WO2021089075A1 - Werkstückwagen sowie werkzeugmaschine und fertigungszelle mit derartigem werkstückwagen - Google Patents

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machine tool
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longitudinal direction
trolley
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Martin Zimmer
Günther Zimmer
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Martin Zimmer
Zimmer Guenther
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Definitions

  • the invention relates to a workpiece trolley for workpiece transport, with a guide unit oriented in a longitudinal direction, with a drive unit having an electrical feed and a drive motor and with one workpiece gripping unit having two relatively movable clamping jaws, a machine tool with at least egg nem Workpiece table, with at least one tool unit movable relative to the work piece table and with at least two workpiece trolleys that can be moved individually in the longitudinal direction along a machine bed of the machine tool, as well as a production cell with such a machine tool and with a workpiece provision.
  • the present invention is based on the problem of expanding the possible uses of the workpiece carriage.
  • the two clamping jaws of the workpiece gripping unit can be moved relative to one another in a height direction oriented normal to the longitudinal direction and normal to a transverse direction oriented normal to the longitudinal direction.
  • the workpiece trolley is designed to accommodate horizontally lying plate or board-like workpieces. These workpieces consist, for example, of wood, aluminum, steel, plastic, a composite material, etc ..
  • the workpiece position enables both the use of machining robots and the use of tool portals for workpiece machining.
  • the workpiece trolleys can be used in production cells with machine tools that have, for example, two parallel workpiece paths. With such an arrangement, a workpiece can be made available in the work space while a previous workpiece is being machined. This enables a high output rate of the production cell to be achieved. Further details of the invention emerge from the subclaims and the following description of schematically presented embodiments.
  • FIG. 1 machine tool with processing robots
  • FIG. 2 machine tool with tool portal
  • Figure 3 workpiece trolley
  • FIG. 4 cross section of the workpiece carriage
  • FIG. 5 drive unit of the workpiece carriage
  • FIG. 6 section of the docking coupling
  • FIG. 7 vacuum block group
  • FIG. 8 view from below of a group of suction blocks
  • FIG. 9 production cell
  • FIG. 10 workpiece trolley with coupled suction block group
  • FIG. 11 workpiece carriage with workpiece gripped
  • Figure 12 Work piece trolley with retracted gripping unit.
  • FIG. 1 shows a machine tool (61) with two adjacent, parallel workpiece paths (62, 162) and two machining robots (91, 97).
  • the Malawima machine (61) can also be formed with only a single workpiece track (62; 162).
  • the machine tool (61) shown has a machine bed (64), on the two longitudinal sides of which run a workpiece carriage guide rail (65), a rack (66) and a power and signal conductor track (67) .
  • a workpiece carriage guide rail (65), a toothed rod (66) and a power and signal conductor path (67) are assigned to each workpiece path (62; 162).
  • workpiece trolleys (114 - 117) can be moved in the longitudinal direction (5).
  • these workpiece trolleys (114-117) hold a plate-shaped workpiece (1; 2), for example a wooden panel.
  • the machine tool (61) comprises one workpiece table (63; 163) for each workpiece path (62; 162).
  • the individual workpiece table (62; 162) has at least one suction block group (71; 171) which is oriented in the transverse direction (6).
  • the machine tool (61) has seven suction block groups (71; 171) per workpiece table (63; 163). Each of these suction block groups (71; 171) can be moved individually in the longitudinal direction (5) of the machine tool (61).
  • a machining robot (91; 97) is arranged on each of the long sides of the machine bed (64). These machining robots (91; 97) can each be pivoted about a pivot axis oriented in the height direction (7).
  • the individual machining robot (91; 97) has a swivel arm (92) which is designed to be swivelable about a horizontal axis relative to the base (93).
  • the individual machining robot (91; 97) has a swivel head (94) which can be rotated relative to the swivel arm (92).
  • Each of the processing robots (91; 97) can also be moved relative to the machine bed (64) in the longitudinal direction (5) and / or in the transverse direction (6).
  • the two machining robots (91; 97) are designed so that each machining robot (91; 97) can machine workpieces (1; 2) on both workpiece paths (62; 162).
  • the machining robot (91) on the right in the conveying direction (112) has a tool unit (95) for machining tasks, for example for milling and / or drilling operations.
  • This tool unit (95) comprises, for example, at least one drilling tool (96).
  • the second machining robot (97) in this exemplary embodiment carries a glue unit (98) as a tool unit (98).
  • the workpiece (1; 2) can be coated by means of a joining process.
  • FIG. 1 A variant of the machine tool (61) is shown in FIG.
  • the machine bed (64) with the workpiece tables (63; 163) and the workpiece carriage (114-117) is constructed as described in connection with the first exemplary embodiment.
  • this machine tool (61) has no processing robots (91, 97), but a tool portal (101) that can be moved in the longitudinal direction (5).
  • the tool portal (101) is guided along tool portal guide rails (68) arranged on the machine bed (64).
  • the tool portal (101) overlaps the workpiece carriages (114-117), so that the workpiece carriages (114-117) move within the tool portal (101).
  • the tool portal (101) has a U-shaped Por tal everywhere (102). At the free ends of the portal support (102), for example, recirculating ball shoes (103) are arranged which encompass the tool portal guide rails (68).
  • the overhead central beam (104) of the portal support (102) carries the tool units (105-107).
  • the central beam (104) has support and guide rails (108) running in the transverse direction (6).
  • the support and guide rails (108) are arranged on both end faces of the central beam (104) pointing in the longitudinal direction (5).
  • Each of the tool units shown (105-107) is mounted on these support and guide rails (108) by means of a compound slide (109).
  • the individual tool unit (105; 106; 107) is thus oriented in the transverse direction (6) and in the normal to the conveying plane Height direction (7) can be moved.
  • Each of the tool units (105; 106; 107) can additionally be designed to be movable relative to the tool portal (101) in the longitudinal direction (5). All work tool units (105-107) can process workpieces (1; 2) on both workpiece paths (62; 162).
  • the tool units (105-107) shown in the exemplary embodiment are, for example, a 5-axis head (105), a drilling unit (106) and a gluing unit (107).
  • An edge band (99) is also arranged on the workpiece portal (101). This can be used to coat the edges of the workpiece (1; 2).
  • all workpiece trolleys (114; 115; 116; 117) are of identical design.
  • two of the illustrated workpiece trolleys (114, 115) are assigned to the first workpiece track (62) and two further workpiece trolleys (116, 117) are assigned to the second workpiece track (162). It is also possible to use more or less than the number of workpiece trolleys (114-117) shown.
  • the individual workpiece trolley (114; 115; 116; 117), see FIGS. 3 and 4, has a guide unit (121), a drive unit (123), a power and signal transmission group (131) and a workpiece gripping unit (141).
  • the mentioned units (121, 123, 131, 141) are integrated in a two-part housing (118, 146).
  • a Andockkupp treatment (156) is arranged in the exemplary embodiment.
  • the guide unit (121) comprises a recirculating ball shoe (122) which, when the workpiece carriage (114; 115; 116; 117) is mounted, supports the workpiece carriage guide rail (65) of the machine tool (61) in roller bearings in the vertical directions and in the lateral directions encompasses.
  • the guide unit (121) is arranged approximately centrally in the height direction (7), for example.
  • the drive unit (123), see FIG. 5, has a flange support (124) which carries a drive motor (125) and a drive wheel (126) driven by this.
  • the drive motor (125) is, for example, a servo motor (125) that is individually controlled, for example, via the power and signal transmission group (131).
  • the drive wheel (126) is coupled to the drive motor (125), e.g. via a multi-stage rolling gear.
  • the shaft (127) of the drive wheel (126) is mounted on roller bearings in the flange support (124).
  • the drive wheel (126) is designed with helical teeth. When the workpiece carriage (114-117) is in operation, the drive wheel (126) meshes with the rack (66) of the machine tool (61).
  • a lubricating wheel (128) is rotatably mounted in the flange support (124) at a distance from the drive wheel (126).
  • the lubricating wheel (128) is also designed with helical teeth and meshes with the rack (66) during operation.
  • the lubrication wheel (128) is designed as a felt wheel.
  • the lubricating wheel (128) can have a different diameter than the drive wheel (126).
  • the flanks of the lubricating wheel (128) are wetted with lubricant, for example an oil from a lubricating unit, via a lubricating wheel shaft (129) mounted in the flange support (124). This lubricant is transferred to the toothed rack (66) as it rolls.
  • the power and signal transmission group (131) has two contact groups (132) each with seven contact elements (133) arranged one above the other. All contact elements (133) are constructed in the same way and are held, for example, by means of a parallelogram guide (134). They are spring-loaded in the direction facing away from the housing (118). In operation, the contact elements (133) rest on the power and signal conductors (67) of the machine bed (64). Different voltages, control signals and data are transmitted to the power and signal transmission group (131), for example.
  • the transmission of the individual contact elements (133) can be unidirectional or bidirectional.
  • a permanent position signal for example, is transmitted from the workpiece trolley (114; 115; 116; 117) to the energy and signal conductor tracks (67).
  • the control and data signals can also be transmitted wirelessly between a central controller, for example, and the workpiece trolley (114-117).
  • the workpiece gripping unit (141) is arranged above the guide unit (121). It comprises a parallel gripping device (142) operated by an electric motor, for example, with two clamping jaws (143, 144) movable relative to one another and a transverse adjustment device (152).
  • the opening and closing direction of the parallel gripping device (142) is oriented in the vertical direction (7).
  • the entire workpiece gripping unit (141) is mounted in a floating manner in the height direction (7) relative to the guide unit (121).
  • two guide pins (145) for example, which guide the upper housing (146) of the workpiece carriage (114; 115; 116; 117) including the workpiece gripping unit (141) relative to the lower housing (118).
  • the workpiece gripping unit (141) is shown in the lowest position.
  • the upper housing (146) rests on it the lower housing (118).
  • Another design of this floating bearing is also conceivable.
  • the workpiece gripping unit (141) can be mounted on a floating saddle. It is also conceivable to use an active height adjustment of the workpiece gripping unit (141) relative to the guide unit (121), for example by means of a threaded spindle or a lifting cylinder.
  • the lower jaw (143) is in the embodiment in the height direction (7) rigidly relative to the upper housing (146) is arranged.
  • the upper jaw (144) is movable relative to this bar.
  • a clamping motor (147) drives a threaded spindle (149) via a rolling gear (148), which moves the upper clamping jaw (144) along two support columns (151).
  • the cross-adjusting device (152) comprises an adjusting motor (153) which drives an adjusting spindle (155) via a belt drive (154). Guide cylinders (not shown here) stabilize the cross-adjusting device (152).
  • the Queverstellvorrich device (152) In the normal operating position, the Queverstellvorrich device (152) is extended. For individual processing operations on Workpiece (1, 2), for example for machining the longitudinal edge (3), however, the transverse adjustment device (152) can be moved into a retracted standby position. When the transverse adjustment device (152) is retracted, the parallel gripping device (142) moves in the transverse direction (6) in the direction facing away from the workpiece (1; 2).
  • the docking coupling (156) is attached to the outer side of the upper housing (146).
  • the Andockkupp treatment (156) can be attached to the lower housing (118), for example by means of a console.
  • FIG. 6 shows a simplified sectional illustration of the docking coupling (156).
  • the docking coupling (156) has a Andockge housing (157) in which a transverse direction (6) movable tappet (158) is mounted.
  • the plunger (158) carries a plug (159) which can be moved together with the plunger (158).
  • the plug (159) is designed, for example, as an angled plug (159).
  • the output of the plug (159) points in the stroke direction of the plunger (158).
  • the plug (159) can be used to transmit electrical energy, data and / or media, such as compressed air for pneumatic functions.
  • a suction block group (71; 171) of the machine tool (61) can be connected to the docking coupling (156).
  • FIG. 7 shows an underneath view of a block suction group (171; 71) of the other workpiece path (162; 62), which is designed as a mirror image of this. shown.
  • All suction block groups (71; 171) are, for example, constructed in the same way.
  • the individual suction block group (71; 171) has a support beam (72) with two guide groups (73) for guiding along suction block guide tracks (69) of the machine bed (64).
  • the individual guide group (73) has two guide shoes (74) which are spaced apart from one another in the longitudinal direction (5) and between which there is a hydraulically or pneumatically releasable clamping device (75). This clamping device (75), which closes in a spring-loaded manner, for example, secures the position of the suction block group (71; 171) relative to the machine bed (64) in the longitudinal direction (5).
  • the support beam (72) is oriented in the transverse direction (6). It carries, for example, three suction elements (76) sitting next to one another. These have an almost rectangular Ansaugflä surface (77) with four suction cups (78). In the exemplary embodiment, the suction elements (76) are individually adjustable in height. But you can also be rigid. Each suction element (76) and / or each suction cup (78) can be controlled individually with negative pressure.
  • a support device (81) is arranged on the support beam (72).
  • This support device (81) has a lifting device (82) which has a central lifting cylinder (83) and two guide cylinders (84).
  • the lifting device (82) carries a querlie lowing support roller (85).
  • the support roller (85) is rotatably mounted, for example, in a U-shaped support beam (86).
  • a rigid arrangement of the individual support rollers (85) is also conceivable.
  • the lifting device (82) is designed in such a way that the support plane lying parallel to the conveying plane and the overhead casing never touching the support roller (85) can be adjusted from a standby position below the suction surface (77) to a support position above the suction surface (77) is.
  • a support beam coupling (79) is arranged at the end of the support beam (72) at the end of the support beam (72) . This is, for example, complementary to the docking coupling (156) of the workpiece trolleys (114-117).
  • the support beam coupling (79) has a St thoroughlyelauf receiving (88) for receiving the plunger (158) and a socket (89) for coupling to the plug (159) of the docking coupling (156).
  • FIG. 9 shows a production cell (10) with a machine tool (61) according to FIG. 1 and with a workpiece provision (21) upstream of this.
  • the production cell (10) can also have a machine tool (61) shown in FIG.
  • the two workpiece tracks (62, 162) continue in the workpiece preparation (21).
  • the workpiece preparation (21) has a large number of support rollers (27) for this purpose. These are arranged in two supporting roller tracks (25, 26) lying next to one another.
  • On the side of the bed (24) of the workpiece preparation (21) are workpiece trolley guide tracks (28), electrical and signal conductor tracks (29) and toothed rods (23), which th with the corresponding components (65, 66, 67) of the Align the machine tool (61).
  • the workpiece trolleys (114-117) can thus move from the workpiece ready position (21) to the machine tool (61) and back.
  • the transverse thrust device (41) has a height-adjustable rake (42), the prongs (46) of which protrude beyond the supporting roller tracks (25, 26) in the illustration shown.
  • the rake (42) is oriented in the longitudinal direction (6) and designed to be movable in the transverse direction (6).
  • One in the workpiece provision (21) deposited workpiece (1; 2) can thus be moved to the workpiece carriage (114, 115; 116, 117) by means of the transverse thrust device (41).
  • the transverse thrust device (41) can be omitted.
  • a stop device (52; 53) is arranged for each workpiece path (62; 162) at the interface between the workpiece preparation (21) and the machine tool (61).
  • Each stop device (52; 53) has, for example, two lowerable stop pins (55; 56).
  • the individual stop device (52; 53) is used, among other things, to determine the position of the workpiece (1; 2) and to release the workpiece (1; 2) for transport into the machine tool (61).
  • the production cell (10) can be part of a linked production with several production stations.
  • a large number of workpiece trolleys (114-117) are in circulation.
  • all workpiece trolleys (114 - 117) are constructed in the same way.
  • the individual self-propelled workpiece trolleys (114-117) move back to the starting point in the workpiece provision (21) after passing through all the production stations along a return path.
  • the number of workpiece carriages (114; 115; 116; 117) per workpiece path (62; 162) is, for example, at least three times the number of production stations for this workpiece path (62; 162).
  • two workpiece trolleys (114, 115; 116, 117) holding a workpiece (1; 2) and at least one free workpiece trolley (114; 115; 116; 117) of the same design are located on each production cell (10) Workpiece path (62; 162).
  • workpiece path (62; 162) When aligning the workpiece (1; 2) there are initially two workpiece carriages (114, 115; 116, 117), for example at any position in the longitudinal direction (5) in the workpiece preparation position (21). After the workpiece (1; 2) has been moved to the workpiece carriage (114, 115; 116, 117), the workpiece gripping units (141) of both workpiece carriage (114, 115; 116, 117) close.
  • the respective workpiece gripping units (141) adapt to the workpiece (1; 2) in the height direction (7) so that the lower clamping jaw (143) lies in the upper tangential plane of the support rollers (27).
  • the workpiece to be machined (1; 2) is aligned and positioned in the transverse direction (6), for example.
  • the workpiece trolleys (114, 115; 116, 117) move the workpiece (1; 2) in a conveying direction (112) oriented from the workpiece preparation (21) to the machine tool (61) until the workpiece (1; 2) arrives the stop device (52; 53) of the respective workpiece path (62; 162) rests.
  • the position of the workpiece (1; 2) relative to the workpiece carriage (114, 115; 116, 117) is determined from the current position of the workpiece carriage (114, 115; 116, 117). For example, based on the position of the workpiece (1; 2) relative to both workpiece carriages (114, 115; 116, 117) whose absolute position on the bed (24) is known, the controller receives redundant information about the position of the workpiece (1; 2). For example, the signal from the workpiece trolley (115) at the front in the conveying direction (112) is primarily processed.
  • the two workpiece carriages (114, 115; 116, 117) are coupled to one another, for example by means of an electric shaft, so that they move the workpiece (1; 2) evenly.
  • This is possible, for example, in the form of a master-slave control.
  • the drive unit (123) to one of the workpiece carriages (114; 115; 116; 117)
  • only one workpiece carriage (114; 115; 116; 117) is driven to convey the workpiece (1; 2).
  • the workpiece table (63; 163) is prepared specifically for the workpiece in the machine tool (61).
  • the positions of the suction block groups (71; 171) are set first.
  • a workpiece carriage (114; 115; 116; 117) moves next to the suction block group (71; 171) to be positioned.
  • the docking coupling (156) is aligned with the support beam coupling (79).
  • the plunger (158) with the plug (159) is extended in the transverse direction (6) in the direction of the support beam (72).
  • the plunger (158) dips into the plunger receptacle (88) and thereby centers the position of the workpiece carriage (114; 114; 116; 117) relative to the suction block group (71; 171).
  • the position of the suction block group (71; 171) relative to the coupling workpiece trolley (114; 115; 116; 117) can be adjusted in the longitudinal direction (5).
  • the plug (159) couples with the socket (89) of the suction block group (71;
  • FIG. 10 shows a workpiece carriage (114; 115; 116; 117) with a coupled suction block group (71; 171).
  • the viewing direction is e.g. oriented in the conveying direction (112). For example, when the workpiece carriage (114; 115; 116;
  • the clamping device (75) of the suction block group (71; 171) on the suction block guide tracks (69) is released.
  • the workpiece carriage (114; 115; 116; 117) moves the respective block Suction group (71; 171) in the longitudinal direction (5) to a predetermined, workpiece-specific position. This position is selected in such a way that damage to the elements of the workpiece table (63; 163) is prevented during the subsequent workpiece machining.
  • the clamping devices (75) of the suction block group (71; 171) are activated.
  • the coupling between the workpiece carriage (114; 115; 116; 117) and the suction block group (71; 171) can also be designed differently.
  • a thrust flange can encompass the support beam (72) on both sides.
  • Other non-positive and / or positive couplings are also conceivable.
  • the workpiece carriage (114; 115; 116; 117) can be uncoupled from this suction block group (71; 171) again.
  • the plunger (158) moves together with the plug (159) in the transverse direction (6) in the direction facing away from the suction block group (71; 171).
  • suction block group (71; 171) is separated from the suction block group (71; 171). It can now be used to set up a further group of suction blocks (71; 171) or move out of the work area (161) of the machine tool (61). The position of the individual vacuum blocks group (71; 171) is stored in the control of the machine tool (61).
  • suction elements (76) located in the processing area provided for the workpiece (1; 2) are lowered.
  • the suction surface (77) of the left suction element (76) is lower than the suction surface (77) of the right suction element (76).
  • the workpiece carriages (114; 115; 116; 117) can move on one or both sides of a workpiece table (63; 163) to position the suction block groups (71; 171) and / or to transport the workpiece.
  • the drive units (123) of all workpiece carriages (114; 115; 116; 117) are synchronized with one another. They follow, for example, a leading workpiece carriage (114; 115; 116; 117).
  • this workpiece path (62; 162) is actuated.
  • the associated stop pins (55; 56) are lowered.
  • the workpiece carriages (114, 115; 116, 117) move the workpiece (1; 2) to be machined in the conveying direction (112) until it is in the planned position in the longitudinal direction (161) of the machine tool (61). 5) lies.
  • the suction elements (76) are now subjected to negative pressure, for example by means of a vacuum pump.
  • the lifting devices (82) of the support rollers (85) can also be subjected to negative pressure.
  • the support rollers (85) are lowered and the workpiece (1; 2) is attracted to the suction elements (76) that have not been lowered, see FIG conceivable to control the lifting devices (82) of the support rollers (85) separately.
  • the workpiece gripping units (141) of the workpiece carriage (114115; 116, 117) remain closed.
  • the suction of the suction elements (76) they are lowered relative to the guide units (121) by means of the floating bearing, for example.
  • processing begins by means of the work tool units (95; 98; 99; 105; 106; 107).
  • work tool units 95; 98; 99; 105; 106; 107
  • the machine tool (61) can be used to machine the workpiece (1; 2).
  • the workpiece gripping units (141) of the workpiece trolleys (114; 115; 116; 117) can remain closed or opened. If the longitudinal edge (3) of a workpiece (1; 2) is machined, the workpiece gripping unit (141), for example, is moved out of a possible collision area by means of the transverse adjustment device (152).
  • FIG. 12 shows the position of the workpiece carriage (114; 115; 116; 117) relative to the workpiece (1; 2) for machining the outer longitudinal edge (3).
  • the workpiece gripping unit (141) is open.
  • the transverse adjustment device (152) has moved the workpiece gripping unit (141) relative to the outer suction element (76) so far in the transverse direction (6) that an end mill, for example, can plunge into the resulting gap.
  • the workpiece trolley (114; 115; 116; 117) can grip the workpiece (1; 2) again.
  • the workpiece gripping unit (141) can Grip the workpiece (1; 2) either at the same point as before or at a different point.
  • the workpiece carriage (114; 115; 116; 117) can move in the longitudinal direction (5) for this purpose.
  • the pressure in the suction elements (76) is increased to the ambient pressure.
  • the lifting devices (82) are activated and the support rollers (85) are raised.
  • the workpiece gripping unit (141) is raised here relative to the guide unit (121) along the guide pins (145).
  • the machined workpiece (1; 2) can now be conveyed out of the work area (161) of the machine tool (61) by means of the workpiece trolleys (114, 115; 116, 117).
  • a second workpiece (2; 1) to be machined can be provided.
  • this second workpiece (2; 1) is aligned on the second workpiece path (162; 62).
  • the suction block groups (171; 71) of the second workpiece table (163; 63) are set and the second workpiece (2; 1) is transported into the work area (161), as described above.
  • the second workpiece (2; 1) is then ready on the second workpiece table (163; 63) when the machining of the first workpiece (1; 2) is finished.
  • the set-up time required for the individual workpiece (1; 2) is therefore not included in the processing time of a group of workpieces (1; 2).
  • the machine tool (61) can thus achieve a high output rate.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Werkstückwagen (114-117) für den Werkstücktransport, mit einer in einer Längsrichtung orientierten Führungseinheit (121), mit einer eine elektrische Einspeisung und einen Antriebsmotor aufweisenden Antriebseinheit (123) und mit einer, zwei relativ zueinander bewegliche Klemmbacken (143, 144) aufweisenden Werkstück-Greifeinheit (141), einer Werkzeugmaschine mit mindestens einem Werkstücktisch, mit mindestens einer relativ zum Werkstücktisch beweglichen Werkzeugeinheit und mit mindestens zwei in der Längsrichtung entlang eines Maschinenbetts der Werkzeugmaschine einzeln verfahrbaren Werkstückwagen (114-117) sowie eine Fertigungszelle mit einer derartigen Werkzeugmaschine und mit einer Werkstückbereitstellung. Die beiden Klemmbacken (143, 144) der Werkstück-Greifeinheit (141) sind in einer normal zur Längsrichtung und normal zu einer normal zur Längsrichtung orientierten Querrichtung orientierten Höhenrichtung relativ zueinander verfahrbar. Mit der vorliegenden Erfindung werden die Einsatzmöglichkeiten des Werkstückwagens erweitert.

Description

Werkstückwagen sowie Werkzeugmaschine und Fertigungszelle mit derartigem Werkstückwagen Beschreibung:
Die Erfindung betrifft einen Werkstückwagen für den Werkstück transport, mit einer in einer Längsrichtung orientierten Füh rungseinheit, mit einer eine elektrische Einspeisung und einen Antriebsmotor aufweisenden Antriebseinheit und mit einer, zwei relativ zueinander bewegliche Klemmbacken aufweisenden Werk stück-Greifeinheit, einer Werkzeugmaschine mit mindestens ei nem Werkstücktisch, mit mindestens einer relativ zum Werk stücktisch beweglichen Werkzeugeinheit und mit mindestens zwei in der Längsrichtung entlang eines Maschinenbetts der Werk zeugmaschine einzeln verfahrbaren Werkstückwagen sowie eine Fertigungszelle mit einer derartigen Werkzeugmaschine und mit einer Werkstückbereitstellung.
Bestätigungskopie Aus der DE 102017 012 077 Al ist ein derartiger Werkstück wagen zum Einsatz in Fertigungszellen mit Bearbeitungsrobotern bekannt .
Der vorliegenden Erfindung liegt die Problemstellung zugrunde, die Einsatzmöglichkeiten des Werkstückwagens zu erweitern.
Diese Problemstellung wird mit den Merkmalen des Hauptanspru ches gelöst. Dazu sind die beiden Klemmbacken der Werkstück- Greifeinheit in einer normal zur Längsrichtung und normal zu einer normal zur Längsrichtung orientierten Querrichtung ori entierten Höhenrichtung relativ zueinander verfahrbar.
Der Werkstückwagen ist zur Aufnahme waagerecht liegender plat ten- oder brettartiger Werkstücke ausgelegt. Diese Werkstücke bestehen beispielsweise aus Holz, Aluminium, Stahl, Kunst stoff, einem Verbundmaterial, etc.. Die Werkstücklage ermög licht sowohl den Einsatz von Bearbeitungsrobotern als auch den Einsatz von Werkzeugportalen zur Werkstückbearbeitung. Die Werkstückwagen können in Fertigungszellen mit Werkzeugmaschi nen eingesetzt werden, die z.B. zwei parallel zueinander lie gende Werkstückbahnen aufweisen. Bei einer derartigen Anord nung kann eine Werkstückbereitstellung im Arbeitsraum zeitlich während der Bearbeitung eines vorangehenden Werkstücks erfol gen. Hiermit kann eine hohe Ausbringungsrate der Fertigungs zelle erreicht werden. Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Unter ansprüchen und der nachfolgenden Beschreibung schematisch dar gestellter Ausführungsformen.
Figur 1: Werkzeugmaschine mit Bearbeitungsrobotern; Figur 2 : Werkzeugmaschine mit Werkzeugportal; Figur 3 : Werkstückwagen; Figur 4 : Querschnitt des Werkstückwagens; Figur 5: Antriebseinheit des Werkstückwagens; Figur 6 : Schnitt der Andockkupplung; Figur 7 : Blocksaugergruppe; Figur 8 : Unteransicht einer Blocksaugergruppe; Figur 9 : Fertigungszelle; Figur 10: Werkstückwagen mit angekuppelter Blocksaugergruppe; Figur 11: Werkstückwagen mit gegriffenem Werkstück; Figur 12: Werkstückwagen mit zurückgefahrener Greifeinheit. Die Figur 1 zeigt eine Werkzeugmaschine (61) mit zwei nebenei nander liegenden, zueinander parallelen Werkstückbahnen (62, 162) und zwei Bearbeitungsrobotern (91, 97). Die Werkzeugma schine (61) kann auch nur mit einer einzelnen Werkstück bahn (62; 162) ausgebildet sein. Die dargestellte Werkzeugma- schine (61) hat ein Maschinenbett (64), an dessen beiden in Längsrichtung (5) orientierten Längsseiten je eine Werkstück wagen-Führungsschiene (65), eine Zahnstange (66) und eine Energie- und Signalleiterbahn (67) verlaufen. Beispielsweise ist je eine Werkstückwagen-Führungsschiene (65), eine Zahn- Stange (66) und eine Energie- und Signalleiterbahn (67) je ei ner Werkstückbahn (62; 162) zugeordnet. Entlang jeder Werk stückwagen-Führungsschiene (65) sind Werkstückwagen (114 - 117) in der Längsrichtung (5) verfahrbar. Diese Werkstückwa gen (114 - 117) halten in der Darstellung der Figur 1 ein plattenförmiges Werkstück (1; 2), z.B. eine Holzplatte. Die Werkzeugmaschine (61) umfasst pro Werkstückbahn (62; 162) einen Werkstücktisch (63; 163). Der einzelne Werkstück tisch (62; 162) hat mindestens eine Blocksaugergruppe (71; 171), die in der Querrichtung (6) orientiert ist. Im Ausfüh rungsbeispiel hat die Werkzeugmaschine (61) pro Werkstück- tisch (63; 163) sieben Blocksaugergruppen (71; 171). Jede die ser Blocksaugergruppen (71; 171) ist einzeln in der Längsrich tung (5) der Werkzeugmaschine (61) verfahrbar.
An jeder der Längsseiten des Maschinenbetts (64) ist in diesem Ausführungsbeispiel ein Bearbeitungsroboter (91; 97) angeord net. Diese Bearbeitungsroboter (91; 97) sind jeweils um eine in der Höhenrichtung (7) orientierte Schwenkachse schwenkbar. Außerdem hat der einzelne Bearbeitungsroboter (91; 97) einen Schwenkarm (92), der relativ zum Sockel (93) um eine horizon- tale Achse schwenkbar ausgebildet ist. Weiterhin hat der ein zelne Bearbeitungsroboter (91; 97) einen Schwenkkopf (94), der relativ zum Schwenkarm (92) drehbar ist. Jeder der Bearbei tungsroboter (91; 97) kann zusätzlich relativ zum Maschinen bett (64) in der Längsrichtung (5) und/oder in der Querrich- tung (6) verfahrbar sein. Die beiden Bearbeitungsroboter (91; 97) sind so ausgebildet, dass jeder Bearbeitungsroboter (91; 97) Werkstücke (1; 2) auf beiden Werkstückbahnen (62; 162) be- arbeiten kann. In der Darstellung hat der in der Förderrichtung (112) rechts stehende Bearbeitungsroboter (91) eine Werkzeugeinheit (95) für spanende Bearbeitungsaufgaben, z.B. für Fräs- und/oder Bohrbearbeitungen. Diese Werkzeugeinheit (95) umfasst bei spielsweise mindestens ein Bohrwerkzeug (96). Der zweite Bearbeitungsroboter (97) trägt in diesem Ausfüh rungsbeispiel als Werkzeugeinheit (98) ein Verleimaggre gat (98). Mittels des Verleimaggregats (98) kann z.B. ein Be- schichten des Werkstücks (1; 2) mittels eines Fügevorgangs er folgen .
In der Figur 2 ist eine Variante der Werkzeugmaschine (61) dargestellt. Das Maschinenbett (64) mit den Werkstückti- sehen (63; 163) und den Werkstückwagen (114 - 117) ist so auf gebaut, wie im Zusammenhang mit dem ersten Ausführungsbeispiel beschrieben. Diese Werkzeugmaschine (61) hat jedoch keine Be arbeitungsroboter (91, 97), sondern ein in der Längsrich tung (5) verfahrbares Werkzeugportal (101). Das Werkzeugpor- tal (101) ist entlang von am Maschinenbett (64) angeordneten Werkzeugportal-Führungsschienen (68) geführt. Das Werkzeugpor tal (101) übergreift die Werkstückwagen (114 - 117), sodass die Werkstückwagen (114 - 117) innerhalb des Werkzeugpor tals (101) verfahren.
Das Werkzeugportal (101) hat einen u-förmig ausgebildeten Por talträger (102). An den freien Enden des Portalträgers (102) sind z.B. Kugelumlaufschuhe (103) angeordnet, die die Werk zeugportal-Führungsschienen (68) umgreifen. Der obenliegende Zentralbalken (104) des Portalträgers (102) trägt die Werk zeugeinheiten (105 - 107). Hierfür hat der Zentralbalken (104) in Querrichtung (6) verlaufende Trag- und Führungsschie nen (108). Die Trag- und Führungsschienen (108) sind an beiden in der Längsrichtung (5) zeigenden Stirnseiten des Zentralbal- kens (104) angeordnet. Jede der dargestellten Werkzeugeinhei ten (105 - 107) ist auf diesen Trag- und Führungsschie nen (108) mittels eines Kreuzschlittens (109) gelagert. Die einzelne Werkzeugeinheit (105; 106; 107) ist damit in Quer richtung (6) und in der normal zur Förderebene orientierten Höhenrichtung (7) verfahrbar. Jede der Werkzeugeinheiten (105; 106; 107) kann zusätzlich relativ zum Werkzeugportal (101) in der Längsrichtung (5) verfahrber ausgebildet sein. Alle Werk zeugeinheiten (105 - 107) können Werkstücke (1; 2) auf beiden Werkstückbahnen (62; 162) bearbeiten.
Die im Ausführungsbeispiel dargestellten Werkzeugeinhei ten (105 - 107) sind beispielsweise ein 5-Achs-Kopf (105), ein Bohraggregat (106) und ein Verleimaggregat (107).
Am Werkstückportal (101) ist weiterhin ein Kantenleimer (99) angeordnet. Hiermit können die Kanten des Werkstücks (1; 2) beschichtet werden. In den Figuren 3 - 6 ist ein Werkstückwagen (114; 115; 116;
117) dargestellt, vgl. Figur 9. Beispielsweise sind alle Werk stückwagen (114; 115; 116; 117) identisch ausgebildet. Im Aus führungsbeispiel sind jeweils zwei der dargestellten Werk stückwagen (114, 115) der ersten Werkstückbahn (62) und zwei weitere Werkstückwagen (116, 117) der zweiten Werkstück bahn (162) zugeordnet. Es können auch mehr oder weniger als die dargestellte Anzahl der Werkstückwagen (114 - 117) einge setzt werden. Der einzelne Werkstückwagen (114; 115; 116; 117), vgl. die Fi guren 3 und 4, verfügt über eine Führungseinheit (121), eine Antriebseinheit (123), eine Strom- und Signalübertragungs gruppe (131) und eine Werkstück-Greifeinheit (141). Die ge nannten Einheiten (121, 123, 131, 141) sind in einem zweitei- ligen Gehäuse (118, 146) integriert. An der Außenseite des Ge häuses (118, 146) ist im Ausführungsbeispiel eine Andockkupp lung (156) angeordnet. Die Führungseinheit (121) umfasst einen Kugelumlauf- schuh (122), der bei montiertem Werkstückwagen (114; 115; 116; 117) in den vertikalen Richtungen und in den Seitenrichtungen die Werkstückwagen-Führungsschiene (65) der Werkzeugma- schine (61) wälzgelagert umgreift. Die Führungseinheit (121) ist in der Höhenrichtung (7) beispielsweise annähernd mittig angeordnet .
Die Antriebseinheit (123), vgl. Figur 5, hat einen Flanschträ- ger (124), der einen Antriebsmotor (125) und ein von diesem angetriebenes Antriebsrad (126) trägt. Der Antriebsmotor (125) ist z.B. ein Servomotor (125), der beispielsweise über die Strom- und Signalübertragungsgruppe (131) individuell ange steuert wird. Das Antriebsrad (126) ist z.B. über ein mehrstu- figes Wälzgetriebe mit dem Antriebsmotor (125) gekoppelt. Im Flanschträger (124) ist die Welle (127) des Antriebsrads (126) wälzgelagert. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist das An triebsrad (126) schrägverzahnt ausgebildet. Bei Betrieb des Werkstückwagens (114 - 117) kämmt das Antriebsrad (126) mit der Zahnstange (66) der Werkzeugmaschine (61).
Im Flanschträger (124) ist beabstandet vom Antriebsrad (126) ein Schmierrad (128) drehbar gelagert. Das Schmierrad (128) ist ebenfalls schrägverzahnt ausgebildet und kämmt im Betrieb mit der Zahnstange (66). Beispielsweise ist das Schmier- rad (128) als Filzrad ausgebildet. Das Schmierrad (128) kann einen anderen Durchmesser als das Antriebsrad (126) aufweisen. Beispielsweise werden die Flanken des Schmierrads (128) über eine im Flanschträger (124) gelagerte Schmierradwelle (129) mit Schmiermittel, z.B. einem Öl aus einem Schmieraggregat, benetzt. Dieses Schmiermittel wird beim Abwälzen auf die Zahn stange (66) übertragen. Auch eine andere Ausbildung einer Zahnstangenschmierung ist denkbar. Die Strom- und Signalübertragungsgruppe (131) hat im Ausfüh rungsbeispiel zwei Kontaktgruppen (132) mit jeweils sieben übereinander angeordneten Kontaktelementen (133) auf. Alle Kontaktelemente (133) sind gleichartig aufgebaut und z.B. über eine Parallellogrammführung (134) gehalten. Sie sind in der vom Gehäuse (118) abgewandten Richtung federbelastet. Im Be trieb liegen die Kontaktelemente (133) an den Energie- und Signalleiterbahnen (67) des Maschinenbetts (64) an. Der Strom- und Signalübertragungsgruppe (131) werden beispielsweise un- terschiedliche Spannungen, Steuersignale und Daten übermit telt. Hierbei kann die Übertragung des einzelnen Kontaktele ments (133) unidirektional oder bidirektional ausgebildet sein. Vom Werkstückwagen (114; 115; 116; 117) aus wird bei spielsweise ein z.B. permanentes Positionssignal an die Ener- gie- und Signalleiterbahnen (67) übertragen. Gegebenenfalls können die Steuer- und die Datensignale auch drahtlos zwischen einer z.B. zentralen Steuerung und den Werkstückwagen ( 114 - 117) übertragen werden. Die Werkstück-Greifeinheit (141) ist oberhalb der Führungsein heit (121) angeordnet. Sie umfasst eine beispielsweise elekt romotorisch betätigte Parallelgreifvorrichtung (142) mit zwei relativ zueinander beweglichen Klemmbacken (143, 144) und eine Querverstellvorrichtung (152). Die Öffnungs- und die Schließ- richtung der Parallelgreifvorrichtung (142) ist in der Höhen richtung (7) orientiert. Im Ausführungsbeispiel ist die ge samte Werkstück-Greifeinheit (141) in der Höhenrichtung (7) relativ zur Führungseinheit (121) schwimmend gelagert. Hierzu dienen z.B. zwei Führungsstifte (145), die das obere Ge- häuse (146) des Werkstückwagens (114; 115; 116; 117) ein schließlich der Werkstück-Greifeinheit (141) relativ zum unte ren Gehäuse (118) führen. In der Darstellung der Figur 4 ist die Werkstück-Greifeinheit (141) in der untersten Position dargestellt. Beispielsweise liegt das obere Gehäuse (146) auf dem unteren Gehäuse (118) auf. Auch eine andere Gestaltung dieses Loslagers ist denkbar. Beispielweise kann die Werk stück-Greifeinheit (141) auf einem Schwimmsattel gelagert sein. Es ist auch denkbar, eine aktive Höhenverstellung der Werkstück-Greifeinheit (141) relativ zur Führungsein heit (121), z.B. mittels einer Gewindespindel oder eines Hubzylinders, einzusetzen.
Die untere Klemmbacke (143) ist im Ausführungsbeispiel in der Höhenrichtung (7) starr relativ zum oberen Gehäuse (146) ange ordnet. Die obere Klemmbacke (144) ist relativ hierzu verfahr bar. Zum Betätigen der Parallelgreifvorrichtung (142) treibt ein Klemmmotor (147) über ein Wälzgetriebe (148) eine Gewinde spindel (149), die die obere Klemmbacke (144) entlang zweier Stützsäulen (151) verschiebt.
Es ist aber auch denkbar, beide Klemmbacken (143, 144) relativ zum Gehäuse (118, 146) des Werkstückwagens (114; 115; 116;
117) zu verfahren. Sie können gleichmäßig oder asymmetrisch verstellbar sein. Bei einer asymmetrischen Ausbildung kann beispielsweise die untere Klemmbacke (143) einen geringeren Hub aufweisen als die obere Klemmbacke (144). Auch können beide Klemmbacken (143, 144) einzeln angetrieben sein. Die Parallelgreifvorrichtung (142) ist außerdem relativ zum oberen Gehäuse (146) mittels der Querverstellvorrichtung (152) in der Querrichtung (6) verfahrbar. Die Querverstellvorrich tung (152) umfasst einen Verstellmotor (153), der über einen Riementrieb (154) eine Verstellspindel (155) antreibt. Hier nicht dargestellte FührungsZylinder stabilisieren die Querver stellvorrichtung (152).
In der normalen Betriebslage ist die Querverstellvorrich tung (152) ausgefahren. Für einzelne BearbeitungsVorgänge am Werkstück (1, 2), z.B. für eine Bearbeitung der Längs- kante (3), kann jedoch die Querverstellvorrichtung (152) in eine eingefahrene Bereitschaftsposition verfahren werden. Beim Einfahren der Querverstellvorrichtung (152) verfährt die Pa- rallelgreifvorrichtung (142) in der Querrichtung (6) in die vo Werkstück (1; 2) abgewandte Richtung.
Die Andockkupplung (156) ist im Ausführungsbeispiel an der Au ßenseite des oberen Gehäuses (146) befestigt. Es ist aber auch denkbar, die Andockkupplung (156) am unteren Gehäuse (118) zu befestigen. Beispielsweise ist sie dann starr relativ zur Füh rungseinheit (121) angeordnet. Hierbei kann die Andockkupp lung (156) beispielsweise mittels einer Konsole am unteren Ge häuse (118) befestigt sein.
Die Figur 6 zeigt eine vereinfachte Schnittdarstellung der An dockkupplung (156). Die Andockkupplung (156) hat ein Andockge häuse (157), in dem ein in Querrichtung (6) verfahrbarer Stö ßel (158) gelagert ist. Der Stößel (158) trägt einen Ste- cker (159), der zusammen mit dem Stößel (158) verfahrbar ist. Der Stecker (159) ist beispielsweise als Winkelstecker (159) ausgebildet. Der Ausgang des Steckers (159) zeigt in die Hub richtung des Stößels (158). Der Stecker (159) kann zur Über tragung elektrischer Energie, von Daten und/oder von Medien z.B. Druckluft für pneumatische Funktionen eingesetzt werden. An die Andockkupplung (156) ist im Ausführungsbeispiel eine Blocksaugergruppe (71; 171) der Werkzeugmaschine (61) ankup pelbar . In der Figur 7 ist eine Blocksaugergruppe (71; 171) in einer isometrischen Ansicht dargestellt. Die Figur 8 zeigt eine Un teransicht einer hierzu spiegelbildlich ausgebildeten Block saugergruppe (171; 71) der anderen Werkstückbahn (162; 62). dargestellt. Alle Blocksaugergruppen (71; 171) sind beispiels weise gleichartig aufgebaut. Die einzelne Blocksauger gruppe (71; 171) hat einen Tragbalken (72) mit zwei Führungs- gruppen (73) zur Führung entlang von Blocksauger-Führungsbah- nen (69) des Maschinenbetts (64). Die einzelne Führungs gruppe (73) hat zwei in der Längsrichtung (5) voneinander be- abstandete Führungsschuhe (74), zwischen denen eine hydrau lisch oder pneumatisch lösbare Klemmvorrichtung (75) sitzt. Diese z.B. federbelastet schließende Klemmvorrichtung (75) si- chert die Lage der Blocksaugergruppe (71; 171) relativ zum Ma schinenbett (64) in der Längsrichtung (5).
Der Tragbalken (72) ist in der Querrichtung (6) orientiert. Er trägt beispielsweise drei nebeneinandersitzende Saugele- mente (76). Diese haben eine annährend rechteckige Ansaugflä che (77) mit vier Saugnäpfen (78). Die Saugelemente (76) sind im Ausführungsbeispiel einzeln höhenverstellbar ausgebildet. Sie können aber auch starr ausgebildet sein. Jedes Saugele ment (76) und/oder jeder Saugnapf (78) ist einzeln mit Unter- druck ansteuerbar.
Am Tragbalken (72) ist eine Stützvorrichtung (81) angeordnet. Diese Stützvorrichtung (81) hat eine Hubvorrichtung (82), die einen zentralen Hubzylinder (83) und zwei Führungszylin- der (84) aufweist. Die Hubvorrichtung (82) trägt eine querlie gende Stützrolle (85). Die Stützrolle (85) ist beispielsweise in einem U-förmigen Stützträger (86) drehbar gelagert. Auch eine starre Anordnung der einzelnen Stützrolle (85) ist denk bar. Die Hubvorrichtung (82) ist derart ausgebildet, dass die parallel zur Förderebene liegende, die obenliegende Mantelli nie der Stützrolle (85) tangierende Stützebene von einer un terhalb der Ansaugfläche (77) liegenden Bereitschaftslage in eine oberhalb der Ansaugfläche (77) liegende Stützlage ver stellbar ist. An der Stirnseite des Tragbalkens (72) ist eine Tragbalken kupplung (79) angeordnet. Diese ist beispielsweise komplemen tär zur Andockkupplung (156) der Werkstückwagen (114 - 117) ausgebildet. Die Tragbalkenkupplung (79) hat eine Stößelauf nahme (88) zur Aufnahme des Stößels (158) und eine Buchse (89) zur Kopplung mit dem Stecker (159) der Andockkupplung (156).
Die Figur 9 zeigt eine Fertigungszelle (10) mit einer Werk- zeugmaschine (61) nach Figur 1 und mit einer dieser vorge schalteten Werkstückbereitstellung (21). Die Fertigungs zelle (10) kann auch eine in der Figur 2 dargestellte Werk zeugmaschine (61) aufweisen. In der Fertigungszelle (10) setzen sich die beiden Werkstück bahnen (62, 162) in der Werkstückbereitstellung (21) fort. Die Werkstückbereitstellung (21) hat hierfür eine Vielzahl von Tragrollen (27). Diese sind in zwei nebeneinander liegenden Tragrollenbahnen (25, 26) angeordnet. Seitlich am Bett (24) der Werkstückbereitstellung (21) sind Werkstückwagen-Führungs- bahnen (28), Elektro- und Signalleiterbahnen (29) und Zahn stangen (23) angeordnet, die mit den entsprechenden Komponen ten (65, 66, 67) der Werkzeugmaschine (61) fluchten. Die Werk stückwagen (114 - 117) können damit von der Werkstückbereit- Stellung (21) zur Werkzeugmaschine (61) und zurück verfahren.
Unterhalb der Tragrollenbahnen (25, 26) ist eine Querschubvor richtung (41) angeordnet. Die Querschubvorrichtung (41) hat im Ausführungsbeispiel einen höhenverstellbaren Rechen (42), des- sen Zinken (46) in der gezeigten Darstellung über die Tragrol lenbahnen (25, 26) hinausragen. Der Rechen (42) ist in der Längsrichtung (6) orientiert und in der Querrichtung (6) ver fahrbar ausgebildet. Ein in der Werkstückbereitstellung (21) abgelegtes Werkstück (1; 2) kann damit mittels der Querschub vorrichtung (41) zu den Werkstückwagen (114, 115; 116, 117) verschoben werden. Bei einer manuellen Ausrichtung des Werk stücks (1; 2) in der Fertigungszelle (10) kann die Querschub- Vorrichtung (41) entfallen.
An der Schnittstelle zwischen der Werkstückbereitstellung (21) und der Werkzeugmaschine (61) ist pro Werkstückbahn (62; 162) eine Anschlagvorrichtung (52; 53) angeordnet. Jede Anschlag- Vorrichtung (52; 53) hat beispielsweise zwei absenkbare An schlagzapfen (55; 56). Die einzelne Anschlagvorrichtung (52; 53) dient u.a. der Positionsbestimmung des Werkstücks (1; 2) sowie der Freigabe des Werkstücks (1; 2) zum Transport in die Werkzeugmaschine (61).
Die Fertigungszelle (10) kann Teil einer verketteten Fertigung mit mehreren Fertigungsstationen sein. Hierbei sind beispiels weise eine Vielzahl von Werkstückwagen (114 - 117) im Umlauf. Alle Werkstückwagen (114 - 117) sind z.B. gleichartig aufge- baut. Beispielsweise verfahren die einzelnen selbstfahrenden Werkstückwagen (114 - 117) nach dem Durchlaufen aller Ferti gungsstationen entlang einer Rücklaufbahn an den Ausgangspunkt in der Werkstückbereitstellung (21) zurück. Die Anzahl der Werkstückwagen (114; 115; 116; 117) pro Werkstückbahn (62; 162) beträgt beispielsweise mindestens das Dreifache der An zahl der Fertigungsstationen dieser Werkstückbahn (62; 162). Somit befinden sich beispielsweise an jeder Fertigungs zelle (10) zwei ein Werkstück (1; 2) haltende Werkstückwa gen (114, 115; 116, 117) und mindestens ein freier Werkstück- wagen (114; 115; 116; 117) gleicher Bauart pro Werkstück bahn (62; 162). Beim Ausrichten des Werkstücks (1; 2) stehen zunächst zwei Werkstückwagen (114, 115; 116, 117) beispielsweise an beliebi ger Position in der Längsrichtung (5) in der Werkstückbereit stellung (21). Nach dem Verschieben des Werkstücks (1; 2) zu den Werkstückwagen (114, 115; 116, 117) schließen die Werk stück-Greifeinheiten (141) beider Werkstückwagen (114, 115; 116, 117). Hierbei passen sich beispielsweise die jeweiligen Werkstück-Greifeinheiten (141) in der Höhenrichtung (7) so an das Werkstück (1; 2) an, dass die untere Klemmbache (143) in der oberen Tangentialebene der Tragrollen (27) liegt. Das zu bearbeitende Werkstück (1; 2) wird hierbei z.B. in der Quer richtung (6) ausgerichtet und positioniert. Anschließend ver fahren die Werkstückwagen (114, 115; 116, 117) das Werk stück (1; 2) in einer von der Werkstückbereitstellung (21) zur Werkzeugmaschine (61) orientierten Förderrichtung (112), bis das Werkstück (1; 2) an der Anschlagvorrichtung (52; 53) der jeweiligen Werkstückbahn (62; 162) anliegt. Aus der aktuellen Position der Werkstückwagen (114, 115; 116, 117) wird bei spielsweise die Lage des Werkstücks (1; 2) relativ zu den Werkstückwagen (114, 115; 116, 117) ermittelt. Beispielsweise aufgrund der Lage des Werkstücks (1; 2) relativ zu beiden Werkstückwagen (114, 115; 116, 117), deren absolute Position am Bett (24) bekannt ist, erhält die Steuerung eine redundante Information über die Position des Werkstücks (1; 2). Bei- spielsweise wird primär das Signal des in der Förderrich tung (112) vorne stehenden Werkstückwagens (115) verarbeitet.
Beim Werkstücktransport sind die beiden Werkstückwagen (114, 115; 116, 117) beispielsweise mittels einer elektrischen Welle miteinander gekoppelt, sodass sie das Werkstück (1; 2) gleich mäßig verfahren. Dies ist z.B. in Form einer Master-Slave- Steuerung möglich. Es ist aber auch denkbar, die Antriebsein heit (123) eines der Werkstückwagen (114; 115; 116; 117) zu entkoppeln in diesem Fall wird beispielsweise nur ein Werk stückwagen (114; 115; 116; 117) zum Fördern des Werkstücks (1; 2) angetrieben. Während des Ausrichtens des Werkstücks (1; 2) und des Ermit- telns der Werkstücklage wird in der Werkzeugmaschine (61) der Werkstücktisch (63; 163) werkstückspezifisch vorbereitet. Bei spielsweise werden zunächst die Lagen der Blocksaugergrup pen (71; 171) eingestellt. Hierzu verfährt z.B. zunächst ein Werkstückwagen (114; 115; 116; 117) neben die zu positionie rende Blocksaugergruppe (71; 171). Die Andockkupplung (156) fluchtet mit der Tragbalkenkupplung (79). Aus dem Andockge häuse (157) wird der Stößel (158) mit dem Stecker (159) in der Querrichtung (6) in Richtung des Tragbalkens (72) ausgefahren. Der Stößel (158) taucht in die Stößelaufnahme (88) ein und zentriert hierbei die Lage des Werkstückwagens (114; 114; 116; 117) relativ zur Blocksaugergruppe (71; 171). Hierbei kann sich gegebenenfalls die Lage Blocksaugergruppe (71; 171) rela tiv zum kuppelnden Werkstückwagen (114; 115; 116; 117) in der Längsrichtung (5) anpassen. Gleichzeitig kuppelt der Ste cker (159) mit der Buchse (89) der Blocksaugergruppe (71;
171) , sodass eine elektrische Verbindung und/oder eine Signal verbindung zwischen dem Werkstückwagen (114; 115; 116; 117) und der jeweiligen Blocksaugergruppe (71; 171) hergestellt wird.
Die Figur 10 zeigt einen Werkstückwagen (114; 115; 116; 117) mit angekuppelter Blocksaugergruppe (71; 171). Die Ansichts richtung ist z.B. in der Förderrichtung (112) orientiert. Bei- spielsweise bei gekuppeltem Werkstückwagen (114; 115; 116;
117) wird die Klemmvorrichtung (75) der Blocksaugergruppe (71; 171) an den Blocksauger-Führungsbahnen (69) gelöst. Der Werk stückwagen (114; 115; 116; 117) verfährt die jeweilige Block- saugergruppe (71; 171) in der Längsrichtung (5) an eine vorge gebene, werkstückspezifische Position. Diese Position ist der art gewählt, dass eine Beschädigung der Elemente des Werk- stücktischs (63; 163) bei der nachfolgenden Werkstückbearbei- tung verhindert wird. Sobald die Blocksaugergruppe (71; 171) diese Position erreicht hat, werden die Klemmvorrichtun gen (75) der Blocksaugergruppe (71; 171) aktiviert.
Die Kupplung zwischen dem Werkstückwagen (114; 115; 116; 117) und der Blocksaugergruppe (71; 171) kann auch anders ausgebil det sein. So kann beispielsweise im gekuppelten Zustand ein Schubflansch den Tragbalken (72) beidseitig umgreifen. Auch andere kraft- und/oder formschlüssige Kupplungen sind denkbar. Nach der Positionierung der einzelnen Blocksaugergruppen (71; 171) kann der Werkstückwagen (114; 115; 116; 117) wieder von dieser Blocksaugergruppe (71; 171) abgekuppelt werden. Hierzu verfährt der Stößel (158) zusammen mit dem Stecker (159) in der Querrichtung (6) in die von der Blocksaugergruppe (71; 171) abgewandte Richtung. Der Werkstückwagen (114; 115; 116;
117) wird von der Blocksaugergruppe (71; 171) getrennt. Er kann nun zum Einstellen einer weiteren Blocksaugergruppe (71; 171) eingesetzt werden oder aus dem Arbeitsbereich (161) der Werkzeugmaschine (61) herausfahren. Die Lage der einzelnen Blocksaugergruppe (71; 171) wird in der Steuerung der Werk zeugmaschine (61) gespeichert.
In jeder einzelnen Blocksaugergruppe (71; 171) werden sämtli che Saugelemente (76) abgesenkt, die in dem für das Werk- stück (1; 2) vorgesehenen Bearbeitungsbereich liegen. In den Darstellungen der Figuren 10 - 12 liegt beispielsweise die An saugfläche (77) des linken Saugelements (76) niedriger als die Ansaugfläche (77) des rechten Saugelements (76). Auch werden Saugelemente (76) angehoben, die beispielsweise bei einer Be arbeitung eines vorhergehenden Werkstücks (2; 1) abgesenkt wurden. Dieses Absenken kann bei angekoppeltem Werkstückwa gen (114; 115; 116; 117) oder bei abgekoppelten Werkstückwa gen (114; 115; 116; 117) erfolgen. Im Falle des Absenkens der Saugelemente (76) bei angekoppeltem Werkstückwagen (114; 115; 116; 117) kann dieses Absenken mittels über den Werkstückwa gen (114; 115; 116; 117) übertragener Steuersignale erfolgen.
Je nach Aufbau der Werkzeugmaschine (61) können die Werkstück wagen (114; 115; 116; 117) zur Positionierung der Blocksauger gruppen (71; 171) und/oder zum Werkstücktransport einseitig o- der beidseitig eines Werkstücktischs (63; 163) verfahren. Bei beidseitiger Anordnung sind beispielsweise die Antriebseinhei ten (123) sämtlicher Werkstückwagen (114; 115; 116; 117) mit einander synchronisiert. Sie folgen hierbei beispielsweise ei nem führenden Werkstückwagen (114; 115; 116; 117).
Nach dem Einstellen der Blocksaugergruppen (71; 171) einer Werkstückbahn (62; 162) wird die Anschlagvorrichtungen (52;
53) dieser Werkstückbahn (62; 162) betätigt. Beispielsweise werden die zugehörigen Anschlagzapfen (55; 56) abgesenkt. Die Werkstückwagen (114, 115; 116, 117) verfahren das zu bearbei tende Werkstück (1; 2) in der Förderrichtung (112), bis es im Arbeitsbereich (161) der Werkzeugmaschine (61) in der geplan ten Lage in der Längsrichtung (5) liegt.
Nun werden beispielsweise mittels einer Vakuumpumpe die Sau gelemente (76) mit Unterdrück beaufschlagt. Hierbei können z.B. auch die Hubvorrichtungen (82) der Stützrollen (85) mit Unterdrück beaufschlagt werden. Die Stützrollen (85) werden abgesenkt und das Werkstück (1; 2) wird an die nicht abgesenk ten Saugelemente (76) angezogen, vgl. Figur 11. Es ist auch denkbar, die Hubvorrichtungen (82) der Stützrollen (85) sepa rat anzusteuern. Beim Ansaugen des Werkstücks (1; 2) mittels der Saugelemente (76) bleiben die Werkstück-Greifeinhei- ten (141) der Werkstückwagen (114115; 116, 117) geschlossen. Sie werden während des Ansaugens der Saugelemente (76) bei spielsweise mittels des Loslagers relativ zu den Führungsein heiten (121) abgesenkt. Nach dem Fixieren des Werkstücks (1;
2) auf dem Werkstücktisch (63; 163) ist das Werkstück (1; 2) auch in der Höhenrichtung (7) positioniert.
Nachdem das Werkstück (1; 2) seine Arbeitslage auf dem Werk stücktisch (63; 163) erreicht hat, beginnt mittels der Werk zeugeinheiten (95; 98; 99; 105; 106; 107) die Bearbeitung. Zum Bearbeiten des Werkstücks (1; 2) können beispielsweise sämtliche Werkzeugeinheiten (95; 98; 99; 105; 106; 107) der Werk zeugmaschine (61) eingesetzt werden. Je nach durchzuführenden BearbeitungsVorgängen können die Werkstück-Greifeinhei- ten (141) der Werkstückwagen (114; 115; 116; 117) geschlossen bleiben oder geöffnet werden. Falls eine Bearbeitung der Längskante (3) eines Werkstücks (1; 2) durchgeführt wird, wird beispielsweise die Werkstück-Greifeinheit (141) mittels der Querverstellvorrichtung (152) aus einem möglichen Kollisions bereich herausgefahren.
In der Figur 12 ist die Lage des Werkstückwagens (114; 115; 116; 117) relativ zum Werkstück (1; 2) für die Bearbeitung der äußeren Längskante (3) dargestellt. Die Werkstück-Greifein heit (141) ist geöffnet. Die Querverstellvorrichtung (152) hat die Werkstück-Greifeinheit (141) relativ zum äußeren Saugele ment (76) so weit in der Querrichtung (6) verfahren, dass in den entstandenen Zwischenraum z.B. ein Fingerfräser eintauchen kann. Nach der Beendigung der Kantenbearbeitung kann der Werk stückwagen (114; 115; 116; 117) das Werkstück (1; 2) wieder greifen. Hierbei kann die Werkstück-Greifeinheit (141) das Werkstück (1; 2) entweder an der gleichen Stelle wie vorher o- der an einer anderen Stelle greifen. Beispielsweise kann der Werkstückwagen (114; 115; 116; 117) hierfür in der Längsrich tung (5) verfahren.
Nach Beendigung der Bearbeitung des Werkstücks (1; 2) wird bei geschlossenen Werkstück-Greifeinheiten (141) der Druck in den Saugelementen (76) auf den Umgebungsdruck erhöht. Beispiels weise gleichzeitig werden die Hubvorrichtungen (82) aktiviert und die Stützrollen (85) angehoben. Beispielsweise wird hier bei die Werkstück-Greifeinheit (141) relativ zur Führungsein heit (121) entlang der Führungsstifte (145) angehoben. Nun kann das bearbeitete Werkstück (1; 2) mittels der Werkstückwa gen (114, 115; 116, 117) aus dem Arbeitsbereich (161) der Werkzeugmaschine (61) herausgefördert werden.
Während der Bearbeitung eines ersten Werkstücks (1; 2) kann ein zweites zu bearbeitendes Werkstück (2; 1) bereitgestellt werden. Hierfür wird dieses zweite Werkstück (2; 1) auf der zweiten Werkstückbahn (162; 62) ausgerichtet. Beispielsweise werden die Blocksaugergruppen (171; 71) des zweiten Werkstück- tischs (163; 63) eingestellt und das zweite Werkstück (2; 1) in den Arbeitsbereich (161) transportiert, wie oben beschrie ben. Anschließend liegt das zweite Werkstück (2; 1) auf dem zweiten Werkstücktisch (163; 63) bereits bei Beendigung der Bearbeitung des ersten Werkstücks (1; 2) bereit. Damit geht die für das einzelne Werkstück (1; 2) erforderliche Rüstzeit nicht in die Durchlaufzeit einer Gruppe von Werkstücken (1; 2) ein. Die Werkzeugmaschine (61) kann damit eine hohe Ausbrin- gungsrate erzielen.
Auch Kombinationen der einzelnen Ausführungsbeispiele sind denkbar . Bezugszeichenliste :
1 Werkstück
2 Werkstück
3 Längskante
5 Längsrichtung
6 Querrichtung 7 Höhenrichtung
10 Fertigungszelle
21 Werkstückbereitstellung
23 Zahnstangen
24 Bett
25 Tragrollenbahn
26 Tragrollenbahn
27 Tragrollen
28 Werkstückwagen-Führungsbahnen
29 Elektro- und Signalleiterbahnen
41 Querschubvorrichtung
42 Rechen
46 Zinken
52 Anschlagvorrichtung
53 Anschlagvorrichtung
55 Anschlagzapfen
56 Anschlagzapfen
61 Werkzeugmaschine
62 Werkstückbahn
63 Werkstücktisch
64 Maschinenbett 65 Werkstückwagen-Führungsschiene
66 Zahnstange
67 Energie- und Signalleiterbahn
68 Werkzeugportal-Führungsschienen 69 Blocksauger-Führungsbahnen
71 Blocksaugergruppe
72 Tragbalken
73 Führungsgruppen
74 Führungsschuhe
75 Klemmvorrichtung
76 Saugelemente
77 Ansaugfläche
78 Saugnäpfe
79 Tragbalkenkupplung
81 StützVorrichtung
82 Hubvorrichtung
83 Hubzylinder
84 FührungsZylinder
85 Stützrolle
86 Stützträger 88 Stößelaufnähme 89 Buchse
91 Bearbeitungsroboter
92 Schwenkarm
93 Sockel
94 Schwenkkopf
95 Werkzeugeinheit, Bohr- und Fräsaggregat
96 Bohrwerkzeug
97 Bearbeitungsroboter
98 Werkzeugeinheit, Verleimnaggregat
99 Kantenleimer 101 Werkzeugportal 102 Portalträger 103 Kugelumlaufschuhe 104 Zentralbalken
105 Werkzeugeinheit, 5-Achs-Kopf
106 Werkzeugeinheit, Bohraggregat
107 Werkzeugeinheit, Verleimaggregat
108 Trag- und Führungsschienen 109 Kreuzschlitten
112 Förderrichtung
114 Werkstückwagen
115 Werkstückwagen 116 Werkstückwagen
117 Werkstückwagen
118 Gehäuse
121 Führungseinheit 122 Kugelumlaufschuh
123 Antriebseinheit
124 Flanschträger
125 Antriebsmotor, Servomotor
126 Antriebsrad 127 Welle
128 Schmierrad
129 Schmierradwelle
131 Strom- und Signalübertragungsgruppe 132 Kontaktgruppe
133 Kontaktelemente
134 Parallellogrammführung
141 Greifeinheit , Werkstück-Greifeinheit 142 ParallelgreifVorrichtung
143 Klemmbacke, unten
144 Klemmbacke, oben
145 Führungsstifte
146 Gehäuse, oben
147 Klemmmotor
148 Wälzgetriebe
149 Gewindespindel 151 Stützsäulen
152 QuerverstellVorrichtung
153 Verstellmotor
154 Riementrieb
155 Versteilspindel 156 Andockkupp1ung
157 Andockgehäuse
158 Stößel
159 Stecker 161 Arbeitsbereich
162 Werkstückbahn
163 Werkstücktisch
171 Blocksaugergruppe

Claims

Patentansprüche :
1. Werkstückwagen (114; 115; 116; 117) für den Werkstücktrans- port, mit einer in einer Längsrichtung (5) orientierten Füh rungseinheit (121), mit einer Strom- und Signalübertragungs- gruppe (131), mit einer einen Antriebsmotor (125) aufweisenden Antriebseinheit (123) und mit einer, zwei relativ zueinander bewegliche Klemmbacken (143, 144) aufweisenden Werkstück-Grei feinheit (141), dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Klemmbacken (143, 144) der Werkstück-Greifein heit (141) in einer normal zur Längsrichtung (5) und normal zu einer normal zur Längsrichtung (5) orientierten Querrich tung (6) orientierten Höhenrichtung (7) relativ zueinander verfahrbar sind.
2. Werkstückwagen (114; 115; 116; 117) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkstück-Greifeinheit (141) relativ zur Führungseinheit (121) in der Querrichtung (6) ver fahrbar ist.
3. Werkstückwagen (114; 115; 116; 117) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass er eine Andockkupplung (156) mit einem in Querrichtung (6) verfahrbaren Stößel (158) aufweist.
4. Werkstückwagen (114; 115; 116; 117) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Andockkupplung (156) mindes tens einen Stecker (159) aufweist.
5. Werkstückwagen (114; 115; 116; 117) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkstück-Greifeinheit (141) relativ zur Führungseinheit (121) in der Höhenrichtung (7) verfahrbar oder verstellbar ist.
6. Werkstückwagen (114; 115; 116; 117) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkstück-Greifeinheit (141) eine elektromotorisch betätigte Parallelgreifvorrichtung (142) umfasst .
7. Werkzeugmaschine (61) mit mindestens einem Werkstück tisch (63; 163), mit mindestens einer relativ zum Werkstück tisch beweglichen Werkzeugeinheit (95; 98; 99; 105; 106; 107) und mit mindestens zwei in der Längsrichtung (5) entlang eines Maschinenbetts (64) der Werkzeugmaschine (61) einzeln verfahr baren Werkstückwagen (114, 115; 116, 117) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
- dass der Werkstücktisch (63; 163) mindestens eine Block saugergruppe (71; 171) aufweist,
- dass die Blocksaugergruppe (71; 171) eine zur Andockkupp lung (156) des Werkstückwagens (114; 115; 116; 117) kom plementäre Tragbalkenkupplung (79) hat und
- dass die Blocksaugergruppe (71; 171) relativ zum Maschi nenbett (64) in der Längsrichtung (5) verfahrbar ist.
8. Werkzeugmaschine (61) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeich net, - dass die einzelne Blocksaugergruppe (71; 171) mindestens eine Klemmvorrichtung (75) zum Blockieren der Blocksau gergruppe (71; 171) relativ zum Maschinenbett (64) auf weist und - dass die Klemmvorrichtung (75) stromlos geschlossen ist.
9. Fertigungszelle (10) mit einer Werkzeugmaschine (61) nach Anspruch 7 und mit einer Werkstückbereitstellung (21), dadurch gekennzeichnet,
- dass die Werkstückbereitstellung (21) in Reihe mit der Werkzeugmaschine (61) angeordnet ist und
- dass die Werkstückwagen (114; 115; 116; 117) entlang der Werkstückbereitstellung (21) und entlang der Werkzeugma- schine (61) verfahrbar sind.
10. Fertigungszelle (10) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeich net, dass sie zwei Werkstückbahnen (62, 162) aufweist.
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