungszentren vorgesehen sind. Diese Anordnung ist sehr kostenintensiv, selbst dann, wenn bspw. eine Greifereinrichtung für zwei benachbarte Bearbeitungszentren einsetzbar wäre. Ferner ist durch die Be- und Entladeeinrichtung ein erhöhter Platzbedarf erforderlich, wobei zusätzlich die Zugänglichkeit durch eine derartige Einrichtung für z.B. Serviceleistungen oder dgl. an der Maschine eingeschränkt sein kann.
Desweiteren sind externe Handhabungsanlagen bekannt, die zum Bestücken von Werkzeugmaschinen vorgesehen sind. Diese können über ein Schienensystem den jeweiligen Maschinen zuordenbar sein. Problematisch dabei ist, daß diese Systeme starr sind und Neuerungen bzw. Änderungen des Maschinenparks schwer umrüstbar sind. Ferner ist die Flexibilität der Schienensysteme durch die vorgegebenen Wege eingeschränkt.
Vorteile der Erfindung
Die erfindungsgemäße Einrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß eine einfache, flexible und ergonomische Handhabung ermöglicht ist. Dazu ist eine mobile Handhabungsanlage vorgesehen, die den unterschiedlichen BearbeitungsZentren schnell und einfach auf direktestem Wege zuführbar ist. Gleichzeitig ist ein ergonomisches Be- und Entladen bzw. Wechseln von Werkzeugen ermöglicht. Der Werker kann das Werkzeug über eine an einer Positioniereinrichtung angebrachten Greifereinheit be- und entladen. Somit ist ein
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ermüdungsfreies und humanes Arbeiten möglich und ein hohes Maß an Sicherheit erzielt.
Ferner kann durch den Einsatz dieser Einrichtung eine an jeder Maschine, bzw an jedem BearbeitungsZentrum oder dgl.vorgesehene Einrichtung zum Be- und Entladen entfallen und eingespart werden. Durch die fahrbare Einrichtung kann unabhängig von der Aufstellung und der Art der Maschine ein Auswechseln von Werkzeugen möglich sein. Diese Flexibilität zeichnet die Wirtschaftlichkeit der Einrichtung aus.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist es, daß das Flurförderzeug manuell zu steuern und zu betätigen ist. Dadurch kann auf starre Systeme wie Schienentransportsysteme oder Leitsystem für fahrerloser Transportsysteme (FTS) verzichtet werden. Dies ist insbesondere bei kleineren und mittleren Maschinenparks von Vorteil, für die eine Vollautomatisierung unrentabel wäre. Ferner kann der das Flurförderzeug steuernde Werker nach dem Werkzeugwechsel den Maschinenzustand und die Arbeitsbereitschaft kontrollieren.
Das Flurförderzeug ist vorzugsweise als Hubwagen ausgebildet und über eine Handdeichselsteuerung bedienbar. Diese kann von einer Fahrbereichsstellung in eine Bremsbereichstellung übergeführt werden.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß das Flur förderzeug eine im wesentlichen senkrechte Säule aufweist, deren oberes Ende die Positioniereinrichtung aufnimmt. Deren Höhe ist vorteilhafterweise so bemessen, daß ein gefahrenloses Schwenken der Positioniereinrichtung weit oberhalb des Kopfes eines Werkers erfolgt. Der Schwenkbereich der Positioniereinrichtung ist durch die Größe der
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DoppeIgelenkarme bestimmt, wobei ein Aktionsradius bis zu 2 m, vorzugsweise 1 m bis 1,5 m, vorgesehen sein kann.
Vorteilhafterweise weist diese Positioniereinrichtung in einer horizontalen Ebene schwenkbare Doppelgelenkarme auf, die an ihrem der Säule gegenüberliegenden Ende ein Hubelement in einer vertikal bewegbaren Hubachse aufnehmen. Dadurch kann die Positioniereinrichtung in den drei Raumkoordinaten frei bewegbar sein.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist zwischen der Greifereinheit und dem Hubelement ein Bedienelement vorgesehen, welches zur Ansteuerung der Positioniereinrichtung und der Greifereinheit dient. Es kann auch vorgesehen sein, daß die Greifereinheit direkt an dem Hubelement bzw. der Positioniereinrichtung angebracht ist und das Bedienelement extern auf dem Flurförderzeug angeordnet ist. Das Bedienelement ist vorteilhafterweise an dem unteren Ende des Hubelementes angeordnet. Die Arbeitshöhe des Hubelementes ist zwischen 0,5 und 1,7 m, insbesondere 0,6 bis 1,4 m vorgesehen. Dadurch ist eine noch günstigere Bedienbarkeit des Bedienelementes gegeben. Dies wird durch die drehbare, vertikale Hubachse weiter begünstigt.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Greifereinheit ein Paar, vorzugsweise schwenkbare Greiferzangen aufweist, mit denen die Werkzeuge bzw. deren Aufnahmen gegriffen werden können. Ferner ist die Greifereinheit um eine horizontale Achse schwenkbar, so daß im Gesamten eine Einrichtung bestehend aus Positioniereinrichtung und Greifereinheit geschaffen ist, die 5 Freiheitsgrade ausweist. Es kann zusätzlich eine drehbare Verbindung zwischen den Komponenten Positioniereinrichtung, Greifereinheit, Bedienelement und Säule vorgesehen sein, so
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daß die Einrichtung &bgr; Freiheitsgrade aufweisen kann und frei im Raum bewegbar ist.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß an der Werkzeugmaschine eine Versorgungsleitung ansteckbar ist, die während der Handhabung des auszuwechselnden oder zu be- und entladenden Werkzeuges die Positioniereinrichtung und Greifereinheit mit einem Arbeitsstrom versorgt. Somit ist das zusätzliche Mitführen von schweren und ausladenden Energiespeichern nicht erforderlich. Es kann ferner vorgesehen sein, daß die Einrichtung, insbesondere das Flurförderzeug, Andockelemente aufweist, die das Flurförderzeug in einer günstigen Position zum Be- und Entladen zu den Bearbeitungszentren positionieren und gleichzeitig die Versorgung mit Arbeitsstrom ermöglichen können.
Dieses Werkzeugmagazin ist vorteilhafterweise als fahrbarer Werkzeugträgerwagen ausgebildet, der an das Flurförderzeug ankoppelbar ist und von diesem mitgeführt werden kann. Somit können einzelne Werkzeugträgerwagen mit Werkzeugen vorbestückt werden, wodurch ein einfacher Austausch der Werkzeugträgerwagen einen hohen Bereitschaftsgrad des Flurförderzeugs bewirken kann.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist vorgesehen, daß der Werkzeugträgerwagen von einem an dem Flur förder zeug vorgesehenen Ausleger aufgenommen oder untergriffen werden kann und vorzugsweise über eine Schnellverbindung mit damit fest verbindbar ist.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß eine Lesestation auf dem Werkzeugmagazin oder an dem Flurförderzeug vorgesehen ist, so daß Betriebsdaten, wie bspw. welches Werkzeug an welcher Bearbeitungsmaschine zu
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welchem Zeitpunkt ausgetauscht bzw. be- und entladen wird, erfaßt werden kann.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist vorgesehen, daß das Flurförderzeug einen Batterieantrieb aufweist. Dadurch ist eine autarke Handhabungseinrichtung mit einer großen Mobilität geschaffen. Zur Aufladung des Flurförderzeuges ist ein zentral zu den Werkzeugmaschinen und ggf. zum Lager von Werkzeugen angeordnete Ladestation vorgesehen. Die große Batteriekapazität gibt der Einrichtung eine ausreichende Sicherheit zu deren Handhabung.
Ferner kann vorgesehen sein, daß die Positioniereinrichtung und Greifereinheit ebenfalls über denselben Energiespeicher angetrieben werden.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung, den Zeichnungen und den Ansprüchen entnehmbar.
Zeichnung
Ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung ist in der Zeichnung als vereinfachte Seitenansicht in Be- und Entladeposition an einer Werkzeugmaschine dargestellt und im folgenden näher beschrieben.
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Beschreibung des Ausführuncrsbeispiels
Figur 1 zeigt eine schematische Seitenansicht einer Einrichtung 1, die an einer Werkzeugmaschine 3, insbesondere an einem Bearbeitungszentrum in einer Be- und Entladeposition angeordnet ist. Die Einrichtung 1 zum Be- und Entladen von Werkzeugmaschinen 3 mit Werkzeugen 2 weist ein batteriebetriebenes Flurförderzeug 6 auf, das als Hubwagen ausgebildet ist. Die Größe des Hubwagens 6 bestimmt die zu handhabenden Massen über eine damit verbundene Positioniereinrichtung 5 und Greifereinheit 6.
Das Flurförderzeug 6 nimmt über eine vertikale Säule 7 an deren oberen Ende die Positioniereinrichtung 5 auf. Diese ist aus Doppelgelenkarmen 8 gebildet, die um die Achsen I und II schwenkbar mit der Säule 7 verbunden sind. Die Doppelgelenkarme 8 sind motorisch angetrieben und in einer horizontalen Ebene, die wenigstens in einer Höhe von 1,9 m vom Boden beabstandet ist, schwenkbar. Der maximale Schwenkradius ist von der Größe der Gelenkarme 8, der zuhandhabenden Werkzeuge 2 sowie von der Standfestigkeit des Flurförderzeuges 6 abhängig. Der Schwenkradius, der im Ausführungsbeispiel 1,2 m beträgt, ist vorteilhafterweise größer als die Standfläche des Flurförderzeuges 6, so daß ein Zugriff auf die in den Werkzeugmaschinen angeordneten Magazinen möglich ist. An dem der Säule 7 entgegengesetzten Ende des Doppelgelenkarmes 8 ist in einer vertikalen Hubachse IV ein Hubelement 10 angebracht. Dieses ist drehbar und längs der Achse IV höheneinstellbar. Der Hubweg umfaßt einen Bereich von 6,6 bis 1,2 m, insbesondere 0,8 m, wobei jedoch der Bereich anwendungsspezifisch größer oder kleiner ausgebildet sein kann.
Am unteren Ende des Hubelementes 10 ist ein Bedienfeld 15 angebracht. An einer Seitenfläche des Bedienfeldes 15 ist
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rechtwinklig zu der vertikalen Achse IV eine um eine horizontale Achse III schwenkbare Greifereinheit 4 angeordnet. Diese Greifereinheit 4 kann über ein Greiferswechselsystem an dem Bedienfeld 15 befestigt sein, so daß mit unterschiedlich ausgebildeten Greiferzangen 12 ausgebildete Greifer für die Handhabung der Werkzeuge 2 eingesetzt werden können. Das Bedienfeld 15 dient zur Steuerung der Achsen I, II, III, IV sowie zu der Hublage des Hubelementes 10 und der Greifereinheit 4. Für den Antrieb der einzelnen Achsen ist während dem Be- und Entladen die Einrichtung 1 über eine Versorgungsleitung 11 mit der Werkzeugmaschine 3 verbunden.
Das Flurförderzeug 6 ist über eine Handdeichsel 16 steuerbar. Es kann ein Werkzeugmagazin 13 aufnehmen und mit sich führen, so daß ein schneller und kompletter Austausch bzw. ein Be- und Entladen von Werkzeugen 2 erfolgen kann. Das Werkzeugmagazin 13 ist auf einen Werkzeugträgerwagen 19 angeordnet. Ein Ausleger 18 des Flurförderzeugs 6 uritergreift den Werkzeugträgerwagen 19 und nimmt diesen auf. Er kann aber auch nur durch den Ausleger 18 geführt werden. Eine Schnellverbindung sichert den Werkzeugträgerwagen 19 an dem Flurförderzeug 6 bzw. an der Säule 7.
Auf dem Werkzeugmagazin 13 ist eine Lesestation 14 angeordnet. Die aus dem Magazin 13 entnommenen oder hinzugefügten Werkzeuge 2 können damit registriert werden und die erforderlichen Daten bzgl. der jeweiligen Werkzeugmaschine 3 erfaßt werden.
Nachfolgend sind die einzelnen Arbeitsschritte für ein Werkzeugwechsel aufgeführt:
Der Werker 1 fährt die Einrichtung 1, die über eine Handdeichsel 16 des Flurförderzeuges 6 steuerbar ist, zu der
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entsprechenden Werkzeugmaschine 3. Nachdem die Einrichtung durch eventuelle Andockmittel unterstützt an der Werkzeugmaschine 3 positioniert ist, wird eine Versorgungsleitung 11 zur Antrieb von Positioniereinheit 5 und Greifereinheit 4 an der Werkzeugmaschine 3 eingesteckt. Der Werker steuert die Positioniereinheit 5 über das Bedienfeld 15 an, so daß der Greifereinheit 4 einen Werkzeugmagazin 17 der Werkzeugmaschine 3 zugeführt wird. Der Greifer der Greifereinheit 4 entnimmt ein Werkzeug 2 mit Werkzeugaufnahme aus dem Magazin 17. Durch Schwenken der Achsen I, II, III und IV sowie durch Betätigen des Hubelements 10 wird das Werkzeug 2 zu dem durch das Flurförderzeug 6 mitgeführten Werkzeugmagazin 13 hingeschwenkt. Gleichzeitig wird die Greiferachse III in eine vertikale Position geschwenkt, so daß dieses zunächst an der Lesestation 14 zum Einlesen der Daten vorbeigeführt wird. Nach Aufnahme der Daten erfolgt ein Ablegen des Werkzeuges 2 in einer Aufnahme des Werkzeugmagazins 13.
Zum Bestücken der Werkzeugmaschine 3 mit einem neuen Werkzeug 2 wird ein entsprechendes Werkzeug 2 aus dem Werkzeugmagazin 13 entnommen, und kann wiederum zur Datenerfassung an der Lesestation 15 vorbeigeführt werden. Anschließend wird es in einer freien Aufnahme des Werkzeugmagazins 17 abgelegt. Die dazu erforderlichen Befehle zur Steuerung der Achsen I, II, III und IV werden von dem Werker eingegeben. Nach dem Ablegen des Werkzeugs 2 in dem Magazin 17 werden die Positioniereinrichtung 5 und Greifereinheit 4 in eine transportbereite Grundposition geführt. Dabei sind die Doppelgelenkarme 8 eingeschwenkt, so daß der Körperschwerpunkt von Positioniereinrichtung 5 und Greifereinheit 4 möglichst nahe der Säule 7 für eine sichere Fahrt vorgesehen sind.Diese Grundposition bzw. Nullage kann zur Erhöhung der Betriebssicherheit vorzugsweise elektrisch abgesichert sein. Erst bei Erreichen dieser Nullage, die
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durch Endlagenschalter oder dgl. überwacht sein kann, kann die Be- und Entladeeinrichtung 1 für den Fahrbetrieb freigegeben werden. Nach Abziehen des Steckers der Versorgungsleitung 11 kann das Flurförderzeug 6 zur einer Ladestation oder der nächsten Werkzeugmaschine 3 als auch zu einer Werkzeuginstandhaltung gefahren werden.
Diese Handhabungseinrichtung 1 erfordert keine körperlich anstrengende Arbeit des Werkers. Es können im wesentlich mit Werkzeugen 2 bestückte Werkzeugaufnahmen bis zu 60 daN be- und entladen werden. Diese fahrbare Handhabungseinrichtung 1 trägt erheblich zur Arbeitssicherheit durch Verringerung des Unfallrisikos bei. Die autarke Einrichtung 1 kann insbesondere bedarfsorientiert zu der jeweiligen Werkzeugmaschine 3 hingeführt werden und steigert die Wirtschaftlichkeit.
Alle in der Beschreibung, den nachfolgenden Ansprüchen und der Zeichnung dargestellten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich sein.
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Bezugszeicheniiste
1 Handhabungsanlage
2 Werkzeuge
3 Werkzeugmaschine
4 Greifereinheit
5 Positioniervorrichtur.g
6 Flurförderzeug
7 Säule
8 Doppelgelenkarme
9 Hubachse
10 Hubelement
11 Versorgungsleitung
12 Greiferzangen
13 Werkz eugmaga &zgr; in
14 Lesestation
15 Bedienfeld
16 Handdeichsel
17 Werkzeug
18 Ausleger
19 Werkz eugtragerwagen

Claims (14)

Ansprüche
1. Einrichtung (1) zum Be- und Entladen von Maschinen, wie Werkzeugmaschinen {3) oder dgl. mit Werkzeugen (2)
- mit einer Greifereinheit (4) und
mit einer die Greifereinheit (4) tragenden Positioniereinrichtung (5),
dadurch gekennzeichnet, daß die an den jeweiligen Maschinen (3) mittels der Positioniereinrichtung (5) positionierbare Greifereinheit (4) mit einem fahrbaren Flurförderzeug (6) verbunden ist.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine manuelle Steuerung des fahrbaren Flurförderzeugs (6) vorgesehen ist.
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3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Flurförderzeug (6) eine im wesentlichen senkrechte Säule (7) vorgesehen ist, deren oberes Ende die Positioniereinrichtung (5) schwenkbar aufnimmt.
4. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Positioniereinrichtung (5) in einer horizontalen Ebene schwenkbare, vorzugsweise motorisch angetriebene Doppelgelenkarme (8) aufweist und an einem frei schwenkbarem Ende des Doppelgelenkarmes (8) ein Hubelement {10) in einer vertikalen Hubachse (IV) aufnimmt.
5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Greifereinheit (4) im wesentlichen rechtwinklig zu dem Hubelement (10) angeordnet ist und um die Hubachse (IV) schwenkbar und/oder entlang dieser höheneinstellbar ist.
6. Einrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein die Greifereinheit (4) tragendes Bedienfeld (15) an dem Hubelement (10) vorgesehen ist.
7. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Greifereinheit (4) ein Paar, vorzugsweise schwenkbare Greiferzangen (12) aufweist und um eine horizontale Achse (III) schwenkbar ist.
8. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine an der Werkzeugmaschine (3) anbringbare Versorgungsleitung (11) vorgesehen ist, die die Greifereinheit (4) und Positioniereinrichtung (5) mit einem Arbeitsstrom zum Be- und Entladen von Werkzeugen (2) versorgt.
9. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Flurförderzeug (6) ein Werkzeugmagazin (13) mit Werkzeug (2) für die Maschine (3) angeordnet ist.
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10. Einrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkzeugmagazin (13) als Werkzeugträgerwagen (Hund) (19) ausgebildet und an das Flurförderzeug (6) ankoppelbar ist.
11. Einrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Flurförderzeug (6) einen das Werkzeugmagazin (13) untergreifenden Ausleger (18) aufweist.
12. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Flurförderzeug (6) , insbesondere an dem Werkzeugmagazin (13) eine Lesestation (14) angeordnet ist.
13. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Flurförderzeug (6) einen Batterieantrieb aufweist.
14. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens die Positioniereinrichtung (5) zur Freigabe des Fahrbetriebs des Flurförderzeugs (6) in einer Grundposition angeordnet ist.
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