DE10215241B4

DE10215241B4 - Paletten-Wechseleinrichtung für eine Werkzeugmaschine

Info

Publication number: DE10215241B4
Application number: DE2002115241
Authority: DE
Inventors: Dipl.-Ing. Stengele Gerald; Dipl.-Ing. Hoffmann Thomas
Original assignee: MAG IAS GmbH Eislingen
Current assignee: MAG IAS GmbH Eislingen
Priority date: 2002-04-06
Filing date: 2002-04-06
Publication date: 2011-11-17
Anticipated expiration: 2022-04-07
Also published as: DE10215241A1

Abstract

Paletten-Wechseleinrichtung für eine Werkzeugmaschine (1) mit einem Bearbeitungsraum (7)
– mit zwei Rüstplätzen (16, 17) für je eine Palette (18, 19),
– mit nur einem Übergabe-Platz (14), wobei der Übergabe-Platz (14) und die Rüstplätze (16, 17) V-förmig zueinander angeordnet sind,
– mit einem Werkstück-Schlitten (11), der zwischen dem Übergabe-Platz (14) und dem Bearbeitungsraum (7) verschiebbar ist, und
– mit mindestens einem Antrieb zur wechselweisen Verschiebung einer Palette (18, 19) von einem Rüstplatz (16, 17) zum Übergabe-Platz (14) und zurück.

Description

Die Erfindung betrifft eine Paletten-Wechseleinrichtung für eine Werkzeugmaschine.
Es ist bekannt, Werkzeugmaschinen zusammen mit Paletten-Wechseleinrichtungen vorzusehen, bei denen entweder die Bearbeitungsbewegung in z-Richtung von der Arbeitsspindel mit dem Werkzeug oder von dem das Werkstück tragenden Tisch ausgeführt wird. Die Bearbeitungsgenauigkeit in z-Richtung ist erfahrungsgemäß bei einer z-Bewegung des Werkstücks größer als bei einer z-Bewegung des Werkzeuges.
Aus der EP 0 614 724 B1 (entsprechend US 5,688,084 ) ist es bekannt, vor dem Bearbeitungsraum einer Werkzeugmaschine eine Paletten-Wechseleinrichtung anzuordnen, bei der zwei Rüstplätze und ein Übergabe-Platz geradlinig und quer zur z-Richtung angeordnet sind, wobei die Übergabe der Paletten vom jeweiligen Rüstplatz geradlinig zum Übergabe-Platz erfolgt. Rechtwinklig zu dieser Übergabe-Bewegung der Palette erfolgt dann die Bewegung in z-Richtung in den Bearbeitungsraum. Nachteilig an dieser Ausgestaltung ist, dass die Nebeneinander-Anordnung der Rüstplätze und des Übergabe-Platzes in einer Reihe sehr raumaufwendig ist.
Aus dem Prospekt Nr. 312d 5000 0500 (01) WM-Nr. 00/1/04 der Hüller Hille GmbH ist es bekannt, vor dem Bearbeitungsraum einer Werkzeugmaschine nebeneinander zwei Rüstplätze anzuordnen. Von jedem Rüstplatz wird abwechselnd jeweils eine Palette in z-Richtung auf einen Werkstück-Schlitten überführt, der parallel zur Anordnung der Rüstplätze in x-Richtung verschiebbar ist. Die Bearbeitungsbewegung des Werkzeugs in z-Richtung wird von der Arbeitsspindel ausgeführt. Diese Ausgestaltung ist sehr raumsparend; sie weist aber den Nachteil auf, dass das Werkzeug die Bearbeitungsbewegung in z-Richtung ausführen muss.
Aus der EP 0 820 835 A1 (entspr. US-Patent 5,940,948 ) ist eine Paletten-Wechseleinrichtung bekannt, bei der zwei mit einer Dreheinrichtung hängend verbundene Paletten vorgesehen sind, die durch Drehung der Vorrichtung um eine vertikale Achse jeweils von einem Rüstplatz in eine Bearbeitungsposition verbracht werden. Eine solche Ausgestaltung ist zwar raumsparend; sie erfordert aber dann zur Bearbeitung in z-Richtung eine entsprechende Verschiebbarkeit des Werkzeuges. Außerdem hat die Vorrichtung einen komplizierten Bewegungsablauf und bedarf besonderer Maßnahmen zur Stabilisierung der Gesamt-Einrichtung.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Paletten-Wechseleinrichtung für eine Werkzeugmaschine zu schaffen, die einerseits raumsparend ist und andererseits eine hohe Bearbeitungsgenauigkeit ermöglicht.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst. Durch die V-förmige Anordnung von Rüstplätzen und Übergabe-Platz ist es möglich, die beiden Rüstplätze sehr dicht nebeneinander anzuordnen. Darüber hinaus wird die Bearbeitungsbewegung in z-Richtung vom Werkstück ausgeführt; das Werkzeug braucht also nur in der x-y-Ebene bewegbar zu sein. Hierdurch kann eine hohe Genauigkeit erreicht werden. Die Einrichtungen zur Zustellung der Palette vom Übergabe-Platz in den Bearbeitungsraum können gleichzeitig auch zur Ausführung der z-Bewegung während der Bearbeitung genutzt werden.
Zahlreiche weitere Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt
1 eine Seitenansicht einer Werkzeugmaschine mit vorgeordneter Paletten-Wechseleinrichtung in Seiten-Längsansicht entsprechend der Schnittlinie I-I in 3,
2 einen Teilausschnitt aus 1 in vergrößerter Darstellung und
3 einen mehrfach abgesetzten Horizontal-Schnitt durch die Paletten-Wechseleinrichtung und Werkzeugmaschine entsprechend der Schnittlinie III-III in 1.
In der Zeichnung ist eine Werkzeugmaschine 1 zur spanenden Bearbeitung eines Werkstücks 2 nur angedeutet. Sie weist einen horizontal in x-Richtung verschiebbaren x-Schlitten 3 auf, auf dem wiederum ein vertikal in y-Richtung verschiebbarer y-Schlitten 4 angeordnet ist. Dieser trägt wiederum eine Arbeitsspindel 5, die in der senkrecht zur x-y-Ebene verlaufenden z-Richtung nicht verschiebbar sein muss. Die Arbeitsspindel 5 trägt ein Werkzeug 6 zur Bearbeitung des Werkstücks 2. Derartige Werkzeugmaschinen 1 sind allgemein bekannt, beispielsweise aus der EP 0 614 724 B1 (entsprechend US 5,688,084 ).
In z-Richtung vor der Arbeitsspindel 5 ist ein Bearbeitungsraum 7 ausgebildet, in dem sich das Werkstück 2 während der Bearbeitung befindet. Auf der der Werkzeugmaschine 1 abgewandten Seite des Bearbeitungsraumes 7 ist eine Paletten-Wechseleinrichtung 8 vorgesehen. Der Bearbeitungsraum 7 und die Wechseleinrichtung 8 sind von einem gehäuseartigen, also quaderförmigen, offenen rahmenartigen Gestell 9 umgeben, das sich auf einem Maschinen-Grundgestell 10 abstützt, das auch die Werkzeugmaschine 1 trägt.
Oberhalb des Bearbeitungsraums 7 ist im Gestell ein Werkstück-Schlitten 11 in z-Richtung verschiebbar auf Schienen 12 im Gestell 9 gelagert. Die Verschiebung in z-Richtung erfolgt mittels eines Antriebs 13, über den auch die Zustellung während des Bearbeitungsvorgangs erfolgt. Der Werkstück-Schlitten 11 ist zwischen einem Übergabe-Platz 14 und einer Bearbeitungs-Position 15 verfahrbar.
Die Paletten-Wechseleinrichtung 8 weist zwei gleich ausgestaltete Rüstplätze 16, 17 auf, die auf der der Bearbeitungs-Position 15 abgewandten Seite des Übergabe-Platzes 14 angeordnet sind und in denen abwechselnd je eine Palette 18 bzw. 19 mit einem zu bearbeitenden Werkstück 2 bestückt wird. Im oberen Bereich des Gestells 9 sind an jedem Rüstplatz 16, 17 ein Paar Führungsschienen 20 angeordnet, in denen die jeweilige Palette 18 bzw. 19 auf Führungsrollen 21 gelagert und in einer Zuführ- und Entnahme-Richtung 22 bzw. 23 verschiebbar ist. Die abwechselnde Verschiebung einer Palette 18 bzw. 19 vom Rüstplatz 16 bzw. 17 in Richtung 22 bzw. 23 zum Übergabe-Platz 14 bzw. zurück erfolgt mittels eines einzigen Antriebsmotors 24 und einer endlos umlaufenden Antriebskette 25. Diese ist über ein Ritzel 26 des Antriebsmotors 24 und über mehrere Umlenkräder 27 derart geführt, dass jeweils ein geradliniger Transport der Palette 18 bzw. 19 vom Rüstplatz 16 bzw. 17 zum Übergabe-Platz 14 und zurück und ein Entkoppeln der jeweiligen Palette 18 bzw. 19 mit der Antriebskette 25 möglich ist. Hierzu ist an der Antriebs-Kette 25 ein Mitnehmer 28 angebracht, der beim entsprechenden Umlauf der Antriebs-Kette 25 in eine entsprechend angepasste Aufnahme 29 an der entsprechenden Palette 18 bzw. 19 eingreift.
Oberhalb jedes Rüstplatzes 16 bzw. 17 ist eine Energie-Zuführ-Einheit 30 angeordnet, die an ihrer Unterseite mehrere Kupplungs-Elemente 31 trägt, denen Gegen-Kupplungs-Elemente 32 an der Oberseite jeder Palette 18 bzw. 19 zugeordnet sind. Die Energie-Zuführ-Einheit 30 ist vertikal mittels eines Zustell-Antriebs 33 zustellbar, der in der Regel durch einen hydraulisch beaufschlagbaren Kolben-Zylinder-Antrieb gebildet wird. Diese Energie-Zuführ-Einheit 30 dient zur Zuführung von Druckluft, Hydraulikflüssigkeit oder auch elektrischem Strom, die als Energieträger zum Öffnen bzw. Schließen von Werkstück-Spann-Einrichtungen u. dgl. erforderlich sind. Derartige nicht dargestellte Spann-Einrichtungen dienen zum Einspannen des jeweiligen Werkstücks 2 an der Palette 18 bzw. 19. Die Energie-Zuführ-Einheit 30 ist nur am jeweiligen Rüstplatz 16 bzw. 17 im Eingriff mit der jeweiligen Palette 18 bzw. 19, wenn aus dieser ein bearbeitetes Werkstück 2 entnommen oder ein zu bearbeitendes Werkstück 2 eingespannt wird.
Der Werkstück-Schlitten 11 trägt an seiner Unterseite einen Bearbeitungs-Tisch 34, an dem die Palette 18 bzw. 19 mittels Spanneinrichtung befestigt wird. Diese Spanneinrichtungen weisen am Tisch 34 angebrachte Spannelemente 35 und an der jeweiligen Palette 18 bzw. 19 ausgebildete Gegenelemente 36 auf. Die Spannelemente 35 und die Gegenelemente 36 sind symmetrisch angeordnet Beim Eingreifen der Spannelemente 35 in die Gegenelemente 36 wird die jeweilige Palette 18 bzw. 19 und damit auch das auf ihr aufgespannte Werkstück 2 zentriert, ausgerichtet und fixiert. Der Tisch 34 ist gegenüber dem Werkstück-Schlitten 11 um eine vertikale mittlere Drehachse 37 drehbar. Die Rüstplätze 16, 17 sind – wie sich aus dem vorstehend Geschilderten ergibt – auf die Drehachse 37 in dem Übergabe-Platz 14 ausgerichtet und schließen einen Winkel a von beispielsweise 60° ein. An der Unterseite des Tisches 34 ist ein Paar Schienen 40 angebracht, die mit den Schienen 20 fluchten können.
Unterhalb der Rüstplätze 16, 17 ist eine Schmutzwanne 38 mit dem Maschinen-Grundgestell 10 verbunden. Sie leitet den noch von den bearbeiteten Werkstücken 2 herunterfallenden Schmutz zurück in eine im Grundgestell 10 ausgebildete, nicht dargestellte, unterhalb des Bearbeitungsraums 7 angeordnete Schmutzwanne 38, so dass der gesamte beim Bearbeiten des Werkstücks 2 anfallende Schmutz gemeinsam entsorgt werden kann. Der Bearbeitungsraum 7 wird von der Paletten-Wechseleinrichtung 8 durch eine Trenneinrichtung 39 in Form eines verschiebbaren Vorhangs oder einer Schiebetür abgetrennt, die bei Übergabe einer Palette 18 bzw. 19 von einem Rüstplatz 16, 17 an den Übergabe-Platz 14 oder umgekehrt geöffnet wird und ansonsten während der Ausführung einer Bearbeitung im Bearbeitungsraum 7 geschlossen ist.
Der Arbeitsablauf ist wie folgt:
Beispielsweise am Rüstplatz 16 ist auf die Palette 18 ein Werkstück 2 aufgespannt worden. Durch entsprechende Ansteuerung des Antriebsmotors 24 wird die Antriebs-Kette 25 im – bezogen auf 3 – Gegenuhrzeigersinn angetrieben, so dass die Palette 18 vom Rüstplatz 16 zum Übergabe-Platz 14 hin verschoben wird, wo sie in den Tisch 34 eingeführt wird, der – wie 3 erkennen lässt – mit seinen Schienen 40 fluchtend zu den Führungsschienen 20 des Rüstplatzes 16 ausgerichtet ist. Die Palette 18 wird an dem Tisch 34 des Werkstück-Schlittens 11 hängend mittels der Spann-Einrichtungen 35, 36 zentriert und verriegelt. Anschließend fährt der Werkstück-Schlitten 11 mit der Palette 18 in den Bearbeitungsraum 7, wo das Werkstück 2 unter Bewegung der Arbeitsspindel 5 mit Werkzeug 6 in x- und y-Richtung und unter Bewegung der Palette 18 mit Werkstück 2 in z-Richtung und um die Drehachse 37 des Tisches 34 bearbeitet wird. Am Ende der Bearbeitung wird der Werkstück-Schlitten 11 mit dem bearbeiteten Werkstück 2 zurück an den Übergabe-Platz 14 verfahren. Dort werden die Spannelemente 35 gelöst und der Tisch 34 so ausgerichtet, dass seine Schienen 40 fluchtend zu den Führungsschienen 20 des Rüstplatzes 16 verlaufen. Danach wird der Antriebsmotor 24 derart angesteuert, dass die Antriebs-Kette 25 im Uhrzeigersinn umläuft und der Mitnehmer 28 wiederum in die Aufnahme 29 der Palette 18 eingreift und diese zum Entladen zum Rüstplatz 16 zurückfährt.
Während der gesamten geschilderten Zeit befindet sich die Palette 19 am Rüstplatz 17, wo ein bearbeitetes Werkstück entnommen und ein unbearbeitetes Werkstück 2 aufgespannt worden ist. Danach erfolgt der Transport der Palette 19 vom Rüstplatz 17 zum Übergabe-Platz 14, wo in der Zwischenzeit der Tisch 34 des Werkstück-Schlittens 11 so ausgerichtet worden ist, dass seine Schienen 40 mit den Führungsschienen 20 des Rüstplatzes 17 fluchten. Der restliche Ablauf ist dann wie bereits geschildert.
Anstelle der vom Antriebsmotor 24 angetriebenen Antriebskette 25 kann auch jeweils an den Rüstplätzen 16, 17 ein mit Druckmittel beaufschlagbarer Antrieb, also ein Kolben-Zylinder-Antrieb, vorgesehen sein. Weiterhin kann an jedem Rüstplatz 16, 17 ein Elektromotor mit Zahnrad vorgesehen sein, der jeweils in eine an jeder Palette 18 bzw. 19 angebrachte Zahnstange eingreift. Weiterhin ist es möglich, zwischen den Rüstplätzen 16, 17 eine drehantreibbare Kurvenschwinge vorzusehen, welche die sequenzielle Bewegung der beiden Paletten 18, 19 bewirkt.

Claims

Paletten-Wechseleinrichtung für eine Werkzeugmaschine (1) mit einem Bearbeitungsraum (7) – mit zwei Rüstplätzen (16, 17) für je eine Palette (18, 19), – mit nur einem Übergabe-Platz (14), wobei der Übergabe-Platz (14) und die Rüstplätze (16, 17) V-förmig zueinander angeordnet sind, – mit einem Werkstück-Schlitten (11), der zwischen dem Übergabe-Platz (14) und dem Bearbeitungsraum (7) verschiebbar ist, und – mit mindestens einem Antrieb zur wechselweisen Verschiebung einer Palette (18, 19) von einem Rüstplatz (16, 17) zum Übergabe-Platz (14) und zurück.
Paletten-Wechseleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Paletten (18, 19) hängend angeordnet sind.
Paletten-Wechseleinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb nur einen Antriebsmotor (24) aufweist.
Paletten-Wechseleinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb eine endlose Antriebs-Kette (25) aufweist.
Paletten-Wechseleinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebs-Kette (25) mit einem Mitnehmer (28) versehen ist, der mit einer an jeder Palette (18, 19) vorgesehenen Aufnahme (29) in und außer Eingriff bringbar ist.
Paletten-Wechseleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Rüstplatz (16, 17) zum Übergabe-Platz (14) hin gerichtete Führungs-Schienen (20) aufweist, in denen eine Palette (18, 19) verschiebbar angeordnet ist.
Paletten-Wechseleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass an jedem Rüstplatz (16, 17) eine Energie-Zuführ-Einheit (30) vorgesehen ist, die mit Gegen-Kupplungs-Elementen (32) an einer Palette (18, 19) in Eingriff bringbare Kupplungs-Elemente (31) aufweist.
Paletten-Wechseleinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Energie-Zuführ-Einheit (30) von oben zustellbar ist.
Paletten-Wechseleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Rüstplätze (16, 17) – bezogen auf den Übergabe-Platz (14) – einen Winkel a einschließen, für den gilt: a < 90°.
Paletten-Wechseleinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass für den Winkel a gilt: a < 70°.