DE2000998A1 - Werkstueck-Fertigungs- und Bearbeitungseinrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Werkstück-Fertigungs- und Bearbeitungseinrichtung mit mehreren als Bearbeitungsstationen dienenden, vorzugsweise numerisch gesteuerten Werkzeugmaschinen, denen das Werkstück nacheinander über eine Förderstraße zugeführt wird. Es ist bereits bekannt, mehrere numerisch gesteuerte Werkzeugmaschinen in der Weise miteinander zu verketten, dass ein automatischer Arbeits- und Bearbeitungsablauf erfolgt. Hierbei können mehrere Werkzeugmaschinen derart zueinander angeordnet werden, dass das Werkstück von einer Werkzeugmaschine zur nächsten weitertransportiert wird, wobei jede Werkzeugmaschine einen Lochstreifen hat, der über einen Rechner programmiert ist. Um einen rationellen Arbeitsablauf der einzelnen Werkzeugmaschinen zu erhalten, können diese einzelnen Maschinen zusätzlich von einem übergeordneten Computer gesteuert werden, der das ganze Fertigungssystem leitet und die einzelnen Maschinen aufeinander abgestimmt hält.

Die seither bekannt gewordenen, numerisch gesteuerten Fertigungseinrichtungen dieser Art haben jedoch den Nachteil, dass der ganze Fertigungsablauf gestört wird, wenn eine der in den Bearbeitungsprozess eingeschalteten Werkzeugmaschinen ausfällt. Ein solcher Ausfall der gesamten Anlage wegen Störung einer einzigen Werkzeugmaschine kann zur Unwirtschaftlichkeit der ganzen Anlage führen. Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Werkstück-Fertigungs- und Bearbeitungseinrichtung zu schaffen, die auch dann weiter zu arbeiten vermag, wenn ein erheblicher Prozentsatz der als Bearbeitungsstationen dienenden Werkzeugmaschinen ausfallen sollte. Weiterhin liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zu schaffen, mit der nicht nur große Stückzahlen in einer Serienfertigung wirtschaftlich hergestellt und bearbeitet werden können, sondern auch die Möglichkeit bietet, nur einzelne Werkstücke vollautomatisch und wirtschaftlich zu bearbeiten. Für eine wirtschaftliche Herstellung von Kleinserien genügt es jedoch nicht, dass für die einzelnen Bearbeitungsvorgänge eine kleine Anzahl von 10 oder 20 Werkzeugen bereitsteht. Vielmehr muss vor allem bei einem numerisch gesteuerten Arbeitsablauf für eine große Zahl wechselnder Kleinserien die Möglichkeit bestehen, eine Vielzahl von beispielsweise 250 Werkzeugen zur Verfügung zu stellen und nach einem für die jeweiligen Kleinserien vorgegebenen Programm in die Arbeitsspindeln der Werkzeugmaschinen einzusetzen. Dies lässt sich erfindungsgemäß dadurch erreichen, dass jeder der Werkzeugmaschinen ein interner - vorzugsweise als umlaufende Transporteinrichtung ausgebildeter - Werkzeugspeicher zugeordnet ist. Eine besonders günstige Anordnung ergibt sich, wenn in weiterer Ausgestaltung der Erfindung zwischen zwei benachbarten Werkzeugmaschinen jeweils ein gemeinsamer Werkzeugspeicher derart angeordnet ist, dass beide Werkzeugmaschinen Zugriff zu dem gemeinsamen Werkzeugspeicher haben. Bei einer bevorzugten Anordnung sind die Werkzeugmaschinen im Abstand voneinander und parallel zueinander, jedoch jeweils auf gleicher Höhe mit einer ihre Werkzeugspindeln senkrecht kreuzenden Ebene angeordnet.

Eine besonders vorteilhafte Ausbildung einer Fertigungs- und Bearbeitungseinrichtung ergibt sich, wenn in weiterer Ausgestaltung der Erfindung jede Werkzeugmaschine zwei unabhängig voneinander durch Fernsteuerung betätigbare, an je einer der beiden Maschinenseiten zwischen der Maschine und einem der Werkzeugspeicher angeordnete Werkzeuggreifervorrichtungen aufweist. In diesem Falle lässt es sich ohne weiteres erreichen, dass bei einer größeren Anzahl von Werkzeugmaschinen beiderseits von jeder Werkzeugmaschine je einer von zwei internen Werkzeugspeichern angeordnet ist, und dass jede einzelne Werkzeugmaschine über ihre beiden Werkzeuggreifervorrichtungen Zugriff zu diesen beiden Werkzeugspeichern hat. Hierdurch kann die Anzahl der Werkzeuge, zu welchen eine einzelne der verschiedenen Werkzeugmaschinen Zugriff hat, auf das Doppelte erhöht werden. Eine besonders günstige Anordnung ergibt sich, wenn die einzelnen Werkzeugmaschinen zwischen zwei Werkzeugspeichern angeordnet sind, d.h. wenn zu einer Zahl n von Werkzeugmaschinen die Anzahl der Werkzeugspeicher n + 1 beträgt. Die als Transportvorrichtungen ausgebildeten Werkzeugspeicher können die Form von Walzen oder von Türmen haben. Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn die Werkzeugspeicher als endlose, mindestens zwei Umlenkzonen aufweisende Transportbänder oder Transportketten ausgebildet sind. Wenn nur zwei Umlenkzonen vorgesehen sind, verlaufen die zwischen den beiden Umlenkzonen liegenden Abschnitte der Transportbänder oder Transportketten annähernd parallel zur Drehachse der Werkzeugspindel der Werkzeugmaschine. In diese Werkzeugspeicher werden vorteilhaft diejenigen Werkzeuge eingesetzt, welche bei den vorgesehenen Arbeits- und Bearbeitungsprogrammen ständig oder mindestens häufig benützt werden. Um aber auch seltener oder nur in einzelnen Arbeitsprogrammen benötigte Werkzeuge in das Bearbeitungssystem einführen zu können, ist nach einem weiteren wichtigen Vorschlag der Erfindung vorgesehen, dass jeweils eine der Umlenkzonen der Transportbänder oder Transportketten in der Nähe eines Werkzeug-Großmagazins angeordnet ist, aus dem diese seltener gebrauchten Werkzeuge entnommen werden können. Das Großmagazin kann darüber hinaus für die häufiger gebrauchten Werkzeuge Ersatzstücke bereitstellen, welche leicht gegen etwa schadhaft gewordene Werkzeuge ausgetauscht werden können. Mit zwei Umlenkzonen versehene, parallel zur Drehachse der Werkzeugmaschine verlaufende Transportbänder oder Transportketten werden bevorzugt dort angeordnet, wo sie nur dem Zugriff einer einzigen Werkzeugmaschine und deren Greifervorrichtung ausgesetzt sind, nämlich an der Außenseite der mehrere Werkzeugmaschinen enthaltenden Reihe. Demgegenüber ist für die zwischen jeweils zwei Werkzeugmaschinen angeordneten, gemeinsamen Werkzeugspeicher vorgesehen, dass sie drei Umlenkzonen aufweisen, welche die Eckpunkte eines - vorzugsweise gleichschenkligen - Dreiecks bilden, wobei einer der Eckpunkte vorteilhaft in der Nähe des Werkzeug-Großmagazins und die beiden anderen Eckpunkte in der Nähe je einer der Werkzeug-Greifervorrichtungen der beiden Werkzeugmaschinen angeordnet sind.

Bei mehreren, als umlaufende Transporteinrichtungen ausgebildeten Werkzeugspeichern lässt sich die Zahl der bereitstehenden Werkzeuge dadurch wesentlich erhöhen, dass gemäß einem weiteren Vorschlag ein sämtliche in der Nähe des Werkzeug-Großmagazins liegenden Umlenkzonen der Werkzeugspeicher anfahrender Werkzeugtransportwagen vorgesehen ist, dessen Bahn wenigstens annähernd parallel zur Längsrichtung des Großmagazins und/oder senkrecht zu den Drehachsen der Werkzeugspindeln der Werkzeugmaschinen verläuft. Dies bietet die Möglichkeit, dass der Werkzeugtransportwagen das Großmagazin in seiner Längsrichtung abfahren und die dort einzeln untergebrachten Werkzeuge nach Bedarf und in der vom Computer vorgegebenen Reihenfolge aufnehmen und gegebenenfalls gegen andere Werkzeuge austauschen kann. Um die Zahl der Fahrten zu verkleinern und die Fahrwege zu verkürzen, kann zweckmäßig auf dem Werkzeugtransportwagen eine größere Anzahl von Aufnahmen, vorteilhaft von mindestens fünf Aufnahmen, für auszutauschende Werkzeuge vorgesehen sein.

Nach der Erfindung ist weiterhin vorgesehen, dass in dem Werkzeug-Großmagazin stillstehende Aufnahmen für die dort unterzubringenden Werkzeuge vorgesehen sind. Hierdurch wird es möglich, ohne die Gefahr von Verletzungen, die bei den seither bekannten Umlaufmagazinen zu befürchten sind, manuell einzelne Werkzeuge dem Magazin zu entnehmen und ebenfalls manuell durch andere zu ersetzen.

Nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung ist vorgesehen, dass bei mehreren nebeneinander angeordneten Werkzeugmaschinen, von denen jede mit zwei Werkzeuggreifervorrichtungen ausgerüstet ist, die beiden zwischen zwei benachbarten Werkzeugmaschinen angeordneten Werkzeuggreifervorrichtungen, von denen jeweils eine zu einer anderen der beiden Werkzeugmaschinen gehört, derart ausgebildet sind, dass eine Übergabe eines Werkzeugs von der einen Werkzeugmaschine zur benachbarten Werkzeugmaschine möglich ist.

Während die seither geschilderten Vorschläge darauf gerichtet waren, eine möglichst große Anzahl von Werkzeugen für jede der Werkzeugmaschinen bereitzustellen und deren Austauschbarkeit von Maschine zu Maschine möglichst zu vereinfachen, betreffen die nachfolgenden Vorschläge der Erfindung vor allem den Transport der zu bearbeitenden Werkstücke und die gegenseitige Austauschbarkeit der einzelnen Bearbeitungsvorgänge auf den stellvertretend für einander einsetzbaren Werkzeugmaschinen. Hierzu ist in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass von den Werkzeugmaschinen mindestens zwei, vorzugsweise jedoch alle Werkzeugmaschinen untereinander gleiche Werkzeugaufnahmen haben. Besonders vorteilhaft ist es, wenn von den Werkzeugmaschinen mindestens zwei - vorzugsweise jedoch alle - untereinander gleich ausgebildete Universalwerkzeugmaschinen sind. Nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung ist vorgesehen, dass jede Werkzeugmaschine eine fernsteuerbare Werkstückwechseleinheit hat. Zweckmäßigerweise ist jede Werkstückwechseleinheit mit zwei um 180° gegeneinander dreh- oder schwenkbaren Aufnahmestationen für je eine Trägerplatte mit einem auf der Trägerplatte befestigten, zu bearbeitenden Werkstück versehen.

Die angestrebte leichte Umgehbarkeit einer defekt gewordenen Werkzeugmaschine und die Aufrechterhaltung eines im übrigen nicht gestörten Bearbeitungsprogrammes lässt sich nach einem weiteren wesentlichen Vorschlag der Erfindung dadurch erreichen, dass zu jeder Werkzeugmaschine eines von mehreren Werkstückförderbändern gehört, durch, welche den Werkzeugmaschinen die zu bearbeitenden Werkstücke - vorzugsweise einzeln - aus einem Zwischenspeicher zugeführt und nach der Bearbeitung in den Zwischenspeicher zurückgeführt werden. Ein solcher Zwischenspeicher kann mit Vorteil stationär ausgebildet sein und gleichzeitig dazu dienen, die für die Bearbeitung vorbereiteten Werkstücke samt ihren Trägerplatten solange aufzubewahren, bis sie in den Bearbeitungsprozess eingeführt werden. Zweckmäßig können die Förderbänder wenigstens annähernd parallel zu der Werkzeugspindelachse ihrer zugehörigen Werkzeugmaschine angeordnet sein, wobei vorteilhaft alle Förderbänder wenigstens annähernd parallel zueinander verlaufen. In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Förderbänder senkrecht zur Längsseite des Zwischenspeichers angeordnet sind, wobei die Länge des Zwischenspeichers so groß gewählt sein kann, dass sämtliche Förderbänder über die Länge des Zwischenspeichers - vorzugsweise mit gleichbleibenden Abständen - verteilt sein können. Zur Erhöhung seiner Aufnahmekapazität wird der Zwischenspeicher mit mindestens zwei Etagen ausgeführt. Zur Entnahme der Werkstücke aus dem Zwischenspeicher und zu ihrer Übergabe an die zur Bearbeitungsstation bzw. einer Werkzeugmaschine dienenden Förderbänder ist nach einem weiteren Vorschlag zur Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass an mindestens einer Längsseite des Zwischenspeichers ein in dessen Längsrichtung verfahrbarer Werkstück-Transportwagen vorgesehen ist, der bei einer mehretagigen Ausbildung des Zwischenspeichers sowohl in Längsrichtung als auch in der Höhe verfahrbar ist.

Um die Fertigungseinrichtung abschnittsweise auf eine höhere Kapazität ausbauen zu können ist nach einem weiteren wichtigen Vorschlag vorgesehen, dass die Fertigungs- und Bearbeitungseinrichtung aus mehreren Baugruppen zusammensetzbar ist, von denen jede eine Werkzeugmaschine, mindestens eine Werkzeuggreifervorrichtung, mindestens einem internen Werkzeugspeicher, eine Werkstückwechseleinrichtung und ein Werkstückförderband umfasst. Weitere Einzelheiten und zweckmäßige Ausgestaltungen ergeben sich aus dem nachstehend beschriebenen und in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel einer numerisch gesteuerten Werkstück-Fertigungs- und Bearbeitungseinrichtung. Es zeigt:

Fig. 1 die Fertigungseinrichtung in einem Übersichtsbild und in der Ansicht von oben,

Fig. 2 in der Ansicht von der Seite,

Fig. 3 in einem vertikalen Querschnitt nach der Linie III-III in Fig. 1 und

Fig. 4 in einem in größerem Maßstab gehaltenen Ausschnitt der Fig. 1.

Die dargestellte Fertigungs- und Bearbeitungseinrichtung umfasst vier als Bearbeitungsstationen dienende Werkzeugmaschinen

11, 12, 13 und 14, die vorzugsweise als untereinander gleiche Universalmaschinen ausgebildet sind. Jeder dieser Werkzeugmaschinen ist eine von vier numerischen Steuereinrichtungen 15 zugeordnet, welche gemäß den in ihnen gespeicherten Bearbeitungsprogrammen über hydraulische Stellvorrichtungen 16 bzw. 17 auf die einzelnen Bearbeitungsstationen und deren im folgenden näher zu beschreibenden Hilfseinrichtungen einwirken. Die numerischen Steuereinrichtungen 15 werden ihrerseits von einem zentralen Computer 18 überwacht und erforderlichenfalls angesteuert. Je nachdem von welcher Art das in die umlaufende Arbeitsspindel 20 eingesetzte Werkzeug ist, können die einzelnen Werkzeugmaschinen 11 bis 14 verschiedene Bearbeitungsvorgänge wie Bohren, Fräsen usw. durchführen. Bei dem in Fig. 3 gezeichneten Beispielsfall ist in die Werkzeugmaschine 11 ein Fräser 21 eingespannt.

Um für die sich häufig wiederholenden verschiedenartige Werkzeuge erfordernden Bearbeitungsvorgänge die notwendigen Stamm-Werkzeuge in der notwendigen Anzahl und mit genügend kleinen Zugriffswegen und Zugriffszeiten bereit halten zu können, ist nach dem Grundgedanken der Erfindung jeder der Werkzeugmaschinen 11 bis 14 mindestens ein interner, als umlaufende Transporteinrichtung ausgebildeter Werkzeugspeicher zugeordnet. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel sind die beiden an den Außenseiten der Werkzeugmaschinenreihe angeordneten Werkzeugspeicher 31 und 32; sie enthalten in einer endlosen, lediglich durch unterbrochene Linien angedeuteten Kette jeweils 38 im einzelnen nicht näher bezeichnete Aufnahmen für jede der äußeren Werkzeugmaschinen 11 und 14. Die endlosen Ketten der beiden Werkzeugspeicher 31 und 32 sind über zwei Umlenkstellen, nämlich eine vordere, in der Nähe der Werkzeugspindel 20 ihrer Werkzeugmaschine angeordnete Umlenkstelle 33 und eine rückwärtige Umlenkstelle 34 parallel zur Längsachse ihrer zugehörigen Werkzeugmaschine geführt. Im Inneren der Werkzeugmaschinenreihe sind drei als umlaufende endlose Transporteinrichtungen ausgebildete Werkzeugspeicher 35, 36 und 37 angeordnet, die sich jeweils im Zwischenraum zwischen zwei Werkzeugmaschinen 11 bis 14 befinden und jeweils zwei vordere Umlenkstellen 38 und 39 in der Nähe der Werkzeugspindel 20 und eine rückwärtige Umlenkstelle 40 aufweisen, wobei diese Umlenkstellen an den Eckpunkten eines gleichschenkligen Dreiecks angeordnet sind, dessen durch die rückwärtige Umlenkstelle 40 gehende Höhenlinie und Symmetrieachse parallel zu den Werkzeugmaschinenachsen angeordnet ist.

Damit jede der Werkzeugmaschinen aus zwei ihr unmittelbar benachbarten Werkzeugspeichern mit den notwendigen Werkzeugen versorgt werden kann, sind jeweils auf beiden Seiten der Werkzeugmaschine 11 zwei spiegelsymmetrische, hydraulisch durch die ihnen zugeordnete numerische Steuereinrichtung 15 betätigbare Greifervorrichtungen

41 und 42, beiderseits der Werkzeugmaschine 12 eine von zwei Werkzeuggreifervorrichtungen 43 und 44, an der Werkzeugmaschine 43 jeweils eine von zwei Greifervorrichtungen 45, 46 und an der vierten Werkzeugmaschine 14 zwei Greifervorrichtungen 47 und 48 vorgesehen, von denen jede Zugriff in einen der Werkzeugspeicher 31, 32 bzw. 35 bis 37 hat. Jeder der drei inneren, internen dreieckförmig ausgebildeten Werkzeugspeicher 35, 36 und 37 vermag ungefähr fünfzig Stamm-Werkzeuge aufzunehmen, so dass insgesamt von den Werkzeugspeichern 31 und 32 sowie 35 bis 37 etwa zweihundertzwanzig Stamm-Werkzeuge bereitgehalten werden können. Diese Stamm-Werkzeuge können infolge der erfindungsgemäßen beiderseitigen Anordnung von je zwei Greifervorrichtung 41, 42; 43, 44; 45, 46; und 47, 48 von Werkzeugspeicher zu Werkzeugspeicher ausgetauscht werden. Ein solcher Austausch kann außerdem durch den an die rückwärtigen Umlenkstellen 34 und 40 der Werkzeugspeicher heranfahrbaren Werkzeugtransportwagen 50 erfolgen, welcher eine Fahrbahn 51, 52 hat, die sich über sämtliche Werkzeugspeicher erstreckt und quer zu den Werkzeugmaschinenachsen angeordnet ist.

Mit Hilfe des Werkzeugtransportwagens 50 können etwa defekt gewordene oder zum Nachschärfen vorgesehene einzelne Werkzeuge aus den Werkzeugspeichern 31 und 32 sowie 35 bis 37 in ein bei 55 angedeutetes, eine große Anzahl von nicht näher bezeichneten Werkzeugaufnahmen aufweisendes Werkzeuggroßmagazin abgegeben werden, in welchem außerdem eine große Anzahl von Sonderwerkzeugen bereitgehalten werden kann, die mit Hilfe des Werkzeugtransportwagens in denjenigen Werkzeugspeicher und zu derjenigen Werkzeugmaschine gebracht werden können, wo sie benötigt werden. Das Werkzeuggroßmagazin erstreckt sich parallel zur Transportbahn 51, 52 des Werkzeugtransportwagens 50 und kann vorteilhaft in der dargestellten Weise als Regal ausgebildet sein. Es nimmt alle diejenigen Stamm- und Sonderwerkzeuge auf, die bei einem der vielen, in den numerischen Steuereinrichtungen 15 programmierten Bearbeitungsvorgänge vorkommen kann.

Wenn beispielsweise für einen bestimmten Bearbeitungsvorgang an einem der untereinander durchaus verschiedenen Werkstücke als Sonderwerkzeug ein Gewindebohrer 22 benötigt wird, so steht dieser an einer im gespeicherten Programm vorgesehenen Stelle des Großmagazins 55, zu welcher der Werkzeugtransportwagen50 von einer der numerischen Steuereinrichtungen 15 bzw. dem Computer 18 gelenkt werden und dort das benötigte Sonderwerkzeug entnehmen kann. Damit der Transportwagen 50 jedoch nicht nur wegen eines einzigen Sonderwerkzeugs in Gang gebracht zu werden braucht, hat der Transportwagen eine größere Anzahl, beim dargestellten Ausführungsbeispiel zehn Aufnahmestellen für solche Werkzeuge und sucht sich aufgrund der numerischen Eingabe im Rhythmus diejenigen Werkzeuge aus dem Werkzeug-Großmagazin heraus, die er in der nächsten Zeit heranschaffen muss und bringt sie an die vorgesehene Bearbeitungsstation, während er andererseits aus den Werkzeugspeichern 31, 32 bzw. 35 bis 37 die entnimmt, die nicht mehr benötigt werden, und sie in das Werkzeug-Großmagazin 55 einlegt.

Der Werkzeugtransportwagen 50 verbindet somit das Werkzeuggroßmagazin 55 mit den einzelnen Bearbeitungsstollen. Der Vorteil dieser Anordnung ist leicht aus folgendem zu ersehen:

Angenommen eine der Werkzeugmaschinen fällt durch irgendeine Störung aus, so sinkt zwar die Gesamtleistung der Bearbeitungseinrichtung. Man kann dann diese Störung durch sogenannte Störprogramme in der numerischen Steuereinrichtung und im Computer berücksichtigen und muss die Arbeiten, die an der gestörten Maschine vorgesehen waren, auf die restlichen Werkzeugmaschinen verlagern. Dies macht es notwendig, dass auch die entsprechenden Werkzeuge verlagert werden, damit die gestörte Werkzeugmaschine abgekoppelt werden kann. Diese Verlagerung der Werkzeuge von der gestörten Maschine zu den dann weiterarbeitenden anderen Werkzeugmaschinen übernimmt der Werkzeugtransportwagen 50 und bringt diese Werkzeuge automatisch in eine der anderen Maschinen hinein. Durch diese Austauschbarkeit der Werkzeuge wird es möglich, in einem Störungsfalle die gesamte Bearbeitungseinrichtung mit Ausnahme einer gestörten Maschine in Gang zu halten, und dabei eine, wenn auch verringerte Leistung zu erzielen, ohne jedoch die gesamte Anlage stillsetzen zu müssen. Die gestörte Maschine kann leicht abgekoppelt werden, bis sie wieder in Ordnung gebracht ist. Die vorher gestörte Werkzeugmaschine kann dann dem gesamten numerischen Steuersystem wieder zugeschaltet werden, wenn ihre Werkzeuge eingefahren worden sind.

Zur weiteren Erhöhung der Betriebssicherheit und Verringerung der Störanfälligkeit ist beim Ausführungsbeispiel vorgesehen, dass die zu bearbeitenden Werkstücke den einzelnen Maschinen nicht in einem störanfälligen Zwangsumlauf, sondern einzeln und auf Abruf zugeführt werden können. Hierzu ist vorgesehen, dass zu jeder der Werkzeugmaschinen 11 bis 14 ein eigenes, nämlich eines von vier Werkstückförderbändern 61 bis 64 gehört. Auf den Werkstückförderbändern können die Werkstücke, von denen eines bei 60 angedeutet ist, aus einem Werkstückspeicher 70 zur Bearbeitung an der für sie vorgesehenen Werkzeugmaschine entnommen und nach der Bearbeitung wieder in den Werkstückspeicher 70 zurückgebracht werden.

Um einen möglichst kleinen Raumbedarf des Werkstückspeichers 70 zu erzielen, ist er mit dem Werkzeug-Großmagazin 55, wie Fig. 3 deutlicher erkennen lässt, zu einer baulichen Einheit in Form eines Regals vereinigt. Auf der den Werkzeugmaschinen abgekehrten Seite des Speichers 70 ist eine Beladestation 71 vorgesehen, an welcher die zur Bearbeitung vorgesehenen Werkstücke 10 auf als Werkstückträger dienenden

Paletten 72 befestigt werden und dann zusammen mit diesen in den Speicher 70 eingebracht werden können. Auf der gleichen Seite des Speichers, jedoch von der Beladestation 71 im Abstand angeordnet, ist eine Entladestation 73 vorgesehen, an welcher die Werkstücke nach ihrer Bearbeitung von den Paletten wieder abgenommen werden können. Der Werkstückspeicher 70 ist in zwei Etagen unterteilt, nämlich in eine obere Speicheretage 75 und eine untere Speicheretage 76. Jede dieser Speicheretagen bietet, wie die Fig. 1 und 4 deutlicher erkennen lassen, für eine Vielzahl von Paletten und gegebenenfalls auf diesen befestigten Werkstücken Platz, da sich der Speicher 70 ebenso wie das Werkzeug-Großmagazin 55 ebenso wie die Fahrbahn des Werkzeugtransportwagens 50 soweit erstreckt, dass es sämtliche Werkzeugmaschinen, deren Werkzeugspeicher und die einzelnen Förderbänder 61 bis 64 überdeckt. Die in der Beladestation 71 auf eine Palette aufgespannten Werkstücke können von dort aus in eine der Speicheretagen, welche an der von den Werkzeugmaschinen abgekehrten Rückseite 77 offen und daher frei zugänglich sind, eingestellt werden, wobei in bekannter Weise einer der numerischen Steuereinrichtungen 15 oder dem Computer 18 ein Signal übermittelt werden kann, an welcher Stelle das einzelne Werkstück im Speicher abgesetzt worden ist.

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind zwei voneinander unabhängig bewegbare Werkstücktransporteinrichtungen 78 und 79 vorgesehen, von welchen die mit 78 bezeichnete zum Einbringen und Entnehmen der Werkstücke in und aus dem Speicher 70 dient, während die andere, mit 79 bezeichnete dazu dient, die gespeicherten Werkstücke aus ihrer Speicherstellung zu entnehmen und den einzelnen Werkstückförderbändern 61 bis 64 zuzuführen. Beide Werkstücktransporteinrichtungen 78 und 79 können sowohl in Längsrichtung des Werkstückspeichers 70 parallel zur Fahrbahn 51, 52 des Werkzeugtransportwagens 50 verfahren, als auch nach oben und unten zur Bedienung der beiden Etagenspeicher abgesenkt oder angehoben werden.

Die beschriebene Ausführung und Ausgestaltung der Werkstück-Fertigungs- und Bearbeitungseinrichtung weist den wesentlichen Vorteil gegenüber den seither bekannten Anordnungen auf, dass die Aufbewahrungsstellung für die Werkzeuge und Werkstücke eine gute Übersicht gestattet und dass die zum Transport der Werkstücke und Werkzeuge dienenden Einrichtungen einen ausreichend großen und übersichtlichen freien Bewegungsraum rund um die Werkzeugmaschinen übrig lassen, durch den es möglich wird, im Schadensfall eine einzelne Maschine ohne Behinderung des Bearbeitungsablaufes an den anderen Maschinen abzukoppeln und erforderlichenfalls in Stand zu setzen. Der weitere wesentliche Vorteil liegt darin, dass die Werkstücke aus ihren Speicherstellen einzeln abgerufen und zum Förderband derjenigen Werkzeugmaschine gebracht werden können, die für den vorgesehenen Bearbeitungsvorgang einprogrammiert ist. Von dem betreffenden Förderband wird das Werkstück dann einer der vier gleichartig ausgebildeten Werkstückwechseleinrichtungen 80 zugebracht, von denen jede an einer der vier Werkzeugmaschinen in der Nähe deren Werkzeugspindel angeordnet ist. Jede dieser Werkstückwechseleinheiten 80 hat zwei Aufnahmestationen 81 und 82 für jeweils eine der mit einem Werkstück versehenen Paletten 72. Vorteilhaft ist die Werkstückwechseleinheit 80 so ausgebildet, dass sie einen Schwenktisch bildet, wobei in eine der beiden Werkstückaufnahmen 81 bzw. 82 ein nur zu bearbeitendes Werkstück dann eingeschoben wird, wenn sich das in der anderen Werkstückaufnahme befindliche Werkstück in der Bearbeitung durch die Werkzeugmaschine befindet. Wenn die Bearbeitung beendet ist, nimmt ein Werkzeugmanipulator, welcher in der Zeichnung nicht näher dargestellt ist, das Werkstück aus seiner Bearbeitungsstellung heraus und schwenkt dann die Werkstückwechseleinrichtung um 180° und bringt dann das nächste, noch nicht bearbeitete Werkstück in die Bearbeitungsstellung. Auf diese Weise ist es leicht möglich, sehr kurze Leerlaufzeiten zu erzielen. Ein wesentliches Merkmal bei der dargestellten Ausbildung der Bearbeitungseinrichtung besteht darin, dass das fertig bearbeitete Werkstück grundsätzlich wieder in den Werkstückspeicher 70 zurückgebracht wird, und zwar vorzugsweise über eines der in ihrer Umlaufrichtung umschaltbaren Förderbänder 61 bis 64 und dass das Werkstück im Speicher 70 abgelegt wird, bevor es dort zur Bearbeitung an einer der nächsten Werkzeugmaschinen entnommen wird. Wenn das im Speicher eingesetzte Werkstück weiterbehandelt werden muss, wird es von einer der numerischen Steuereinrichtungen 15 oder direkt vom Computer 18 erneut abgerufen und mit Hilfe der Werkstücktransporteinrichtung 79 zu demjenigen der Förderbänder 61 bis 64 gebracht, auf welchem das Werkstück zu der vorgesehenen Bearbeitungsmaschine geleitet werden kann.

Durch die angegebenen Maßnahmen ist es möglich, einen auch bei auftretenden Störungen ununterbrochenen Betrieb der Bearbeitungseinrichtung aufrechtzuerhalten, und zwar auch dann, wenn einzelne Maschinen umgerüstet werden müssen. Die erforderliche Bedienung besteht lediglich noch darin, dass die einzelnen Werkstücke auf eine Palette auf- und von dieser wieder abgespannt werden müssen und dass eine Kontrolle für das Nachschleifen bzw. Ersetzen beschädigter Werkzeuge vorgesehen werden muss. Dabei ist es ohne weiteres möglich, die Überwachung der Werkzeuge, soweit sie nicht in einer Werkzeugmaschine eingespannt sind, automatisch durchzuführen. Dabei ist es zweckmäßig, alle diejenigen Stammwerkzeuge, welche öfters gebraucht werden, in doppelter Anzahl, nämlich einmal in den Werkzeugspeicher und einmal im Werkzeug-Großmagazin 55, vorrätig zu halten.

Claims (23)

1.) Werkstück-Fertigungs- und Bearbeitungseinrichtung mit mehreren als Bearbeitungsstationen dienenden - vorzugsweise numerisch gesteuerten - Werkzeugmaschinen, denen das Werkstück nacheinander über eine Förderstraße zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass jeder der Werkzeugmaschinen (11 bis 14) ein interner - vorzugsweise als umlaufende Transporteinrichtung ausgebildeter - Werkzeugspeicher (31, 32; 35, 36, 37) zugeordnet ist.

2.) Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen zwei benachbarten Werkzeugmaschinen ein gemeinsamer Werkzeugspeicher derart angeordnet ist, dass beide Werkzeugmaschinen Zugriff zu dem gemeinsamen Werkzeugspeicher haben.

3.) Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass jede der Werkzeugmaschinen (11 bis 14) zwei unabhängig voneinander durch Fernsteuerung betätigbare, an je einer der beiden Maschinenseiten zwischen der Maschine und dem Werkzeugspeicher (31, 32; 35, 36, 37) angeordnete Werkzeuggreifervorrichtungen (41 bis 48) aufweist.

4.) Einrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Werkzeugmaschine (11 bis 14) zwei interne Werkzeugspeicher (31, 32; 35, 36, 37) zugeordnet sind.

5.) Einrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkzeugspeicher (31, 32; 35, 36, 37) als endlose, mindestens zwei Umlenkzonen (33, 34; 38, 39, 40) aufweisende Transportbänder oder Transportketten ausgebildet sind, wobei jeweils eine der Umlenkzonen der Transportbänder in der Nähe eines Werkzeug-Großmagazins (55) angeordnet ist und die andere Umlenkzone in der Nähe einer Werkzeugmaschinenspindel (20) bzw. deren Werkzeugaufnahme angeordnet ist.

6.) Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die zwischen jeweils zwei Werkzeugmaschinen angeordneten, gemeinsamen Werkzeugspeicher (35, 36, 37) drei Umlenkzonen (38, 39, 40) aufweisen, welche die Eckpunkte eines - vorzugsweise gleichschenkligen - Dreiecks bilden, wobei einer der Eckpunkte (40) in der Nähe des Werkzeug-Großmagazins (55) und die beiden anderen (38, 39) in der Nähe je einer der Werkzeuggreifervorrichtungen (41 bis 48) der beiden Werkzeugmaschinen angeordnet sind.

7.) Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein sämtliche in der Nähe des Werkzeug-Großmagazins (55) liegenden Umlenkzonen (34, 40) der Werkzeugspeicher (31, 32 bzw. 35 bis 37) anfahrender Werkzeugtransportwagen (50) vorgesehen ist, dessen Bahn (51, 52) wenigstens annähernd parallel zur Längsrichtung des Werkzeug-Großmagazins verläuft.

8.) Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkzeugtransportwagen (50) mehrere, vorzugsweise mindestens fünf Aufnahmen für Werkzeuge enthält.

9.) Einrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass im Werkzeug-Großmagazin (55) stillstehende Aufnahmen für die manuell in das Magazin einbringbaren und gegen andere, dort auf Vorrat zu haltenden, austauschbaren Werkzeuge vorgesehen sind.

10.) Einrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden zwischen zwei benachbarten Werkzeugmaschinen angeordneten Werkzeuggreifervorrichtungen (41 bis 48), von denen jeweils eine zu einer anderen der beiden Werkzeugmaschinen gehört, derart ausgebildet sind, dass eine Übergabe eines Werkzeugs von einer Werkzeugmaschine zur benachbarten Werkzeugmaschine möglich ist.

11.) Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkzeugmaschinen (11 bis 14) mindestens paarweise untereinander gleiche Werkzeugaufnahmen haben.

12.) Einrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass von den Werkzeugmaschinen (11 bis 14) mindestens zwei - vorzugsweise alle - untereinander gleich ausgebildete Universalwerkzeugmaschinen sind.

13.) Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass jede Werkzeugmaschine (11 bis 14) eine Werkstückwechseleinheit (80) hat.

14.) Einrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkstückwechseleinheit (80) mit zwei Aufnahmestationen (81, 82) für je eine Trägerplatte (22) für ein darauf festgespanntes Werkstück (10) versehen ist.

15.) Einrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkstücke (10) auf einer bogenförmigen Bahn von und zur Werkzeugmaschine schwenkbar sind.

16.) Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass zu jeder Werkzeugmaschine (11 bis 14) eines von mehreren Werkstückförderbändern (61 bis 64) gehört, durch welche den Werkzeugmaschinen die zu bearbeitenden Werkstücke (10) - vorzugsweise einzeln - aus einem Werkstückspeicher (70) zugeführt und nach der Bearbeitung in den Werkstückspeicher zurückgeführt werden.

17.) Einrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Förderbänder (61 bis 64) wenigstens annähernd parallel zu der Werkzeugspindelachse der Werkzeugmaschine (11 bis 14) angeordnet sind.

18.) Einrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Förderbänder (61 bis 64) senkrecht zur Längsseite des Werkstückspeichers (70) angeordnet sind.

19.) Einrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkstückspeicher (70) mindestens zwei Etagen (75, 76) aufweist.

20.) Einrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass an mindestens einer Längsseite des Werkstückspeichers (70) ein in dessen Längsrichtung verfahrbarer Werkstücktransportwagen (78, 79) vorgesehen ist.

21.) Einrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkzeugtransportwagen (78, 79) sowohl in Längsrichtung des Werkstückspeichers (70) als auch in der Höhe verfahrbar ist.

22.) Einrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass sie aus einzelnen Baugruppen zusammengesetzt ist, von denen jede eine Werkzeugmaschine (11 bis 14), mindestens eine Werkzeuggreifervorrichtung (41 bis 48), mindestens einen internen Werkzeugspeicher (31, 32; 35, 36, 37), eine Werkstückwechseleinrichtung (80) und ein Werkstückförderband (61 bis 64) umfasst.

23.) Einrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeug-Großmagazin (55) und der Werkstückspeicher (70) zu einer baulichen Einheit, insbesondere in Form eines Regals verbunden sind.