DE3644024C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Werkzeugversorgungssystem für mehrere programmgesteuerte Werkzeugmaschinen, insbeson­ dere für in ein flexibles Fertigungssystem integrierte Bearbeitungszentren mit maschineneigenen Werkzeugmaga­ zinen der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Gattung.

Bei flexiblen Fertigungssystemen mit programmgesteuerten Bearbeitungsmaschinen, Handhabungsautomaten sowie ver­ schiedenen Typen von Förder- und Transporteinrichtungen, ergeben sich Probleme nicht nur aus einer optimierten Bereitstellung, Handhabung und Bearbeitung der Werkstücke, sondern die Vielzahl von Arbeitsvorgängen, die in den miteinander verknüpften Werkzeugmaschinen an unterschied­ lichen Werkstücken mit einer entsprechend hohen Anzahl verschiedener Werkzeuge ausgeführt werden müssen, verlangen einen entsprechend hohen Automatisierungsgrad auch der Zufuhr und Besetzung der Magazine der Werkzeugmaschinen mit einer entsprechend großen Vielzahl von Werkzeugen. Dies gilt insbesondere für flexible Fertigungssysteme, bei denen möglichst keine manuellen Eingriffe mehr vor­ genommen werden sollen. Die bisherige Beschickung der Maga­ zine der einzelnen Werkzeugmaschinen und Bearbeitungszen­ tren manuell durch ausgebildetes Fachpersonal ist zeitauf­ wendig und in der Regel nur bei stillstehender Maschine durchzuführen. Die Beschickung der Maschinenmagazine mit Werkzeugen unter Verwendung von speziell ausgebildeten Flurförderwagen ist zwar möglich, bereitet in der Praxis jedoch erhebliche Schwierigkeiten, weil die Flurförderwagen entweder auf festen Gleisen fahren oder mit Hilfe von im Fundament verlegten Induktionsschleifen gesteuert werden müssen.

Aus der DE-OS 18 09 745 (Fig. 8 bis 12) ist ein gattungs­ gemäßes System zur Versorgung mehrerer programmgesteuerter Werkzeugmaschinen mit Werkstücken und/oder Werkzeugen bekannt, die einen an der Frontseite der Werkzeugmaschinen angeordneten horizontalen Endlosförderer für den Transport der Werkzeuge aufweist. Jeder Werkzeugmaschine ist ein weiterer Querförderer zugeordnet, dem die mit codierten Werkzeugen versehenen Werkzeugträger mittels einer geson­ derten Vorrichtung übergeben werden. Ferner ist jeder Werkzeugmaschine je ein Werkzeugwechsler zur gezielten Entnahme einzelner codierter Werkzeuge aus dem Querför­ derer vorgesehen, wobei mindestens eine Schreib-Lesestation zum Einschreiben und Erfassen der Codierung auf dem jeweili­ gen Werkzeugträger bzw. dem Werkzeug neben jeder Werkzeug­ maschine angeordnet ist.

Nachteilig bei diesem bekannten Versorgungssystem ist der relativ große Raumbedarf durch die jeder Werkzeug­ maschine zugeordneten Querförderer sowie der hohe steuerungs­ technische und konstruktive Aufwand.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein gattungsgemäßes Versor­ gungssystem zu schaffen, das einen geringeren Platz bean­ sprucht und förder- sowie steuerungstechnisch einfacher konzipiert ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnen­ den Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Die angestrebten Wirkungen werden insbesondere durch die Ausbildung des in einer vertikalen Schleife verlegten zweiten Endlosförderers erzielt, der in Gegenrichtung zum parallelen Strang des ersten Horizontalförderers an­ getrieben wird und mehrere Werkzeugmaschinen bedient. Dieser als Gliederband ausgebildete zweite Endlosförderer besitzt vor jeder Werkzeugmaschine je einen Stauraum, in welchem sich mehrere mit Werkzeugen besetzte und/oder leere Werkzeugträger dicht nebeneinanderliegend befinden können. Da die Werkzeugträger im Reibungsschluß auf dem Obertrum dieses Gliederbandförderers aufliegen, kann durch dessen taktweisen Antrieb jeweils ein gewünschtes Werkzeug mit seinem Werkzeugträger in die Übergabeposition des zugehörigen Werkzeugwechslers transportiert werden, wobei die nachfolgenden Werkzeugträger unter Durchrutschen des Gliederbandförderers auf ihrem Platz im jeweiligen Stau­ abschnitt verbleiben.

Zweckmäßig werden die Werkzeugträger mit Hilfe von Sensoren, Endschaltern und Positioniereinrichtungen in den vorge­ gebenen Wechselstellungen genau ausgerichtet und gegen willkürliche Bewegungen gesichert. Auf diese Weise wird das zuvor vom zentralen Rechner der jeweiligen Maschine zugeordnete Werkzeug in eine definierte Wechselstellung im Zugriffsbereich der Werkzeugwechsler gebracht, dessen Greifer dieses Werkzeug aus seinem Träger herausziehen und nach einer Schwenkbewegung von 180° während der Rück­ zugsbewegung in die vorgegebene Werkzeugaufnahme des ma­ schineneigenen Werkzeugmagazins einsetzt.

Um eine ständige Überwachung der Werkzeuge sowie der Werk­ zeugträger zu ermöglichen, sind nicht nur die Werkzeuge selbst, sondern auch die Werkzeugträger mit Codierungen versehen, die von den Lese-Einrichtungen gesondert ausge­ lesen werden können. Dies ermöglicht eine Identifizierung der Werkzeuge, auch nachdem sie an die maschineneigenen Magazine übergeben worden sind.

Eine weitere zweckmäßige Ausgestaltung der Erfindung ist Gegenstand des Unteranspruchs 2.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel des erfindungs­ gemäßen Werkzeugversorgungssystems anhand der Zeichnung im einzelnen beschrieben. Es zeigt:

Fig. 1 ein Werkzeugversorgungssystem für zwei Bearbeitungszentren;

Fig. 2 den zweiten Gliederbandförderer im Quer­ schnitt mit einem Werkzeugträger und einem Werkzeug.

Die in Fig. 1 dargestellten beiden Bearbeitungszentren I und II sind nebeneinander angeordnet und werden von einem gemeinsamen Zuführsystem automatisch mit Werkstücken be­ schickt, die auf Paletten aufgespannt sind. Jedes Bearbei­ tungszentrum I und II weist an seinem hinteren Teil ein in fünf Schleifen verlaufendes Kettenmagazin 1, 2 und einen - nicht dargestellten - Werkzeugwechsler herkömmlicher Konstruktion zum programmgesteuerten Ein- und Auswechseln der Werkzeuge in die und aus der jeweiligen Arbeitsspindel auf.

An der Rückseite der beiden Bearbeitungszentren I und II befindet sich das erfindungsgemäße Werkzeugversorgungs­ system, das aus einem ersten, in einer horizontalen Schleife verlegten Gliederbandförderer 3, aus einem in einer vertikalen Schleife zwischen einem Strang des ersten Förderers 3 und der Rückseite der beiden Bearbeitungszen­ tren I und II angeordneten zweiten Gliederbandförderer 4, aus einem Werkzeugwechsler 5, 6 pro Bearbeitungszentrum I, II und aus Überführungseinrichtungen 7, 8 zur Übergabe der auf Werkzeugträgern 10 montierten Werkzeuge 11 von einem Förderer zum anderen besteht. Ferner sind mehrere Identi­ fizierungsvorrichtungen 13 sowie Schreib- und Lesesta­ tionen 14 zum Codieren und Erfassen des jeweils gesonder­ ten Codes an den Werkzeugen 11 und ihren Trägern 10 an der Bewegungsbahn der Werkzeugträger 10, d. h. neben den Förderern 3, 4 vorgesehen. Neben dem rückwärtigen Strang des ersten horizontalen Gliederbandförderers 3 befinden sich ein Werkzeugspeicher 15 sowie eine Abführstation 16 für die gebrauchten Werkzeuge mit je einem in geeigneter Weise ausgebildeten Werkzeugwechsler 17, der die Werkzeuge 11 aus ihren Werkzeugträgern 10 entnimmt bzw. sie in die auf dem horizontalen Förderer 3 verbleibenden Werkzeug­ träger 10 einsetzt. Der erste horizontal verlaufende Glie­ derbandförderer 3 läuft kontinuierlich in der Richtung der eingezeichneten Pfeile um. Der zweite in vertikaler Schleife verlegte Gliederbandförderer 4 kann entweder taktweise oder auch kontinuierlich angetrieben sein, wobei sein Obertrum in Pfeilrichtung entgegen der Richtung des parallel verlaufenden Stranges des ersten Gliederbandför­ derers 3 läuft. In Fig. 1 sind die neuen in die Werkzeug­ magazine 1, 2 einzuwechselnden Werkzeuge durch einen Kreis mit innerem Kreuz und die gebrauchten Werkzeuge durch einen leeren Kreis gekennzeichnet.

Fig. 2 zeigt den in vertikaler Schleife verlaufenden zwei­ ten Gliederbandförderer 4 zusammen mit einem Werkzeugträ­ ger 10 und einem Fräswerkzeug 11. In einem kastenförmigen Gehäuse 20 dieses Gliederbandförderers 4 mit einem hori­ zontalen Boden 21 und vertikalen Seitenwänden 22, 23 sind innere Querstreben 24 befestigt, die zwei seitliche Füh­ rungsschienen 25, 26 von U-förmigem Querschnitt festlegen. Auf den oberen horizontalen Schenkeln der beiden Führungs­ schienen 25, 26 sind zwei - ggf. mit einem Gleitbelag be­ schichtete - Tragschienen 27, 28 mit freiem Zwischenraum angeordnet und an den Seitenwänden 22, 23 befestigt. Auf diesen Tragschienen 27, 28 gleitet das Obertrum einer Gliederkette 30. Das Untertrum der Gliederkette 30 stützt sich gleitend auf den unteren horizontalen Schenkeln der beiden Führungsschienen 25, 26 ab. Die Gliederkette 30 besteht aus Tragplatten 32 mit ebener Oberfläche und Scharnierbuchsen 33 an ihren Unterseiten, die durch hori­ zontale Scharnierbolzen 34 gelenkig miteinander verbunden sind.

Auf den Tragplatten 32 des Obertrums liegen die Werkzeug­ träger 10 lose auf und sind von den oberen Abschnitten der beiden Seitenwände 22, 23 sowie deren oberem eingebogenen Rand 35, 36 geführt. Jeder Werkzeugträger weist eine form­ steife Platte 37 auf, auf deren einer Seite Tragsäulen 38 und an deren anderer Seite ein Klotz 39 mit einem Codeträ­ ger 40 befestigt sind. Am oberen Ende der Tragsäulen 38 sind die Doppelbügel 41 eines Werkzeughalters angelenkt, die entsprechend den in den Kettenmagazinen 1, 2 verwende­ ten Werkzeughaltern ausgebildet sein können. Gegenüber den beiden Doppelbügeln 41 ist eine Greiferzange 42 eines Werkzeugwechslers 5 bzw. 6 dargestellt, die in Richtung des Doppelpfeils horizontal vorgeschoben wird und den mit einer Codierung 43 versehenen ISO-Kegel 44 des Werkzeugs 11 ergreift.

Die Arbeitsweise des vorstehend beschriebenen Werkzeugver­ sorgungssystems ist folgende:

Der Werkzeugspeicher 15 hat eine entsprechend der Anzahl und Größe der zu versorgenden Bearbeitungszentren I; II ausgelegte Aufnahmekapazität und kann als sog. Paterno­ ster-Schrank mit in verschiedenen Etagen reihenförmig an­ geordneten Werkzeugaufnahmen ausgebildet sein. Seine Werk­ zeugaufnahmen werden in herkömmlicher Weise mit Werkzeugen besetzt, deren Besonderheiten zuvor in die Codierung 43 eingeschrieben sein können. Ein Lesekopf gibt die Positionen der verschiedenen Werkzeuge 11 im Speicher 15 in den zentralen Rechner ein. Auf entsprechende Steuer­ befehle hin wird der Werkzeugwechsler 17 aktiviert, der daraufhin vor eine der Werkzeugaufnahmen im Speicher 15 fährt, diesem das vorgewählte Werkzeug entnimmt und es in einen zuvor in der Übergabeposition auf dem ersten konti­ nuierlich umlaufenden Gliederbandförderer 3 bereitgestell­ ten Werkzeugträger 10 übergibt. In Fig. 1 sind vor dem Speicher 15 insgesamt vier neue - durch ein Kreuz gekenn­ zeichnete - Werkzeuge 11 in einem Stauabschnitt 50 des er­ sten Gliederbandförderers 3 dargestellt. Die dem Speicher 15 zugeordnete Schreib- und Lesestation 14 erfaßt die Da­ ten aus dem Codeträger 40 des Werkzeughalters 10 bzw. schreibt eine neue Adressierung in diesen Codeträger 40 ein. Nach ggf. mechanischem Lösen der den Stau der Werk­ zeugträger 10 im Abschnitt 50 bewirkenden Bremsung werden die Werkzeugträger 10 durch Reibungsschluß auf dem ersten Gliederbandförderer 3 mitgenommen und gelangen dabei vor eine der Lesestationen 13, in denen der Code des Werkzeug­ trägers 10 ausgelesen und an die zentrale Steuereinheit (Rechner) eingegeben wird. Diese betätigt eine Bremsvor­ richtung 60, die als Reibungsbremse oder auch als in die Bewegungsbahn einschwenkbare Anschläge im Bereich der ei­ nen oder anderen Überschiebevorrichtung 8 bzw. 10 ausge­ bildet sein können. Der ausgewählte Werkzeugträger 10 wird von einer dieser Überschiebevorrichtungen auf einen Leer­ platz des Obertrums des zweiten Gliederbandförderers 4 überschoben, dessen eingabeseitige Seitenwand 22 in diesen Bereichen einen ausreichend großen Ausschnitt aufweist. Auf diesem zweiten Förderer 4 wird der Werkzeugträger 10 durch Reibungsschluß seiner Platte 37 mit der Tragplatte 32 vor eine der Lesestationen 14 des einen oder anderen Bearbeitungszentrums I oder II transportiert. Auf einen entsprechenden Befehl des Rechners bzw. der Programmsteue­ rung wird der der jeweiligen Lesestation zugeordnete Werk­ zeugwechsler 5 bzw. 6 transportiert, dessen Greiferzange das Werkzeug 11 erfaßt und nach einer Verdrehung um 180° in die entsprechende Werkzeugaufnahme des Kettenmagazins 1 oder 2 einschiebt. Die Werkzeugwechsler 5, 6 sind als sog. Doppelgreifer ausgebildet, die an einem horizontal ver­ schiebbar gelagerten und um 180° um eine Schrägachse ver­ drehbaren Winkelkopf zwei diametral gegenüberliegende Arme mit je einer Greiferzange aufweisen. Das Aus- und Einwech­ seln der Werkzeuge kann daher unmittelbar hintereinander ausgeführt werden. Damit ist das Einwechseln eines neuen Werkzeuges in das dem einen oder anderen Bearbeitungszen­ trum zugehörende Werkzeugmagazin abgeschlossen.

Das Auswechseln gebrauchter Werkzeuge aus dem einen oder anderen Kettenmagazin 1, 2 erfolgt im wesentlichen auf gleiche Weise in umgekehrter Reihenfolge. Ein leerer Werk­ zeugträger wird aus dem zweiten Gliederbandförderer 4 vor den Werkzeugwechsler 5 oder 6 des einen oder anderen Ket­ tenmagazins 1 bzw. 2 gefahren. Daraufhin entnimmt der Werkzeugwechsler 5 bzw. 6 dem Kettenmagazin das gebrauchte Werkzeug und übergibt dieses an den zuvor positionierten Werkzeugträger 10. Dieser wird vom Förderer 4 anschließend vor die zugeordnete Überschiebevorrichtung 7 bzw. 8 ver­ fahren und durch Betätigen von z. B. Anschlägen od. dgl. ausgerichtet positioniert, woraufhin dann durch Betätigung dieser Überschiebevorrichtung 7 bzw. 8 der Werkzeugträger 10 zusammen mit dem gebrauchten Werkzeug auf den ersten kontinuierlich umlaufenden Förderer 3 gelangt. Durch Rei­ bungsschluß erfolgt der Transport dieses Werkzeugträgers bis in eine Stauzone 51 vor der Entladestation 16, deren Leseeinrichtung den Code dieses Werkzeugträgers erfaßt und deren Werkzeugwechsler 17 nach einem entsprechenden Befehl vom zentralen Rechner das Werkzeug aus dem zuvor genau po­ sitionierten Werkzeugträger entnimmt.

Die Erfindung ist nicht auf die dargestellte Ausführung beschränkt. Insbesondere können statt eines einzigen ver­ tikalen Gliederbandförderers 4 auch je ein in einer verti­ kalen Schleife verlegter Gliederbandförderer pro Bearbei­ tungszentrum vorgesehen sein. Ferner kann das Überschieben der Werkzeugträger 10 vom ersten auf den zweiten Glieder­ bandförderer - und umgekehrt - nur in einer einzigen Über­ schiebestation erfolgen.

Claims (3)

1. Werkzeugversorgungssystem für mehrere programmgesteuerte Werkzeugmaschinen, insbesondere für in ein flexibles Fertigungssystem integrierte Bearbeitungszentren mit maschineneigenen Werkzeugmagazinen, bestehend aus

• a) einem in einer horizontalen Schleife verlegten End­ losförderer zum Transport von Werkzeugträgern mit codierten Werkzeugen,
• b) mindestens einem zweiten Förderer, der zwischen dem ersten Endlosförderer und dem Werkzeugmagazin einer Werkzeugmaschine angeordnet ist,
• c) einem zentralen Werkzeugspeicher neben dem ersten Endlosförderer,
• d) Vorrichtungen zur Übergabe der Werkzeugträger von einem Förderer zum anderen,
• e) einem Werkzeugwechsler an jeder Werkzeugmaschine zur gezielten Übergabe einzelner codierter Werkzeuge vom zweiten Förderer an das maschineneigene Werkzeugmagazin - und umgekehrt,
• f) mindestens einer Schreib- und Lesestation zum Ein­ schreiben und Erfassen der Werkzeug-Codierung neben jeder der Werkzeugmaschinen,

dadurch gekennzeichnet,
daß die beiden Förderer (3, 4) Gliederbandförderer sind, wobei der zweite, zwischen einem Strang des ersten Gliederbandförderers (3) und den maschineneigenen Werkzeugmagazinen (1, 2) mehrerer Werkzeugmaschinen I, II angeordnete zweite Gliederbandförderer (4) in einer vertikalen Schleife verlegt und sein Obertrum gegen­ läufig zum ständig umlaufenden ersten Gliederbandför­ derer (3) angetrieben ist,
daß die Werkzeugträger im Reibungsschluß auf dem jewei­ ligen Gliederbandförderer (3, 4) aufliegen und an Sei­ tenschienen (22, 23) geführt sind, und
daß auf beiden Gliederbandförderern (3, 4) Stau­ abschnitte für die Werkzeugträger (10) vorgesehen sind.

2. Werkzeugversorgungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Werkzeugträger (10) eine formsteife Platte (37) aufweist, die seitlich geführt auf der ebenen Oberfläche der Tragplatten (32) der Gliederbandförderer (3, 4) aufliegt und an der seitliche Säulen (38) mit daran befestigten Doppelbügeln (41) zur Halterung des jeweiligen Werkzeugkegels (44) sowie ein eine Codierung (40) tragender Bock (39) befestigt sind.