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Die Erfindung betrifft eine Werkstückauflage für eine Bearbeitungsmaschine, die einen Auflagestift und eine Auswahlleiste umfasst. Außerdem betrifft die Erfindung einen Auflagestift für eine solche Werkstückauflage sowie ein Einstellverfahren für diese Werkstückauflage.
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Die
JP 8132269 A beschreibt eine Werkstückauflage mit Auflagestiften, die auf wegklappbaren Trägerleisten angeordnet sind.
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Die
JP 2000167684 A schlägt vor, Auflageleisten um 90° zu drehen, um eine Auflagefläche der Werkstückauflage zu verkleinern oder zu vergrößern.
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Die
JP 9066392 A und
JP 9052189 A beschreiben eine Werkstückauflage mit drehbaren Auflageelementen mit jeweils zwei unterschiedlichen Auflagespitzen.
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Die
DE 10 2005 025 889 B4 beschreibt eine Werkstückauflage mit Auflageleisten, die mittels eines ersten Führungsabschnitts einer Kulisse abgesenkt und mittels eines zweiten Führungsabschnitts der Kulisse in eine Schutzposition geschwenkt werden können.
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Jede dieser konventionellen Werkstückauflagen hat den Nachteil, dass mit Absenken oder Wegklappen eines Auflagestifts auch alle anderen Auflagestifte abgesenkt oder weggeklappt werden, die sich auf derselben Trägerleiste befinden. Hierdurch stehen bei der Werkstückbearbeitung ausgerechnet solche Auflagestifte in Nachbarschaft des Bearbeitungsorts nicht zum Unterstützen des Werkstücks oder Verschnitts zur Verfügung, die für eine präzise Bearbeitung des Werkstücks besonders nützlich wären.
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Werkstückauflage mit individueller Einstellbarkeit der Auflagestifte bereitzustellen, wobei die Anzahl der für die Einstellung benötigten Betätigungselemente deutlich geringer als die Anzahl an Auflagestiften sein soll.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Werkstückauflage gelöst, die Auflagestifte, Auswahlleisten und Betätigungsleisten umfasst, wobei jeder Auflagestift mittels einer Abstandsänderung einer Auswahlleiste zu einer Betätigungsleiste zwischen einer Betriebsstellung und einer Entriegelungsstellung verlagerbar ist, und der Auflagestift mittels einer von der Abstandsänderung unterschiedlichen ersten Relativbewegung der Betätigungsleiste zu der Auswahlleiste zwischen der Entriegelungsstellung und einer Ablagestellung verlagerbar ist. Dadurch, dass für die Auswahlfunktion unterschiedliche Teilmengen von Auswahlleisten ausgewählt werden können, kann für jeden Tragpunkt bzw. Tragknoten der Werkstückauflage individuell eine Betriebsstellung und eine Außerbetriebstellung des Auflagestiftes eingestellt werden. Durch die zweidimensionale, individuelle Auswählbarkeit der abzulegenden Auflagestifte ist es möglich, temporär nur genau diejenigen Auflagestifte zu deaktivieren, die bei dem nachfolgenden Bearbeitungsprozess in der Schnittkontur oder im Bereich der Schnittkontur liegen. Ebenso ist es möglich, diejenigen Auflagestifte zu aktivieren, welche für den nachfolgenden Prozess erforderlich sind, um das beziehungsweise die Werkstücke sicher zu tragen.
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Bevorzugt ist jeder Auswahlleiste je eine entsprechend ausgerichtete, parallele Führungsleiste zugeordnet, wobei die Betätigungsleisten in der Ebene der Führungsleisten und rechtwinklig dazu ausgerichtet sind, so dass die Betätigungsleisten und die Führungsleisten Kreuzungspunkte bilden. Dadurch kann ein einfacher Grundaufbau der Werkstückauflage ermöglicht werden. Durch die Anordnung der Führungsleisten und der Betätigungsleisten in einer Ebene – vorzugsweise unterhalb der Auswahlleisten – ist der Einstellmechanismus zum Überführen der Auflagestifte aus einer Betriebsstellung in eine Ablagestellung weit unterhalb einer Bearbeitungsebene angeordnet. Dadurch wird eine Langlebigkeit der Funktion der einzelnen Tragknoten erreicht.
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Ein Auflagestift kann in einer Ablagestellung in einer Führungsleiste angeordnet sein. Dies weist den Vorteil auf, dass der Ablagestift getrennt von der Auswahlleiste in seiner Ablagestellung haltbar ist. Dadurch wird der Auflagestift in einem größeren Abstand zur Unterseite des Werkstückes angeordnet als bei einer alleinigen Schwenkbewegung um eine Rotationsachse, die in der Auswahlleiste liegt.
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Des Weiteren sind die Auswahlleisten in der Betriebsstellung vorzugsweise oberhalb der Betätigungsleisten angeordnet, und die Auflagestifte sind in den Auswahlleisten nach oben stehend ausgerichtet. Dadurch werden Tragknoten für eine Werkstückauflage geschaffen, die zwei Ebenen umfassen. In der oberen Ebene werden die stehenden – also in einer Betriebsstellung angeordneten – Auflagestifte in den Auswahlleisten gehalten, und in einer darunter liegenden Ebene sind die Betätigungsleisten und Führungsleisten angeordnet, welche für das Überführen der Auflagestifte in einer Ablagestellung dienen, in der die Auflagestifte von den Führungsleisten gehalten sind.
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Der Auflagestift kann einen Fuß mit wenigstens einer Anlagefläche aufweisen, welche an zumindest einer Ausrichtfläche einer Aufnahme einer Auswahlleiste angreift und eine Verdrehsicherung für den Auflagestift bildet. Dadurch kann der Auflagestift in einer Betriebsstellung verdrehsicher angeordnet werden. Bevorzugt sind die Ausrichtflächen U-förmig nach oben offen ausgebildet, so dass durch korrespondierende Anlageflächen am Fuß des Auflagestiftes eine Abstützung nach unten und eine Abstützung gegenüber Verdrehen gegeben sind.
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In der Entriegelungsstellung eines Auflagestifts greift vorzugsweise eine Betätigungsleiste so am Auflagestift an, dass die zumindest eine Anlagefläche am Fuß des Auflagestiftes gegenüber der Ausrichtfläche der Aufnahme in der Auswahlleiste freikommt. Dadurch wird der Auflagestift derart zwischen der Auswahlleiste und der Betätigungsleiste sowie der Führungsleiste geführt, dass dieser eine Schwenkbewegung oder Drehbewegung durchführen kann. Wenn die Aufnahme der Auswahlleiste benachbart zur Verdrehsicherung einen Schwenkbereich aufweist, dessen Seitenflächen einen größeren Abstand als die Ausrichtflächen der Verdrehsicherung aufweisen, ist nach dem Überführen des Auflagestiftes in die Entriegelungsstellung eine Drehbewegung des Auflagestiftes ermöglicht.
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Die Betätigungsleisten weisen gemäß einer bevorzugten Ausführungsform Halteelemente auf, welche in einer Entriegelungsstellung eines Auflagestiftes eine am Fuß des Auflagestiftes angeordnete Fahne zumindest teilweise für eine Relativbewegung umgreifen. Dies weist den Vorteil auf, dass durch eine einfache Eintauchbewegung der Fahne des Auflagestiftes in die Halteelemente eine anschließende Schwenkbewegung des Auflagestiftes über die Betätigungsleiste eingeleitet werden kann. Wenn die Aufnahme der Auswahlleiste eine Durchbrechung aufweist, durch welche die Fahne des Auflagestiftes hindurch schwenkbar ist, kann ein vollständiges Ablegen des Auflagestiftes in eine Ablegestellung erfolgen.
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Eine weitere bevorzugte Ausführungsform sieht vor, dass die Auswahlleisten U-förmige Aussparungen aufweisen, in welchen ein Schwenkbolzen eines Auflagestiftes anordenbar ist, und dass die Betätigungsleisten ebenfalls Aussparungen aufweisen, an denen ebenfalls der Schwenkbolzen des Auflagestiftes anordenbar ist, wobei in der Entriegelungsstellung eines Auflagestifts die Aussparungen der zugehörigen Auswahlleiste und Betätigungsleiste derart ineinander greifen, dass diese ein Lager für den Schwenkbolzen des Auflagestiftes bilden. Diese Anordnung ermöglicht, dass nach dem Überführen des Auflagestiftes aus der Entriegelungsstellung in eine Ablagestellung beim Anheben der Auswahlleiste ein versehentliches Abheben des Auflagestiftes unterbleibt.
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Jede Aufnahme der Auswahlleisten kann eine Durchbrechung und die nach unten offene U-förmige Aussparung aufweisen, die derart ausgebildet sind, dass sie die Aufnahme durchqueren und sich kreuzen. Dadurch wird zum einen eine Schwenkbewegung des Stiftes möglich. Zum anderen kann eine Auswahlleiste in einen Eingriff mit der Betätigungsleiste gebracht und wieder getrennt werden, unabhängig davon, ob der Auflagestift in einer Ablagestellung oder in einer Entriegelungsstellung angeordnet ist.
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Erfindungsgemäß kann die Werkstückauflage mehrere Auswahlleisten und mehrere Betätigungsleisten umfassen, wobei mehrere in einer Auswahlleistenrichtung aufgereihte Auflagestifte einer gemeinsamen Auswahlleiste und mehrere in einer Betätigungsleistenrichtung aufgereihte Auflagestifte einer gemeinsamen Betätigungsleiste zugeordnet sind. Hiermit erhält die Werkstückauflage aus Nutzersicht eine leicht zu verstehende, einfach bestimmte (nicht überbestimmte) und leicht zu steuernde Funktionsweise.
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Eine beliebige Auswahl von Auswahlleisten kann mittels einer ersten Abstandsänderung von der Betriebsstellung in die Entriegelungsstellung und/oder mittels einer zweiten Abstandsänderung von der Entriegelungsstellung in die Betriebsstellung verlagerbar sein, und zwar unabhängig davon, in welcher Stellung sich die einzelnen Betätigungsleisten befinden.
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Eine beliebige Auswahl von Betätigungsleisten kann mittels einer ersten Relativbewegung von der Entriegelungsstellung in die Ablagestellung und/oder mittels einer zweiten Relativbewegung von der Ablagestellung in die Entriegelungsstellung überführbar sein, und zwar unabhängig davon, in welcher Stellung sich die einzelnen Auswahlleisten befinden. Jedes der beiden vorgenannten Merkmale erfüllt eine Voraussetzung für eine völlig freie Auswahl der Auflagestifte.
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Die Werkstückauflage kann eine Schutzabdeckung umfassen, die in einem Auswahlzustand der Werkstückauflage zwischen einer Ebene der Auswahlleisten und einer Ebene der Führungsleisten ein- und ausfahrbar ist. Auch diese Maßnahme kann dazu beitragen, dass die Auswahlleiste während der Bearbeitung in einem ausreichendem Abstand von der Betätigungsleiste angeordnet ist, um eine Beschädigung der Betätigungsund der Führungsleisten durch die Bearbeitung, beispielsweise durch einen Laserstrahl, zu vermeiden.
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Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird des Weiteren durch einen Auflagestift für eine Werkstückauflage gelöst, der eine Auflagespitze, eine Fahne mit zwei diametral gegenüberliegenden Schmalflanken und dazwischen liegend einen Fuß mit mindestens einer ebenen Anlagefläche und zwei diametral gegenüberliegenden Schwenkbolzen gelöst, wobei der Auflagestift um eine durch die Schwenkbolzen verlaufende Schwenkachse drehbar ist. Ein solcher Auflagestift ermöglicht ein verdrehgesichertes Halten des Stifts in der Auswahlleiste und ein Überführen des Stifts aus der Entriegelungsstellung in die Ablagestellung durch eine Rotationsbewegung.
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Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird des Weiteren durch ein Einstellverfahren gelöst, durch welches die einzelnen Auflagestifte individuell an eine Schnittkontur für einen nachfolgenden Bearbeitungsprozess eines Werkstückes angepasst sind. Sofern alle Auflagestifte in einem Grundzustand angeordnet sind, in welchem die Ablagestifte stehend ausgerichtet beziehungsweise in einer Betriebsstellung sind, werden zunächst die in einer Schnittkontur liegenden Tragknoten ermittelt, anschließend werden die in der Schnittkontur liegenden und in der Betriebsstellung angeordneten Auflagestifte in eine Ablagestellung übergeführt, so dass daraufhin der nachfolgende Bearbeitungsprozess gestartet werden kann. Sofern beispielsweise ein vorheriger Arbeitsprozess bereits stattgefunden hat und die Werkstückauflage für einen nachfolgenden Bearbeitungsprozess vorbereitet werden soll, werden ebenso die in der Schnittkontur liegenden Tragknoten ermittelt, anschließend werden die in der Schnittkontur liegenden Auflagestifte aus der Betriebsstellung in die Ablagestellung übergeführt und die außerhalb der Schnittkontur liegenden Auflagestifte aus einer Ablagestellung in eine Betriebsstellung übergeführt.
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Die erste Ausführungsform tritt zumeist dann ein, wenn die Werkstückauflage erstmals in Betrieb genommen wird und zuvor die Auflagestifte alle in eine Betriebsstellung übergeführt wurden. Die zweite Ausführungsform findet insbesondere nach einem oder mehreren Werkstückbearbeitungen Einsatz. Dabei versteht es sich, dass diejenigen Auflagestifte, die bereits in einer Ablagestellung sind und unterhalb der Schnittkontur liegen, in dieser bleiben. Gleiches gilt für die sich in der Betriebsstellung befindenden Auflagestifte, welche in dieser Position verbleiben können. Durch die Ausgestaltung der Tragknoten kann die individuelle Einstellung erfolgen.
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Das Einstellverfahren weist zum Überführen des Auflagestiftes von der Betriebsstellung in die Ablagestellung folgende Schritte auf:
Die einen abzulegenden Auflagestift tragende Auswahlleiste wird ausgewählt. Die Betätigungsleiste wird in eine Betriebsposition übergeführt, sofern sie nicht bereits in dieser angeordnet ist. Auf diese Weise wird ein Eintauchen einer Fahne eines Auflagestiftes in Halteelemente der Betätigungsleiste ermöglicht. Anschließend wird die Auswahlleiste aus der Betriebsstellung bis zu einem Eingriff mit der Betätigungsleiste bewegt, insbesondere abgesenkt. Der Auflagestift wird dabei in einer Entriegelungsstellung zur Auswahlleiste positioniert. Anschließend wird die Betätigungsleiste aus einer Betriebsposition in eine Ablageposition durch eine Relativbewegung, insbesondere Schwenkbewegung, übergeführt, und die Auswahlleiste danach durch eine Abstandsänderung, insbesondere Anhebebewegung, in der Betriebsstellung oberhalb der Betätigungsleiste positioniert.
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Das Einstellverfahren kann beim Überführen des Auflagestiftes aus einer Ablagestellung in eine Betriebsstellung folgende Schritte umfassen:
Die Auswahlleiste wird aus der Betriebsstellung bis zum Eingriff mit der Betätigungsleiste bewegt, insbesondere abgesenkt. Die Betätigungsleiste wird aus einer Ablageposition in eine Betriebsposition durch eine Relativbewegung, insbesondere Schwenkbewegung, übergeführt, so dass der Auflagestift aus der Ablagestellung in eine stehende Position übergeführt wird. Anschließend wird die Auswahlleiste in die Beriebsstellung bewegt, insbesondere angehoben, wobei sie den Auflagestift mitführt.
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Die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen derselben werden im Folgenden anhand der in den Zeichnungen dargestellten Beispiele näher beschrieben und erläutert. Die der Beschreibung und den Zeichnungen zu entnehmenden Merkmale können einzeln für sich oder zu mehreren in beliebiger Kombination erfindungsgemäß angewandt werden. Es zeigen:
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1 eine perspektivische Ansicht eines Ausführungsbeispiels einer Laserbearbeitungsmaschine;
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2 eine perspektivische Ansicht eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Werkstückauflage in einem Grundzustand, in welchem sich alle Auflagestifte in einer Betriebsstellung befinden;
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3 eine perspektivische Ansicht der Werkstückauflage gemäß 2 ohne Rahmen und Aktoren
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4 ein Zustandsdiagramm eines Tragknotens des Ausführungsbeispiels;
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5 ein Ablaufdiagramm eines erfindungsgemäßen Einstellverfahrens für eine Werkstückauflage;
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6 eine perspektivische Ansicht der Werkstückauflage gemäß 2, in welchem sich eine Auswahl von Auflagestiften in der Betriebsstellung befindet und sich alle anderen Auflagestifte in der Ablagestellung befinden;
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7 eine perspektivische Ansicht eines für das Ausführungsbeispiel geeigneten Auflagestiftes des Tragknotens;
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8a und b eine schematische Seitenansicht und eine perspektivische Schnittansicht eines Auflagestifts in Betriebsstellung;
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9a bis d schematische Seitenansichten des Auflagestifts in einer ersten Phase während des Überführens in die Entriegelungsstellung;
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10a und b schematische Seitenansichten des Auflagestifts in der Entriegelungsstellung;
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11a und b schematische Ansichten des Auflagestifts in einer Zwischenstellung zwischen Entriegelungsstellung und Ablagestellung;
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12a und b schematische Ansichten des Auflagestifts in Ablagestellung und
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13a und b schematische Ansichten des Tragknotens mit abgelegtem Auflagestift.
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1 zeigt den Aufbau einer Laserschneidmaschine als Ausführungsbeispiel einer Laserbearbeitungsmaschine 1. Weitere Ausführungsbeispiele sind zum Beispiel eine Laserschweißmaschine oder eine kombinierte Stanz-/Laserschneidmaschine. Die Laserbearbeitungsmaschine 1 weist einen CO2-Laser oder Festkörperlaser als Laserstrahlerzeuger 2, einen Laserbearbeitungskopf 3 und eine Werkstückauflage 4 auf, die in der Figur nur schematisch dargestellt ist. Auf der Werkstückauflage 4 ist ein Werkstück 6 angeordnet. Durch den Laser 2 wird ein Laserstrahl 5 erzeugt. Der Laserstrahl 5 wird mit Hilfe von (nicht gezeigten) Umlenkspiegeln von dem CO2-Laser oder mit Hilfe eines (nicht gezeigten) Lichtleitkabels von dem Festkörperlaser zu dem Laserbearbeitungskopf 3 geführt. Der Laserstrahl 5 wird mittels einer im Laserbearbeitungskopf 3 angeordneten Fokussieroptik auf das Werkstück 6 gerichtet. Die Laserbearbeitungsmaschine 1 wird darüber hinaus mit Schneidgasen 7, beispielsweise Sauerstoff und Stickstoff, versorgt. Es können alternativ oder zusätzlich auch Druckluft oder anwendungsspezifische Gase vorgesehen sein. Die Verwendung der einzelnen Gase ist von dem Material des zu bearbeitenden Werkstücks 6 und von Qualitätsanforderungen an die Schnittkanten abhängig. Weiterhin ist eine Absaugeinrichtung 8 vorhanden, die mit einer Absaugkammer 9, die sich unter der Werkstückauflage 4 befindet, verbunden ist.
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Beim Schneiden des Werkstücks 6 unter Verwendung von Sauerstoff als Schneidgas wird das Material des Werkstücks 6 geschmolzen und größtenteils oxidiert. Bei der Verwendung von Inertgasen, wie zum Beispiel Stickstoff oder Argon, wird das Material lediglich geschmolzen. Die entstandenen Schmelzpartikel werden dann, gegebenenfalls zusammen mit den Eisenoxiden, ausgeblasen und zusammen mit dem Schneidgas über die Absaugkammer 9 durch die Absaugeinrichtung 8 abgesaugt.
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Die 2 zeigt eine Werkstückauflage 4 mit mehreren Auflagestiften 10, die auf der Werkstückauflage 4 zweidimensional (in x- und y-Richtung) verteilt sind. Die Auflagestifte 10 haben den Zweck, ein Werkstück 6 während der Bearbeitung abzustützen. Die Werkstückauflage 4 umfasst Auswahlleisten 12 und Betätigungsleisten 14, die von den Auswahlleisten 12 unterschiedlich sind. Die Auswahlleisten 12 und die Betätigungsleisten 14 können selektiv betätigt werden, um in einem Gefährdungsbereich eines Bearbeitungsorts eine Auswahl der Auflagestifte 10 abzulegen, damit diese Auflagestifte 10 nicht während des Bearbeitungsvorgangs in einer Schnittkontur des nachfolgend zu bearbeitenden Werkstückes liegen und/oder damit diese Auflagestifte 10 durch den Bearbeitungsvorgang oder das Bearbeitungswerkzeug nicht beschädigt werden können. Des Weiteren umfasst die Werkstückauflage 4 Führungsleisten 18, welche gleich ausgerichtet sind wie die Auswahlleisten 12. Die Betätigungsleisten 14 sind bevorzugt rechtwinklig zu den Führungsleisten 18 angeordnet. Die Betätigungs- und die Führungsleisten 14, 18 liegen in einer gemeinsamen Ebene. Oberhalb dieser durch die Führungsleisten 18 und Betätigungsleisten 14 gebildete Ebene sind die Auswahlleisten in einer weiteren Ebene angeordnet, wobei die in den in den Auswahlleisten 12 getragenen Auflagestifte 10 eine Werkstückauflageebene bilden.
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Die Führungsleisten 18 sind an deren jeweiligen Stirnseiten an einem Rahmen 17 befestigt, der an einem Grundgestell der Bearbeitungsmaschine 1 befestigt ist oder ein Teil des Grundgestells der Bearbeitungsmaschine 1 bildet. Des Weiteren sind die Betätigungsleisten 14 jeweils an deren gegenüberliegenden Stirnseiten an dem Rahmen 17, insbesondere verdrehbar, gelagert und aufgenommen. Die Auswahlleisten 12 sind relativ verfahrbar zu den Führungsleisten 18 in Führungen 19 des Rahmens 17 gelagert. Zum Betätigen der Auswahlleisten 12 sind Aktoren 30 beispielhaft vorgesehen um eine Auf- und Abbewegung zu ermöglichen. Zur Einleitung einer Relativbewegung, insbesondere einer Rotationsbewegung, für die Betätigungsleisten 14 können ebenfalls Aktoren vorgesehen sein, die der Übersichtlichkeit wegen nicht mehr dargestellt sind.
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In 3 ist die Werkstückauflage 4 der Übersicht wegen ohne den Rahmen 17 dargestellt, worauf im Folgenden Bezug genommen wird.
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Das Auswählen und Ablegen (Deaktivieren) der Auflagestifte 10 erfolgt Schritt für Schritt, das heißt zeilenweise (Betätigungsleiste für Betätigungsleiste). Das Deaktivieren eines Auflagestifts 10 kann ein Abstellen, Umklappen, Versenken und/oder Ausklinken des Auflagestifts 10 umfassen. Zur Erzielung einer hohen Auswahl- und Ablagegeschwindigkeit kann es vorteilhaft sein, eine Anordnung zu wählen, in der eine Anzahl der Betätigungsleisten 14 geringer ist als eine Anzahl der Auswahlleisten 12. Die Figuren zeigen ein Ausführungsbeispiel, bei dem die einzelnen Auswahlleisten 12 in x-Richtung und die einzelnen Betätigungsleisten 14 in y-Richtung orientiert sind.
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Das Auswählen und Zurückholen (Reaktivieren) der Auflagestifte 10 erfolgt ebenfalls Schritt für Schritt, das heißt zeilenweise (Betätigungsleiste für Betätigungsleiste). Es sind aber auch Ausführungsformen realisierbar, mit denen das Reaktivieren aller abgelegten Auflagestifte in einem Schritt durchgeführt werden kann. Das Zurückholen eines Auflagestifts 10 kann ein Aufnehmen, Aufrichten, Hochstellen und/oder Einklinken des Auflagestifts 10 umfassen.
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Die Auswahl der in Betätigungsleistenrichtung 46 aufgereihten Auflagestifte 10, die deaktiviert werden sollen, erfolgt dadurch, dass vor dem Betätigen der Betätigungsleiste 14 diejenigen Auswahlleisten 12 (Spalten) abgesenkt werden, die zu deaktivierende Auflagestifte 10 tragen. Anschließend wird die Betätigungsleiste betätigt. Dieser Vorgang kann in einer Schleife 118 (siehe 5) wiederholt werden, bis für jede Betätigungsleiste 14 die Deaktivierung der Auflagestifte 10 und somit aller Auflagestifte 10 der Werkstückauflage 4 erfolgt ist. In der Ablagestellung 24 hält die Betätigungsleiste 14 alle ihr zugehörigen abgelegten Auflagestifte 10 in einer Ablageposition.
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Jeder Auflagestift 10 bildet zusammen mit dem Mechanismus, durch den er gehalten und bewegt wird, einen Tragknoten 16 der Werkstückauflage 4. Jeder Tragknoten 16 umfasst den Auflagestift 10, eine Auswahlleiste 12, eine Betätigungsleiste 14 und eine Führungsleiste 18.
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Die 4 zeigt ein Zustandsdiagramm 11, das für jeden einzelnen Tragknoten 16 anwendbar ist. Der Tragknoten 16 umfasst folgende Betriebszustände, die auch von einer Steuerung der Bearbeitungsmaschine erfasst werden:
In einer Betriebsstellung 20 ist ein stehender Auflagestift 10 in der Auswahlleiste 12 vorgesehen. Die Auswahlleiste 12 ist in einer Außereingriffsposition zur Betätigungsleiste 14. In einer Entriegelungsstellung 22 steht die Auswahlleiste 12 in einer Eingriffsposition zur Betätigungsleiste 14, wobei der Auflagestift 10 stehend angeordnet, jedoch innerhalb der Auswahlleiste 12 angehoben ist. In einer Ablagestellung 24 ist der Auflagestift 10 abgelegt, und die Auswahlleiste 12 befindet sich in Eingriffsposition mit der Betätigungsleiste 14. In einer Außerbetriebsstellung 26 ist die Auswahlleiste 12 gegenüber der Betätigungsleiste 14 angehoben und weist in diesem Tragknoten 16 keinen Auflagestift 10 auf.
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Der Betriebszustand 20 des Tragknotens 16 kann (mittels Abstandsänderungen 21, 29 der Auswahlleisten 12 zu den Führungsleisten 18) direkt von der Betriebsstellung 20 zu der Entriegelungsstellung 22 und umgekehrt wechseln. Außerdem kann der Betriebszustand des Tragknotens 16 (mittels Betätigen 23, 28 der Betätigungsleisten 14) direkt von der Entriegelungsstellung 22 zu der Ablagestellung 24 und umgekehrt wechseln. Darüber hinaus kann der Betriebszustand des Tragknotens 16 (mittels Abstandsänderungen 21, 29 der Auswahlleisten 12 zu den Führungsleisten 18) direkt von der Ablagestellung 24 zu der Außerbetriebstellung 26 und umgekehrt wechseln.
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Die Werkstückauflage 4 wird mittels Durchführung der in 5 dargestellten Schritte 112, 114, 116 und 118 eingestellt. Dabei wird beispielsweise mit einem Grundzustand 110 begonnen, in welchem alle Tragknoten 16 in Betriebsstellung 20 sind. Die Bezugsziffer 110 kann auch für die Anordnung des Auflagestiftes 10 in einer Betriebsstellung 20 gelten, wobei sich weitere Auflagestifte 10 der Werkstückauflage 4 in einer Ablagestellung 24 befinden, das heißt, dass die Auswahlleiste 12 Tragknoten 16 in Betriebsstellung 20 und Außerbetriebsstellung 26 aufweist. Im Schritt 112 wird der Tragknoten 16 in die Entriegelungsstellung 22 überführt, indem diejenigen Auswahlleisten 12 abgesenkt werden, die in der Zeile einer ersten Betätigungsleiste 14 einen Auflagestift 10 haben, der abgelegt werden soll. Im Schritt 114 wird der Tragknoten 16 mittels Betätigen dieser Betätigungsleiste 14 in die Ablagestellung 24 überführt, wobei die ausgewählten Auflagestifte 10 in Führungsleisten 18 übergeben werden. Im Schritt 116 werden die Tragknoten 16 der abgelegten Auflagestifte 10 mittels Anheben der Auswahlleisten 12 aus der Ablagestellung 24 in die Außerbetriebstellung 26 überführt, wobei die Auflagestifte 10 der übrigen Tragknoten 16 verriegelt werden. In einer Abarbeitungsschleife 118 wird dieser Ablauf für alle Betätigungsleisten 14 wiederholt, in deren jeweiligen Zeile sich Auflagestifte 10 befinden, die zu der Auswahl der Auflagestifte 10 gehören, die abgelegt werden sollen. Danach erreicht die Werkstückauflage 4 den Auswahlzustand 120 (der in 6 dargestellt ist), in welchem sich jeder der Stützknoten 16 – wie gewünscht – entweder in der Betriebsstellung 20 oder in der Außerbetriebstellung 26 befindet.
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Der Grundzustand 110 kann (in Umkehrung des vorbeschriebenen Ablaufs) mittels der Verfahrensschritte 122, 124 und 126 schrittweise hergestellt werden. Im Schritt 122 werden diejenigen Auswahlleisten 12 abgesenkt, deren Auflagestifte 10 mittels derselben Betätigungsleiste 14 abgelegt sind. Im Schritt 124 werden diese abgelegten Auflagestifte 10 mittels Betätigen 28 der Betätigungsleiste 14 aus ihrer jeweiligen Führungsleiste 18 in ihre jeweilige Auswahlleiste 12 übergeben. Im Schritt 126 werden die Tragknoten 16 dieser Betätigungsleiste 14 in den Betriebszustand 20 überführt, indem die Auflagestifte 10 mittels Anheben 29 der abgesenkten Auswahlleisten 12 verriegelt werden. In einer Abarbeitungsschleife 128 wird dieser Ablauf für alle Betätigungsleisten 14 wiederholt, in deren jeweiligen Zeile sich abgelegte Auflagestifte 10 befinden. Danach erreicht die Werkstückauflage 4 den Grundzustand 110 (der in 2 und 3 dargestellt ist), in welchem sich jeder der Stützknoten 16 in der Betriebsstellung 20 befindet.
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Der in 6 als Beispiel gezeigte Auswahlzustand 120 der Werkstückauflage 4 wird in folgenden Schritten erreicht: Absenken der Auswahlleisten 12a und 12b; Betätigen der Betätigungsleiste 14a; Anheben der Auswahlleisten 12a und 12b; Absenken der Auswahlleiste 12c; Betätigen der Betätigungsleiste 14b; Anheben der Auswahlleiste 12c; Absenken der Auswahlleiste 12a; Betätigen der Betätigungsleiste 14c; Anheben der Auswahlleiste 12a. Um beispielsweise den Auflagestift 10 in die Auswahlleiste 12c vorne links für eine weitere Auswahl eines nachfolgenden Bearbeitungsganges abzulegen, wird die Betätigungsleiste 14a aus deren Ablageposition in eine Betriebsposition übergeführt. Dabei steht die Aussparung 41 (siehe 9c) senkrecht nach oben, so dass der Schwenkbolzen 38 des Auflagestiftes 10 heraus und hinein bewegbar ist. Dabei werden gleichzeitig die in der Ablagestellung 24 angeordneten Auflagestifte aufgerichtet. Anschließend wird die Auswahlleiste 12c abgesenkt und die Betätigungsleiste 14 wieder in die Ablageposition übergeführt, so dass in diesem Beispiel alle durch die Betätigungsleiste 14a ergriffenen Auflagestifte 10 wieder in der Ablagestellung 24 angeordnet sind.
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Jede Auswahlleiste 12 wird mittels eines eigenen Aktors 30 (2), beispielsweise mittels eines Elektromagneten, Elektromotors oder Pneumatikzylinders, betätigt. Auch jede Betätigungsleiste 14 wird mittels eines eigenen (in der Figur nicht dargestellten) Aktors, beispielsweise mittels eines Elektromagneten, Elektromotors oder Pneumatikzylinders, betätigt.
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In den 3 und 6 ist ohne Beschränkung der Allgemeinheit unterstellt, dass die Auswahlleisten 12 mittels Anheben und Absenken und die Betätigungsleisten 14 mittels Hin- und Herdrehens um ihre Längsachse 34 um 90° betätigt werden. Für die Konstruktion eines Tragknotens 16, der die Stellungen 20, 22, 24, 26 einnehmen und Wechsel 21, 23, 28, 29 durchführen kann (siehe 4), gibt es viele Alternativen. Abhängig von der jeweiligen Konstruktion des Tragknotens 16 ist für die Auswahlleisten 12 und die Betätigungsleisten 14 eine passende Handhabe oder ein passender Aktor vorzusehen. Dabei kann die Betätigungsbewegung für die Auswahlleisten 12 statt in einem Absenken 21 und Anheben 29 beispielsweise auch in einem Hin- und Herdrehen oder in einem Hin- und Herschieben bestehen. Die Betätigungsbewegung für die Betätigungsleisten 14 kann statt in einem Hin- und Herdrehen 23, 28 auch in einem Absenken und Anheben oder in einem Hin- und Herschieben bestehen.
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Grundsätzlich ist auch ein Tragknoten 16 ohne Führungsleiste 18 realisierbar, in welchem die Auflagestifte 10 nicht in einer Führungsleiste 18, sondern in der Auswahlleiste 12 abgelegt werden.
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Außerdem wird in den 3 und 6 unterstellt, dass Kräfte, die von dem Werkstück 4 in die Auflagestifte 10 eingeleitet werden, über die Auswahlleisten 12 an eine Grundkonstruktion der Werkstückauflage 4 weitergeleitet werden. In diesem Fall können die Auswahlleisten 12 auch als Tragleisten bezeichnet werden. Um den Auswahlmechanismus zu entlasten, kann es von Vorteil sein, wenn der Auflagestift 10 in der Betriebsstellung 20 die aufgenommene Auflagekraft (ohne Umweg über die Auswahlleiste 12) direkt in die Grundkonstruktion der Werkstückauflage 4 einleitet.
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Der in 7 gezeigte Auflagestift 10 umfasst eine Auflagespitze 62, eine Fahne 43 mit zwei diametral gegenüberliegenden Schmalflanken 66 und dazwischen liegend einen Fuß 42 mit zwei diametral gegenüberliegenden Schwenkbolzen 38, so dass der Auflagestift 10 um eine Schwenkachse 39 drehbar ist.
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Die 8a zeigt in der Seitenansicht einen Tragknoten 16 in der Betriebsstellung 20. 8b zeigt dazu einen angeschnittenen perspektivischen Ausschnitt. Hierbei wird der Fuß 42 des Auflagestifts 10 in eine Aufnahme 31 der Auswahlleiste 12 geführt. Diese Aufnahme 31 umfasst an einem unteren Abschnitt Ausrichtflächen 44, welche eine Eintauchbewegung des Auflagestiftes 10 in die Auswahlleisten 12 begrenzen und eine Art Boden bilden. Es sind weitere Ausrichtflächen 44 vorgesehen, die an Anlageflächen 45 des Fußes 42 des Auflagestiftes 10 angreifen, so dass eine Verdrehsicherung 40 für den Auflagestift 10 in der Aufnahme 31 ausgebildet ist. Die Ausrichtflächen 44, also der Boden und die seitlichen Flächen, sind vorzugsweise rechtwinklig zueinander ausgerichtet, wobei hierzu korrespondierend die Anlageflächen 45 des Fußes 42 angreifen.
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Der Aufnahmeraum 31 weist darüber hinaus einen Schwenkbereich auf, bei dem die Stirnseiten 33 in einem größeren Abstand als die Ausrichtflächen 44 angeordnet sind. Beim Überführen des Auflagestiftes 10 aus seiner Betriebsstellung 20 gemäß den 8a und b in eine Entriegelungsstellung 22 gemäß den 10a und b wird der Auflagestift 10 nach oben angehoben, so dass eine Schwenkbewegung möglich wird.
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Die 9a bis d zeigen eine erste Phase (eine Zwischenstellung) während der Abwärtsbewegung der Auswahlleiste 12 zur Betätigungsleiste 14. In dieser ersten Phase greift der Schwenkbolzen 38 in eine Aussparung 41 der Betätigungsleiste 14 ein, welche in der Betriebsposition angeordnet ist. In dieser Betriebsposition sind Halteelemente 50 der Betätigungsleiste 14, die an einem Transmissionssteg 56 angeordnet sind, derart ausgerichtet, dass diese an der Fahne 43 des Auflagestiftes 10 angreifen, insbesondere an deren Schmalseiten 66. Gleichzeitig taucht der Schwenkbolzen 38 in die Aussparung 41 der Betätigungsleiste 14 ein. Nachdem der Schwenkbolzen 38 in der Aussparung 41 der Betätigungsleiste zur Auflage kommt, wie dies insbesondere in den 9b und c dargestellt ist, erfolgt eine weitere Abwärtsbewegung der Auswahlleiste 12 in die Eingriffsposition 25 zur Betätigungsleiste 14, wie dies in den 10a und b dargestellt ist. Dabei wird der Tragknoten 16 in die Entriegelungsstellung 22 übergeführt, wobei die Auswahlleiste 12 so weit abgesenkt ist, so dass der Fuß 42 des Auflagestifts 10 von dem Boden 44 beziehungsweise der Ausrichtfläche 44 der Aufnahme 31 abgehoben wird. Somit wird der Auflagestift 10 durch die Betätigungsleiste 14 vollständig aufgenommen. Einerseits liegen die Schwenkbolzen 38 in der Aussparung 41, und andererseits greifen die Halteelemente 50 an den Schmalseiten 66 des Auflagestiftes 10 an. Gleichzeitig wird der Auflagestift 10 durch eine U-förmige Aussparung 52 der Auswahlleiste 12, die nach unten offen ist, zur Betätigungsleiste 14 gehalten. Durch die U-förmige Aussparung 52 der Auswahlleiste 12 und die Aussparung 41 der Betätigungsleiste 14 wird ein Schwenklager für den Schwenkbolzen 38 des Auflagestiftes 10 gebildet. Für eine anschließende in den 11a und b dargestellte Schwenkbewegung zum Überführen des Auflagestiftes 10 aus der Entriegelungsstellung 22 in die Ablagestellung 24 ist in der Aufnahme 31 der Auswahlleiste 12 eine Durchbrechung 71 (siehe 11b) vorgesehen, so dass die Fahne 43 zusammen mit den Halteelementen 50 hindurch geschwenkt werden kann.
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Die 11a zeigt den Tragknoten 16 in einer Zwischenstellung zwischen der Entriegelungsstellung 20 und der Ablagestellung 22, wobei der Auflagestift 10 mittels Drehung der Betätigungsleiste 14 um ihre Hauptlängsachse 39 (siehe 7) umgeklappt ist, so dass eine Hauptlängsachse 53 des Auflagestifts 10 gegenüber der aufrechten Stellung bereits einen Winkel • von etwa 30° hat. Diese Schwenkbewegung wird über einen Antrieb eingeleitet, der an der Betätigungsleiste 14 angreift, und über die Halteelemente 50 auf den Auflagestift 10 übertragen. 11b zeigt dieselbe Stellung in perspektivischer Ansicht. Sowohl die Führungsleiste 18 als auch die Auswahlleiste 12 weisen Aussparungen 54 auf, in die für die Ablagestellung 24 der Transmissionssteg 56 der Betätigungsleiste 14 hineingedreht werden kann (vergleiche 6), der sich in der Entriegelungsstellung 22 unterhalb der Führungsleiste 18 befindet.
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Die Lagerung der Betätigungsleiste 14 in Radialrichtung erfolgt vorzugsweise mittels Drehlagern, die zwischen den Führungsleisten 18 angeordnet sind und in deren beweglichen Komponente die Betätigungsleiste 14 befestigt ist, um eine Schwenkbewegung um die Längsachse 34 der Betätigungsleiste 14 durchführen zu können. Zusätzlich wirken an Tragknoten 16, deren Auswahlleisten 12 abgesenkt sind, auch die Schwenkbolzen 38 des Auflagestifts 10 und deren Durchführung durch die Auswahlleiste 12 und Führungsleiste 18 über die Aussparungen 41 der Betätigungsleiste 14 als Zentrierung oder Drehlager für die Betätigungsleiste 14.
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Die 12a zeigt eine Seitenansicht eines Tragknotens 16 in der Ablagestellung 24, wobei sich die Auswahlleiste 12 noch in Höhe der Führungsleiste 18 befindet. Die Betätigungsleiste 14 ist mit ihrem Transmissionssteg 56 an Aussparungen 54 in der Führungsleiste 18 und Auswahlleiste 12 durch die Führungsleiste 18 hindurchgeführt. Die 12b zeigt dieselbe Stellung in perspektivischer Ansicht.
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Die 13a zeigt einen Tragknoten 16 in der Außerbetriebstellung 26, wobei die Auswahlleiste 12 angehoben und der Auflagestift 10 in der Führungsleiste 18 in der Ablagestellung 24 angeordnet ist. Die 13b zeigt dieselbe Stellung in perspektivischer Ansicht. In der Außerbetriebstellung 26 ist die Stellung des Auflagestifts 10 nicht von der Auswahlleiste 12 beeinflusst. Ein Anheben der Auswahlleiste 12 ist aus der Ablagestellung 24 heraus möglich, weil die gegenüberliegenden, seitlichen U-förmigen Aussparungen 52 der Auswahlleiste 12 nach unten offen ist. Die T-förmige oder kreuzförmige Öffnung durch die Durchbrechung 58 und Aussparung 52 ermöglicht der Auswahlleiste 12 ein Vorbeigleiten an dem Grundrissquerschnitt des umgeklappten Fußes 42 und der Fahne 43. Die Werkstückauflage 4 kann außerdem eine Schutzabdeckung 61 umfassen, die in dem Grundzustand 110 oder Auswahlzustand 120 der Werkstückauflage 4 zwischen einer Ebene der Auswahlleisten 12 und einer Ebene der Führungsleisten 18 ein- und ausfahrbar ist.
