Beschickungs- und Entnahme-Anlage für Werkzeug-Maschinen

Die Erfindung betrifft eine Beschickungs- und Entnahme-Anlage für Werkzeug-Maschinen.

Aus der DE 103 56 536 Al ist eine derartige Anlage bekannt, bei der einander benachbarte Werkzeug-Maschinen vorgesehen sind. Zwischen diesen Werkzeug-Maschinen sind Werkstückgreifer vorgesehen, die auf Führungen zwischen den Werkzeug-Maschinen verfahrbar sind. Die Greifer sind zum Zu- und Abführen bearbeiteter und unbearbeiteter Werkstücke in die Arbeitsräume der Werkzeug-Maschinen bewegbar.

Aus der EP 1 488 884 A2 ist es bekannt, vor nebeneinander angeordneten Werkzeug-Maschinen eine durchgehende Transportbahn zum Transport von zu bearbeitenden und bearbeiteten Werkstücken vorzusehen. Von dieser Transportbahn werden die Werkstücke mittels einer Zuführ-Förderbahn oder einer Abführ-Förderbahn der jeweiligen Werkzeug-Maschine zugeführt bzw. aus dieser abgeführt. Diese Förderbahnen sind in verschiedenen Ebenen übereinander angeordnet.

Aus der DE 43 40 522 Al ist es bekannt, bei einer Beschichtungsanlage für scheibenförmige Substrate Schwenkarme zum Werkstückwechsel einzusetzen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Beschickungs- und Entnahme-Anlage für Werkzeug-Maschinen zu schaffen, die hochflexibel einsetzbar ist und zu einer starken Reduktion der Takt-Zeiten auf der Beschickungs- und Entnahmeseite führt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Anlage mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Die an der jeweiligen Werkzeug-Maschine angebrachten Belade-Arme und Entlade- Arme, die zwei Schwenk-Achsen und eine vertikale Verschiebemöglichkeit aufweisen, werden zur Aufnah- me eines unbearbeiteten Werkstücks von einer Zufuhr-Einrichtung und zum Beschicken der Werkzeug-Maschine eingesetzt, während die Entlade- Arme zur Entnahme des bearbeiteten Werkstücks aus der Werkzeug- Maschine eingesetzt werden. Die erfindungsgemäßen Maßnahmen sind für serielle Bearbeitungsprozesse anwendbar, bei denen also jeweils auf einer Werkzeug-Maschine eine abschließende Bearbeitung eines Werkstücks stattfindet. Die erfindungsgemäßen Maßnahmen sind aber auch für parallele Bearbeitungs-Prozesse einsetzbar, bei denen nebeneinander angeordnete Werkzeug-Maschinen den gleichen Bearbeitungsvorgang an unterschiedlichen Werkstücken vornehmen.

Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausfuhrungsbeispielen der Erfln- düng anhand der Zeichnung. Es zeigt:

Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer für serielle Bearbeitungsprozesse ausgestalteten Anlage nach der Erfindung in Frontansicht,

Fig. 2 die Anlage nach Fig. 1 in Draufsicht,

Fig. 3 ein zweites Ausführungsbeispiel einer für parallele Bearbeitungsprozesse ausgelegten Anlage nach der Erfindung in Frontansicht und

Fig. 4 die Anlage nach Fig. 3 in Draufsicht.

In den Fig. 1 und 2 ist eine Werkzeug-Maschine 1 dargestellt, die ein Maschinen-Bett 2 und einen von diesem hochragenden Ständer 3 aufweist. Am Ständer 3 ist ein in horizontaler x-Richtung verfahrbarer x-Schlitten 4 verschiebbar geführt, wobei dessen Verschiebe- Antrieb in x-Richtung mittels eines x-Motors 5 erfolgt. An der einem Arbeitsraum 6 zugewandten Vorderseite des x-Schlittens 4 ist ein y-Schlitten 7 in vertikaler y-Richtung verschiebbar geführt, dessen Verschiebebewegungen von einem y-Motor 8 ausgeführt werden. Am y-Schlitten 7 sind zwei sich in z-Richtung erstreckende Spindel-Einheiten 9, 9a in z-Richtung unverschiebbar angebracht. Die Spindel-Einheiten 9, 9a weisen jeweils eine von einem Spindel-Motor 10 drehantreibbare Spindel 11 auf, die an ihrem dem Arbeitsraum 6 zugewandten Ende eine Werkzeug- Aufnahme 12 aufweist. Die z-Richtung und damit die Richtung der Spindeln 11 steht senkrecht auf der x-y-Ebene.

An der Unterseite des Arbeitsraums 6 befinden sich auf dem Maschinen- Bett 2 zwei z-Führungen 13, 13a, auf denen jeweils ein Werkstück- Schlitten 14, 14a spiegelsymmetrisch zueinander angeordnet und in z- Richtung verfahrbar ist. Die Verfahr-Bewegungen des jeweiligen Werkstück-Schlittens 14, 14a erfolgen mittels Linear-Motoren 15, 15a, die jeweils über eine Kabel-Schlepp-Einrichtung 16, 16a mit Strom versorgt werden.

Auf den Werkstück- Schlitten 14, 14a ist jeweils eine Werkstück- Aufnahme 17, 17a angebracht, die um eine horizontale A-Achse 18 jeweils schwenkbar ausgebildet sein kann. Jeder Werkstück-Schlitten 14, 14a ist zwischen einer in Fig. 2 dargestellten Be- und Entlade-Position 19 bzw. 19a und einer nicht dargestellten Bearbeitungs-Position vor der jeweiligen Spindel-

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Einheit 9, 9a verfahrbar. Soweit die Werkzeug-Maschine 1 bis hierher beschrieben ist, ist sie im Grundsatz bekannt und in der Praxis üblich.

An der der Be- und Entlade-Position 19 bzw. 19a benachbarten Front-Seite 20 der Werkzeug-Maschine 1 sind obere Belade- Arme 21, 21a und untere Entlade-Arme 22, 22a angeordnet, wobei die übereinander angeordneten Arme 21, 22 bzw. 21a, 22a identisch ausgebildet sind. Die einander zugeordneten Belade- Arme 21, 21a und die Entlade-Arme 22, 22a sind spiegelsymmetrisch zueinander angeordnet. Alle Arme 21 bis 22a sind etwa vier- telkreisförmig, also um etwa 90 ° gekrümmt.

Die Belade- Arme 21, 21a sind auf vertikalen Schienen 23, 23a mittels oberer Hub-Schlitten 24, 24a vertikal, also in y-Richtung verschiebbar gelagert. Auf denselben Schienen 23, 23a sind untere Hub-Schlitten 25, 25a vertikal verschiebbar gelagert, die die Entlade-Arme 22 bzw. 22a tragen. Der Antrieb der Hub-Schlitten 24, 24a bzw. 25, 25a erfolgt jeweils mittels eines Hub-Motors 26. Jeder Arm 21, 21a bzw. 22, 22a ist auf dem ihn tragenden Hub-Schlitten 24, 24a bzw. 25, 25a mittels eines ersten Schwenk- Motors 28 um eine erste vertikale Schwenk-Achse 29 schwenkbar gelagert. Am freien Ende jedes Arms 21, 21a bzw. 22, 22a ist wiederum eine Werk- stück-Trag-Einrichtung 30 angebracht, die als Werkstück-Greifer oder als sogenanntes Werkstück-Tablett ausgebildet sein kann. Die Werkstück- Trag-Einrichtung 30 ist gegenüber dem entsprechend Arm 21, 21a bzw. 22, 22a mittels eines zweiten Schwenk-Motors 31 um eine zweite vertikale Schwenk-Achse 32 verschwenkbar.

Wie den Fig. 1 und 2 weiterhin entnehmbar ist, sind vor der Front-Seite 20 der Werkstück-Maschine 1 jeweils eine als Rollenband ausgebildete Haupt-Zuführ-Einrichtung 33 und eine ebenfalls als Rollenband ausgebil-

dete Neben-Zuführ-Einrichtung 33a angeordnet. Unterhalb der Zufuhr- Einrichtungen 33, 33a sind Abfuhr-Einrichtungen 34, 34a vorgesehen, die ebenfalls als Rollenbänder ausgebildet sind und die - gleichermaßen wie die Zufuhr-Einrichtungen 33, 33a - miteinander fluchten. Die Werkstück- Aufnahmen 17, 17a sind vertikal zwischen den Zufuhr-Einrichtungen 33, 33a und den Abfuhr-Einrichtungen 34, 34a angeordnet.

Vor der Werkzeug-Maschine 1 ist eine ebenfalls als Rollenband ausgebildete Hub-Einrichtung 35 angeordnet, die mittels eines Hub-Antriebs 36 zwischen zwei Positionen verschiebbar ist, nämlich einer oberen Position, in der sie die beiden Zufuhr-Einrichtungen 33, 33a miteinander verbindet, und einer unteren Position, in der sie - entsprechend der Darstellung in den Fig. 1 und 2 - die Abfuhr-Einrichtungen 34, 34a miteinander verbindet. Das vertikale Verfahren der Hub-Einrichtung 35 ist immer dann möglich, wenn alle Arme 21, 21a bzw. 22, 22a in den Arbeitsraum 6 hinein verschwenkt sind. Die Hub-Einrichtung 35 dient also als überbrückungs- Einrichtung für die Lücken zwischen den Einrichtungen 33 und 33a bzw. 34 und 34a.

Der Neben-Zuführ-Einrichtung 33a und der Abfuhr-Einrichtung 34a ist eine weitere Hub-Einrichtung 37 nachgeordnet, die mit der Abfuhr-Einrichtung 34a einerseits und einer nachgeordneten, sich auf der Höhe der Neben-Zufύhr-Einrichtung 33a befindlichen weiteren Haupt-Zufuhr-Einrichtung 38 vertikal verschiebbar ist. Diese weitere Haupt-Zufuhr-Einrich- tung 38 führt zu einer nachgeordneten weiteren, nicht dargestellten Werkzeug-Maschine, auf der weitere Bearbeitungen vorgenommen werden.

Die Arbeitsweise ist wie folgt:

Bei in den Arbeitsraum 6 hinein verschwenkten Armen 21, 21a, 22, 22a und hochgefahrener Hub-Einrichtung 35 sind - in den Fig. 1 und 2 von links - in Transport-Richtung 39 unbearbeitete Werkstücke 40, die in der Zeichnung mit durchgezogenen Linien schraffiert dargestellt sind, in der Weise herangeführt worden, dass einerseits auf der Haupt-Zuführ-Einrich- tung 33 Werkstücke 40 und auf der Neben-Zuführ-Einrichtung 33a ebenfalls unbearbeitete Werkstücke 40 vorhanden sind. Letztere sind von der Haupt-Zuführ-Einrichtung 33 über die Hub-Einrichtung 35 auf die Neben- Zuführ-Einrichtung 33 durchgefördert worden.

Nachdem die Hub-Einrichtung 35 in ihre in den Fig. 1 und 2 dargestellte untere Position herabgefahren ist, werden die Belade- Arme 21, 21a in ihre aus dem Arbeitsraum 6 herausgeschwenkte Position verschwenkt, in der sie mittels der jeweiligen Werkstück-Trag-Einrichtungen 30 das jeweils nächstliegende auf der Haupt-Zuführ-Einrichtung 33 liegende Werkstück 40 bzw. das auf der Neben-Zuführ-Einrichtung 33a befindliche Werkstück 40a ergreifen können. Die zweiten Schwenk-Motoren 31 verschwenken hierbei die jeweilige Trag-Einrichtung 30 derart relativ zum Belade-Arm 21 bzw. 21a, dass die Trag-Einrichtung 30 bei der Verschwenkung des je- weiligen Belade- Arms 21 bzw. 21a exakt in Eingriff mit dem zu bearbeitenden Werkstück 40 bzw. 40a kommt. Zeitgleich ergreifen die Trag-Ein- richtungen 30 der Entlade- Arme 22, 22a die auf den Werkstück-Aufnahmen 17, 17a befindlichen, bearbeiteten Werkstücke 41 bzw. 41a. Durch entsprechende Ansteuerung der ersten Schwenk-Motoren 28 werden die Entlade- Arme 22, 22a mit den Werkstücken 41, 41a aus dem Arbeitsraum 6 herausgeschwenkt, wobei wiederum der jeweilige zweite Schwenk- Motor 31 derart angesteuert wird, dass die Herausnahme des bearbeiteten Werkstücks 41a aus der Werkstück- Aufnahme 17 bzw. 17a verkantungsfrei erfolgt, wie es in Fig. 2 für den Entlade-Arm 22a dargestellt ist. Die aus

dem Arbeitsraum 6 herausgeschwenkten Entlade-Arme 22, 22a werden mittels der unteren Hub-Schlitten 25, 25a nach unten verfahren, so dass die bearbeiteten Werkstücke 41 bzw. 41a auf den Abfuhr-Einrichtungen 34, 34a abgesetzt werden können. Anschließend wird das bearbeitete Werk- stück 41 über die Hub-Einrichtung 35 auf die Abfuhr-Einrichtung 34a verfahren, wo dann beide bearbeiteten Werkstücke 41 und 41a über die weitere Hub-Einrichtung 37 auf die weitere Haupt-Zuführ-Einrichtung 38 gebracht werden, von wo aus sie zu einem weiteren B earbeitungs Vorgang zu einer weiteren Werkzeug-Maschine transportiert werden.

Während die Entlade-Arme 22, 22a mit den bearbeiteten Werkstücken 41, 41a in der geschilderten Weise aus dem Arbeitsraum 6 herausgeschwenkt werden, werden die unbearbeiteten Werkstücke 40, 40a, die in der bereits geschilderten Weise sich auf den Werkstück- Trag-Einrichtungen 30 der Belade-Arme 21, 21a befinden, um 180 ° in den Arbeitsraum 6 hinein verschwenkt, wobei durch entsprechende Ansteuerungen der zweiten Schwenk- Motoren 31 die Trag-Einrichtungen 30 und damit auch die unbearbeiteten Werkstücke 40, 40a in die richtige Position zu den Werkstück- Aufnahmen 17, 17a gebracht werden. Während des bereits geschilderten Absenkens der Entlade-Arme 22, 22a mit den bearbeiteten Werkstücken 41, 41a werden nunmehr die Belade-Arme 21, 21a durch entsprechenden Antrieb der oberen Hub-Schlitten 24, 24a in die Be- und Entlade-Position 19 bzw. 19a abgesenkt, so dass die Werkstücke 40, 40a von den Werkstück-Aufnahmen 17, 17a aufgenommen werden können. Werkstücke 40, 40a werden mittels des Werkstück- Schlittens 14 bzw. 14a in die Bearbeitungsposition vor der Spindel-Einheit 9, 9a verfahren und dort bearbeitet. Während dessen sind die Arme 21, 21a und 22, 22a wieder in ihre jeweils obere Warteposition im Arbeitsraum 6 verfahren. Die Hub-Einrichtung 35

ist in ihre obere Position verfahren, in der ein unbearbeitetes Werkstück 40a auf die Neben-Zuführ-Einrichtung 33a durchgefördert werden kann.

Während des Aufnehmens und Absetzens von unbearbeiteten und von be- arbeiteten Werkstücken 40, 40a bzw. 41, 41a machen die Arme 21, 21a bzw. 22, 22a geringfügige vertikale Bewegungen, und zwar mittels der Hub-Schlitten 24, 24a bzw. 25, 25a.

Wie bereits erwähnt, findet bei dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1 und 2 jeweils ein serieller Bearbeitungsprozess statt, das bedeutet, dass auf nur einer Werkzeug-Maschine 1 eine Bearbeitung eines Werkstücks 40 bzw. 40a stattfindet, und dass das bearbeitete Werkstück 41 bzw. 41a dann auf einer nachgeordneten, nicht dargestellten Werkzeug-Maschine in anderer Weise weiterbearbeitet wird.

Demgegenüber findet bei dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. 3 und 4 eine Parallelbearbeitung statt. Das heißt auf mehreren gleichen Werkzeug- Maschinen erfolgt parallel zueinander jeweils derselbe B earbeitungs Vorgang, wobei durch die Werkstück- Zu- und Abführung eine Optimierung der Maschinen-Nutzung erreicht wird. Die Werkzeug-Maschinen 1 sind grundsätzlich die gleichen wie bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 und 2, so dass von einer erneuten Beschreibung Abstand genommen wird. Es bestehen lediglich Unterschiede hinsichtlich des Transports der Werkstücke 40, 40a bzw. 41, 41a. Anstelle der Neben-Zuführ-Einrichtung 33a ist eine weiterführende Haupt-Zuführ-Einrichtung 42 vorgesehen, die zum Transport unbearbeiteter Werkstücke 40 bzw. 40a zur nächsten nachgeordneten Werkzeug-Maschine dient. Bei bereits geschilderter hochgefahrener Hub-Einrichtung 35 wird nicht nur das von der Spindeleinheit 9a zu bearbeitende Werkstück 40a über die Hub-Einrichtung 35 gefördert, son-

dern es werden auch die unbearbeiteten Werkstücke 40 bzw. 40a auf die Haupt-Zuführ-Einrichtung 42 durchgefordert, die auf nachgeordneten Werkzeug-Maschinen parallel bearbeitet werden sollen.

Die Abfuhr-Einrichtung 34 fördert durchgehend weiter, so dass vor jeder nachfolgenden Werkzeug-Maschine die dort bearbeiteten Werkstücke 41 bzw. 41a mittels der entsprechenden Hub-Einrichtung 35 hierauf abgesetzt und endgültig abtransportiert werden. Die weitere Hub-Einrichtung 37 aus dem Ausfuhrungsbeispiel nach den Fig. 1 und 2 entfallt hierbei.