EP4232218A1 - Werkzeugmaschine zur umformenden herstellung eines artikels und verfahren zur herstellung eines artikels - Google Patents

Werkzeugmaschine zur umformenden herstellung eines artikels und verfahren zur herstellung eines artikels

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Publication number
EP4232218A1
EP4232218A1 EP21777729.1A EP21777729A EP4232218A1 EP 4232218 A1 EP4232218 A1 EP 4232218A1 EP 21777729 A EP21777729 A EP 21777729A EP 4232218 A1 EP4232218 A1 EP 4232218A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
tool
article
tools
machine
machine tool
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP21777729.1A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Jörg Avemann
Steven Depper
Dominik Kraus
Robert Wagner
Bernd Wolf
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Carl Freudenberg KG
Original Assignee
Carl Freudenberg KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Carl Freudenberg KG filed Critical Carl Freudenberg KG
Publication of EP4232218A1 publication Critical patent/EP4232218A1/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D37/00—Tools as parts of machines covered by this subclass
    • B21D37/14—Particular arrangements for handling and holding in place complete dies
    • B21D37/145—Die storage magazines
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q3/00—Devices holding, supporting, or positioning work or tools, of a kind normally removable from the machine
    • B23Q3/155—Arrangements for automatic insertion or removal of tools, e.g. combined with manual handling
    • B23Q3/15503—Processes characterized by special sequencing of operations or the like, e.g. for optimizing tool changing time or capacity in tool storage
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D37/00—Tools as parts of machines covered by this subclass
    • B21D37/14—Particular arrangements for handling and holding in place complete dies
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P90/00—Enabling technologies with a potential contribution to greenhouse gas [GHG] emissions mitigation
    • Y02P90/02—Total factory control, e.g. smart factories, flexible manufacturing systems [FMS] or integrated manufacturing systems [IMS]

Definitions

  • the invention relates to a forming machine tool for manufacturing an article, comprising a tool holder, a tool feed, a supply of tools and a control device.
  • the invention also relates to a method for manufacturing an article.
  • Machine tools are used in many different ways in manufacturing technology. With machine tools, semi-finished products, articles or ready-to-sell objects are produced by mechanical processing. Machine tools for metalworking can be provided with different tools, which are tailored to the processing of different materials or the production of a specific article.
  • Known machine tools are, for example, metal-cutting machine tools, such as lathes and milling machines, and forming machine tools, such as presses and punching machines.
  • the stamping process is chipless and is usually carried out on forming machine tools.
  • presses and stamping machines are of comparable design, with stamping machines, in particular automatic stamping machines, being additionally provided with a feed apparatus in comparison to a press.
  • the invention is based on the object of providing a forming machine tool which enables rapid tool changes.
  • the machine tool for the forming production of an article comprises a tool holder, a tool feed, a supply of tools and a control device, the machine tool being set up to select a tool from the supply depending on the article to be produced and to attach it to the tool holder.
  • the tool suitable for producing the article is automatically selected and also attached to the tool holder in an automated manner.
  • the tool can be fastened with mechanical or hydraulic fastening means, the fastening means preferably being in the form of clamping means which cause the tool to be fastened to the tool holder in a non-positive manner.
  • the position of the clamping means can be monitored by the control device.
  • the clamping devices can be equipped with sensors.
  • the method according to the invention is designed for forming machine tools, which also include punching machines in the sense of the present invention or count automatic punching machines.
  • machine tools which also include punching machines in the sense of the present invention or count automatic punching machines.
  • metal-cutting machine tools cost-effective ways of changing tools are already known and can be implemented easily.
  • cutting tools the tools and in particular their interface to the tool holder are often standardized and the processing parameters can be easily regulated, for example by changing the feed and speed of the tool.
  • an automated tool change can be implemented particularly easily in the case of metal-cutting machine tools.
  • the tools can be equipped with a machine-readable code.
  • the code can preferably be read out remotely.
  • a machine-readable code can be read out automatically by a reading device, with the tool type being stored for the code in the control device. This makes it possible for the machine tool to have a supply with a large number of tools, with the tools being able to be transported and read in by a suitable transport device.
  • the code can be read out optically or electromagnetically.
  • the tools are provided with an optically readable code, such as a bar code or a DM code (data matrix code).
  • electromagnetic readability the reading is carried out by active or passive transmitters attached to the tool. For example, RFID tags can be attached to the tools for this purpose.
  • the control device can include an input device for selecting the article.
  • the input device can be implemented by an interface via which electronic article information can be transferred to the machine tool.
  • a work order in the form of a list of different articles to be manufactured is transferred via the input device.
  • the list contains information about the tool required for the production of an item. If an article is to be manufactured from the list, the machine tool can use the list and the tool specified therein to select a tool from the supply of tools and automatically attach it to the tool holder.
  • the control device can comprise a memory, a list of articles to be produced being stored in the memory, a tool and a machine-readable code belonging to the tool being assigned to the articles to be produced.
  • the list can be entered into the control device using the input device.
  • the list is used to assign tools to the items to be manufactured. It is conceivable to generate the list using the input device or to transfer it to the control device via the input device.
  • a reading device for reading out the code can be assigned to the tool feed.
  • the tool supply also preferably includes a transport device for transporting the tools.
  • the transport device can serve to transport the tools and represent the supply of tools at the same time.
  • the transport device can be designed as a conveyor belt on which the tools are arranged. The tools can be transported continuously. The tools pass the reading device and the machine tool automatically selects the tool that is assigned to the article to be manufactured.
  • a separate tool supply can be assigned to the transport device, in which the tools can be stored in an automated manner and from which the tools can be removed in an automated manner. It is also conceivable to use an automated, driverless transport system to transport the tools between the tool store and the tool supply.
  • the tool is then automatically attached to the tool holder. Accordingly, the tools can pass the reading device during transport by means of the transport device, with the reading device detecting the code.
  • the control device can have an input device for selecting the article to be produced, with the control device determining the tool required for the production of the article on the basis of the list. This is automated so that the entire tool change and set-up process is possible without manual intervention.
  • the machine tool can be an automatic stamping machine.
  • stamping machines changing a tool used to be particularly time-consuming, so that only a few tool changes were possible per work shift.
  • the punching tool can be exchanged quickly and automatically. This makes it possible to carry out a significantly higher number of tool changes per shift, so that an economical production of small series is also possible without the need for significant warehousing of manufactured items.
  • an article to be produced and the tool required for production are determined in a first step, in a second step a tool is selected from the supply of tools and in a third step the tool is switched on attached to the tool holder and in a fourth In step 1, article-specific production parameters are provided by the control device. After the article has been manufactured in the predetermined quantity, the tool can be removed from the tool holder in a fifth step and returned to the supply of tools in a sixth step.
  • the machine tool is preferably a punching machine.
  • the stock of tools includes a transport device for transporting the tools and a reading device for reading the codes, which are attached to the punching tools.
  • a list of articles to be manufactured is stored in the controller's memory.
  • a tool and a machine-readable code belonging to the tool are assigned to the articles to be produced.
  • the tools are transported via the transport device and are read out during transport by means of the reading device. If the reading device detects a tool belonging to the article to be manufactured, this is taken from the store and attached to the tool supply. After that, the items can be manufactured.
  • the next item and the associated tool are selected from the list. First, as described above, the previous tool is removed and then the next tool is removed from the supply of tools and attached to the tool holder.
  • FIG. 1 shows a punching machine in the form of an automatic punching machine.
  • Figure 1 shows a machine tool 1, which is presently designed as a stamping machine.
  • the machine tool 1 semi-finished products in the form of sheet metal strips are formed into articles by means of the stamping machine.
  • the Machine tool 1 can be designed, for example, to produce metal support rings for seals from the sheet metal strips.
  • the machine tool 1 comprises a tool holder 2, a tool feed 3, a supply 4 of tools 5 and a control device 6.
  • the tools 5 are equipped with a machine-readable code 7, the code 7 preferably being in the form of a barcode or DM code and thus being optically readable.
  • the control device 6 includes a memory in which a list of articles to be produced can be stored.
  • the type of article to be manufactured, the number of articles to be manufactured, the tool 5 belonging to the articles to be manufactured and a machine-readable code 7 belonging to the tool 5 can be stored in the list.
  • the control device 6 is connected to an input device 8 .
  • the input device 8 has a control panel for selecting articles stored in the memory 1 .
  • the input device 8 is provided with an interface via which lists of articles to be produced can be transferred to the memory.
  • the control unit 6 monitors the manufacturing process and records when a production order has been completed. As soon as a production order is completed, the control unit 6 causes the tool 5 to be changed. For the replacement of the tool 5, method steps and method parameters for the replacement process are stored in the control unit 6.
  • the control unit 6 sends corresponding signals to the tool holder 2, the transport device 9 and the machine tool 1 in order to carry out the necessary movements for the tool exchange.
  • the tool exchange includes parameters for both tool removal and tool installation.
  • the control unit 6 also specifies parameters for the cutting device, which cuts the band-shaped semi-finished product to length.
  • the control unit 6 also causes the correct positioning of the tool 5 and the press ram. Furthermore, the control unit 6 specifies production parameters for the production of the new article, for example the feed rate and the forming rate.
  • control unit 6 contains both parameters for the tool change and for the manufacturing process.
  • the machine tool 1 has a first control unit for the tool change and a second control unit for the production process.
  • Parameters for the tool change are stored in the first control unit and parameters for the production process are stored in the second control unit. Both control units can access a shared memory in which the parameters are stored.
  • the tool supply 3 includes a transport device 9 for transporting the tools 5. In the present case, this is designed as a conveyor belt, with the tools 5 being transported continuously on the transport device 9.
  • the tool supply 3 is also equipped with a reading device 10 for reading out the machine-readable codes 7 attached to the tools 5 .
  • the tools 5 are continuously transported by the transport device 9 until the reading device 10 has detected the tool 5 belonging to the article to be manufactured of the current production order. This is then selected and automatically fed to the tool holder 2 via a feed device belonging to the tool feeder 3 and automatically attached to the tool holder 2 .
  • the set-up time can be shortened if the tools 5 are transported via the transport device 9 and a check is made for each tool 5 that passes through the reading device 10 as to whether a production order for the article assigned to the tool 5 is present. If this is the case, the tool 5 is selected and mounted. If this is not the case, the tools 5 are transported further.
  • the feed device includes pneumatic adjusting means, by which the tools 5 can be moved in the direction of the tool holder 2 .
  • the tool holder 2 comprises hydraulic clamping means, via which the tool 5 can be fastened to the tool holder 2 in a positive and non-positive manner.
  • the clamping means are equipped with sensors and can be controlled via the control device 6 .
  • the next item is taken from the list and the associated tool 5 is attached to the tool holder 2 after the previous tool 5 has been removed.
  • the tool 5 is changed and the production parameters are set automatically and no manual intervention is required.
  • the articles manufactured with the machine tool 1 are mostly supplied to transport containers, for example boxes.
  • the machine tool 1 is provided with an ejection device, for example in the form of a blow-out unit.
  • the control unit 6 can be set up to initiate an exchange of the transport container when a tool change is carried out. This ensures that the manufactured items are stored and transported according to type.
  • the transport containers can be moved in a device comparable to the transport device 9 .
  • the capacity of the transport container depends on the size of the item. Information about the size of the article is stored in the control unit 6 so that the transport container can be automatically replaced when the capacity is exhausted.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Factory Administration (AREA)
  • Mounting, Exchange, And Manufacturing Of Dies (AREA)
  • Multi-Process Working Machines And Systems (AREA)

Abstract

Werkzeugmaschine (1) zur umformenden Herstellung eines Artikels, umfassend eine Werkzeugaufnahme (2), eine Werkzeugzufuhr (3), einen Vorrat (4) von Werkzeugen (5) und eine Steuereinrichtung (6), wobei die Werkzeugmaschine (1) eingerichtet ist, in Abhängigkeit des zu verarbeitenden Artikels aus dem Vorrat (4) ein Werkzeug (5) auszuwählen und an der Werkzeugaufnahme (2) zu befestigen und Verfahren zur Herstellung eines Artikels mit der Werkzeugmaschine.

Description

Werkzeugmaschine zur umformenden Herstellung eines Artikels und Verfahren zur Herstellung eines Artikels
Die Erfindung betrifft eine umformende Werkzeugmaschine zur Herstellung eines Artikels, umfassend eine Werkzeugaufnahme, eine Werkzeugzufuhr, einen Vorrat von Werkzeugen und eine Steuereinrichtung. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung eines Artikels.
In der Fertigungstechnik finden Werkzeugmaschinen vielfältig Einsatz. Mit Werkzeugmaschinen werden Halbzeuge, Artikel oder handelsfertige Gegenstände durch maschinelle Bearbeitung erzeugt. Werkzeugmaschinen zur Metallbearbeitung können dabei mit verschiedenen Werkzeugen versehen werden, welche auf die Verarbeitung verschiedener Werkstoffe oder die Herstellung eines bestimmten Artikels abgestimmt sind. Bekannte Werkzeugmaschinen sind beispielsweise spanabhebende Werkzeugmaschinen, wie Drehmaschinen und Fräsen, sowie umformende Werkzeugmaschinen, wie Pressen und Stanzmaschinen. Das Stanzverfahren ist spanlos und wird in der Regel auf umformenden Werkzeugmaschinen durchgeführt. Dabei sind Pressen und Stanzmaschinen vergleichbar ausgebildet, wobei Stanzmaschinen, insbesondere Stanzautomaten, im Vergleich zu einer Presse zusätzlich mit einem Vorschubapparat versehen sind.
Allgemein ist es bekannt, in Abhängigkeit des herzustellenden Artikels einen Werkzeugwechsel manuell vorzunehmen, was vergleichsweise zeitaufwendig ist. Des Weiteren ist es bekannt, Werkzeugmaschinen mit einer Werkzeugaufnahme auszurüsten, welche mit einem Vorrat von Werkzeugen versehen ist, die durch die Werkzeugaufnahme in eine Arbeitsposition bewegt werden können. Bei diesen Werkzeugmaschinen ist die Auswahl der zur Verfügung stehenden Werkzeuge begrenzt. Des Weiteren ist diese Art der Werkzeugbevorratung nicht für jede Art von Werkzeugmaschinen geeignet. Bekannt sind derartige Werkzeugbevorratungen bei spanabhebenden Werkzeugmaschinen.
Insbesondere bei der Herstellung von Kleinserien umzuformender Artikel ergibt sich dabei das Problem, dass entweder eine Kleinserie hergestellt wird, was mit einem häufigen Werkzeugwechsel einhergeht, oder eine Großserie eines Artikels hergestellt wird, was wiederum mit einer umfangreichen Lagerhaltung der hergestellten Artikel einhergeht. Beides ist mit höheren Kosten verbunden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine umformende Werkzeugmaschine bereitzustellen, welche einen schnellen Werkzeugwechsel ermöglicht.
Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Auf vorteilhafte Ausgestaltungen nehmen die Unteransprüche Bezug.
Zur Lösung der Aufgabe umfasst die Werkzeugmaschine zur umformenden Herstellung eines Artikels eine Werkzeugaufnahme, eine Werkzeugzufuhr, einen Vorrat von Werkzeugen und eine Steuereinrichtung, wobei die Werkzeugmaschine eingerichtet ist, in Abhängigkeit des herzustellenden Artikels aus dem Vorrat ein Werkzeug auszuwählen und an der Werkzeugaufnahme zu befestigen.
Erfindungsgemäß wird dabei das zur Herstellung des Artikels geeignete Werkzeug automatisiert ausgewählt und ebenfalls automatisiert an der Werkzeugaufnahme befestigt. Die Befestigung des Werkzeugs kann dabei mit mechanischen oder hydraulischen Befestigungsmitteln erfolgen, wobei die Befestigungsmittel vorzugsweise als Spannmittel ausgebildet sind, welche eine kraftschlüssige Befestigung des Werkzeugs an der Werkzeugaufnahme bewirken. Die Position der Spannmittel kann dabei durch die Steuereinrichtung überwachbar sein. Dazu können die Spannmittel mit Sensoren ausgerüstet sein.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist dabei für umformende Werkzeugmaschinen ausgebildet, zu welchen im Sinne der vorliegenden Erfindung auch Stanzmaschinen beziehungsweise Stanzautomaten zählen. Bei spanabhebenden Werkzeugmaschinen sind bereits kostengünstige Möglichkeiten der Werkzeugwechsel bekannt und einfach realisierbar. Bei spanabhebenden Werkzeugen sind die Werkzeuge und insbesondere deren Schnittstelle zur Werkzeugaufnahme häufig normiert und die Verarbeitungsparameter einfach regulierbar, beispielsweise durch Veränderung von Vorschub und Drehzahl des Werkzeugs. Dadurch ist bei spanabhebenden Werkzeugmaschinen ein automatisierter Werkzeugwechsel besonders einfach realisierbar.
Bei umformenden Werkzeugmaschinen, zu denen auch Stanzmaschinen und Stanzautomaten zählen, gestaltet sich der Werkzeugwechsel hingegen deutlich schwieriger. Die Werkzeuge sind zumeist sehr schwer und die Werkzeugaufnahme ist mitunter nur sehr schwer erreichbar; es kann beispielsweise eine Überkopfmontage erforderlich sein. Des Weiteren ist eine Vielzahl von Verfahrensparametern einstellbar, beispielsweise der Vorschub, eine sich in Abhängigkeit des Artikels verändernde von dem Werkzeug auf das Halbzeug einwirkende Kraft und die Umformgeschwindigkeit. Ein weiteres Problem ist, dass insbesondere bei Stanzautomaten die Stanzwerkzeuge und deren Schnittstelle zur Werkzeugaufnahme häufig nicht normiert. Dadurch ist in der Regel ein manueller Rüstvorgang erforderlich und automatisierte Wechsel, wie sie bei spanabhebenden Werkzeugmaschinen beispielsweise in Form von Werkzeugrevolvern bereits seit langem bekannt sind, kommen für umformende Werkzeugmaschinen nicht in Betracht.
Die Werkzeuge können mit einem maschinenlesbaren Code ausgerüstet sein. Vorzugsweise ist dabei der Code fernauslesbar. Ein maschinenlesbarer Code kann automatisch durch eine Leseeinrichtung ausgelesen werden, wobei zu dem Code in der Steuereinrichtung der Werkzeugtyp hinterlegt ist. Dadurch ist es möglich, dass die Werkzeugmaschine einen Vorrat mit einer Vielzahl an Werkzeugen aufweist, wobei die Werkzeuge durch eine geeignete Transportvorrichtung transportiert und eingelesen werden können. Dabei kann der Code optisch oder elektromagnetisch auslesbar sein. Im Fall der optischen Auslesbarkeit sind die Werkzeuge mit einem optisch auslesbaren Code, beispielsweise einem Strichcode oder einem DM-Code (Datamatrixcode), versehen. Im Fall der elektromagnetischen Auslesbarkeit erfolgt das Auslesen auf dem Werkzeug angebrachter aktiver oder passiver Sender. Hierzu können beispielsweise RFID-Tags auf den Werkzeugen angebracht sein.
Zur Auswahl des Artikels kann die Steuereinrichtung eine Eingabeeinrichtung umfassen. Dabei kann die Eingabeeinrichtung durch eine Schnittstelle realisiert sein, über welche elektronische Artikelinformationen an die Werkzeugmaschine übergeben werden können. In diesem Zusammenhang ist es auch denkbar, dass über die Eingabeeinrichtung ein Arbeitsauftrag in Form einer Liste verschiedener herzustellender Artikel übergeben wird. Dabei enthält die Liste Informationen zu dem für die Herstellung eines Artikels benötigten Werkzeug. Soll ein Artikel aus der Liste gefertigt werden, kann die Werkzeugmaschine anhand der Liste und des darin vorgegebenen Werkzeugs aus dem Vorrat von Werkzeugen ein Werkzeug auswählen und automatisiert an der Werkzeugaufnahme befestigen.
Die Steuereinrichtung kann einen Speicher umfassen, wobei in dem Speicher eine Liste von herzustellenden Artikeln gespeichert ist, wobei den herzustellenden Artikeln ein Werkzeug und ein zu dem Werkzeug gehörender maschinenlesbarer Code zugeordnet ist. Dabei kann die Liste mittels der Eingabeeinrichtung in die Steuereinrichtung eingegeben werden. Über die Liste erfolgt eine Zuordnung von Werkzeugen zu den herzustellenden Artikeln. Dabei ist es denkbar, die Liste mittels der Eingabeeinrichtung zu erzeugen oder über die Eingabeeinrichtung an die Steuereinrichtung zu übergeben.
Der Werkzeugzufuhr kann eine Leseeinrichtung zum Auslesen des Codes zugeordnet sein. Die Werkzeugzufuhr umfasst ferner vorzugsweise eine Transporteinrichtung zum Transport der Werkzeuge. Dabei kann die Transporteinrichtung gleichzeitig dem Transport der Werkzeuge dienen und den Vorrat von Werkzeugen darstellen. Beispielsweise kann die Transporteinrichtung als Förderband ausgebildet sein, auf welchem die Werkzeuge angeordnet sind. Dabei können die Werkzeuge um laufend transportiert werden. Dabei passieren die Werkzeuge die Leseeinrichtung und die Werkzeugmaschine wählt automatisiert das Werkzeug aus, welches dem herzustellenden Artikel zugeordnet ist. Der Transporteinrichtung kann alternativ ein separater Werkzeugvorrat zugeordnet sein, in welchen die Werkzeuge automatisiert eingelagert und aus welchem die Werkzeuge automatisiert entnommen werden können. Es ist außerdem denkbar, den Werkzeugtransport zwischen dem Werkzeugvorrat und der Werkzeugzufuhr mithilfe eines automatisierten, fahrerlosen Transportsystems zu bewerkstelligen.
Anschließend erfolgt eine automatisierte Befestigung des Werkzeuges an der Werkzeugaufnahme. Dementsprechend können die Werkzeuge beim Transport mittels der Transporteinrichtung die Leseeinrichtung passieren, wobei die Leseeinrichtung den Code erfasst.
Die Steuereinrichtung kann eine Eingabeeinrichtung zur Auswahl des herzustellenden Artikels aufweisen, wobei die Steuereinrichtung anhand der Liste das für die Herstellung des Artikels erforderliche Werkzeug bestimmt. Dies erfolgt automatisiert, so dass der gesamte Werkzeugwechsel- und Rüstprozess ohne manuellen Eingriff möglich ist.
Die Werkzeugmaschine kann dabei ein Stanzautomat sein. Bei Stanzautomaten war der Wechsel eines Werkzeugs bislang besonders aufwendig, so dass nur wenige Werkzeugwechsel je Arbeitsschicht möglich waren. Dadurch war es mit vertretbarem wirtschaftlichem Aufwand bislang nicht möglich, Kleinserien von Artikeln ohne Lagerhaltung herzustellen. Bei der erfindungsgemäßen Werkzeugmaschine in Form eines Stanzautomaten kann das Stanzwerkzeug schnell und automatisiert ausgewechselt werden. Dadurch ist es möglich, eine deutlich höhere Anzahl von Werkzeugwechseln je Schicht vorzunehmen, so dass auch eine wirtschaftliche Herstellung von Kleinserien möglich ist, ohne dass eine nennenswerte Lagerhaltung hergestellter Artikel erforderlich ist.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung eines Artikels mittels einer Werkzeugmaschine wird in einem ersten Schritt ein herzustellendes Artikel und das für die Herstellung erforderliche Werkzeug bestimmt, in einem zweiten Schritt wird aus dem Vorrat von Werkzeugen ein Werkzeug ausgewählt und in einem dritten Schritt wird das Werkzeug an der Werkzeugaufnahme befestigt und in einem vierten Schritt werden von der Steuereinrichtung artikelspezifische Herstellungsparameter bereitgestellt. Nach Fertigung des Artikels in der vorbestimmten Menge kann in einem fünften Schritt das Werkzeug aus der Werkzeugaufnahme ausgebaut und in einem sechsten Schritt dem Vorrat von Werkzeugen wieder zugeführt werden.
Dabei ist die Werkzeugmaschine vorzugsweise eine Stanzmaschine. Der Vorrat von Werkzeugen umfasst eine Transporteinrichtung zum Transport der Werkzeuge und eine Leseeinrichtung zum Auslesen der Codes, welche auf den Stanzwerkzeugen angebracht sind.
Zur Herstellung eines Artikels wird in dem Speicher der Steuereinrichtung eine Liste von herzustellenden Artikeln gespeichert. Dabei ist den herzustellenden Artikeln jeweils ein Werkzeug und ein zu dem Werkzeug gehörender maschinenlesbarer Code zugeordnet. Die Werkzeuge werden über die Transporteinrichtung transportiert und während des Transports mittels der Leseeinrichtung ausgelesen. Detektiert die Leseeinrichtung ein zu dem herzustellenden Artikel gehörendes Werkzeug, wird dieses aus dem Vorrat entnommen und an der Werkzeugzufuhr befestigt. Danach können die Artikel hergestellt werden.
Wurde die vorbestimmte Menge herzustellender Artikel erzeugt, wird aus der Liste der nächstfolgende Artikel und das dazugehörige Werkzeug ausgewählt. Zunächst wird dann, wie zuvor beschrieben, das vorherige Werkzeug ausgebaut und danach das nächstfolgende Werkzeug aus dem Vorrat von Werkzeugen entnommen und an der Werkzeugaufnahme befestigt.
Eine Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Werkzeugmaschine wird nachfolgend anhand der Figur näher erläutert. Diese zeigt schematisch:
Fig. 1 eine Stanzmaschine in Form eines Stanzautomaten.
Figur 1 zeigt eine Werkzeugmaschine 1 , welche vorliegend als Stanzautomat ausgebildet ist. In der Werkzeugmaschine 1 werden Halbzeuge in Form von Blechbändern mittels des Stanzautomaten zu Artikeln umgeformt. Dabei kann die Werkzeugmaschine 1 beispielsweise ausgebildet sein, aus den Blechbändern metallische Tragringe für Dichtungen herzustellen.
Die Werkzeugmaschine 1 umfasst eine Werkzeugaufnahme 2, eine Werkzeugzufuhr 3, einen Vorrat 4 von Werkzeugen 5 und eine Steuereinrichtung 6.
Die Werkzeuge 5 sind mit einem maschinenlesbaren Code 7 ausgerüstet, wobei der Code 7 vorzugsweise als Barcode oder DM-Code ausgebildet und damit optisch auslesbar ist.
Die Steuereinrichtung 6 umfasst einen Speicher, in welchem eine Liste von herzustellenden Artikeln speicherbar ist. In der Liste können die Art der herzustellenden Artikel, die Anzahl von herzustellenden Artikeln, das zu den herzustellenden Artikeln gehörende Werkzeug 5 sowie ein zu dem Werkzeug 5 gehörender maschinenlesbarer Code 7 gespeichert sein.
Die Steuereinrichtung 6 ist mit einer Eingabeeinrichtung 8 verbunden. Dabei weist die Eingabeeinrichtung 8 ein Bedienfeld zur Auswahl von in dem Speicher 1 hinterlegten Artikeln auf. Des Weiteren ist die Eingabeeinrichtung 8 mit einer Schnittstelle versehen, über die Listen mit herzustellenden Artikeln an den Speicher übergeben werden können.
Die Steuereinheit 6 überwacht den Fertigungsprozess und erfasst, wenn ein Produktionsauftrag beendet wurde. Sobald ein Produktionsauftrag beendet wird, veranlasst die Steuereinheit 6 den Wechsel des Werkzeugs 5. Für den Austausch des Werkzeugs 5 sind in der Steuereinheit 6 Verfahrensschritte und Verfahrensparameter für den Austauschprozess hinterlegt. Die Steuereinheit 6 gibt entsprechende Signale an die Werkzeugaufnahme 2, die Transporteinrichtung 9 und die Werkzeugmaschine 1 , um die notwendigen Bewegungen für den Werkzeugaustausch durchzuführen. Der Werkzeugaustausch umfasst dabei Parameter sowohl für den Werkzeugausbau als auch für den Werkzeugeinbau. Die Steuereinheit 6 gibt auch Parameter für die Schneideinrichtung vor, welche das bandförmige Halbzeug ablängt. Die Steuereinheit 6 veranlasst ferner die richtige Positionierung des Werkzeugs 5 und des Pressenstößels. Des Weiteren gibt die Steuereinheit 6 Herstellungsparameter für die Herstellung des neuen Artikels vor, beispielsweise die Vorschubgeschwindigkeit und die Umformgeschwindigkeit. Dementsprechend enthält die Steuereinheit 6 sowohl Parameter für den Werkzeugwechsel als auch für den Herstellungsprozess. In diesem Zusammenhang ist denkbar, dass die Werkzeugmaschine 1 eine erste Steuerungseinheit für den Werkzeugwechsel und eine zweite Steuerungseinheit für den Produktionsprozess aufweist. In der ersten Steuerungseinheit sind Parameter für den Werkzeugwechsel hinterlegt und in der zweiten Steuerungseinheit sind Parameter für den Produktionsprozess hinterlegt. Beide Steuerungseinheiten können dabei auf einen gemeinsamen Speicher zugreifen, in welchem die Parameter hinterlegt sind.
Die Werkzeugzufuhr 3 umfasst eine Transporteinrichtung 9 zum Transport der Werkzeuge 5. Diese ist vorliegend als Förderband ausgebildet, wobei die Werkzeuge 5 auf der Transporteinrichtung 9 um laufend transportiert werden. Die Werkzeugzufuhr 3 ist ferner mit einer Leseeinrichtung 10 zum Auslesen der an den Werkzeugen 5 angebrachten maschinenlesbaren Codes 7 ausgerüstet.
Für den Austausch des Werkzeugs 5 werden die Werkzeuge 5 solange um laufend über die Transporteinrichtung 9 transportiert, bis die Leseeinrichtung 10 das zu dem herzustellenden Artikel des aktuellen Produktionsauftrages gehörende Werkzeug 5 detektiert hat. Dieses wird dann ausgewählt und automatisiert über eine zu der Werkzeugzufuhr 3 gehörende Zufuhreinrichtung der Werkzeugaufnahme 2 zugeführt und automatisch an der Werkzeugaufnahme 2 befestigt. Die Rüstzeit kann verkürzt werden, wenn die Werkzeuge 5 über die Transporteinrichtung 9 transportiert werden und für jedes Werkzeug 5, das die Leseeinrichtung 10 passiert, geprüft wird, ob ein Produktionsauftrag für den dem Werkzeug 5 zugeordneten Artikel vorliegt. Wenn dies der Fall ist, wird das Werkzeug 5 ausgewählt und montiert. Wenn dies nicht der Fall ist, werden die Werkzeuge 5 weiter transportiert. Die Zufuhreinrichtung umfasst pneumatische Stellmittel, durch die die Werkzeuge 5 in Richtung der Werkzeugaufnahme 2 verfahren werden können. Die Werkzeugaufnahme 2 umfasst bei der vorliegenden Ausgestaltung hydraulische Spannmittel, über welche das Werkzeug 5 form- und kraftschlüssig an der Werkzeugaufnahme 2 befestigbar ist. Die Spannmittel sind dabei mit Sensoren ausgerüstet und über die Steuereinrichtung 6 ansteuerbar.
Wurde eine vorgegebene Anzahl von Artikeln hergestellt, wird der Liste der nächste Artikel entnommen und das dazugehörige Werkzeug 5 an der Werkzeugaufnahme 2 befestigt, nachdem das vorherige Werkzeug 5 ausgebaut wurde. Der Wechsel des Werkzeugs 5 sowie die Einstellung der Herstellungsparameter erfolgt dabei automatisiert und es bedarf keinerlei manuellen Eingriffes.
Die mit der Werkzeugmaschine 1 hergestellten Artikel werden zumeist Transportbehältern, beispielsweise Kisten, zugeführt. Hierzu ist die Werkzeugmaschine 1 mit einer Auswurfeinrichtung, beispielsweise in Form einer Ausblaseinheit versehen. Die Steuereinheit 6 kann dabei eingerichtet sein, einen Austausch des Transportbehälters zu veranlassen, wenn ein Werkzeugwechsel durchgeführt wird. Dadurch kann sichergestellt werden, dass die hergestellten Artikel sortenrein gelagert und transportiert werden. Die Transportbehälter können dabei in einer Einrichtung vergleichbar zu der Transporteinrichtung 9 verfahren werden. Die Aufnahmekapazität des Transportbehälters ist abhängig von der Größe des Artikels. Angaben zu der Größe des Artikels sind in der Steuereinheit 6 hinterlegt, so dass ein Austausch des Transportbehälters automatisiert veranlasst werden kann, wenn die Kapazität erschöpft ist.

Claims

Patentansprüche
1. Werkzeugmaschine (1 ) zur umformenden Herstellung eines Artikels, umfassend eine Werkzeugaufnahme (2), eine Werkzeugzufuhr (3), einen Vorrat (4) von Werkzeugen (5) und eine Steuereinrichtung (6), wobei die Werkzeugmaschine (1) eingerichtet ist, in Abhängigkeit des zu verarbeitenden Artikels aus dem Vorrat (4) ein Werkzeug (5) auszuwählen und an der Werkzeugaufnahme (2) zu befestigen.
2. Werkzeugmaschine nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Werkzeuge (5) mit einem maschinenlesbaren Code (7) ausgerüstet sind.
3. Werkzeugmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Code (7) fernauslesbar ist.
4. Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (6) einen Speicher umfasst, wobei in dem Speicher eine Liste von herzustellenden Artikeln gespeichert ist, wobei den herzustellenden Artikeln ein Werkzeug (5) und ein zu dem Werkzeug (5) gehörender maschinenlesbarer Code (7) zugeordnet ist.
5. Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (6) zur Auswahl des herzustellenden Artikels eine Eingabeeinrichtung (8) umfasst.
6. Werkzeugmaschine nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (6) anhand der Liste das für die Herstellung des Artikels erforderliche Werkzeug (5) bestimmt.
7. Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkzeugzufuhr (3) eine Transporteinrichtung (9) zum Transport der Werkzeuge (5) umfasst.
8. Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkzeugzufuhr (3) eine Leseeinrichtung (10) zum Auslesen des Codes (7) zugeordnet ist.
9. Werkzeugmaschine nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkzeuge (5) beim Transport mittels der Transporteinrichtung (9) die Leseeinrichtung (10) passieren, wobei die Leseeinrichtung (10) den Code (7) erfasst.
10. Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkzeugmaschine (1 ) eine Stanzautomat ist.
11 . Verfahren zur Herstellung eines Artikels mit einer Werkzeugmaschine (1 ) nach einem der vorherigen Ansprüche, bei welchem in einem ersten Schritt ein herzustellender Artikel und das für die Herstellung erforderliche Werkzeug (5) bestimmt wird, in einem zweiten Schritt aus dem Vorrat (4) von Werkzeugen (5) ein Werkzeug (5) ausgewählt wird und in einem dritten Schritt das Werkzeug (5) an der Werkzeugaufnahme (2) befestigt wird und in einem vierten Schritt von der Steuereinrichtung (6) artikelspezifische Herstellungsparameter bereitgestellt werden.
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