WO2017211336A1 - Flexibles fertigungssystem - Google Patents

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WO2017211336A1
WO2017211336A1 PCT/DE2017/000155 DE2017000155W WO2017211336A1 WO 2017211336 A1 WO2017211336 A1 WO 2017211336A1 DE 2017000155 W DE2017000155 W DE 2017000155W WO 2017211336 A1 WO2017211336 A1 WO 2017211336A1
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manufacturing system
processing cells
machining
cells
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PCT/DE2017/000155
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Inventor
Wolfgang Lamer
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EMAG GmbH & Co. KG
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    • 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
    • B23Q7/00—Arrangements for handling work specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, machine tools, e.g. for conveying, loading, positioning, discharging, sorting
    • B23Q7/04—Arrangements for handling work specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, machine tools, e.g. for conveying, loading, positioning, discharging, sorting by means of grippers
    • 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
    • B23Q41/00—Combinations or associations of metal-working machines not directed to a particular result according to classes B21, B23, or B24
    • B23Q41/02—Features relating to transfer of work between machines
    • 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
    • B23Q7/00—Arrangements for handling work specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, machine tools, e.g. for conveying, loading, positioning, discharging, sorting
    • B23Q7/14—Arrangements for handling work specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, machine tools, e.g. for conveying, loading, positioning, discharging, sorting co-ordinated in production lines
    • B23Q7/1421—Arrangements for handling work specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, machine tools, e.g. for conveying, loading, positioning, discharging, sorting co-ordinated in production lines with a parallel disposition of working devices

Definitions

  • the invention relates to a flexible manufacturing system for the machining of
  • Fig. 1 shows the manufacturing system seen from the operating side
  • Fig. 2 shows the manufacturing system in plan view
  • Fig. 1 shows the manufacturing system seen from the operating side in a schematic representation. It has two spaced processing cells 1, 2.
  • the machine frame of the processing cell 1 is designed as a column 3 with a square cross-section, vertical side walls 4 and a likewise vertical front wall 5.
  • the guides 6 for the vertical slide 7 in the vertical direction (Z-axis) are arranged.
  • the drive takes place with the motor 8 via a ball screw, not shown.
  • the tool holder 11 is movably guided with tools 20 on guide rails 10 in the horizontal direction (X-axis).
  • the tool holder 11 is also rotatably supported about a vertical pivot axis 12.
  • the workpiece spindle 13 and the tailstock 15 are arranged on the front wall 5.
  • the workpiece spindle 13 can be moved by the motor 8 on rails 14 in the vertical direction.
  • the processing cell 2 is arranged in mirror image to the processing cell 1 and constructed largely identical. A detailed description can therefore be dispensed with.
  • a transport device FIG. 16 provides unprocessed workpieces 17 in a spread position 18 and removes processed workpieces 17 from a pickup position 22 again. Between the two processing cells 1, 2, a multi-axis robot 19 for loading the processing cells 1, 2 is provided in a free space 21. This has two articulated arms 23 with a gripper 24 for gripping workpieces 17. He removes machined workpieces
  • Provision position 18 was recorded by the multi-axis robot and - as in the
  • the machining cell 2 shows the engagement of a tool 20 on the workpiece 17.
  • Fig. 2 shows the manufacturing system in a preferred embodiment with a central transport device 16 in plan view.
  • the front sides 5 of the two processing cells 1, 2 are arranged in a plane parallel to the operating side.
  • In the free space 21 of the multi-axis robot 19 is set up. This transported by pivoting about the central axis 25 unprocessed workpieces 17 of the transport device 16 to the workpiece spindles 13 and finished machined back again. This results in comparison to the prior art very short transport routes and short changeover times.
  • Transport device 16 between the processing cells 1, 2 and the energy containers 9 allows a space-saving arrangement, wherein the processing cells 1, 2 are accessible on all 4 outsides.
  • An alternative embodiment of the manufacturing system does not require central transport devices. The workpieces are thereby manually presented to one of the processing cells 1 or 2, processed there, transferred from the multi-axis robot 19 to the subsequent processing cell, while turning if necessary and after

Abstract

Fertigungssystem für die spanende Bearbeitung von Werkstücken (17) - mit mindestens zwei Bearbeitungszellen (1, 2), die nebeneinander angeordnet sind, - wobei die Bearbeitungszellen (1, 2) jeweils eine Werkstückspindel (13) und jeweils einen Werkzeughalter (11) mit Werkzeugen (20) aufweisen, - wobei die Vorderseiten der Bearbeitungszellen (1, 2) parallel zueinander angeordnet sind, - wobei in der Mitte zwischen den Bearbeitungszellen (1, 2) ein Freiraum (21) vorgesehen ist, - wobei im Freiraum (21) ein Mehrachsroboter (19) zum Be- und Entladen der Bearbeitungszellen (1, 2) vorgesehen ist, - wobei an den Rückseiten der Bearbeitungszellen (1, 2) eine Transportvorrichtung (16) mit einer Bereitstellungs- (18) und Aufnahmeposition (22) für die Werkstücke (17) angeordnet ist, - wobei unbearbeitete Werkstücke (17) von dem Mehrachsroboter (19) in der Bereitstellungsposition (18) aufnehmbar und direkt in eine der Werkstückspindeln (13) einsetzbar sind - wobei fertig bearbeitete Werkstücke (17) vom Mehrachsroboter (19) aus den Werkstückspindeln (13) entnehmbar und in der Aufnahmeposition (22) ablegbar sind.

Description

Flexibles Fertigungssystem Die Erfindung betrifft ein flexibles Fertigungssystem für die spanende Bearbeitung von
Werkstücken mit mindestens zwei Bearbeitungszellen und Vorrichtungen zum Transport von Werkstücken. Derartige Fertigungssysteme werden bei der Herstellung von Großserien eingesetzt. Aus der DE 10 2007 029 233 C5 ist eine Werkstück-Bearbeitungsanlage bekannt, bei der mehrere Werkzeugmaschinen in zwei einander gegenüberliegenden Reihen angeordnet sind. Zwischen den Reihen ist ein Freiraum als Gang für Bedienpersonen vorgesehen. Oberhalb der Werkzeugmaschinen ist ein Roboter zur Beladung der Maschinen verfahrbar angeordnet. Innerhalb der Arbeitsräume werden die Werkstücke in Schlitten aufgenommen. Diese sind zwischen Belade- und Bearbeitungspositionen hin und her verfahrbar. Die jeweils auf einer Gangseite angeordneten Maschinen stehen Seite an Seite dicht nebeneinander und sind von den Seiten her nicht zugänglich. Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein flexibles Fertigungssystem mit platzsparender Anordnung und guter Zugänglichkeit aufzuzeigen. Diese Aufgabe wird gelöst mit einem Fertigungssystem nach Patentanspruch 1. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Im Folgenden wird die Erfindung an Hand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 zeigt das Fertigungssystem von der Bedienseite her gesehen
Fig. 2 zeigt das Fertigungssystem in der Draufsicht
Fig. 1 zeigt das Fertigungssystem von der Bedienseite her gesehen in schematischer Darstellung. Es weist zwei voneinander beabstandete Bearbeitungszellen 1 , 2 auf. Das Maschinengestell der Bearbeitungszelle 1 ist als Säule 3 mit quadratischem Querschnitt, vertikalen Seitenwänden 4 und einer ebenfalls vertikalen Vorderwand 5 ausgeführt. An der Seitenwand 4 sind die Führungen 6 für den Vertikalschlitten 7 in vertikaler Richtung (Z-Achse) angeordnet. Der Antrieb erfolgt mit dem Motor 8 über eine nicht dargestellte Kugelrollspindel. Am Vertikalschlitten 7 ist der Werkzeughalter 11 mit Werkzeugen 20 auf Führungsschienen 10 in horizontaler Richtung (X-Achse) beweglich geführt. Der Werkzeughalter 11 ist außerdem um eine vertikale Schwenkachse 12 drehbar gelagert. Die Werkstückspindel 13 und der Reitstock 15 sind an der Vorderwand 5 angeordnet. Die Werkstückspindel 13 kann vom Motor 8 auf Schienen 14 in vertikaler Richtung bewegt werden. Die Bearbeitungszelle 2 ist spiegelbildlich zur Bearbeitungszelle 1 angeordnet und weitgehend identisch aufgebaut. Auf eine detaillierte Beschreibung kann daher verzichtet werden. Eine Transportvorrichtung 16 stellt unbearbeitete Werkstücke 17 in einer Breitstellungsposition 18 bereit und transportiert bearbeitete Werkstücke 17 aus einer Aufnahmeposition 22 wieder ab. Zwischen den beiden Bearbeitungszellen 1 , 2 ist in einem Freiraum 21 ein Mehrachsroboter 19 zum Beladen der Bearbeitungszellen 1 , 2 vorgesehen. Dieser weist zwei Gelenkarme 23 mit einem Greifer 24 zum Greifen von Werkstücken 17 auf. Er entnimmt bearbeitete Werkstücke
17 aus den Werkstückspindeln 13 der Bearbeitungszelle 1 oder 2, und legt sie in der
Aufnahmeposition 22 ab. Die unbearbeiteten Werkstücke 17 werden in der
Bereitstellungsposition 18 vom Mehrachsroboter aufgenommen und - wie in der
Bearbeitungszelle 1 in Fig. 1 dargestellt - direkt in die Werkstückspindel 13 eingesetzt. Die Bearbeitungszelle 2 zeigt den Eingriff eines Werkzeugs 20 am Werkstück 17.
Fig. 2 zeigt das Fertigungssystem in einer bevorzugten Ausführung mit einer zentralen Transportvorrichtung 16 in der Draufsicht. Die Vorderseiten 5 der beiden Bearbeitungszellen 1 , 2 sind in einer Ebene parallel zur Bedienseite hin angeordnet. Im Freiraum 21 ist der Mehrachsroboter 19 aufgestellt. Dieser transportiert durch Schwenken um die Mittelachse 25 unbearbeitete Werkstücke 17 von der Transportvorrichtung 16 zu den Werkstückspindeln 13 und fertig bearbeitete wieder zurück. Daraus resultieren im Vergleich zum Stand der Technik sehr kurze Transportwege und kurze Wechselzeiten. Die Anordnung der
Transportvorrichtung 16 zwischen den Bearbeitungszellen 1 , 2 und den Energiecontainern 9 ermöglicht eine platzsparende Anordnung, wobei die Bearbeitungszellen 1 , 2 an allen 4 Außenseiten zugänglich sind. Eine alternative Ausführung des Fertigungssystems kommt ohne zentrale Transportvorrichtungen aus. Die Werkstücke werden dabei manuell einer der Bearbeitungszellen 1 oder 2 vorgelegt, dort bearbeitet, vom Mehrachsroboter 19 an die nachfolgende Bearbeitungszelle übergeben, dabei bei Bedarf gewendet und nach
Fertigstellung manuell wieder entnommen. Im Ausführungsbeispiel sind beide
Bearbeitungszellen 1 und 2 mit Werkstückspindel, Reitstock und Werkzeugrevolver als
Werkzeughalter ausgestattet. Ebenso sind Varianten oder Kombinationen mit Schleifspindeln, Feinbohrspindeln oder Unrunddreheinheiten möglich.
Bezugszeichenliste
1 Bearbeitungszelle
2 Bearbeitungszelle
3 Säule
4 Seitenwand
5 Vorderwand
6 Führungen
7 Vertikalschlitten
8 Motor
9 Energiecontainer
10 Führungsschienen
11 Werkzeughalter
12 Schwenkachse
13 Werkstückspindel
14 Schienen
15 Reitstock
16 Transportvorrichtung
17 Werkstück
18 Bereitstellungsposition
19 Mehrachsroboter
20 Werkzeug
21 Freiraum
22 Aufnahmeposition
23 Gelenkarm
24 Greifer
25 Mittelachse

Claims

Patentansprüche
1. Fertigungssystem für die spanende Bearbeitung von Werkstücken (17)
-mit mindestens zwei Bearbeitungszellen (1 , 2), die nebeneinander angeordnet sind, -wobei die Bearbeitungszellen (1 , 2) jeweils eine Werkstückspindel (13) und jeweils einen Werkzeughalter (11 ) mit Werkzeugen (20) aufweisen,
-wobei die Vorderseiten der Bearbeitungszellen (1 , 2) parallel zueinander angeordnet sind,
-wobei in der Mitte zwischen den Bearbeitungszellen (1 , 2) ein Freiraum (21 ) vorgesehen ist,
-wobei im Freiraum (21 ) ein Mehrachsroboter (19) zum Be- und Entladen der
Bearbeitungszellen (1 , 2) vorgesehen ist,
-wobei an den Rückseiten der Bearbeitungszellen (1 , 2) eine Transportvorrichtung (16) mit einer Bereitstellungs- (18) und Aufnahmeposition (22) für die Werkstücke (17) angeordnet ist,
-wobei unbearbeitete Werkstücke (17) von dem Mehrachsroboter (19) in der
Bereitstellungsposition (18) aufnehmbar und direkt in eine der Werkstückspindeln (13) einsetzbar sind
-wobei fertig bearbeitete Werkstücke (17) vom Mehrachsroboter (19) aus den
Werkstückspindeln (13) entnehmbar und in der Aufnahmeposition (22) ablegbar sind.
2. Fertigungssystem nach Patentanspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die
Werkstücke (17) vom Mehrachsroboter (19) von der Werkstückspindel (13) in der Bearbeitungszelle (1 ) zu der Werkstückspindel (13) in der Bearbeitungszelle (2) oder umgekehrt transportierbar sind.
3. Fertigungssystem nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der
Mehrachsroboter (19) Mittel zum Wenden der Werkstücke (17) aufweist.
4. Fertigungssystem nach einem der Patentansprüche 1 bis 3, wobei auf der Rückseite der Bearbeitungszellen (1 , 2) mindestens ein Energiecontainer (9) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Transportvorrichtung (16) zwischen den
Bearbeitungszellen (1 , 2) und dem mindestens einen Energiecontainer (9)
angeordnet ist.
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