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I. Technischer Gegenstand
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Die
Erfindung betrifft eine Werkzeugmaschine nach dem Oberbegriff des
Patentanspruches 1.
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II. Technischer Hintergrund
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Um
Werkzeugmaschinen, wie etwa Drehmaschinen oder Fräsmaschinen,
insbesondere Dreh-Fräsmaschinen,
automatisiert zu betreiben, muss vor allem die Zuführung von
Rohteilen und Abführung
von bearbeiteten Werkstücken
automatisiert sein. Hierfür
stehen derzeit zwei Möglichkeiten
zur Wahl:
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Ladevorrichtung:
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Dabei
wird eine Werkzeugmaschine zusätzlich
mit einer separaten Ladevorrichtung, meist in Form eines sich über die
Werkzeugmaschine, speziell in dessen Längsachse verlaufenden, Portales, ausgestattet.
Ein solches Portal erstreckt sich meist über mehrere hintereinander
in einer Fertigungslinie aufgestellte Maschinen hinweg. Ein Greifer,
der entlang des Portales verfahrbar ist, legt dabei von oben her
das Werkstück
in die Werkzeugmaschine ein, indem er es in den Arbeitsraum hinein
in z. B. das Futter einer Drehmaschine legt.
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Eine
solche Ladevorrichtung ist eine völlig selbständige Baugruppe und schlägt bei den
Gesamtkosten einer Werkzeugmaschine überproportional zu Buche aufgrund
der Tatsache, dass
- – einerseits die Ladevorrichtung
selbst eine ausreichend eigenstabile Grundkonstruktion aufweisen
muss,
- – die
Ladevorrichtung über
eine eigene Steuerung verfügt,
die mit der Steuerung der Werkzeugmaschine nur über Schnittstellen verknüpft ist,
nicht jedoch wesentliche Komponenten der Steuerung der Werkzeugmaschine
nutzt und
- – dementsprechend
auch der Montageaufwand hoch ist aufgrund eines eigenständigen Aufbaus der
Ladevorrichtung, der meist erst nach Aufbau und Justierung der Werkzeugmaschine
geschehen kann, zumindest jedoch die Einstellung und Justierung
der Ladevorrichtung erst nach entsprechender Aufstellung und Justierung
der Werkzeugmaschine erfolgen kann.
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Ein
weiterer Nachteil ist die hierdurch benötigte Raumhöhe, die sich zusammensetzt
aus der Höhe
der Werkzeugmaschine und der zusätzlichen Höhe für das meist
darüber
verlaufende Portal der Ladevorrichtung.
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Der
Vorteil einer Ladevorrichtung besteht darin, dass mehrere Maschinen
miteinander verknüpfbar
sind und durch die automatisierte Be- und Entladung die Hauptzeit
der Maschine nicht schrumpft.
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Für die vorliegende
Erfindung wird mit der Kurzbezeichnung "Ladevorrichtung" eine Vorrichtung bezeichnet, die die
Maschine sowohl Beladen als auch Entladen kann, und zwar mit Werkstücken, also Rohteilen
bzw. Fertigteilen, und/oder Werkzeugen.
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Ein
weiterer Nachteil der Ladevorrichtung besteht darin, dass die Ladevorrichtung
als Portal oberhalb der Werkzeugmaschine verläuft und keine untere Führung im
unteren Bereich der Werkzeugmaschine oder auf Höhe des Arbeitsraumes besitzt und
daher die durch Bewegungen des Greifers in das Portal eingebrachten
Schwingungen nur schwer eliminiert werden können.
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So
zeigt die
DE 3440762 eine
Ladevorrichtung, die nicht an einem Portal hängend geführt ist, sondern auf der nach
hinten verlängerten
Bodenplatte der Werkzeugmaschine verfährt, jedoch hinter der Rückwand der
eigentlichen Werkzeugmaschine und deren Arbeitsraum.
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Die
Greifer greifen durch Ladeöffnungen
in der Rückwand
hindurch in den Arbeitsraum hinein, weshalb im Normalfall diese
Ladeöffnungen
bei der Bearbeitung von Werkstücken
mittels Ladeklappen verschlossen werden müssen, was zusätzliche
Nebenzeiten beim Be- und Entladen bedingt.
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Pick-up-Maschine:
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Hierbei
sind die die Werkstücke
während
der Bearbeitung aufnehmenden bzw. haltenden Teile, bei einer Drehmaschine
also beispielsweise das Backenfutter der einen oder mehreren Werkzeugspindel und/oder
der Gegenspindel, so beweglich ausgeführt, dass diese Werkstück-aufnehmenden
Einheiten vom Arbeitsraum zu der Ablage-/Aufnahmeposition des Werkstückes auf
dem anliefernden z. B. Transportband hin bewegt werden können, um
dort das Werkstück
abzulegen bzw. aufzunehmen und in den Arbeitsraum der Maschine zu
bringen.
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Der
Nachteil dieser Lösung
besteht darin, dass vergleichsweise große und schwere Elemente wie
etwa das Futter einer Drehmaschine einschließlich dessen Antrieb schnell, über große Strecken
und sehr genau verfahren werden muss.
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Vom
Bearbeitungsablauf ist dabei nachteilig, dass während der Bewegung der das
Werkstück
tragenden Einheit zum Transportband bzw. vom Transportband keine
Bearbeitung am Werkstück
durchgeführt
werden kann, bis sich die das Werkstück aufnehmende Einheit wieder
in der Bearbeitungsposition befindet. Dies reduziert den Hauptzeit-Anteil
bei der Bearbeitung von Werkstücken
mit einer solchen Pick-up-Maschine
erheblich.
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Zusätzlich wurden
bisher keine Verknüpfungen
von hintereinander in einer Fertigungslinie arbeitenden Maschinen
durch Pick-up-Maschinen realisiert.
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Des
Weiteren ist es als nächstreichender Stand
der Technik aus der
DE 19748336 bekannt,
auf der nach vorn verlängerten
Grundplatte einer Werkzeugmaschine eine Ladevorrichtung mit einem
in Längsrichtung
verfahrbaren Wagen anzuordnen, allerdings außerhalb der Arbeitsraumverkleidung
der eigentlichen Werkzeugmaschine. Deshalb müssen auch hier spezielle Ladeklappen
in der Schutzabdeckung, die sich zwischen dem Arbeitsraum und dem Laderaum,
in dem die Ladevorrichtung verfährt,
geöffnet
werden, bevor der Schwenkarm dieser Ladevorrichtung in den Arbeitsraum
hineingreifen kann. Auch dies bedingt zusätzliche Nebenzeiten.
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III. Darstellung der Erfindung
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a) Technische Aufgabe
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Es
ist daher die Aufgabe gemäß der Erfindung,
eine automatische Ladevorrichtung zu schaffen, die einerseits die
Nebenzeit der Maschine reduziert und andererseits trotz geringer
Gestehungskosten einerseits den zusätzlichen Bau- und Montageaufwand
in Grenzen hält.
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b) Lösung
der Aufgabe
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Diese
Aufgabe wird durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 27 gelöst. Vorteilhafte
Ausführungsformen
ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Dadurch,
dass die Ladevorrichtung Bestandteil der Werkzeugmaschine ist, erfolgt
der Aufbau der Ladevorrichtung zeitlich nicht nach der Aufstellung und
Justierung der Werkzeugmaschine, sondern beide werden zusammen und
gleichzeitig als Einheit fertig montiert, und im komplett montierten
Zustand an den Kunden ausgeliefert.
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Dabei
wird die Maschine z. B. mittels eines Kranes an einem oder mehreren
am Grundgestell der Maschine vorhandenen Befestigungspunkten ergriffen
und transportiert, in diesem Fall also einschließlich der Ladevorrichtung,
die nicht als eigenstabile Konstruktion ausgebildet sein muss, sondern
deren Grundgestell mit dem Grundgestell der restlichen Werkzeugmaschine
entweder fest verbunden oder Teil dieses Grundgestells der restlichen
Maschine ist, so dass auch beim Bewegen der Gesamtmaschine als Hakenmaschine
an einem Kranhaken keine Verwindungsprobleme auftauchen.
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Wenn
die Ladevorrichtung und der Rest der Werkzeugmaschine sich Komponenten
wie Grundgestell, Führungen
und/oder Abdeckungen teilen, wird das Gewicht und der konstruktive
Aufwand sowie der Preis niedrig gehalten.
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Dadurch,
dass sich die Ladevorrichtung in jedem ihrer Betriebszustände wenigstens
teilweise innerhalb der Werkzeugmaschine befindet, können die für die Werkzeugmaschine
ohnehin notwendigen äußeren Abdeckungen (Schutzeinrichtungen)
auch zum Abdecken der Ladevorrichtung benutzt werden, so dass die
zusätzlich
für die
Ladevorrichtung notwendigen Sicherungsmaßnahmen und Sicherungs-Elemente
für diejenigen
Betriebszustände,
in denen sich z. B. der Greifer der Ladevorrichtung außerhalb
der Abdeckungen der restlichen Werkzeugmaschine befinden, gering
gehalten werden können. Die
Ladevorrichtung befasst vorzugsweise einen Ladewagen, der in Längsrichtung
der Maschine – bei Drehmaschinen
also in Richtung der Rotationsachse der Werkstückspindel, bei Dreh-Fräs-Maschinen
in Richtung der Rotationsachse der Fräser – entlang von mindestens einer
Ladeführung
verfahrbar ist. An dem Ladewagen ist ein Greifer angeordnet, der
vorzugsweise sich am Ende eines Ladearmes befindet, welcher um eine
Schwenkachse verschwenkbar ist, die von dem Ladewagen aus in Längsrichtung
abstrebt.
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Der
Ladewagen läuft
z. B. entlang der Vorderseite der Maschine, und durch die Längsverfahrung
werden die Werkstücke über das
in Längsrichtung
seitliche Ende der Werkzeugmaschine hinaus bewegt, um dort an eine
Fördereinrichtung
wie etwa ein Förderband
zum Anliefern bzw. Abliefern der Werkstücke übergeben zu werden.
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Der
Ladewagen ist dabei im Querschnitt, also betrachtet in Längsrichtung,
hoch, aber wenig breit ausgeführt,
so dass die Tiefe der Werkzeugmaschine hierdurch nur wenig zunimmt.
Durch Verschwenken des Schwenkarmes von einer etwa horizontalen
Aufnahme- bzw. Ablage-Position in eine etwa horizontale Transportposition
wird das Werkstück
einerseits aus dem eigentlichen Arbeitsraum herausbewegt und in
eine Transportstellung verbracht, in der sich Ladearm, Greifer und
gegebenenfalls Werkstück
innerhalb des Querschnittes des Ladewagens befinden und zusammen
mit dem Ladewagen ohne Kollision mit den übrigen Teilen der Werkzeugmaschine
zur Stirnseite der Maschine verfahren und dort durch erneutes Verschwenken
des Ladearmes abgelegt, z. B. auf der erwähnten Fördereinrichtung, abgelegt werden
können.
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Zu
diesem Zweck steht die Schwenkachse stirnseitig über den Ladewagen vor, damit
sich die Ladearme außerhalb
des Längenbereiches
der eigentlichen Werkzeugmaschine und damit oberhalb eines dort
vorhandenen z. B. Transportbandes befinden, wenn der Ladewagen bis
an das stirnseitige Ende der Werkzeugmaschine entlang seiner Lade-Führungen
verfahren wird.
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Der
Ladewagen ist vorzugsweise nicht nur an einer sondern an zwei Ladeführungen
geführt, vorzugsweise
am oberen und unteren Ende des Höhenbereiches
der Werkzeugmaschine. Dadurch werden die Schwingungen der Ladevorrichtung,
die durch das Bewegen der Ladearme eingebracht werden, gut aufgenommen
und abgeführt.
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Um
die Führung
zu optimieren, reicht der Ladewagen an der oberen Führung stirnseitig
in Richtung der Ladearme weiter nach vorne als im Bereich der unteren
Führung,
um im unteren Bereich eine Kollision mit der Fördereinrichtung für die Werkstücke zu vermeiden,
die ja die Bewegungsrichtung des Ladewagens kreuzt. Aus dem gleichen
Grund kann die obere Ladewagenführung über das
stirnseitige Ende der eigentlichen Werkzeugmaschine hinaus etwas
verlängert
sein.
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Abhängig davon,
ob Zufuhr und Abfuhr von Werkstücken
gemeinsam an ein und der selben Stirnseite der Werkzeugmaschine
oder an verschiedenen Stirnseiten erfolgen, kann die Ladevorrichtung einen
oder auch zwei Ladewägen
umfassen. Bei zwei Ladewägen
wird vorzugsweise jeder Ladewagen nur einen quer auskragenden Ladearm
mit Greifer aufweisen, welcher sich an einer Schwenkachse befindet,
wobei die Schwenkachsen in voneinander wegweisenden Längsrichtungen
an den Ladewägen angeordnet
sind. Der eine Ladewagen wird in diesem Fall die Beladung mit Rohteilen,
der andere Ladewagen die Abfuhr von Fertigteilen durchführen. Zu
diesem Zweck können
die beiden Ladewägen
in separaten, parallel laufenden oberen und unteren Ladeführen laufen
oder auch die gleichen Ladeführen
benutzen.
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Bei
Zufuhr und Abfuhr der Werkstücke
auf der gleichen Stirnseite der Maschine wird vorzugsweise nur ein
Ladewagen an der Maschine vorhanden sein, dessen Schwenkachse in
Richtung der Fördervorrichtung
für die
Werkstücke
in Längsrichtung auskragt,
und an der in Längsrichtung
beabstandet zwei separat verschwenkbare Ladearme mit Greifern angeordnet
sind, vorzugsweise in einem Längsabstand
entsprechend dem Längsabstand
der meist zwei getrennt vorhandenen Fördereinrichtungen für die Zufuhr
von Rohteilen und Abfuhr von Fertigteilen. Vor allem dann, wenn
nur eine solche Fördereinrichtung
gemeinsam für
Roh- und Fertigteile vorhanden ist, sind die beiden Ladearme in
ihrem Relativabstand zueinander und/oder in ihrem Relativabstand zum
Ladewagen veränderbar
und ansteuerbar, wie dies auch für
die Schwenklage und Funktionsstellungen der Greifer an den Ladearmen
möglich
ist.
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Da
der Ladewagen nicht oder nur wenig über die Höhe der restlichen Werkzeugmaschine
und deren Gehäuse
nach oben aufragt, und die Ladearme auch in der Transportstellung
nicht über
das obere Ende des Ladewagens vorsteht, befindet sich die gesamte
Ladevorrichtung innerhalb des Höhenbereiches
der restlichen Werkzeugmaschine, und beim Transport der Werkstücke bleiben
diese auch immer innerhalb dieses Höhenbereiches.
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Anstelle
einer in Längsrichtung
vom Ladewagen aufragenden Schwenkachse und daran schwenkbar befestigter
Ladearme kann der Ladewagen auch ein oder mehrere Roboter tragen,
die ihrerseits aus einem in der Regel mehrteiligen Roboterarm mit
Greifer am vorderen freien Ende bestehen, deren Armteile relativ
zueinander um unterschiedliche Achsen bewegbar sind, wobei im Extremfall
sogar die Längsverfahrbarkeit
des Ladewagens verzichtbar ist.
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Gegenüber dem
eigentlichen Arbeitsraum sind die Abdeckungen der Maschine, also
bei auf der Frontseite laufendem Ladewagen die Frontabdeckungen
der Werkzeugmaschine, um die Breite des Ladewagens nach vorne verlegt,
so dass der Ladewagen auf der dem Arbeitsraum zugewandten Innenseite
der Frontabdeckungen verfährt,
die ja so stabil ausgebildet sein müssen, dass ein bei hoher Drehzahl
davon fliegendes Werkstück
oder auch Werkzeug diese Frontabdeckungen dennoch nicht durchschlagen
kann.
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Im
Längenbereich
des Arbeitsraumes ist in der Frontabdeckung in aller Regel ein Sichtfenster
für den
Bediener angeordnet, wobei nicht nur der Teil mit dem Sichtfenster
sondern in aller Regel sämtliche Teile
der Frontabdeckung entlang entsprechender Führungen an der Maschine verfahrbar
sind, um nicht nur den Arbeitsraum sondern die gesamte Maschine
für Wartungsarbeiten
zugänglich
zu machen.
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In
den Längenbereichen
außerhalb
des in der Normalposition sich befindenden Sichtfensters ist auf
der Innenseite des Bewegungsweges des Ladewagens eine Zwischenabdeckung
vorhanden, um das Beaufschlagen des Ladewagens und seiner Führungen
durch Kühl-Schmiermittel,
Späne und
andere Verschmutzungen zu vermeiden.
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Theoretisch
könnten
entlang dieses Zwischenraumes in Längsrichtung am stirnseitigen
Ende der Maschine Späne
etc. in die Umgebung gelangen. Dies wird verhindert, indem der Ladewagen
selbst einen Querschnitt besitzt, der den Zwischenraum zwischen
der Frontabdeckung und der Zwischenabdeckung weitestgehend, insbesondere
dicht, verschließt.
Bei nur einem Ladewagen ist dann an demjenigen Ende, über welches
der Ladewagen nicht hinausragen kann, ein separater Verschluss zwischen Frontabdeckung
und Zwischenabdeckung am stirnseitigen Ende notwendig.
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Der
Ladevorrichtung, also unter anderem dem Ladewagen, müssen unter
Umständen
Steuersignale, auf jeden Fall jedoch Energie zum Antrieb seiner
bewegten Komponenten, insbesondere Hydrauliköl und/oder elektrischer Strom
zugeführt
werden. Über
die Stirnseiten des Ladewagens ist dies schlecht möglich, da
z. B. bei nur einem Ladewagen beide Stirnseiten des Ladewagens abwechselnd
direkt dem Arbeitsraum und damit der Verschmutzung durch den Bearbeitungsprozess
am Werkstück,
ausgesetzt sind, je nachdem ob sich der Ladewagen gerade links oder
rechts von dem Sichtfenster befindet.
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Die
Zufuhr von Medien erfolgt daher vorzugsweise von oben her, und zwar
durch die entsprechende, insbesondere obere, Ladeführung hindurch. Zu
diesem Zweck weist der Ladewagen einen plattenförmigen, die Führung nach
oben durchdringenden, in Verfahrrichtung des Ladewagens verlaufenden
Fortsatz, das sogenannte Schwert, auf, welches dick genug ist, um
im Inneren dieses Schwertes die Leitungen für die entsprechenden Medien
zu verlegen.
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Auf
der Außenseite,
also am oberen Ende des Schwertes oberhalb der oberen Führung, sind die
Anschlüsse
am Schwert mit entsprechenden flexiblen Leitungen verbunden, die über einen üblichen Kabelschlepp
der Längsposition
des Ladewagens nachgeführt
werden.
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Wegen
der Durchdringung der Führung durch
das Schwert nach oben ist die Führung
somit in den Längenbereichen
außerhalb
des Schwertes nach oben hin offen, so dass auch dort Verschmutzung
nach außen
in die Umgebung austreten können.
Dies wird verhindert, indem das Schwert von einem endlos umlaufenden
Antriebselement wie etwa einem Zahnriemen angetrieben wird, welches
in einer Ebene parallel zur Ebene des Schwertes umläuft.
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Das
Funktions-Trum, an dem das Schwert befestigt ist, kann sich innerhalb
oder außerhalb
des Schlitzes der Führung,
welcher vom Schwert durchdrungen wird, befinden, ist jedoch nahe
am Schlitz geführt
und überlappt
diesen in der Breite so, dass das Funktions-Trum des z. B. Zahnriemens
gleichzeitig als Abdichtung des Schlitzes gegen Hindurchtreten der
Verschmutzung dient.
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Die
oberen und unteren Ladeführungen
sind vorzugsweise an einem entsprechenden Längsbalken des Grundgestells
der Werkzeugmaschine befestigt, während die Führungen für die Frontabdeckungen frontseitig
auf den Ladeführungen
befestigt sind.
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Vorzugsweise
sind die Führungen
für die Frontabdeckungen
genauso ausgebildet wie die eine der Ladeführungen, z. B. die nicht durchdrungene
Ladeführung,
um die Anzahl unterschiedlicher Komponenten gering zu halten.
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Vor
allem können
bei Werkzeugmaschinen, die keine Ladevorrichtung benötigen, die
entsprechenden Ladeführungen
bei der Montage einfach weggelassen und statt dessen direkt die
Führungen für die Frontabdeckungen
auf den Längsbalken montiert
werden, oder es können
die entsprechenden Ladeführungen
direkt zum Führen
der Frontabdeckungen verwendet werden.
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Die
armförmig
vom Ladewagen auskragende Schwenkachse für die Ladearme befindet sich vorzugsweise
auf oder knapp oberhalb der Position des in der Bearbeitung befindlichen
Werkstückes
innerhalb des Laderaumes, also bei Drehmaschinen oberhalb der Drehmitte,
beabstandet entsprechend der Größe des Greifers.
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Die
Fördervorrichtung
zum Zu- und Abführen von
Roh- und Fertigteilen an der Stirnseite der Maschine wird vorzugsweise
auf der gleichen Höhe montiert,
so dass der Greifer des Schwenkarmes die Rohteile bzw. Fertigteile – längsversetzt
durch die Verfahrbewegung des Ladewagens und daher nun vor der Stirnseite
der Maschine – auf
der gleichen Höhe
ablegen kann wie im Arbeitsraum der Maschine. Vorzugsweise wird
die Schwenkbewegung entgegen der Schwenkbewegung vom Arbeitsraum
in die Transportstellung durchgeführt, so dass sich die Ablageposition
auf dem Förderelement – betrachtet in
Längsrichtung – wiederum
innerhalb des Querschnittes der Werkzeugmaschine befindet.
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Auch
ein Schwenken und Ablegen in die andere Richtung und damit außerhalb
des Querschnittes der Werkzeugmaschine ist möglich, entweder als endgültige Ablage
auf der Fördereinrichtung,
oder auch als Zwischenposition z. B. zwecks Ablegen in einer Mess-
oder Reinigungsstation für
das Fertigteil, von wo es anschließend vom Greifer wiederum aufgenommen
und durch Verschwenken um etwa 180° dann auf dem Förderelement
abgelegt wird.
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Sofern
eine sehr genaue Ablage auf dem Förderelement hinsichtlich der
Längsposition
nötig ist,
kann an der entsprechenden Ablageposition der Fördereinrichtung eine vorzugsweise
berührungslose
Messeinrichtung, insbesondere ein auf die quer zur Längsrichtung
angeordnete Stirnfläche
des Werkstückes
gerichteter Laserstrahl, vorhanden sein, der die Momentanposition
des Werkstückes misst
und vor der endgültigen
Ablage, also dem Loslassen des Greifers, diese noch korrigiert,
z. B. durch entsprechende Längsverfahrung
des Greifers, was z. B. durch eine teleskopierbare Schwenkachse
mit den einzelnen Schwenkarmen zugeordneten und relativ zueinander
und/oder relativ zum Ladewagen längsverfahrbaren
Teilen möglich
ist.
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Die
beschriebene Ladevorrichtung wirkt – im Gegensatz zu Pick-Up-Maschinen – nicht
reduzierend auf die Hauptzeit der Maschine, da die beiden Ladearme
mit ihren entsprechenden Greifern, also Beladegreifer und Entladegreifer
das Ergreifen von Rohteilen bzw. Ablegen von Fertigteilen während der Hauptzeit
der Maschine durchführen,
wie dies prinzipiell auch bei den Ladevorrichtungen des Standes der
Technik bekannt war:
Da gemäss
der Erfindung die Verfahrwege und damit Verfahrzeiten der entsprechenden
Greifer von Drehmitte, also vom Arbeitsraum, aus zurück in die
Transportstellung besonders kurz bzw. schnell sind, können hierbei
optimal lange Hauptzeiten an der Maschine realisiert werden.
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Ein
typischer Ladezyklus läuft
also wie folgt ab:
- – Ergreifen des Rohteiles auf
der Fördereinrichtung
stirnseitig vor der Maschine durch den Beladegreifer,
- – Hochschwenken
des Beladearmes in die Transportstellung,
- – Längsverfahrung
des Ladewagens, bis sich der Beladearm in Längsposition des Arbeitsraumes befindet,
- – Herabschwenken
des Beladearmes, Ablegen des Werkstückes und Zurückverschwenken
des Beladearmes,
- – Beginn
der Bearbeitung des Werkstückes (Hauptzeit)
entweder jetzt oder spätestens
- – nachdem
der Ladewagen durch Längsverfahrung
wieder hinter der Zwischenabdeckung und Frontabdeckung eingefahren
ist,
- – Beenden
der Bearbeitung des Werkstückes, und
- – spätestens
jetzt Längsverfahren
des Ladewagens, bis der Entladearm sich auf Längsposition des Arbeitsraumes
befindet,
- – Herabschwenken
des Beladearmes in den Arbeitsraum, Aufnehmen des Werkstückes und
Zurückverschwenken
in die Transportstellung,
- – geringe
Längsverfahrung
des Ladewagens, bis sich der Beladearm, welcher ein inzwischen aufgenommenes
Rohteil hält,
in Arbeitsraum-Position befindet,
- – Herabschwenken
des Beladearmes und Ablegen des Werkstückes und Zurückverschwenken in
die Transportposition,
- – Beginn
der Bearbeitung des nächsten
Rohteiles (Hauptzeit) jetzt oder spätestens
- – nachdem
durch Längsverfahren
des Ladewagens dieser in den Zwischenraum zwischen Frontabdeckung
und Zwischenabdeckung eingetaucht ist,
- – Weiterverfahren
des Ladewagens, bis wenigstens einer Ladearme stirnseitig über die
Maschine vorsteht und sich oberhalb des entsprechenden Förderelementes
für Rohteile
bzw. Fertigteile befindet und gleichzeitig oder nacheinander Ablegen des
Fertigteiles und Aufnehmen des nächsten Rohteiles.
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Abhängig von
der Verschmutzungsintensität beim
Bearbeiten kann die Bearbeitung des Werkstückes im Arbeitsraum also begonnen
werden, nachdem entweder der Beladearm soweit aus dem Arbeitsraum
herausgeschwenkt ist, dass keine Kollision mit den bei der Bearbeitung
beteiligten Komponenten der Maschine mehr erfolgen kann oder erst dann,
wenn der Beladearm vollständig
in die Transportposition hochgeschwenkt und insbesondere der Ladewagen
soweit längsverfahren
ist, dass sich der Ladearm hinter der Zwischenabdeckung befindet. Gleiches
gilt umgekehrt analog für
das Ende der Bearbeitungszeit und den Entladearm.
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c) Ausführungsbeispiele
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Eine
Ausführungsform
gemäß der Erfindung ist
im folgenden anhand der Figuren beispielhaft näher beschrieben. Es zeigen:
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1:
die Werkzeugmaschine mit Ladevorrichtung im Querschnitt und
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2: die Werkzeugmaschine mit Ladevorrichtung
im Längsschnitt.
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In
den 2 ist aus Übersichtlichkeitsgründen einerseits
die Frontabdeckung 39 der Werkzeugmaschine 40 entfernt,
und teilweise auch die Führungsabdeckungen 11, 12,
welche die Führungen
der beweglichen Werkzeugkomponenten am Bett 1 der Maschine
normalerweise abdecken.
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Die 1 und 2 zeigen eine Drehmaschine mit einem Bett 1,
auf welchem ein Spindelstock 24 mit einem Spannfutter für das (in
den 2 nicht dargestellte) Werkstück 50 angeordnet
ist, sowie auf Drehmitte 20 gegenüber dem Spindelstock 20 ein Reitstock 25,
der eine Pinole 26 trägt,
jeweils auskragend von der vertikalen Frontseite des Bettes 1 aus nach
vorne.
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Oberhalb
der Drehmitte befinden sich – in Längsrichtung
beabstandet und mit aufeinander zugewandten Werkzeugrevolvern 31 – jeweils
ein Werkzeugsystem aus oberem Längsschlitten 28a bzw. 28b und
darauf angeordnetem oberen Querschlitten 29a, b, welcher
den Werkzeugrevolver 31 trägt, dessen Rotationsachse hier
parallel zur Längsrichtung 10,
also der Drehmitte 20, liegt.
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Unterhalb
der Drehmitte 20 ist eine weitere analoge Werkzeugeinheit
mit einem unteren Längsschlitten 28c und
einem unteren Querschlitten 29c sowie darauf angeordnetem
Werkzeugrevolver angeordnet.
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Neben
einer der Stirnseiten, in den 2 der linken
Stirnseite der Werkzeugmaschine 40 verläuft horizontal ein Förderband 47 zum
Anliefern von Rohteilen und Abführen
von fertig bearbeiteten Werkstücken.
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Die
Ladevorrichtung 44 umfasst einerseits den in Längsrichtung 10 entlang
der Frontseite 8 verfahrbaren Ladewagen 7, sowie
die hiervon armförmig in
Längsrichtung 10 auskragende
Schwenkachse 36 sowie die beiden von dieser Schwenkachse 36 in Querrichtung
abstrebenden, und in Längsrichtung zueinander
beabstandeten Ladearme 35a, b, an deren freien Enden sich
jeweils ein Greifer 32a bzw. b befindet.
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Der
Ladewagen 7 ist an seinem oberen und unteren Ende an jeweils
einer in Längsrichtung
verlaufenden Ladeführung 14a,
b geführt,
wovon die untere Ladeführung 14b nahe
der Grundplatte 2 und damit deutlich unterhalb des Arbeitsraumes 37 angeordnet
ist, während
die obere Längsführung 14a oberhalb
des Laderaumes, insbesondere in Form eines stabilen Balkens, ausgeführt ist,
der sich über
die gesamte Länge
der Werkzeugmaschine erstreckt und gegenüber der Grundplatte 2 aufgeständert ist.
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Der
Ladewagen 7 kann entlang dieser Führungen 14 soweit
hin und her verfahren werden, dass in der Aufnahme/Ablage-Position
sich die Ladearme 35 oberhalb des Förderbandes 47 befinden,
und damit in Längsrichtung 10 außerhalb
der Werkzeugmaschine 40, während der Ladewagen 7 auch
in dieser Position sich noch innerhalb der Werkzeugmaschine 40 befindet.
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Wie 2a zeigt
ist zu diesem Zweck der Ladewagen 7 am oberen Ende in Richtung
auf die Ladearme 35 gegenüber dem unteren Ende verlängert, und
im selben Maß auch
die obere Ladeführung 14a,
um eine möglichst
große
obere Führungslänge zu bewirken.
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In
der Beladeposition, die in 2b dargestellt
ist, ist demgegenüber
der Ladewagen 7 soweit nach rechts verfahren, dass sich
die Ladearme 35a, b im Längenbereich des Arbeitsraumes 37 befinden, also
ein an einem der Ladearme 35 gehaltenes unbearbeitetes
oder bearbeitetes Werkstück
von dem entsprechenden Ladearm 35 auf Drehmitte 20 im
Arbeitsraum 37 abgelegt werden kann.
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Zu
diesen Zwecken sind die Ladearme 35 einzeln und unabhängig voneinander
um die Schwenkachse 36 verschwenkbar, und zwar – wie 1 zeigt – von einer
oder auch zwei tiefliegenden Ablage-Positionen aus, in welcher diese
Ladearme das von ihnen gehaltene Werkstück 50 entweder auf Drehmitte 20 halten
oder auf dem Förderband 47 ablegen,
zu einer Transportposition, in der der Ladearm 35 sehr
steil, annähernd
vertikal, steht und sich dadurch vollständig, also zusammen mit dem
von ihnen gehaltenen Werkstück 50,
innerhalb des Querschnittes des Ladewagens 7 befindet.
Der Ladewagen 7 besitzt deshalb einen hochkant stehenden
schlanken Querschnitt, und ist vor dem Arbeitsraum 37 in Längsrichtung
verfahrbar.
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Abseits
des Längenbereiches
des Arbeitsraumes 37 befindet sich zwischen dem Verfahrweg, also
Querschnittsbereich des Ladewagens 7, und dem Rest der
Werkzeugmaschine, insbesondere deren Arbeitsraum 37, eine
Zwischenabdeckung 22, um das Aufprallen von Verschmutzungen
etc. auf dem Ladewagen 7 und/oder den Ladearmen, Greifern,
Werkstücken
zu vermeiden.
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Der
Ladewagen 7 verfährt
dabei noch innerhalb der Frontabdeckungen 39 der Werkzeugmaschine 40,
die – wie 1 zeigt – aus mehreren
in Längsrichtung
verschiebbaren Paneelen besteht. Diejenige Frontabdeckung 39,
die im geschlossenen Zustand der Frontabdeckung sich direkt vor
dem Arbeitsraum 37 befindet, weist dabei in aller Regel
ein Fenster 41 auf, durch welches der Bediener den Arbeitsraum 37 und
das Werkstück
darin beobachten kann, wie in 1 angedeutet.
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Bei
der in den Figuren dargestellten Ausführungsform ist nur ein Ladewagen 7 mit
zwei Ladearmen 35a, b und dementsprechend zwei Greifern 32a, b
vorhanden. Damit ist es möglich,
zum Werkstückwechsel
an der in 2a dargestellten Aufnahmeposition
mittels des Ladearmes 35a ein unbearbeitetes Werkstück vom Förderband 47 aufzunehmen.
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Sobald
beide Ladearme 35 in die in 1 nur für den Ladearm 35a dargestellte
Transportposition innerhalb des Querschnittes des Ladewagens 7 hochgeklappt
sind, wovon einer das rohe Werkstück 50 trägt, verfährt der
gesamte Ladewagen 7 mit den Ladearmen 35a, b in
die in der 2b dargestellte Beladeposition.
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Der
Ladearm 35b schwenkt nach unten und ergreift mit seinem
Greifer 32b ein zuvor bearbeitetes Werkstück auf Drehmitte 20,
und verschwenkt den Ladearm 35b hoch in die Transportstellung.
Anschließend
verfährt
der Ladewagen 7 eine geringe Strecke weiter in Längsrichtung,
so dass der andere Ladearm 35a, dessen Greifer 32a das
zuvor aufgenommene rohe Werkstück
trägt,
damit er dieses auf Drehmitte 20 in der Maschine im Arbeitsraum 37 ablegen
kann.
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Danach
wird auch dieser Ladearm 35a hochgeschwenkt in die Transportstellung,
in der sich nun beide Ladearme 35a, b befinden, so dass
der Ladewagen 7 nunmehr wiederum in Längsrichtung bis in die Ablade-/Aufnahmeposition
gemäß 2a verfahren
werden kann, in welcher der Ladearm 35b nach unten schwenkt
und das von ihm gehaltene, bearbeitete Werkstück auf dem Förderband 47 zum
Abtransport ablegt.
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Zu
diesem Zweck kann das Förderband 47 selbstverständlich auch
aus zwei parallel nebeneinander getrennten Förderbändern bestehen, von denen das
eine die Rohteile anliefert und das andere die Fertigteile abliefert.
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Ebenso
können
die Relativpositionen der Ladearme 35a, b zueinander und/oder
zu dem Ladewagen 7 zum Ausgleich von Längen-Differenzen in Längsrichtung
variabel sein. Zusätzlich
kann die gesamte Schwenkachse 36 mit den daran befindlichen Ladearmen 35 um
eine Klappachse 46, die in Querrichtung zur Längsrichtung 10 verläuft, relativ
zum Ladewagen 7 geklappt werden.
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Dadurch
ist es möglich, – vor allem
in einer zu diesem Klappvorgang abgestimmten Schwenkbewegung der
Ladearme 35a, b – die
gesamte Schwenkachse samt den Ladearmen von einer Stirnseite auf
die andere Stirnseite des Ladewagens 7 herum zu klappen,
was für
anders gelagerte Anwendungsfälle
von Vorteil sein kann.
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Während in 1 nur
ein Schwenkwinkel der Ladearme von etwas über 100° zwischen der Transportposition
und der Ablage-/Aufnahmeposition vorhanden ist, können die
Ladearme auch beim Hochschwenken in die Transportposition darüber hinaus
verschwenkbar gestaltet sein, um in einer gegenüber der Ablage-/Aufnahmeposition,
die in Tiefenrichtung der Maschine zum Arbeitsraum 37 hinweist,
in Gegenrichtung, also außerhalb,
nämlich
vor, dem Querschnitt der Werkzeugmaschine liegt, um dort Werkstücke z. B.
in einer Meßvorrichtung,
einer Reinigungsvorrichtung oder auch einer weiteren Bearbeitungsstation
ablegen bzw. aufnehmen zu können,
wie durch die zusätzliche
Ablage 51 angedeutet, welche als Zwischenposition zur späteren Ablage
auf dem Förderband 47 verwendet
werden kann.
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Dadurch,
dass die gesamte Ladevorrichtung 44 Bestandteil der Werkzeugmaschine 40 ist,
also wie das Bett 1 auf der Grundplatte 2 montiert
ist, kann die gesamte Werkzeugmaschine 40 zusammen mit der
Ladevorrichtung an dem in 1 symbolisch
angedeuteten Haken 49 aufgehängt und als sog. „Haken-Maschine" im komplett vormontierten
Zustand transportiert werden.
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In 1 ist
ferner im Bereich der oberen Ladeführung 14a das Schwert 42 zu
erkennen, welches aus einer vertikal stehenden, in Längsrichtung 10 verlaufenden
Platte besteht, welche fest mit dem Gehäuse des Ladewagens 7 verbunden
ist und von diesem nach oben abragt, und in welchem die Motore zum
Bewegen der Ladearme 35, Schwenkachse 36 und/oder
Greifer 32 angeordnet sind.
-
1 läßt erkennen,
dass der Antrieb des Ladewagens 7 mittels eines oder mehrerer
quer zur Längsrichtung
versetzter Zahnriemen 43 erfolgt, der – in der Frontansicht der 2 betrachtet – zwischen Umlenkrollen am
linken und rechten Ende der Werkzeugmaschine umläuft und angetrieben wird, wobei ein
Trum des Zahnriemens mit dem Schwert 42 fest verbunden
ist.
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Die
Teile des Zahnriemens abseits des Schwertes 42 dienen gleichzeitig
als Abdichtung des Raumes, in welchem der Ladewagen 7 läuft, nach oben,
um dort ein Austreten von Verschmutzungen zu vermeiden, denn in
Längsrichtung 10 muss
hierfür eine
schlitzförmige Öffnung vorhanden
sein, durch welche sich das Schwert 42 nach oben aussen
aus den Abdeckungen der Werkzeugmaschine hinaus erstreckt. Dies
ist notwendig, da von aussen durch das Schwert 42 hindurch
in das Innere des Ladewagens 7 Leitungen zur Zufuhr von
Energie und/oder Steuersignalen verlegt sind, die außerhalb
des Raumes des Ladewagens 7. dann in Längsrichtung wie bekannt mittels
Kabelschleppvorrichtungen in Längsrichtung 10 mitbewegt
werden können.
-
- 1
- Bett
- 2
- Grundplatte
- 3
- Bettfüße
- 4
- Grundplattenfüße
- 5
- Grundgestell
- 6
- Durchgangsöffnung
- 7a,
b
- Ladewagen
- 8
- Frontseite
- 9
- Unterseite
- 10
- Längsrichtung
- 11a,
b, c
- Führungsabdeckung
- 12a,
b
- Führungsabdeckungen
- 13
- Rückseite
- 14a,
b
- Ladeführung
- 15
- Späneförderer
- 16
- Führungsschuh
- 17
- Kabelschleppvorrichtungen
- 18
- Schaltschränke
- 19
-
- 20
- Drehmitte
- 21
- Schaltschrankrahmen
- 22
- Zwischenabdeckung
- 23
- Laufsteg
- 24
- Spindelstock
- 25
- Reitstock
- 26
- Pinole
- 27
- Spannfutter
- 28a,
b
- oberer
Längsschlitten
- 28c
- unterer
Längsschlitten
- 29a,
b
- oberer
Längsschlitten
- 29c
- unterer
Querschlitten
- 30
- Querführungen
- 31
- Werkzeugrevolver
- 32
- Greifer
- 33
-
- 34
-
- 35
- Ladearm
- 36
- Schwenkachse
- 37
- Arbeitsraum
- 38
- Gehäuse
- 39
- Frontabdeckung
- 40
- Werkzeugmaschine
- 41
- Arbeitsraum-Fenster
- 42
- Schwert
- 43
- Zahnriemen
- 44
- Ladevorrichtung
- 45
- Führungen
- 46
- Klappachse
- 47
- Förderband
- 48a,
b
- Stirnseite
- 49
- Haken
- 50
- Werkstück
- 51
- zusätzliche
Ablage