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Dokumentenidentifikation DE102005030306B3 22.02.2007
Titel Transfereinheit
Anmelder Steinhilber, Hektor, 72116 Mössingen, DE
DE-Anmeldedatum 23.06.2005
DE-Aktenzeichen 102005030306
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 22.02.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 22.02.2007
IPC-Hauptklasse B23Q 39/00(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, DE
IPC-Nebenklasse B23Q 41/00(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, DE   B23Q 7/14(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, DE   
Zusammenfassung In drei Raumachsen verfahrbare Transfereinheit für die aufeinander folgende Bearbeitung und Handhabung von Werkstücken. Die Transfereinheit weist einen Drehtisch mit einer Werkstückspannvorrichtung, ein Werkstücktransportband und einen um eine vertikale Achse drehbaren Werkzeugmehrspindelkopf mit rotierenden Werkzeugen auf. Die Werkzeuge im Werkzeugmehrspindelkopf sind sowohl in mehr als zwei übereinander liegenden Ebenen als auch an mehreren Seiten des Kopfes angeordnet. Im Zentrum der Drehachse des Werkzeugmehrspindelkopfs ist ein einschwenkbarer Werkstückdoppelgreifer montiert, welcher in eingeschwenkter Position sowohl auf die Werkstückspannvorrichtung als auch auf das Werkstücktransportband zugreift und durch eine 180°-Drehung des Werkzeugmehrspindelkopfs den Werkstückwechsel ausführt.
Mehrere Transfereinheiten können über das Werkstücktransportband zu einer Transferstraße verkettet werden.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Transfereinheit entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Aus DE 37 22 180 C2, von welcher der Oberbegriff abgeleitet wurde, ist eine Transfermaschine bekannt, bei der die Werkstückspannvorrichtung zweifach vorhanden ist. Die Transfermaschine verfährt zum schnellen Werkstückwechsel intern von einer Vorrichtung zur nächsten und führt die Bearbeitung aus, während ein Handhabungsgerät dann die Vorrichtung entlädt und belädt. Diese Maschinen sind zwar schnell, jedoch sind sie wegen der doppelten Vorhaltung von Vorrichtungen und Werkstückdrehtischen relativ teuer.

Aus DE 100 58 627 A1 ist eine Drehmaschine bekannt, welche einen an einem Werkzeugrevolver befestigten Werkstückdoppelgreifer aufweist. Die Werkzeuge können hier mit Hilfsantrieben auch zum Bohren und Fräsen eingesetzt werden. Aufgrund des Maschinenaufbaus ist jedoch kein Mehrspindelbohrkopf mit in übereinander liegenden Ebenen angeordneten, rotierenden Werkzeugen vorstellbar. Da hier der Greifer auch aufgrund der Kollisionsverhältnisse nicht einschwenkbar ausgeführt werden kann, ist die Handhabung von Werkstücken mit Doppelgreiferfunktion nur innerhalb des Arbeitsraums möglich. Um die Handhabung auch außerhalb zu ermöglichen, müssten Zustellbewegungen der Maschinenachsen erfolgen. Diese Zustellbewegungen würden das gleichzeitige Greifen eines Werkstücks, das sich innerhalb des Arbeitsraums auf der Werkstückspannvorrichtung befindet und eines Werkstücks, das sich außerhalb auf dem Transportband befindet, unmöglich machen.

Aus der US Patentschrift 4,947,538 ist eine Werkzeugmaschine bekannt, bei der ein zustellbarer Werkstückgreifer am Querschlitten der Bearbeitungseinheit angeordnet ist. Die Zustellbewegung des Greifers ist wegen der Anbringung am Querschlitten jedoch als eine zusätzliche, gesteuerte Handhabungsachse ausgeführt. Für die Zustellbewegung muss ein erweiterter Verfahrbereich der Querachse vorgesehen werden, welcher für Bearbeitungsoperationen gesperrt ist, um den Greifer während der Bearbeitung außerhalb des Kollisionsbereichs von Arbeitsspindel und Werkstück zu halten. Auch ergibt sich mit der gewählten Anordnung des Greifers ein großer Abstand von der Bearbeitungsposition zur Greifposition, wodurch eine sehr lange Längsachse erforderlich wird. Außerdem ist eine einfache Abschottung des Arbeitsraums nur mit großem Aufwand zu realisieren, weil der Greifer einen zusätzlichen seitlichen Kollisionsbereich darstellt.

Aus dem Stand der Technik sind Transfermodule, beispielsweise des Herstellers Elha-Maschinenbau, Liemke KG, bekannt. Bei diesen Modulen sind die Werkzeuge in einer Art fest angeordnetem Mehrspindelkopf in mehreren Ebenen übereinander oder nebeneinander angeordnet. Zur Bearbeitung werden die Werkzeuge mit der Werkstückspannvorrichtung nacheinander in Eingriff gebracht. Die Zugänglichkeit der Transfermodule ist jedoch durch das vor den Modulen angeordnete Werkstücktransportband stark eingeschränkt. Außerdem wird eine zusätzliche Werkstückhandhabungstechnik zum Betrieb des Transfermoduls benötigt.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zu finden mit der eine Transfereinheit mit kurzen Span-zu-Span-Zeiten für die Serienbearbeitung konzipiert wird, welche auch einen schnellen Werkstückwechsel möglich macht, wobei zum Wechseln und Handhaben von Werkstücken keine zusätzlichen gesteuerten Achsen notwendig sein sollen und die entsprechenden Greifeinrichtungen durch die vorhandenen Hauptachsen bzw. durch die Positioniereinrichtung des Werkstücktransportbandes in Eingriff gebracht werden sollen, wobei die Maschine gut zugänglich sein soll und zur Reduzierung von Entwicklungskosten die Grundkonstruktion auf der Konstruktion eines herkömmlichen vertikalen oder horizontalen Bearbeitungszentrums basieren soll.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Kern der Erfindung ist demnach, dass ein um eine vertikale Achse drehbarer Werkzeugmehrspindelkopf im Zentrum der Drehachse einen zustellbaren Werkstückdoppelgreifer aufweist, weicher in zugestellter Position sowohl auf die Werkstückspannvorrichtung als auch auf das Werkstücktransportband zugreift und durch Drehung um 180° den Werkstückwechsel ausführt und dass die Werkzeuge im Werkzeugmehrspindelkopf sowohl in mehreren Ebenen übereinander liegen als auch an mehreren Seiten des Kopfes angeordnet sind.

Einzelheiten der Erfindung werden in der nachfolgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnungen näher erläutert.

1 Ansicht von oben auf eine Transfereinheit mit Werkstücktransportband

2 Seitenansicht einer Transfereinheit mit Werkstücktransportband

3 Seitenansicht einer Tansfereinheit mit eingeschwenktem Werkstückgreifer

4 Seitenansicht einer Transfereinheit mit zwei Kronenrevolvern

5 Ansicht von oben auf eine Transferstrasse mit drei Transfereinheiten

Die Grundkonstruktion der Transfereinheit basiert auf einem horizontalen oder vertikalen Bearbeitungszentrum bei dem die Anordnung der Werkstückspannvorrichtung (12) und der im Spindelkopf gespannten Werkzeuge (16) vertauscht wurde. Im hinteren Bereich des Maschinenbetts (1) wird somit auf einem Längsschlitten (2) ein Querschlitten (3) und ein Werkstückschlitten (5) geführt. Im vorderen Bereich ist am Maschinenbett (1) die vertikale Drehachse (4) eines Werkzeugmehrspindelkopfs (6) angeordnet. Im Zentrum der vertikalen Drehachse (4) ist an der Oberseite des Werkzeugmehrspindelkopfs (6) ein Werkstückdoppelgreifer (7) zustellbar angeordnet. Die Zustellbewegung kann durch ein Klappgelenk (8) oder einen linear verfahrbaren Greiferschlitten (9), welcher eine Aushubbewegung ausführt, erfolgen. Nach Fertigbearbeitung eines Werkstücks (10a) wird der Werkstückdoppelgreifer (7) beispielsweise mit Pneumatikzylindern (11a, b) gleichzeitig am fertig bearbeiteten Werkstück (10a) auf der Werkstückspannvorrichtung (12) und am unbearbeiteten Werkstück (10b) auf dem Werkstücktransportband (13) positioniert. Anschließend werden die Greiferzangen (14a, b) geschlossen und die Werkstücke (10a, b) gegriffen.

Bei Verwendung eines linear verfahrbaren Greiferschlittens (9) fährt dieser nun nach oben hin in seine Endlage. Daraufhin dreht der Werkzeugmehrspindelkopf (6) gemeinsam mit dem Greiferschlitten (9) des Werkstückdoppelgreifers (7) um 180°. Anschließend fährt der linear verfahrbare Greiferschlitten (9) in seine untere Endlage, die Greiferzangen (14a, b) öffnen und der linear verfahrbare Greiferschlitten (9) fährt wieder in seine obere Endlage zurück.

Bei Verwendung eines Klappgelenks (8) wird der Werkstückwechsel ausgeführt, indem der Werkstückdoppelgreifer (7) gleichzeitig an das fertig bearbeitete Werkstück (10a) in der Werkstückspannvorrichtung (12) und an das unbearbeitete Werkstück (10b) auf dem Werkstücktransportband (13) eingeschwenkt wird. Nachdem die Greiferzangen (14a, b) geschlossen wurden, fährt der Werkstückschlitten (5) mit der Werkstückspannvorrichtung (12) nach unten. Ebenso fährt die pneumatische Positioniereinrichtung (14) am Werkstücktransportband (13) nach unten. Pneumatische Positioniereinheiten (14) werden an Werkstücktransportbändern (13) vor allem bei kubischen Werkstücken (10) benötigt, um die Werkstückumlaufpaletten (15), auf denen die Werkstücke (10) gespeichert sind, zur lagegerechten Übergabe vom Band abzuheben. Insofern stellen sie keine zusätzlich benötigte Komponente dar. Der Werkstückwechsel erfolgt dann durch die 180°-Drehung, die Zustellbewegungen, das Öffnen der Greiferzangen (14a, b) und das Zurückschwenken des Werkstückdoppelgreifers (7).

Im Werkzeugmehrspindelkopf (6) sind die Werkzeuge (16) in mehreren Ebenen übereinander angeordnet. Auf diese Weise können kräftige Antriebsspindeln ohne wesentliche bauliche Limitierung verwendet werden wie bei den Transfermodulen des Herstellers Elha. Im Vergleich zu diesem Hersteller können die Werkzeuge (16) wegen der vertikalen Drehachse (4) des Werkzeugmehrspindelkopfes (6) jedoch auch an mehr als zwei gegenüberliegenden Seiten angeordnet werden. Dies ist vor allem dann vorteilhaft, wenn an den Werkstücken (10) eine umfangreichere Bearbeitung mit vielen unterschiedlichen Werkzeugen (16) notwendig ist und die zu bearbeitende Jahresfertigungsstückzahl nicht so groß ist, dass sich Transferstrassen mit mehr als zwei oder drei ergänzenden Einheiten rentieren.

Für schwächere Bearbeitungen werden in Transfereinheiten oftmals Kronenrevolver (20) eingesetzt. In diesen handelsüblichen Geräten werden sechs oder acht Werkzeuge (16) auf einer 45°-Drehachse (17) sternförmig aufgenommen. Der Kronenrevolver (20) dreht zur nacheinander folgenden Positionierung der Werkzeuge (16) um seine 45°-Drehachse (17). Grundsätzlich könnte auch im Zentrum dieser 45°-Drehachse (17) der Werkstückdoppelgreifer (7) angeordnet sein. Da die Pneumatikversorgung durch die Mitte des Kronenrevolvers (20) wegen baulicher Engpässe jedoch schwierig ist und die Werkzeuganzahl limitiert ist, bietet sich hier die Montage von zwei Kronenrevolvern (20a, b) auf einer um eine vertikale Achse drehbaren Grundplatte (18) an.

Die Werkstückspannvorrichtung (12) ist vorzugsweise um eine horizontale Achse (19) drehbar. Dadurch wird die Rundumbearbeitung der Werkstücke (10) gewährleistet. Genauso wird sichergestellt, dass die Werkstückspannvorrichtung (12) zur Werkstückhandhabung immer in eine Lage geschwenkt werden kann, in welcher das fertig bearbeitete Werkstück (10a) in der gleichen Position liegt wie das unbearbeitete Werkstück (10b) auf dem Werkstücktransportband (13).


Anspruch[de]
Transfereinheit zur aufeinander folgenden Bearbeitung und Handhabung von Werkstücken mit einer Werkstückspannvorrichtung, welche in drei Raumachsen zu einem um eine vertikale Achse drehbaren Werkzeugmehrspindelkopf verfahrbar ist und einem Werkstücktransportband, dadurch gekennzeichnet, dass im Zentrum der vertikalen Drehachse (4) des Werkzeugmehrspindelkopfes (6) ein zustellbarer Werkstückdoppelgreifer (7) befestigt ist, welcher in zugestellter Position sowohl auf die Werkstückspannvorrichtung (12) als auch auf das Werkstücktransportband (13) zugreift und durch 180°-Drehung des Werkzeugmehrspindelkopfs (6) den Werkstückwechsel ausführt und dass die Werkzeuge (16) im Werkzeugmehrspindelkopf (6) sowohl in mehreren Ebenen übereinander als auch an mehreren Seiten des Kopfes angeordnet sind. Transfereinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkzeuge in einem oder mehreren Kronenrevolvern (20a, b) auf einer um eine vertikale Drehachse (4) drehbaren Grundplatte (18) angeordnet sind und ein zustellbarer Werkstückdoppelgreifer (7) im Zentrum der vertikalen Drehachse (4) angeordnet ist. Transfereinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zustellbewegung des Werkstückdoppelgreifers (7) durch schwenkbare Elemente erfolgt. Transfereinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zustellbewegung des Werkstückdoppelgreifers (7) durch linear verschiebbare Elemente erfolgt.






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