DE3686476T2

DE3686476T2 - Palettenwechseleinrichtung fuer eine werkzeugmaschine.

Info

Publication number: DE3686476T2
Application number: DE8686116905T
Authority: DE
Inventors: Takeshi Ohta; Tetsuro Yamakage
Original assignee: Toyoda Koki KK
Current assignee: Toyoda Koki KK
Priority date: 1985-12-06
Filing date: 1986-12-04
Publication date: 1993-01-21
Anticipated expiration: 2006-12-05
Also published as: DE3686476D1; EP0224931A2; JPS62136334A; JPH0616977B2; US4781512A; EP0224931B1; EP0224931A3

Description

Diese Erfindung bezieht sich auf eine Palettenwechseleinrichtung zur Zufuhr einer Mehrzahl von Paletten eine nach der anderen zum Bearbeitungszentrum einer Werkzeugmaschine.

Beschreibung des Standes der Technik

Es gibt zwei Wege zur Lagerung von Paletten, die dem Bearbeitungszentrurn einer Werkzeugmaschine zugeführt werden sollen. Der eine dieser Wege ist, eine Mehrzahl von Paletten in einer horizontalen Ebene zu lagern, und der andere Weg ist, diese in einer vertikalen Ebene oder einem Stapel zu lagern. Der erstgenannte Weg hat den Nachteil, daß er eine sehr große Bodenfläche erfordert, wenn eine große Anzahl von Paletten gelagert werden. Der letztgenannte Weg hat den Vorteil, daß er nur eine kleine Bodenfläche beansprucht. Eine derartige Einrichtung ist aus der JP-A- 591 131 bekannt, von welcher der Gattungsbegriff des Patentanspruchs 1 ausgeht. Bei der Einrichtung nach der JP- A-591 131 wird zuerst die fertigbearbeitete Palette von der Werkzeugmaschine mittels einer Handhabungsvorrichtung entfernt und über die Bereitschaftsstation zum Lagerregal zurückgeführt; erst dann wird eine neue Palette vom Lagerregal über die Bereitsschaftsstation der Werkzeugmaschine zugeführt.
Es ist die Aufgabe des Erfindungsgegenstandes, eine Palettenwechseleinrichtung zu schaffen, die wenig Raum beansprucht und ein schnelles Zuführen zu sowie Abführen von der Werkzeugmaschine ermöglicht.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die Merkmale des Hauptanspruchs gelöst. Aufgrund der Tatsache, daß die Bereitschaftsstation ein Teil von konzentrischen kreisförmigen Reihen bildet, wird - siehe die beigefügte Zeichnung der zur Installation der Einrichtung erforderliche Raum auf einem Minimum gehalten. Die Einrichtung gemäß der Erfindung ist ferner mit einer drehbaren Wechselvorrichtung ausgestattet, durch welche die auf dem Arbeitstisch der Werkzeugmaschine gelagerten Paletten gleichzeitig mit Paletten, die in der Bereitschaftsstation gelagert sind, ausgetauscht werden können. Das bedeutet, daß die Stillstandszeit der Werkzeugmaschine während des Austausches der Paletten erheblich vermindert werden kann.
Die Einrichtung gemäß der Erfindung umfaßt im wesentlichen eine Mehrzahl von festen Tragrahmen, die in einer Mehrzahl von kreisförmigen Reihen einer über dem anderen angeordnet sind, und eine im Zentrum dieser kreisförmigen Reihen horizontal drehbar, vertikal bewegbar und in Längsrichtung bewegbar vorgesehene Gabel, welche hierbei an ihrem einen Ende eine Palette trägt.
Die kreisförmigen Reihen der Lagerrahmen, welche einen ausreichend großen Durchmesser haben, um die Lagerung einer ausreichend großen Anzahl von Paletten zu ermöglichen, bieten in ihrer Mitte einen genügend großen Raum für die Anordnung der Gabel. Die Unterbringung der Gabel und anderer, mit dieser verbundenen Vorrichtungen innerhalb des von den kreisförmigen Reihen bestimmten Raumes bietet der Einrichtung dieser Erfindung die Möglichkeit, die Bodenfläche effektiver als irgendein in der einschlägigen Technik bekanntes System auszunützen. Sie ermöglicht auch eine Verminderung im Gewicht der Gabel und anderer, dieser zugeordneter Vorrichtungen sowie deren schnelle Drehung in einer genau weitergeschalteten Weise.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Figur 1 ist eine Draufsicht auf eine die Erfindung verkörpernde Einrichtung;
Figur 2 ist eine teilweise geschnittene Frontansicht einer Paletten-Zuführ- und Abführvorrichtung;
Figur 3 ist eine längs der Linie eines Pfeils A in Figur 2 gesehene Seitenansicht, die einen Mechanismus zur Bewegung eines vertikal bewegbaren Tragwerks zeigt;
Figur 4 ist eine Draufsicht auf die in Figur 2 gezeigte Vorrichtung;
Figur 5 ist eine Schnittdarstellung nach der Linie V-V der Figur 2;
Figur 6 ist eine Schnittdarstellung nach der Linie VI-Vl der Figur 5;
Figur 7 ist eine Draufsicht auf eine Palettenwechselvorrichtung;
Figur 8 ist eine Seitenansicht nach der Linie eines Pfeils B in der Figur 7;
Figur 9 ist eine Schnittdarstellung nach der Linie IX-IX der Figur 7.

Detaillierte Beschreibung der Erfindung

Eine die Erfindung verkörpernde Einrichtung ist allgemein in Figur 1 mit einer Werkzeugmaschine gezeigt, die ein Bett 10, einen verschiebbar auf dem Bett 10 gelagerten Ständer 11, einen am Ständer 11 vertikal bewegbar gelagerten Spindelkopf 12 und einen Tisch 13, auf dem eine Palette P entfernbar gelagert ist, aufweist. Der Ständer 11 ist horizontal zum Tisch 13 und von diesem weg bewegbar. Die Einrichtung umfaßt ein Palettenauflager 14a, welches eine Bereitschaftsstation 14 bestimmt, eine Palettenwechselvorrichtung 15, eine Mehrzahl von Regalen 20, von denen jedes eine Mehrzahl von in vertikaler Richtung beabstandeten Paletten- Tragrahmen besitzt, sowie eine Zu- und Abführstation 21. Die Palettenwechselvorrichtung 15 ist horizontal drehbar, um die Palette P auf dem Tisch 13 gegen eine andere Palette auf dem Palettenauflager 14a auszuwechseln. Die Tragrahmen der Regale bilden eine Mehrzahl von kreisförmigen Reihen von Tragrahmen, von welchen das Palettenauflager 14a ein Teil darstellt.
Im Zentrum der kreisförmigen Reihen der Regale 20 befindet sich eine Paletten-Zuführ- und Abführvorrichtung 30, die im einzelnen in den Figuren 2 und 3 gezeigt ist.Ein Zahnrad 32 ist an einem Fundament 31 befestigt und hat eine obere Fläche sowie eine innere Umfangsfläche, die Führungsflächen für Rollen 41 und 42 bestimmen. Von den Rollen 41 und 42 wird an den Führungsflächen des Zahnrades 32 ein Drehtisch 33 drehbar gelagert. Am Drehtisch 33 ist ein Ritzel 35, welches mit einem Motor 34 verbunden ist, drehbar gelagert, und dieses kämmt mit dem Zahnrad 32, welches eine Mehrzahl von Rastlöchern 32a besitzt. In einer Führungshülse 37 ist ein in Längsrichtung in das Rastloch 32a oder von diesem weg bewegbarer Sperrkolben 36 angeordnet, mit dessen oberem Ende ein Zylinder 38 verbunden ist. Vom Drehtisch 33 ragt ein Paar von Führungssäulen 43 und 44 aufwärts. Ein Paar von vertikalen Schienen 45 und 46 ist an den einander gegenüberliegenden Flächen der Führungssäulen 43 bzw. 44 jeweils befestigt. Ein vertikal bewegbares Tragwerk 51 hat eine Mehrzahl von Rollen 47 und 48, die drehbar jeweils die beiden Seitenflächen der Schienen 45 bzw. 46 berühren, und eine Mehrzahl von Rollen 49 sowie 50, die jeweils die einander gegenüberliegenden Flächen der Schienen 45 bzw. 46 berühren. An einer Seite einer jeden Führungssäule 43 oder 44 ist jeweils eine Zahnstange 52 oder 53 befestigt. Eine Welle 54 wird von dem vertikal bewegbaren Tragwerk 51 drehbar gelagert. Ein Paar von Ritzeln 55 und 56 sind jeweils an den beiden Enden der Welle 54 vorgesehen und kämmen mit den Zahnstangen 52 bzw. 53. An der Welle 54 ist ein Kettenrad 57 befestigt, das durch eine Kette 61 mit einem treibenden Kettenrad 60 verbunden ist, welches durch einen Motor 58 und ein Untersetzungsgetriebe 59 angetrieben werden kann. Um zu verhindern, daß versehentlich das vertikal bewegbare Tragwerk 51 abfällt, ist ein Arbeitszylinder 62 vorgesehen, der ein Element besitzt, das mit einem nicht dargestellten Anschlag in Anlage kommen kann, um das Tragwerk 51 auf einer geeigneten Höhenlage zur Handhabung der Palette auf einem bestimmten Tragrahmen in einem bestimmten Regal 20 zu halten.
Am Tragwerk 51 ist ein Paar von parallelen Führungsschienen 63 gehalten, wie in den Figuren 5 und 6 gezeigt ist. An jeder der inneren oder einander gegenüberliegenden Flächen der Führungsschienen 63 sind Rollen 64 in einer Mehrzahl vorhanden. Eine Verschiebegabel 66 besitzt ein Paar von seitlichen Kehlen 65, in welchen die Rollen 64 der Führungsschienen 63 jeweils aufgenommen sind. Die Gabel 66 besitzt eine untere Fläche, an welcher eine Zahnstange 67 befestigt ist. Ein Ritzel 68 kämmt mit der Zahnstange 67 und ist operativ mit einem Motor 80 über Zahnräder 69 und 70 verbunden. Die Gabel 66 hat eine obere Fläche, die an ihrem einen Ende mit Blechplatten 81, die eine Paletten- Lagerfläche bestimmen, und einer Mehrzahl von Paletten- Positionierstiften 82 ausgestattet ist. Das Paletten-Lagerteil der Gabel 66 ist so positioniert, daß es um eine geeignete Strecke vorwärts über das Zentrum deren Drehung hinaus versetzt ist, wenn die Gabel 66 zurückgezogen worden ist, so daß es eine kleine Hubbewegung haben kann, wenn eine Palette abgegeben wird. Die Gabel 66 hat ein gabelförmig geteiltes Endstück, das einen U-förmigen Innenumfang bestimmt, an welchem ein Paar von Führungsflächen 84 ausgebildet sind. Die Bereitschaftsstation weist zwei hochstehende Führungsteile 83 auf, die mit den Führungsflächen 84 jeweils zum Eingriff kommen können, um die Gabel 66 in Querrichtung an ihrem Ort zu positionieren, wenn sie vorwärtsbewegt worden ist.
Es wird nun auf die Figur 8 Bezug genommen, die die Abgabe der Palette P von der Gabel 66 zur Bereitschaftsstation 14 zeigt. Die die Palette P, wie mit Doppelpunkten und gestrichelten Linien gezeigt ist, tragende Gabel 66 wird vorbewegt, und wenn sie sich dem vorderen Ende ihres Hubes angenähert hat, kommen ihre Führungsflächen 84 mit den hochstehenden Führungsteilen 83 in Eingriff, wodurch jegliche Verlagerung der Gabel in Querrichtung korrigiert wird. Die Bereitschaftsstation 14 hat ein Paletten-Aufnahmeteil 90, das in seiner unteren Position ist, wie durch Doppelpunkte und gestrichelte Linien gezeigt ist. Das Paletten-Aufnahmeteil 90 wird in seine angehobene Position, die mit ausgezogenen Linien gezeigt ist, angehoben, um die Palette P von der Gabel 66 zu empfangen. Die Palettenwechselvorrichtung 15 hat ein Hakenbauteil 102, mit welchem zwei Paletten zum Eingriff kommen können, und jede Palette hat ein vorragendes Teil 91, das mit dem Hakenbauteil 102 zum Eingriff kommt. Die Palette P am Paletten-Aufnahmeteil 90 ist nun dazu bereit, die Palette am Tisch 13 zu ersetzen, wie im folgenden im einzelnen beschrieben werden wird.
Die Palettenwechselvorrichtung wird unter Bezugnahme auf die Figuren 7 bis 9 näher beschrieben. Die Bereitschaftsstation 14 hat einen Unterbau 89, auf welchem ein Stellzylinder 92 zum Anheben und Absenken des Paletten-Aufnahmeteils 90 vorgesehen ist. Der Stellzylinder 92 umfaßt einen Kolben 93 und eine vom Kolben 93 ausgehende Kolbenstange 94, die mit dem Paletten-Aufnahmeteil 90 verbunden ist. Vom Boden des Paletten-Aufnahmeteils 90 aus erstreckt sich eine Führungsstange 95, die in einem Führungsrohr 96 gehalten wird, so daß das Aufnahmeteil 90 nicht drehen kann. Das Paletten-Aufnahmeteil 90 ist an jedem seiner front- und rückseitigen Enden mit einer bogenförmigen Anordnung von Rollen 97 versehen, auf welchen die Palette P ruhen kann. Die Palettenwechselvorrichtung 15 besitzt eine Basis 100, die auf dem Unterbau 89 gelagert ist und eine vertikale Welle 101 drehbar trägt. Am oberen Ende der Welle 101 ist das Hakenbauteil 102 befestigt. Unter der Welle 101 ist ein Ritzel 103 vorhanden, das mit einem Zahnstangenschieber 104 kämmt. Der Zahnstangenschieber 104 ist bewegbar, um das Hakenbauteil 102 über einen Winkel von 180º zu drehen. Die Palette P wird am Maschinentisch 13 durch eine Palettenklemmvorrichtung gehalten, die in ihrer unteren Position, wie durch Doppelpunkte und gestrichelte Linien gezeigt ist, gehalten wird, wenn das Werkstück auf der Palette bearbeitet wird. Wenn die Palette P am Tisch 13 ausgetauscht wird, so wird jedoch die Paletten-Klemmvorrichtung angehoben und kommt das vorragende Teil 91 der Palette P mit dem Hakenbauteil 102 in Eingriff. Wenn die vorragenden Teile 91 der beiden Paletten P mit dem Hakenbauteil 102 beide in Eingriff gebracht worden sind, wird das Hakenbauteil 102 um 180º gedreht, um die eine der Paletten P vom Tisch 13 zur Bereitschaftsstation 14 und die andere Palette P von der Bereitschaftsstation 14 zum Tisch 13 zu überführen. Dann werden die Paletten-Klemmvorrichtung und das Paletten- Aufnahmeteil 90 abgesenkt, worauf die vorragenden Teile 91 der beiden Paletten P jeweils von den Hakenbauteilen 102 gelöst werden und die Palette P am Tisch 13 zur Bearbeitungsposition abgesenkt wird. Eine Mehrzahl von bogenförmigen Tragelementen 105 und 106 ist dazu vorgesehen, die Paletten P abzustützen, wenn das Hakenbauteil 102 seine Drehung ausführt.
Es wird nun die Arbeitsweise der Paletten-Zuführ- und Abführvorrichtung 30 erläutert. Die Palette P, die vom Tisch 13 zur Bereitschaftsstation 14 überführt worden ist, wird durch das Paletten-Aufnahmeteil 90 angehoben, und die Gabel 66 wird zu einer Position unterhalb der Palette P verfahren. Dann wird das Paletten-Aufnahmeteil 90 abgesenkt, um die Palette P auf die Gabel 66 zu überführen. Die Gabel 66 wird zurückgezogen, der Drehtisch 33 wird gedreht und das vertikal bewegbare Tragwerk 51 wird zu einer Position, die für die Überführung der Palette P zu einem leeren Paletten-Tragrahmen 20a in einem der Regale 20 geeignet ist, angehoben oder abgesenkt. Das Tragwerk 51 wird in einer Höhenlage positioniert, die geringfügig über der Paletten-Lagerposition des Tragrahmens 20a liegt. Dann wird die Gabel 66 vorbewegt und das Tragwerk 51 etwas abgesenkt, so daß die Palette P von der Gabel 66 auf den Tragrahmen 20a überführt werden kann. Nachdem die Gabel 66 wieder zurückgezogen worden ist, wird der Drehtisch 33 gedreht und das Tragwerk 51 angehoben oder abgesenkt, um die Gabel 66 in eine Position zu bringen, die für den Empfang der das zu bearbeitende Werkstück tragenden Palette P von einem anderen Tragrahmen geeignet ist. Die Gabel 66 wird geringfügig unter der Paletten-Lagerposition des Tragrahmens angeordnet und vorbewegt, bis ihr Paletten-Aufnahmeteil sich unter der Palette befindet. Dann wird das Tragwerk 51 etwas angehoben, so daß die Gabel 66 die Palette vom Tragrahmen aufnehmen kann. Die die Palette tragende Gabel 66 wird zurückgezogen, gedreht und angehoben oder abgesenkt, um die Palette zur Bereitschaftsstation 14 zu überführen. Der Drehtisch 33, das vertikal bewegbare Tragwerk 51 und die Gabel 66 werden in gleichartiger Weise betrieben, um die Palette zu der Zuführ- und Abführstation 21 zu überführen oder diese von letzterer zu empfangen.
Gemäß dieser Erfindung ermöglicht es die Anordnung der Paletten-Zuführ- und Abführvorrichtung 30 in dem von den kreisförmigen Reihen von Regalen umschlossenen Raum, sehr effektiv die von der Einrichtung eingenommene Grundfläche auszunützen. Die Anordnung einer Mehrzahl von Tragrahmen einen über dem anderen in jedem Regal macht es möglich, einen kleinen Raum effektiv zum Lagern einer großen Anzahl von Paletten auszunützen. Da die Paletten-Zuführ- und Abführvorrichtung 30 drehbar sowie vertikal bewegbar ist und eine Gabel einschließt, die zu irgendeinem der Tragrahmen hin und von diesem weg bewegbar ist, können die Tragrahmen von irgendeiner Art sein, die stationär und deshalb billig ist. Die Paletten-Zuführ- und Abführvorrichtung, die drehbar ist, ist erheblich geringer im Gewicht als irgendeine herkömmliche Konstruktion derjenigen Art, bei welcher ein Regal oder Regale, die eine Mehrzahl von Paletten tragen, gedreht werden. Die Vorrichtung kann deshalb rasch gedreht und exakt positioniert werden, was zu irgendeiner der herkömmlichen Konstruktionen gegensätzlich ist.

Claims

1. Palettenwechseleinrichtung für eine Werkzeugmaschine, welche umfaßt:

- eine Mehrzahl von Paletten-Lagerregalen (20), die eine Mehrzahl von konzentrischen kreisförmigen Reihen bilden, welche einen zentralen Raum bestimmen und von denen jedes eine Mehrzahl von umgebenden Paletten-Tragrahmen, die einer über dem anderen angeordnet sind, besitzt;

- eine Palettenwechselvorrichtung (15) zum Austausch von Paletten (P) zwischen einem Arbeitstisch (13) der besagten Werkzeugmaschine und den erwähnten Lagerregalen (20);

- eine in dem genannten zentralen Raum vorgesehene Zuführ- und Abführvorrichtung (30) zum Zuführen sowie Abführen der besagten Paletten zu und von den erwähnten Lagerregalen (20);

- einen in der Mitte des genannten zentralen Raumes drehbar angeordneten Drehtisch (33);

- ein Paar von Führungssäulen (43, 44), die von dem erwähnten Drehtisch aufragen;

- ein an den genannten Führungssäulen vertikal bewegbar gelagertes Tragwerk (51);

- eine Paletten-Handhabungsgabel (66), die an dem besagten Tragwerk (51) horizontal zu einer Bereitschaftsstation (14) hin und von dieser weg bewegbar angeordnet ist;

- ein Paar von Führungsschienen (36), längs welcher die erwähnte Gabel (66) horizontal bewegbar ist;

- ein an einem Ende der erwähnten Gabel (66) bestimmtes Paletten-Lagerteil;

- eine den erwähnten Drehtisch (33) in einer geschalteten Weise drehende Vorrichtung;

- eine das besagte vertikal bewegbare Tragwerk (51) vertikal bewegende Vorrichtung; und

- eine die erwähnte Gabel (66) horizontal bewegende Vorrichtung;

dadurch gekennzeichnet, daß

die besagte Palettenwechselvorrichtung (15) horizontal drehbar ist und einen gleichzeitigen Austausch von auf dem genannten Arbeitstisch (13) gelagerten Paletten (P) mit anderen, an der erwähnten Bereitschaftsstation (14) gelagerten Paletten (P) ermöglicht, wobei die erwähnte Bereitschaftsstation (14) ein Teil der besagten konzentrischen kreisförmigen Reihen bildet und ein Paletten-Aufnahmeteil (90) zur Aufnahme einer Palette (P) von der Paletten-Handhabungsgabel (66) der genannten Zuführ- und Abführvorrichtung (30) besitzt.

2. Palettenwechseleinrichtung nach Anspruch 1, in welcher die besagte Palettenwechselvorrichtung (15) ein Hakenbauteil (102) umfaßt, das um eine vertikale Welle (54) horizontal zwischen dem genannten Arbeitstisch (13) sowie der erwähnten Bereitschaftsstation drehbar ist und ein Paar von gegenüberliegenden Enden hat, von denen jedes mit einer der Paletten (P) in Eingriff zu bringen ist; und in welcher die erwähnte Bereitschaftsstation (14) ein vertikal bewegbares Paletten-Aufnahmeteil (90) sowie Einrichtungen zum Anheben dieses Paletten-Aufnahmeteils (90), damit es in der Lage ist, eine Palette (P) von der genannten Gabel (66) zu empfangen, aufweist, während die besagte Palette (P) dazu gebracht wird, mit einem der erwähnten Enden des genannten Hakenbauteils (102) in Eingriff zu kommen, wobei die besagten Einrichtungen auch imstande sind, das genannte Paletten-Aufnahmeteil (90) abzusenken, um die besagte Palette (P) von dem erwähnten Ende des genannten Hakenbauteils (102) zu lösen und zu der genannten Gabel (66) zu überführen.

3. Palettenwechseleinrichtung nach Anspruch 2, in welcher das erwähnte Paletten-Lagerteil der genannten Gabel (66) gabelförmig geteilt ist sowie einen Innenumfang bestimmt; und in welcher die besagte Palettenwechselvorrichtung (15) eine Gabel-Führungseinrichtung in der erwähnten Bereitschaftsstation (14) umfaßt, um mit dem besagten Innenumfang des erwähnten Gabelteils bei einer Bewegung der genannten Gabel (66) zu der erwähnten Bereitschaftsstation (14) in Eingriff zu kommen, um die genannte Gabel (66) mit Bezug zu der erwähnten Bereitschaftsstation (14) in angemessener Weise zu positionieren.

4. Palettenwechseleinrichtung nach Anspruch 2, in welcher das genannte Paletten-Aufnahmeteil (90) mit einer Mehrzahl von Rollen versehen ist, die dazu eingerichtet sind, mit der Palette (P) an dem genannten Paletten-Aufnahmeteil (90) in Anlage zu kommen, um die horizontale Bewegung der besagten Palette (P) durch das erwähnte Hakenbauteil (102) zu erleichtern.

5. Palettenwechseleinrichtung nach Anspruch 4, in welcher die genannte Palettenwechselvorrichtung (15) ferner eine Mehrzahl von Rollen besitzt, die dazu eingerichtet sind, mit den Böden von zwei von dem genannten Paletten-Aufnahmeteil (90) zu dem besagten Arbeitstisch (13) beziehungsweise von dem besagten Arbeitstisch (13) zu dem genannten Paletten-Aufnahmeteil (90) jeweils durch die horizontale Drehung des erwähnten Hakenbauteils (102) überführten Paletten (P) in Anlage zu kommen, um die Überführung der besagten Paletten (P) zu erleichtern.