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Anwendungsgebiet und Stand
der Technik
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Die
Erfindung betrifft ein Werkstückmagazin zur
automatisierten Bereitstellung von Werkstücken für eine Bearbeitungsmaschine
mit einem ortsfesten Rahmen, einer Mehrzahl von Aufnahmeplätzen für Werkstücke und
einer Antriebseinrichtung zur gemeinsamen automatisierten Bewegung
der Aufnahmeplätze
entlang eines Magazinbewegungspfades. Die Erfindung betrifft weiterhin
eine Bearbeitungsmaschine mit einem solchen Werkstückmagazin
sowie ein Verfahren zum Ablegen eines Werkstücks in einem Werkstückmagazin.
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Gattungsgemäße Werkstückmagazine
weisen Aufnahmeplätze
auf, die gegenüber
einem ortsfesten Rahmen beweglich sind, damit die in den Aufnahmeplätzen aufgenommenen
Werkstücke
bis in eine spezielle Übergabeposition
gebracht werden können.
Ein Werkstück,
welches sich in der Übergabeposition
befindet, kann zum Zwecke der nachfolgenden Bearbeitung von dort
durch eine Handhabungseinheit entnommen werden, um einer nachfolgenden
spanenden, beispielsweise fräsenden,
bohrenden oder schleifenden, Bearbeitung durch eine Bearbeitungsmaschine
zugeführt
zu werden.
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Bei
bekannten gattungsgemäßen Werkstückmagazinen
sind die Werkstücke
stets nur in Kontakt mit solchen Bauteilen, die gemeinsam entlang
des Magazinbewegungspfades bewegt werden. Sofern der Magazinbewegungspfad
derart verläuft, dass
die Werkstücke
während
der Bewegung auch in Teilbereiche des Magazinbewegungspfads gelangen können, in
denen sie durch ihre eigene Gewichtskraft aus den Aufnahmeplätzen heraus
kraftbeaufschlagt werden, bedarf es einer zusätzlichen Sicherung, um das
Herausfallen der Werkstücke
aus den Aufnahmeplätzen
zu verhindern. Eine solche Sicherung kann beispielsweise in Form
von mitbewegten auslenkbaren Rastmitteln vorgesehen werden oder
aber in Form von ansteuerbaren Riegelelementen, die ein Herausfallen
der Werkstücke
aus ihren jeweiligen Aufnahmeplätzen
verhindern. Im Falle solcher Riegelelemente sind jedoch zusätzlich zu
dem Antrieb des Werkstückmagazins
zum Zwecke der Bewegung der Werkstücke zusätzliche Aktoren erforderlich,
die die Aufnahmeplätze
nach Einsetzen eines Werkstücks
derart verschließen,
dass das Werkstück
bis zur bestimmungsgemäßen Entnahme
nicht aus dem Aufnahmeplatz herausfallen kann. Eine solche Gestaltung
mit separaten Aktoren zur Sicherung der Werkstücke in den jeweiligen Aufnahmeplätzen wird in
Hinblick auf die hohen Herstellkosten als nachteilig angesehen.
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Aufgabe und Lösung
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Aufgabe
der Erfindung ist es daher primär, ein
gattungsgemäßes Werkstückmagazin
mit einer preisgünstigen
Sicherung der Werkstücke
gegen ein Herausfallen aus den jeweiligen Aufnahmeplätzen zu versehen,
wobei insbesondere die Zahl der an dem Magazin erforderlichen Motoren
oder Aktoren gering sein soll.
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Erfindungsgemäß wird dies
dadurch erreicht, dass zumindest entlang eines Teilabschnitts des
Magazinbewegungspfades rahmenfeste Füh rungsmittel zur formschlüssigen Sicherung
der Werkstücke
gegen eine Bewegung der Werkstücke
orthogonal zur jeweiligen Ausrichtung des Magazinbewegungspfads vorgesehen
sind.
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Ein
erfindungsgemäßes Werkstückmagazin weist
einen Rahmen auf, der beim bestimmungsgemäßen Gebrauch ortsfest zu einem
Aufstellort des Magazins bzw. der mit dem Magazin versehenen Bearbeitungsmaschine
verbleibt. Gegenüber
diesem Rahmen sind die Aufnahmeplätze des Werkstückmagazins
gemeinsam beweglich. Sie können
zu diesem Zweck beispielsweise ortsfest zueinander an einem durch
die Antriebseinrichtung gegenüber
dem Rahmen bewegten Aufnahmekörper
vorgesehen sein. Sie können
jedoch auch entlang eines Bandes oder entlang einer Kette angeordnet
sein und somit zueinander variable Relativpositionen einnehmen.
Zur Bewegung der Aufnahmeplätze
reicht eine gemeinsame Antriebseinrichtung aus, die die Aufnahmeplätze entlang
des Magazinbewegungspfades bewegt.
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Damit
die in den Aufnahmeplätzen
aufgenommenen Werkstücke
während
der Bewegung entlang des Magazinbewegungspfades nicht aus den Aufnahmeplätzen herausfallen,
beispielsweise aufgrund ihrer Gewichtskraft oder aufgrund von Trägheitskräften bei
einer Richtungsänderung
auf dem Magazinbewegungspfad, sind die rahmenfesten Führungsmittel
vorgesehen. Diese rahmungsfesten Führungsmittel erstrecken sich
zumindest entlang eines Teilabschnitts des Magazinbewegungspfades und
verhindern zumindest entlang dieses Teilabschnitts, dass die Werkstücke aus
den Aufnahmeplätzen
herausfallen können.
Vorzugsweise umfassen die rahmenfesten Führungsmittel mindestens eine
Führungsschiene,
die sich entlang des Teilabschnitts des Magazinbewegungspfades erstreckt.
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Um
ein Herausfallen der Werkstücke
aus den Aufnahmeplätzen
zu verhindern, gehen die rahmenfesten Führungsmittel mit den Werkstücken vorzugsweise
eine formschlüssige
Verbindung ein, wobei diese formschlüssige Verbindung dergestalt
ist, dass sie eine Bewegung der Werkstücke entlang des Magazinbewegungspfades
nicht blockiert, jedoch verhindert, dass die Werkstücke orthogonal
zur Erstreckungsrichtung des Magazinbewegungspfades aus ihrem Aufnahmeplatz
entweichen können.
Die Werkstücke
liegen vorzugsweise zumindest entlang von Teilbereichen des Magazinbewegungspfades unmittelbar
an den rahmenfesten Führungsmitteln
an und werden durch diese gestützt.
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Bei
den Werkstücken
handelt es sich vorzugsweise um Rohlinge zur Herstellung von Zahnersatzteilen
oder Gebissmodellen. Diese Rohlinge sind vorzugsweise als flächige Rohlinge
mit einer Stärke zwischen
8 mm und 40 mm und/oder einem Durchmesser zwischen 60 mm und 150
mm ausgebildet.
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Die
Werkstücke
können
jeweils in einem Werkstückhalter
festgelegt sein, wobei die Aufnahmeplätze und/oder die rahmenfesten
Führungsmittel zum
unmittelbaren Zusammenwirken mit den Werkstückhaltern ausgebildet sind.
Diese Verwendung von Werkstückhaltern
mit daran befestigtem Werkstück
erlaubt es in einfacher Weise, Anschlussmittel beispielsweise zum
Wechselwirken mit dem Magazin an den Werkstücken anzubringen, ohne dass
die Werkstücke
selbst hierzu eine besondere Formgebung aufweisen müssen. Es
wird daher als vorteilhaft angesehen, wenn die Werkstücke in Werkstückhaltern
vorgesehen sind.
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Im
Rahmen der vorliegenden Beschreibung sowie der zu dieser Erfindung
gehörenden
Ansprüche
ist die Bezugnahme auf das Werkstück stets als alternative Bezugnahme
auf das Werkstück
selbst oder aber auf den Werkstückhalter
mit eingefügtem Werkstück zu verstehen,
sofern sich aus dem Kontext nichts Gegenteiliges ergibt.
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Der
Magazinbewegungspfad ist vorzugsweise nichtlinear ausgebildet. Insbesondere
weist er vorzugsweise eine Kreisform auf. Durch die nichtlineare Gestaltung
des Magazinbewegungspfades lassen sich auf eng begrenztem Raum eine
Vielzahl von zu bearbeitenden und schon bearbeiteten Werkstücken lagern.
Die Ausgestaltung des Magazinbewegungspfades als Kreisbahn ist darüber hinaus
konstruktiv sehr einfach zu gestalten, da hierfür die Aufnahmeplätze an einem
gemeinsamen Aufnahmekörper
vorgesehen sein können,
der mittels der Antriebseinrichtung des Werkstückmagazins rotativ bewegt wird.
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Vorzugsweise
sind die rahmenfesten Führungsmittel
zumindest entlang eines Teilabschnitts des Magazinbewegungspfades
vorgesehen, der derart ausgerichtet ist, dass die Werkstücke durch
ihre Gewichtskraft aus den Aufnahmeplätzen heraus kraftbeaufschlagt
werden. Entlang dieses genannten Teilabschnitts werden die Werkstücke beispielsweise durch
ihre Gewichtskraft entgegen einer Einsteckrichtung aus den Aufnahmeplätzen heraus
kraftbeaufschlagt, so dass es einer zusätzlichen Sicherung bedarf,
damit die Werkstücke
nicht aus den Aufnahmeplätzen
herausfallen. Diese zusätzliche
Sicherung wird durch die rahmenfesten Führungsmittel zur Verfügung gestellt.
Eine einfache Gestaltung, bei der diese zusätzliche Sicherung vorteilhaft
ist, sieht vor, dass die Aufnahmeplätze um eine horizontale Achse rotativ
bewegbar sind, wobei sie jeweils in radialer Richtung nach außen offen
sind. Bei einer solchen Gestaltung erfolgt die Kraftbeaufschlagung
der Werkstücke
aus den Aufnahmeplätzen
heraus, sobald die Werkstücke
sich unterhalb der Drehachse befinden. In dieser Situation wird
durch die rahmenfesten Führungsmittel
das Herausfallen der Werkstücke
verhindert, da diese sich nur soweit radial nach außen und damit
aus den Aufnahmeplätzen
heraus bewegen können,
bis sie an den rahmenfesten Führungsmitteln
in diesem Bereich anschlagen und dann bei Weiterführung der
Bewegung an den rahmenfesten Führungsmitteln
entlanggleiten.
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Vorzugsweise
erstrecken sich die rahmenfesten Führungsmittel entlang des annähernd vollständigen Magazinbewegungspfades,
wobei nur im Bereich mindestens eines Entnahmebereichs und/oder
Einsetzbereichs des Werkstückmagazins mindestens
eine Unterbrechung der Führungsmittel vorgesehen
ist, um eine Entnahme bzw. ein Einsetzen eines Werkstücks im Wesentlichen
orthogonal (+/–30°) zum Magazinbewegungspfad
zu ermöglichen.
Als annähernd
vollständige
Erstreckung der rahmenfesten Führungsmittel
wird angesehen, wenn diese nur in den genannten Einsetzbereichen
bzw. Entnahmebereichen unterbrochen sind, bezogen auf die Gesamtlänge des
Magazinbewegungspfades vorzugsweise in einem Bereich von weniger
als zwanzig Prozent. Die Führungsmittel,
die sich annähernd
entlang des vollständigen
Magazinbewegungspfades erstrecken, führen nicht nur zu einer Sicherung
in solchen Teilabschnitten des Magazinbewegungspfades, in denen
aufgrund der Gewichtskraft der Werkstücke oder deren Trägheitskraft
ein Herausfallen der Werkstücke
aus den Aufnahmeplätzen
zu befürchten
ist, sondern verhindert anderenorts auch eine ungewollte manuelle
Entnahme sowie ein ungewolltes manuelles Einsetzen von Werkstücken.
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Lediglich
in Entnahmebereichen und/oder Einsetzbereichen sind die rahmenfesten
Führungsmittel
unterbrochen, so dass an diesen Stellen ein Einfügen oder ein Entnehmen eines
Werkstücks
in einen Aufnahmeplatz bzw. aus einem Aufnahmeplatz heraus möglich ist.
Dabei kann zwischen solchen Entnahmebereichen/Einfügebereichen
unterschieden werden, die der manuellen Bestückung oder Entleerung des Werkstückmagazins
dienen, und solchen, die bei der automatisierten Werkstückhandhabung
der Entnahme eines Werkstücks
zur nachfolgenden Bearbeitung oder dem Einfügen eines bereits bearbeiteten
Werkstücks
dienen. Vorzugsweise sind getrennte Bereiche zur manuellen Handhabung und
zur automatisierten Handhabung vorgesehen. Die Entnahmebereiche
bzw. Einsetzbereiche sind vorzugsweise an solchen Stellen des Magazinbewegungspfades
angeordnet, an denen nicht zu befürch ten ist, dass die Unterbrechungen
in Führungsmitteln zu
einem Herausfallen der Werkstücke
aus ihren jeweiligen Aufnahmeplätzen
führen.
Die Einsetzrichtung ist in diesen Bereichen vorzugsweise horizontal oder
nach unten bzw. schräg
unten gerichtet vorgesehen. Die Entnahmerichtung ist in solchen
Bereichen vorzugsweise horizontal oder nach oben bzw. schräg oben gerichtet
vorgesehen.
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Bei
einer Weiterbildung der Erfindung ist im Bereich einer Unterbrechung
eines Entnahmebereichs und/oder Einsetzbereichs ein automatisiert zwischen
einer Öffnungslage
und einer Sperrlage bewegbares Sperrelement vorgesehen, welches
in der Sperrlage die Unterbrechung derart verschließt, dass ein
Einsetzen und/oder eine Entnahme des Werkstücks nicht möglich ist. Ein solches Sperrelement dient
demnach dem Zweck, die Unterbrechung im Regelfall geschlossen zu
halten und sie nur fallweise zu öffnen,
sobald eine Entnahme eines Werkstücks oder ein Einfügen eines
Werkstücks
vorgesehen ist. Insbesondere ist vorgesehen, dass das Sperrelement
nach dem Einfügen
eines Werkstücks
mittels einer Handhabungseinrichtung in die Sperrlage überführt wird,
um eine zuverlässige
Entkoppelung des eingefügten
Werkstücks
von der Handhabungseinrichtung zu gewährleisten. Das Sperrelement
kann so gestaltet sein, dass es in der Sperrlage mit den rahmenfesten
Führungsmitteln
fluchtet, so dass die Werkstücke
auf dem Magazinbewegungspfad an der Unterbrechung vorbeigeführt werden
können,
ohne dass die Bewegung durch Vorsprünge oder Stufen im Bereich
der Unterbrechung gestört
wird.
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Das
Werkstückmagazin
ist vorzugsweise mit mindestens einem Werkstück bestückt, wobei an diesem Werkstück mindestens
eine erste Aussparung vorgesehen ist, die sich bei einer Bewegung
des Werkstücks
bzw. des Werkstückhalters
im formschlüssigen
Eingriff mit den rahmenfesten Führungsmittel
befindet. Diese erste Aussparung ist vorzugsweise an einem am Werkstückhalter
vorgesehenen Kopplungsfortsatz an geordnet, der bestimmungsgemäß in einen
Aufnahmeplatz des Magazins eingesteckt wird. Die Aussparung ist
so ausgerichtet, dass dann, wenn die rahmenfesten Führungsmittel
in die Aussparung hineingreifen, eine Entnahme des Werkstücks orthogonal
zum Magazinbewegungspfad aus dem Aufnahmeplatz nicht mehr möglich ist.
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Besonders
bevorzugt ist es, wenn am Werkstück
eine zweite Aussparung vorgesehen ist, die sich bei einer Bewegung
des Werkstücks
im formschlüssigen
Eingriff mit einem aufnahmeplatzfesten Führungsmittel befindet. Diese
zweite Ausnehmung ist vorzugsweise im Wesentlichen spiegelbildlich
zur ersten Ausnehmung ausgebildet. Durch die Gestaltung mit zwei
zusammenwirkenden Ausnehmungen brauchen die Ausnehmungen nicht sehr
groß zu
sein, um ein Herauskippen der Werkstücke um eine in Richtung des
Magazinbewegungspfades erstreckte Drehachse zu verhindern. Die erste
und die zweite Aussparungen sind jeweils in eine Richtung offen.
An dieser offenen Seite können
die rahmenfesten bzw. aufnahmeplatzfesten Führungsmittel in die Aufnahmen
hineinreichen. Die offenen Seiten der Aussparungen weisen vorzugsweise
in entgegengesetzte Richtungen.
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Bei
einer Weiterbildung der Erfindung sind die Aufnahmeplätze an einem
um eine Magazindrehachse drehbar gelagerten Aufnahmekörper vorgesehen,
der mittels der Antriebseinrichtung antreibbar ist. Dies stellt
einen besonders einfachen Aufbau dar, da das rotative Antreiben
des Aufnahmekörpers
lediglich eine einfache Kopplung des zum Antrieb vorgesehenen Motors
an eine Antriebswelle des Aufnahmekörpers erfordert. In dem Aufnahmekörper sind
die Aufnahmeplätze
vorzugsweise als radial erstreckte Ausnehmungen am äußeren Umfang
vorgesehen, wobei diese Ausnehmungen sich insbesondere vorzugsweise
bis an die beiden Stirnseiten des Aufnahmekörpers erstrecken. Dies führt zu einer sehr
einfachen Herstellbarkeit des Aufnahmekörpers.
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Die
Erfindung betrifft weiterhin eine Bearbeitungsmaschine mit einem
Werkstückmagazin,
wobei das Werkstückmagazin
in der beschriebenen Art und Weise ausgestaltet ist. Die Bearbeitungsmaschine umfasst
dabei ein Werkzeug zur spanenden Bearbeitung eines Werkstücks sowie
einen Werkstückhalter, der
mit dem zu bearbeitenden Werkstück
bestückt werden
kann.
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Besonders
von Vorteil ist es in Hinblick auf eine solche Bearbeitungsmaschine,
wenn ein Handhabungsschlitten zur Handhabung eines Werkstücks außerhalb
seines Aufnahmeplatzes vorgesehen ist, wobei der Handhabungsschlitten
derart gegenüber einem
ortsfesten Rahmen der Bearbeitungsmaschine bewegbar ist, dass er
ein angekoppeltes Werkstück
bis in eine Übergabeposition
auf dem Magazinbewegungspfad transportieren kann. Der Handhabungsschlitten
der Bearbeitungsmaschine kann demnach ein Werkstück aufnehmen, welches im angekoppelten
Zustand gemeinsam mit dem Handhabungsschlitten bewegbar ist. Der
Schlitten ist dabei in einem Maße
beweglich, welches es ihm gestattet, das angekoppelte Werkstück bis in
die Übergabeposition
auf den Magazinbewegungspfad zu transportieren. Als eine solche Übergabeposition
wird eine Lage des Werkstücks
angesehen, von der aus dieses entlang des Magazinbewegungspfades
weiterbewegt werden kann, sobald das Werkstück vom Handhabungsschlitten
entkoppelt ist.
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Dabei
ist es besonders von Vorteil, wenn die Bearbeitungsmaschine dafür ausgebildet
ist, das Werkstück
in einem an dem Handhabungsschlitten angekoppelten Zustand zu bearbeiten.
Dies lässt
die Notwendigkeit entfallen, das Werkstück vom Handhabungsschlitten
nochmals zu entkoppeln, um es nachfolgend bearbeiten zu können. Stattdessen
erfolgt die Bearbeitung unmittelbar in dem am Handhabungsschlitten
angekoppelten Zustand. Dies erlaubt es darüber hinaus, die zum Zwecke
der Bearbeitung des Werkstücks
vorgesehen Bewegungsfreiheitsgrade des Handhabungsschlittens und
des angekoppelten Werkstücks
gegenüber dem
Handhabungsschlitten auch zu verwenden, um die Werkstückübergabe zum
Werkstückmagazin
zu realisieren.
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Die
Erfindung betrifft weiterhin ein Ablageverfahren zur automatisierten
Ablage eines Werkstücks
in einem Werkstückmagazin
mit automatisiert bewegbaren Aufnahmeplätzen mittels eines automatisiert
bewegbaren Handhabungsschlittens, an dem das Werkstück ankoppelbar
ist. Vorzugsweise handelt es sich um ein Verfahren, welches mit
einem Werkstückmagazin
der oben beschriebenen Art durchgeführt wird.
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Das
Ablageverfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass in einem Verfahrensschritt
A das an einem Kopplungsabschnitt des Handhabungsschlittens angekoppelte
Werkstück
in einer Ablagerichtung bis in einen Aufnahmeplatz des Werkstückmagazins bewegt
wird, dass anschließend
in einem Verfahrensschritt B eine Bewegung des Aufnahmeplatzes des
Werkstückmagazins
und/oder des Kopplungsabschnitts des Handhabungsschlittens durchgeführt wird,
während
das Werkstück
weiterhin am Kopplungsabschnitt des Handhabungsschlittens angekoppelt
ist, bis das Werkstück
in einer Lage ist, in der eine Rückverlagerung
des Werkstücks
entgegen der Ablagerichtung durch einen rahmenfesten Sperrabschnitt
verhindert wird, und dass in einem Verfahrensschritt C das Werkstück vom Handhabungsschlitten
entkoppelt wird und eine Bewegung des Handhabungsschlittens entgegen
der Ablagerichtung erfolgt.
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Die
Besonderheit dieses Verfahrens liegt dahin, dass nach Einführen des
Werkstücks
in den vorgesehene Aufnahmeplatz und noch vor dem Entkoppeln des
Werkstücks
von dem Kopplungsabschnitt des Handhabungsschlittens eine Bewegung
des Werkstücks
mittels des Handhabungsschlittens und/oder des Aufnahmeplatzes durch
das Werkstückmagazin
erfolgt, so dass der Rückweg
entgegen der Ablagerichtung für
das Werkstück
gesperrt wird. Hierdurch wird es möglich, nach dem Entkoppeln
des Werkstücks
vom Handhabungsschlitten den Handhabungs schlitten entgegen der Ablagerichtung vom
Aufnahmeplatz zu entfernen, ohne dass das Werkstück aufgrund eines auch nach
dem Entkoppeln bestehenden Kraftschlusses zum Handhabungsschlitten
ungewünschter
Weise wieder aus dem Aufnahmeplatz herausgezogen wird und ohne dass
hierfür
ein aktives Sperrelement der beschriebenen Art erforderlich ist.
Stattdessen streift der Handhabungsschlitten nach dem Entkoppeln
und bei seiner Bewegung entgegen der Ablagerichtung das Werkstück zwangsläufig an
dem rahmenfesten Sperrabschnitt ab, so dass das Werkstück im Aufnahmeplatz
verbleibt. Der Sperrabschnitt, der das Werkstück bei diesem Ablageverfahren
im Aufnahmeplatz sichert, ist vorzugsweise Teil der oben genannten
rahmenfesten Führungsmittel.
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Besonders
von Vorteil ist es, wenn im Verfahrensschritt B sowohl eine Bewegung
des Aufnahmeplatzes des Werkstückmagazins
als auch eine Bewegung des Kopplungsabschnitts des Handhabungsschlittens
stattfindet, wobei es sich bei den Bewegungen vorzugsweise um gegensinnige
Schwenkbewegungen handelt. Die Bewegung des Handhabungsschlittens
ist dabei eine von der Translativbewegung in Ablagerichtung abweichende
Bewegung. Insbesondere kann es sich um eine translative Bewegung orthogonal
zur Ablagerichtung oder aber um eine Schwenkbewegung um die durch
die Anbindung des Kopplungsabschnitts an den Handhabungsschlitten vorgegebene
Drehachse handeln. Durch die gemeinsame Bewegung des Aufnahmeplatzes
und des Werkstücks
im angekoppelten Zustand kann eine besonders zuverlässige Positionierung
des Werkstücks hinter
dem Sperrabschnitt gewährleistet
werden, so dass die Gefahr, dass das Werkstück nach dem Entkoppeln gemeinsam
mit dem Handhabungsschlitten entgegen der Ablagerichtung aus dem
Aufnahmeplatz herausgezogen wird, weiter verringert wird.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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Weitere
Aspekte und Vorteile der Erfindung ergeben sich außer aus
den Ansprüchen
auch aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels
der Erfindung, welches nachfolgend anhand der Figuren erläutert wird.
Dabei zeigen:
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1 eine
erfindungsgemäße Bearbeitungsmaschine
mit einem erfindungsgemäßen Werkstückmagazin,
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2 die
Kernkomponenten des Werkstückmagazins
der 1,
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3 eine
Aufnahmescheibe mit Aufnahmeplätzen
sowie eine rahmenfeste und eine aufnahmeplatzfeste Scheibe des Werkstückmagazins
der 1,
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4a bis 4c einen
Aufnahmeplatz der Aufnahmescheibe der 3 in geschnittenen
Darstellungen in verschiedenen Positionen entlang des Magazinbewegungspfades,
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5a und 5b schematische
Darstellungen der Aufnahmescheibe, der rahmenfesten Scheibe sowie
eines Werkstückhalters
mit Werkstück und
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6a bis 6c verschiedene
Stadien beim automatisierten Ablegen eines Werkstücks in einem
Aufnahmeplatz.
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Detaillierte Beschreibung
des Ausführungsbeispiels
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1 zeigt
eine erfindungsgemäße Bearbeitungsmaschine 10 mit
einem erfindungsgemäßen Werkstückmagazin 30.
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Die
Bearbeitungsmaschine 10 weist einen Handhabungsschlitten 12 mit
einem Kopplungsabschnitt 14 auf, an dem ein Werkstück 80 mit
Werkstückhalter 82 angekoppelt
ist. Der Kopplungsabschnitt 14 weist zu diesem Zweck nicht
näher dargestellte
automatisiert betätigbare
Kopplungsmittel auf, die im gekoppelten Zustand eine formschlüssige Verbindung
mit dem Werkstückhalter 82 herstellen.
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Der
Handhabungsschlitten 12 ist in seiner Gesamtheit gemeinsam
mit de Kopplungsabschnitt 14 und dem daran angekoppelten
Werkstück 80, 82 entlang
der Achse 2 in die Richtungen 2a, 2b bewegbar.
Der Kopplungsabschnitt 14 zum Ankoppeln des Werkstückhalters 82 ist
zusätzlich
in der durch den Pfeil 4 verdeutlichten Art und Weise um
die Achse 2 gegenüber
dem Handhabungsschlitten 12 verschwenkbar.
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Weiterhin
weist die Bearbeitungsmaschine eine Bearbeitungsspindel 20 mit
einem nicht näher dargestellten
rotierenden Werkzeug auf, wobei diese Bearbeitungsspindel 20 in
mehreren hier nicht näher erläuterten
Richtungen translativ und rotativ bewegbar ist.
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Die
Bearbeitungsspindel 20 und der Handhabungsschlitten 12 können zum
Zwecke der spanenden Bearbeitung des Werkstücks 80 flexibel relativ
zueinander bewegt werden, wobei dies im Zusammenhang mit dieser
Erfindung nicht näher
erläutert wird.
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Das
genannte Werkstückmagazin 30 ist
zur Aufnahme einer Vielzahl von weiteren Werkstücken 80 ausgebildet,
die jeweils in Werkstückhaltern 82 vorgesehen
sind. Wie der 1 zu entnehmen ist, sind die Werkstücke 80 mit
den Werkstückhaltern 82 entlang
eines kreisförmigen
Magazinbewegungspfades 6 angeordnet und entlang dieses
Magazinbewegungspfades 6 in Richtungen 6a, 6b bewegbar.
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Unter
Bezugnahme auf 2 ist dies näher erläutert. Kern des Werkstückmagazins 30 ist
eine gegenüber
dem Rahmen um die Achse 2 drehbare Aufnahmescheibe 40,
welche an ihrem äußeren Umfang 40a eine
Vielzahl von Ausnehmungen aufweist, die als Aufnahmeplätze 42 für die Werkstücke 80 dienen.
Diese Aufnahmeplätze 42 sind
als in axialer Richtung 2 erstreckte durchgehende Nuten
in die Umfangsfläche 40a eingebracht.
Bezogen auf die Perspektive der 1 und 2 ist
rechtsseitig der Aufnahmescheibe 40 eine aufnahmeplatzfeste
Führungsmittelscheibe 50 vorgesehen.
Wie aus den im folgenden noch näher
erläuterten 4a bis 4c hervorgeht,
weist diese Führungsmittelscheibe 50 an einer
in Richtung der Aufnahmescheibe 40 weisenden Seite eine
umlaufende Nut 52 auf, deren Zweck im Weiteren noch näher erläutert wird.
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Gegenüberliegend
zur ersten aufnahmeplatzfesten Führungsmittelscheibe 50 ist
linksseitig der Aufnahmescheibe 40 eine zweite rahmenfeste Führungsmittelscheibe 60 vorgesehen.
Wie sich auch aus den 4a bis 4c ergibt,
weist auch diese zweite Führungsmittelscheibe 60 eine
in Richtung der Aufnahmeplätze 42 weisende
Nut 62 auf.
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Die
erste Führungsmittelscheibe 50 ist
fest mit der Aufnahmescheibe 40 verbunden und dadurch gemeinsam
mit dieser um die Achse 5 drehbar. Bei einer solchen Drehbewegung
werden auch alle Werkstückstückhalter 82 mitbewegt,
die in die Aufnahmeplätze 42 eingeschoben
sind.
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Die
zweite Führungsmittelscheibe 60 ist
mit der Aufnahmescheibe 40 und der ersten Führungsmittelscheibe 50 nicht
fest verbunden. Sie ist dagegen rahmenfest am Werkstückmagazin 30 vorgesehen.
Wenn die Aufnahmescheibe und die erste Führungsmittelscheibe 50 mittels
eines nicht dargestellten Elektromotors und Kettentriebs um die
Achse 5 gedreht werden, dreht sich die zweite Führungsmittelscheibe 60 daher
nicht mit.
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Darüber hinaus
bestehen weitere Unterschiede zwischen der ersten Führungsmittelscheibe 50 und
der zweiten Führungsmittelscheibe 60.
Während
die Nut 52 der ersten Führungsmittelscheibe 50 sich über den
gesamten Umfang der Führungsmittelscheibe 50 erstreckt,
weist die zweite Führungsmittelscheibe
einen Bereich 66 zur manuellen Einfügung bzw. Entnahme von Werkstücken und
einen Bereich 64 zur automatisierten Entnahme oder Einfügung von
Werkstücken
auf, durch die die Nut 62 jeweils unterbrochen ist.
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Wie
auch der 3 gut zu entnehmen ist, ist im
Bereich 64 der zweiten Führungsmittelscheibe 60 eine
sich etwa über
60° erstreckende Öffnung 66a vorgesehen,
in der Nut 62 vertieft und in radiale Richtung offen ausgebildet
ist. Zwei Schrägen 66b bilden die
Grenzen der Öffnung 66a,
an denen die Nut 62 wieder in ihren radial geschlossenen
Zustand übergeht.
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Der
zur automatisierten Entnahme bzw. Einfügung vorgesehene Bereich 64 ist
durch eine schlitzartige Durchbrechung 68 gekennzeichnet,
die sich vom äußeren Umfang
der zweiten Führungsmittelscheibe 60 soweit
radial nach innen erstreckt, dass sie über den Grund eines im Bereich 66 angeordneten
Aufnahmeplatzes 42 der Aufnahmescheibe 40 hinausragt
und somit diesen Aufnahmeplatz 42 in axialer Richtung 2a vollständig öffnet.
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Die
Aufnahmeplätze 42 dienen
der Festlegung von Werkstückhaltern 82.
Diese Festlegung erfolgt anhand von Kopplungsfortsätzen 84 an
den Werkstückhaltern 82.
Ein solcher Kopplungsfortsatz 84 ist insbesondere der 2 zu
entnehmen. Diese Kopplungsfortsätze 84 erstrecken
sich von den Werkstückhaltern 82 nach
außen.
Sie weisen beidseitig Ausnehmungen 86a, 86b auf,
die in Richtung der ersten Führungsmittelscheibe 50 bzw.
der zweiten Führungsmittelscheibe 60 offen
sind.
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4a zeigt
in einer geschnittenen Darstellung, wie mittels der beiden Führungsmittelscheiben 50, 60 die
Werkstückhalter 82 mit
den Werkstücken 80 im
Werkstückmagazin 30 gehalten
werden, sofern sie sich weder im Bereich 64 noch im Bereich 66 befinden.
Es ist ersichtlich, dass der Kopplungsfortsatz 84 des dargestellten
Werkstückhalters 80 in
einen Aufnahmeplatz 42 der Aufnahmescheibe 40 eingeschoben
ist. Der Kopplungsfortsatz 84 ist dabei breiter als die
Aufnahmescheibe 40 ausgebildet, so dass er sich bis in
die Nuten 52, 62 der Führungsmittelscheiben 50, 60 erstreckt.
Hierdurch wird eine formschlüssige
Verbindung geschaffen, durch die wirksam verhindert wird, dass der
Werkstückhalter 82 in Radialrichtung 8a nach
außen
aus dem Aufnahmeplatz 42 herausfallen kann oder herausgezogen
werden kann. Dies gilt insbesondere auch für den Fall, dass der Werkstückhalter 82 mit
dem Werkstück 80 in
Richtung 8a nach außen
kraftbeaufschlagt wird, wie es beispielsweise aufgrund der Gewichtskraft
der Fall ist, wenn sich der entsprechende Aufnahmeplatz 42 unterhalb
der Drehachse 5 der Aufnahmescheibe 40 befindet.
Aufgrund der Führungsmittelscheiben 50, 60 kann
der Werkstückhalter 82 darüber hinaus auch
nicht axial in Richtung 2a oder Richtung 2b aus seinem
Aufnahmeplatz 42 entfernt werden.
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Um
den Werkstückhalter 82 in
die Lage der 4a zu bringen, muss dieser in
den Aufnahmeplatz 42 eingesteckt werden. Dies kann manuell
im Bereich 66 erfolgen. 4b zeigt
einen Schnitt durch die Aufnahmescheibe 40 und die Führungsmittelscheiben 50, 60 im
Bereich 66. Es ist erkennbar, dass in diesem Bereich die
Nut 62 der festen Führungsmittelscheibe 60 in
axialer Richtung vertieft ausgebildet ist und über die Öffnung 66a radial
nach außen
offen ist.
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Diese
Gestaltung gestattet es, dass die Werkstückhalter 82 in diesem
Bereich 66 in einen Aufnahmeplatz 42 eingeschoben
werden können. Dies
erfolgt, indem der Kopplungsfortsatz 84 ausgehend von einer
gepunktet dargestellten Ausgangslage zunächst in Radialrichtung 8b in
den Aufnahmeplatz 42 eingefügt wird, so dass er die gestrichelt
dargestellte Lage einnimmt.
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Anschließend kann
er manuell in Richtung 2b nach rechts gedrückt werden,
so dass er anschließend
die mit durchgezogenen Linien dargestellte Lage einnimmt. Wenn der
Aufnahmeplatz 42 anschließend mittels der Aufnahmescheibe 40 weiterbewegt
wird, gelangt der Aufnahmeplatz 42 aus dem Bereich 66 heraus,
so dass sich für
den eingefügten Werkzeughalter 82 der
gesicherte Zustand der 4a einstellt.
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Alternativ
zum manuellen Bewegen des Werkstückhalters
in Richtung 2b ist es auch möglich, den Werkstückhalter 82 nach
dem Einstecken zunächst
in der durch die gestrichelte Linie in 4b dargestellten
Lage zunächst
zu belassen. Sobald danach der Aufnahmeplatz 42 gemeinsam
mit der Aufnahmescheibe 40 entlang des Magazinbewegungspfades 6 weiterbewegt
wird, gelangt der Kopplungsfortsatz 84 in den Bereich der
Schrägen 66b,
durch welche er in Richtung 2b in die Nut 52 hineingedrückt wird.
Hierdurch ergibt sich ebenfalls der gesicherte Zustand der 4a.
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Die 4c zeigt
ein Schnitt im Bereich 64, der als Übergabeposition der automatisierten
Entnahme/Einfügung
von Werkstückhaltern 82 mittels des
Handhabungsschlittens 12 dient. Wie oben bereits erläutert, ist
in diesem Bereich 64 die zweite rahmenfeste Führungsmittelscheibe 60 durch
eine schlitzartige Durchbrechung 68 unterbrochen, so dass
sie einer Verlagerung des Werkstückhalters 82 in
Richtung des Pfeils 2a nicht entgegensteht. Allerdings
ist bei der hier beschriebenen Ausgestal tung in der Durchbrechung
ein Sperrriegel 70 vorgesehen, der in Richtung 8a, 8b zwischen
der dargestellten Sperrlage und der gepunktet angedeuteten Öffnungslage
beweglich ist.
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In
der in 4c dargestellten Sperrlage des Sperrriegels 70 wird
verhindert, dass der Werkstückhalter 82 in
Richtung 2a entnommen werden kann. Wenn der Sperrriegel 70 durch
einen elektrischen Aktor in die gestrichelt dargestellte Freigabelage
gebracht wird, so kann der Werkstückhalter 82 in Richtung
des Pfeils 2a aus dem Aufnahmeplatz 42 entnommen
werden, nachdem er hierfür
zunächst
an dem Kopplungsabschnitt 14 des Handhabungsschlittens 12 angekoppelt
wurde. Zu diesem Zweck sind die dargestellten Kopplungsmittel 88 vorgesehen.
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Die
dargestellte Gestaltung des Werkstückmagazins 30 erlaubt
ein einfaches Einfügen
neuer Werkstücke
bzw. eine Entnahme bereits bearbeiteter Werkstücke im beschriebenen Bereich 66.
Sobald die Werkstücke
durch eine gemeinsame Drehbewegung der Aufnahmescheibe 40 sowie
der ersten Führungsmittelscheibe 50 bis
in diesen Bereich 66 gebracht wurden, können sie in einfacher Art und
Weise entnommen werden und durch andere Werkstücke 80 in Werkstückhaltern 82 ersetzt
werden.
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Die
neu eingesetzten Werkstückhalter 82 werden
nach dem Einsetzen gemeinsam mit dem zuvor schon im Werkstückmagazin 30 aufgenommenen Werkstücken entlang
des Magazinbewegungspfades 6 bewegt. Sobald die neu eingelegten
Werkstückhalter 82 den
Bereich 66 verlassen, werden sie in der zu 4a beschriebenen
Art und Weise gegen Herausfallen gesichert.
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Zum
Zwecke der automatisierten Entnahme der Werkstücke ist der Bereich 64 vorgesehen,
der nach Überführung des
Sperrriegels 70 in seine Freigabestellung die automatisierte
Entnahme der Werkstücke
in Richtung 2a ermöglicht.
Diese Entnahme erfolgt, nachdem der entsprechen de Werkstückhalter 82 an
den Handhabungsschlitten 12 bzw. dessen Kopplungsabschnitt 14 angekoppelt
wurde.
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Während der
Sperrriegel 70 für
eine automatisierte Entnahme eines Werkstücks 80 mit Werkstückhalter 82 aus
dem Magazin 30 nicht zwingend vonnöten ist, da der Handhabungsschlitten 12 zum Zwecke
des Ankoppelns des Werkstückhalters 82 diesen
gegen die erste Führungsmittelscheibe 50 drücken kann,
ist der Sperrriegel 70 bei der dargestellten Gestaltung
hilfreich, um nach Ablegen eines Werkstücks durch die Durchbrechung 68 hindurch
in einen Aufnahmeplatz 42 mittels des Handhabungsschlittens 12 gewährleisten
zu können,
dass nach dem Entkoppeln des Werkstückhalters 82 vom Kopplungsabschnitt 14 dieser
nicht aufgrund eines verbleibenden Kraftschlusses mit dem Kopplungsabschnitt 14 des
Handhabungsschlittens 12 ungewollt wieder aus dem Aufnahmeplatz 42 in
Richtung 2a herausgezogen wird. Dies wird verhindert, indem
nach Einfügung
des Werkstückhalters
in Richtung 2b in den Aufnahmeplatz 42 der Sperrriegel 70 in
die Sperrlage bewegt wird, so dass der Werkstückhalter 82 bei einer
nachfolgenden Bewegung des Handhabungsschlittens 12 in
Richtung 2a zuverlässig
vom Kopplungsabschnitt 14 des Handhabungsschlittens 12 getrennt
wird.
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Anhand
der 5a, 5b sowie 6a bis 6c wird
nachfolgend erläutert,
wie bei ansonsten gleichbleibendem Aufbau des Werkstückmagazins
ein zuverlässiges
Ablegen auch ohne einen Sperrriegel 70 erfolgen kann.
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Die 5a und 5b zeigen
in schematischer Art und Weise die feststehende zweite Führungsmittelscheibe 60 mit
der Durchbrechung 68. Dabei ist zusätzlich die Lage der Aufnahmeplätze 42 der
Aufnahmescheibe 40 gestrichelt verdeutlicht. Weiterhin
sind in den 5a und 5b ein
Werkstückhalter 82 mit
einem Werkstück 80 dargestellt.
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Die 6a bis 6c verdeutlichen
die Ablage des Werkstückhalters 82 in
einem Aufnahmeplatz 42. Dabei ist die in den 6a bis 6c dargestellte
Perspektive eine Perspektive aus Richtung des Handhabungsschlittens 12 in
Richtung des Pfeiles 2b.
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Bei
dem Ausgangszustand der 6a ist
ein Aufnahmeplatz 42 jenseits des Einführungsschlitzes 68 der
Führungsmittelscheibe 60 angeordnet.
Der Werkstückhalter 82 wird
in dieser Situation angekoppelt an den Kopplungsabschnitt 14 des
Handhabungsschlittens 12 in Richtung des Pfeils 2b verfahren,
bis der Kopplungsfortsatz 84 in der Aufnahme 42 angeordnet
ist.
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Statt
ausgehend von diesem Zustand mittels eines Sperrriegels eine Sicherung
des Werkstückhalters 82 vorzunehmen,
wird einerseits die Aufnahmescheibe 40 mit den Aufnahmen 42 gegen
den Uhrzeigersinn gedreht und gleichzeitig der Werkstückhalter 82 mittels
des Kopplungsabschnitts 14 im Uhrzeigersinn verschwenkt.
Hierdurch wird der Zustand der 6b dargestellt.
Wie anhand der zum Teil gepunkteten Darstellung des Kopplungsabschnitts 84 ersichtlich
ist, ist der Kopplungsabschnitt 84 in dieser Lage zum Teil
jenseits eines Sperrabschnitts 69 angeordnet, der durch
einen Randbereich der Führungsmittelscheibe 60 angrenzend
an die Durchbrechung 68 gebildet wird. Dies gestattet es,
ausgehend von dem Zustand der 6b den
Werkstückhalter 82 vom
Kopplungsabschnitt 14 des Handhabungsschlittens 12 zu
entkoppeln und den Handhabungsschlitten 12 mit dem Kopplungsabschnitt 14 in
Richtung des Pfeils 2a zurück zu verfahren, ohne dass
dadurch die Gefahr besteht, dass der Werkstückhalter 82 kraftschlüssig ebenfalls
in Richtung des Pfeils 2a aus der Aufnahme 42 herausgezogen
wird. Stattdessen wird der Werkstückhalter 82 durch
den Sperrabschnitt 69 zurückgehalten.
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Sobald
der Kontakt zwischen der Kopplungseinrichtung 14 des Handhabungsschlittens 12 und dem
Werkstückhalter 82 verloren
geht, ist der Zustand der 6c erreicht.
in diesem Zustand ist der eingefügte
Werkstückhalter 82 nur
noch mittels einer Drehung der Aufnahmescheibe 40 im Werkstückmagazin 30 entlang
des Magazinbewegungspfades 6 bewegbar.