DE19642042A1 - Ladevorrichtung für eine von einer Bereitstellung des Werkstücks aus zu beladene Bearbeitungsmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Ladevorrichtung für eine von einer Bereitstellung des Werkstücks aus zu beladende Bearbeitungsmaschine, bei welcher ein Ladeschlitten längs einer Führungsbahn zwischen einer der Bereitstellung zugeordneten Übergabeposition und einer der Bearbeitungsmaschine zuge­ ordneten Ladeposition gesteuert hin- und herbewegbar ist, und mit einem am Ladeschlitten quer zu dessen Bewegungsrichtung durch einen gesteuerten Antrieb beweglich angeordneten Werkstückgreifer, insbesondere für von oben zu ladende, automatische Bearbeitungsmaschinen.

Unter Bereitstellung wird jede geeignete Vorkehrung verstanden, die geeig­ net ist, mittels des Werkstückgreifers das Werkstück - oder im Falle von Mehrfachautomaten auch mehrere Werkstücke gemeinsam - zu ergreifen und in die für die Bearbeitung vorgesehene Position im Bereich der Bearbeitungs­ maschine zu überführen. Es kann sich beispielsweise um eine Bereitstel­ lungsposition im Verlauf eines dem Werkstücktransport dienenden, taktwei­ se angetriebenen Bandförderers oder um einen in die entsprechende Position überführten Werkstückspeicher handeln.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer von oben zu ladenden Bearbei­ tungsmaschine erläutert, ohne daß damit eine beschränkende Absicht ver­ bunden ist. Die mit der Erfindung erreichbaren Vorteile liegen insbesondere in der Reduzierung des Platzbedarfs und kommen auch zur Geltung, wenn die Bearbeitungsmaschine in anderer Richtung zu beladen ist oder beispiels­ weise der vom Schlitten zurückzulegende Weg nicht - wie nachfolgend noch beschrieben - horizontal und/oder geradlinig verläuft.

Automatische Bearbeitungsmaschinen sind vorzugsweise allseits bis auf eine der Zuführung und Entnahme der Werkstücke dienende Ladeöffnung ge­ kapselt, um die Sicherheit zu verbessern, gegebenenfalls eingesetzte Kühl­ flüssigkeit und anfallende Späne zurückzuhalten und die Geräuschentwick­ lung zu dämmen. Die Ladeöffnung ist derart angeordnet, daß nach dem Stillstand des Ladeschlittens in der Ladeposition der Werkstückgreifer mit dem Werkstück mit einer geradlinigen Bewegung durch die Ladeöffnung bis in eine Bearbeitungsposition überführbar ist, in der das Werkstück in der zur Bearbeitung geeigneten Lage gegenüber dem Bearbeitungswerkzeug ausge­ richtet ist. Bei von oben zu ladenden Bearbeitungsmaschinen muß der Werk­ stückgreifer dabei eine Vertikalbewegung ausführen.

Bei bekannten Ladevorrichtungen ist zur Durchführung dieser Vertikalbe­ wegung eine den Werkstückgreifer tragende Vertikaleinheit am Schlitten ge­ lagert, die im wesentlichen einen vertikal beweglich am Schlitten gelagerten Hubarm aufweist. Bei großen Hüben und großräumigen Maschinenverklei­ dungen ist wegen der nach oben fahrenden Vertikaleinheit immer eine große Raumhöhe erforderlich, zugleich ist wegen des aus der Vertikalführung der Vertikaleinheit nach unten herausragenden Werkstückgreifers auch ein relativ großer vertikaler Abstand des Ladeschlittens von der Maschinenverkleidung nicht zu vermeiden. Aufgrund der Linearbewegung zwischen Ladeschlitten und Vertikaleinheit werden die Versorgungs- und Steuerleitungen extern in­ stalliert, was die Reinigung der Vorrichtung erschwert, die Gefahr von Be­ schädigungen erhöht und auch vom Design her störend ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Ladevorrichtung der eingangs genannten Art so auszugestalten, daß der Platzbedarf, insbesondere die Aus­ dehnung in Richtung der Ladebewegung des Werkstückgreifers, wesentlich reduziert wird, wobei zugleich die Voraussetzung für eine vorteilhaftere An­ ordnung der Versorgungs- und Steuerleitungen geschaffen werden soll.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht darin, daß zwischen dem Ladeschlitten und dem Werkstückgreifer ein zweiteiliger Schwenkarm angeordnet ist, dessen erster Teilarm um eine erste, quer zur Relativbewegung zwischen La­ deschlitten und Werkstückgreifer verlaufende Achse verschwenkbar am Ladeschlitten gelagert ist, und dessen zweiter Teilarm um eine zur ersten Achse parallele zweite Achse verschwenkbar am von der ersten Achse abgewandten Ende des ersten Teilarms gelagert ist, daß der Werkstück­ greifer am von der zweiten Achse abgewandten Ende des zweiten Teilarms gelagert ist und daß zwischen dem Ladeschlitten und dem zweiten Teilarm eine Getriebeverbindung besteht, die geeignet ist, während der Bewegung des Schwenkarms um die erste Achse den zweiten Teilarm durch Schwen­ kung um die zweite Achse stets parallel zu sich selbst zu halten.

Durch diese Gestaltung knickt der Schwenkarm ein, wenn der Werkstück­ greifer von der Bereitstellung oder von der Bearbeitungsmaschine entfernt wird, wodurch sich bereits die erforderliche Bauhöhe wesentlich reduziert. Da zwischen den Ladeschlitten und der durch den Schwenkarm gebildeten Vertikaleinheit keine lineare Bewegung, sondern eine Schwenkbewegung stattfindet und auch die beiden Teilarme nur eine Schwenkbewegung zu­ einander ausführen, können im Bereich der Drehachsen die Versorgungs- und Steuerleitungen intern zwischen den einzelnen, zueinander beweglichen Tei­ len geführt werden, so daß freiliegende, äußere Leitungen vermieden werden können. Außerdem können sich die Bewegungsphasen des Ladeschlittens und des Werkstückgreifers zeitlich überdecken, wodurch die Taktzeiten ge­ senkt werden können. Dabei besteht insbesondere bei beengten Raumver­ hältnissen eine zweckmäßige Ausgestaltung darin, daß eine Steuerung zur Interpolation der Linearbewegung des Ladeschlittens mit der Schwenkbe­ wegung des Schwenkarms vorgesehen ist, die geeignet ist, eine geradlinige Bewegung des Werkstückgreifers zu erzeugen.

Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung besteht darin, daß der zweite Teil­ arm in Richtung der zweiten Achse soweit gegenüber dem ersten Teilarm versetzt ist, daß der erste Teilarm außerhalb des Schwenkbereichs des zwei­ ten Teilarms liegt. Dadurch kann der Raumbedarf weiter verringert werden. Diese Wirkung wird noch dadurch verbessert, wenn gemäß einem weiteren sehr vorteilhaften Merkmal der Werkstückgreifer derart am zweiten Teilarm angebracht ist, daß der erste Teilarm außerhalb des Schwenkbereichs des Werkstückgreifers liegt. Dadurch kann der erste Schwenkarm einen Schwenkbereich von zumindest annähernd 360° bestreichen und dadurch die zweite Achse durch einen Scheitelpunkt bewegen, der auf der von der Bereitstellung bzw. der Bearbeitungsmaschine abgewandten Seite der Füh­ rungsbahn liegt.

Dies wiederum ermöglicht es, daß nach einer anderen vorteilhaften Ausfüh­ rungsform der zweite Teilarm in der Übergabeposition und der Ladeposition des Ladeschlittens und bei seiner der Bereitstellung bzw. der Bearbeitungs­ maschine jeweils angenäherten Endstellung, gegenüber der Führungsbahn einen sich in Richtung der Bewegung auf die jeweils erreichte Endposition des Ladeschlittens öffnenden, spitzen Winkel einschließt. Dies hat den Vorteil, daß die Bewegungslänge des Ladeschlittens kürzer sein kann als bei einer linear beweglichen Vertikaleinheit, und zwar um den Abstand zwi­ schen den beiden Endstellungen, die der Werkstückgreifer einnimmt, nach­ dem er sich über den genannten Scheitelpunkt von einer Endstellung in die andere Endstellung bewegt hat.

Eine weitere zweckmäßige Ausführungsform besteht darin, daß konzentrisch zur ersten Achse eine mit dem Ladeschlitten fest verbundene erste Zahnrie­ menscheibe und konzentrisch zur zweiten Achse eine mit dem zweiten Teil­ arm fest verbundene zweite Zahnriemenscheibe angeordnet ist und daß bei­ de Zahnriemenscheiben durch einen Zahnriemen verbunden sind, wobei vor­ zugsweise die Zahnriemenscheiben auf Hohlwellen angeordnet sind, die als Durchführung für die Versorgungs- und Steuerleitungen dienen.

Anhand der nun folgenden Beschreibung eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels der Erfindung wird diese näher erläutert.

Es zeigt:

Fig. 1 eine schematische Seitenansicht eines erfindungsgemäß ausge­ stalteten Ladeportals mit einem Ladeschlitten in beiden Endposi­ tionen,

Fig. 2 eine schematische Ansicht in Richtung des Pfeils II in Fig. 1,

Fig. 3 einen im Maßstab vergrößerten Axialschnitt durch die Lagerung des Schwenkarms am Ladeschlitten und den Schwenkantrieb des Schwenkarms und

Fig. 4 eine der Fig. 3 ähnliche Schnittansicht der Gelenkverbindung zwischen dem ersten und dem zweiten Teilarm des Schwenk­ arms.

Die Fig. 1 und 2 zeigen eine erfindungsgemäß ausgestaltete Ladevorrichtung in der Form eines Ladeportals 10, das den nur schematisch durch die Linie 12 gezeigten Umrissen einer automatischen Bearbeitungsmaschine 14 ange­ paßt ist und den Transportweg zwischen einer Bereitstellung 16 für das Werkstück und der Bearbeitungsmaschine 14 bildet. Dieses Ladeportal 10 umfaßt eine balkenförmige, horizontale Führungsbahn 18, auf der ein Lade­ schlitten 20 zwischen einer in Fig. 1 rechts gezeigten Übernahmeposition A und einer links gezeigten Ladeposition B beweglich ist. Diese Bewegung wird durch einen von einer nicht gezeigten zentralen Steuereinheit aus gesteu­ erten Antriebsmotor 22 (Fig. 2) erzeugt.

Der Ladeschlitten 20 trägt einen weiteren Antriebsmotor 24 der zum Antrieb einer um eine Achse 26 (Fig. 3) drehbaren Zahnriemenscheibe 28 dient, die über einen Zahnriemen 30 mit einer Zahnriemenscheibe 32 verbunden ist, die drehfest mit einem ersten Teilarm 34 eines insgesamt mit 36 bezeichneten, zweiteiligen Schwenkarms verbunden ist.

Soweit Zahnriemenscheiben und Zahnriemen erwähnt werden, geschieht dies nur stellvertretend für äquivalente Maschinenelemente, insbesondere können sie durch Kettenräder bzw. Ketten ersetzt werden.

Zur Lagerung des Schwenkarms 36 dient eine drehfest mit dem Ladeschlit­ ten 20 verbundene Hohlwelle 38 mit einer zur Achse 26 parallelen Achse 40, auf der die Zahnriemenscheibe 32 und der mit ihr verbundene Teilarm 34 über Wälzlager 42 und 44 gelagert sind. Die Hohlwelle 38 dient auch zur Einführung von Versorgungs- und Steuerleitungen 46 in den Schwenkarm 36. Innerhalb des Schwenkarms 36 sitzt drehfest eine weitere Zahnrie­ menscheibe 48 auf dem Ende der Hohlwelle 38.

An dem von der Hohlwelle 38 abgewandten Ende des ersten Teilarms 34 Fig. 4) befinden sich Wälzlager 50 und 52 mit einer zur Achse 40 parallelen Achse 53, die zur Lagerung einer zur Hohlwelle 38 parallelen Hohlwelle 54 dienen, die drehfest mit dem zweiten Teilarm 56 des Schwenkarms 36 und einer Zahnriemenscheibe 58 verbunden ist, die über eine Durchbrechung 60 vom Inneren des ersten Teilarms 34 aus zugänglich ist. Die beiden Zahnriemenscheiben 32 und 58 sind durch einen Zahnriemen 62 verbunden. Auch die Hohlwelle 54 dient zur Durchführung von Versorgungs- und Steuer­ leitungen 46. Am freien Ende des zweiten Teilarms 56 ist ein Werkstück­ greifer 64 mit Spann- und Greifzangen angebracht. Gezeigt ist eine Aus­ führungsform, bei der auf einer horizontalen Rotationsachse zwei um 90° versetzte Spannzangen angeordnet sind. Dies erlaubt es, mit einer Spann­ zange das fertig bearbeitete Werk-stück aufzunehmen und nach einer Dre­ hung das von der zweiten Spannzange herangeführte Werkstück in die Bearbeitungsmaschine einzulegen.

Der zweite Teilarm 56 und der von ihm getragene Werkstückgreifer 64 sind in axialer Richtung soweit gegenüber dem ersten Teilarm 34 versetzt, daß der zweite Teilarm 56 den ersten Teilarm 34 überstreichen kann, wie dies in den Fig. 1 und 2 dargestellt ist.

Der zweite Teilarm 56 befindet sich stets in einer vertikalen Ausrichtung. Dies wird durch den Zahnriementrieb 48, 58, 62 erreicht der jede Schwenk­ bewegung des ersten Teilarms 34 gegenüber dem Ladeschlitten 20 in eine gegenläufige Schwenkbewegung des zweiten Teilarms 56 gegenüber dem ersten Teilarm 34 umsetzt.

In der zur Übernahme des Werkstücks von der Bereitstellung 16 bestimmten Stellung und der zum Einlegen des Werkstücks in die Bearbeitungsmaschine 14 bestimmten Stellung ist der erste Teilarm 34 in eine Stellung geschwenkt, in der sein mit dem zweiten Teilarm 56 verbundenes Ende der Bereitstellung 16 bzw. der Bearbeitungsmaschine 14 am nächsten liegt. Dabei ist die An­ ordnung aber so getroffen, daß der erste Teilarm 34 jeweils einen spitzen Winkel mit der Führungsbahn 18 einschließt, der sich jeweils in der Richtung öffnet, in der der Ladeschlitten 20 sich in die der Bereitstellung 16 zugeord­ nete Übernahmeposition A bzw. die der Bearbeitungsmaschine 14 zugeord­ nete Ladeposition B bewegt hat. Zwischen diesen beiden Stellungen des ersten Teilarms 34 muß er eine Schwenkbewegung durchführen, bei welcher sein mit dem zweiten Teilarm 56 verbundenes Ende den oberen Scheitel­ punkt seiner Bewegungsbahn über der Achse 40 durchläuft. In den beiden genannten Stellungen des ersten Teilarms 34 ist die Hohlwelle 54 jeweils in horizontaler Richtung gegenüber der Achse 40 um einen Abstand a versetzt und aus Fig. 1 ist ersichtlich, daß die Bewegungsstrecke des Ladeschlittens 20 längs der Führungsbahn 18 um die Strecke 2a kürzer ist als der Abstand zwischen den beiden Positionen, die die Hohlwelle 54 in den Positionen A und B des Ladeschlittens 20 einnimmt, wobei ein zusätzlicher Zeitgewinn dadurch erreichbar ist, daß sich die Schwenkbewegung des Schwenkarms 36 und die Linearbewegung des Ladeschlittens 20 überlagern können. Zu­ mindest in der Endphase dieser Bewegungen kann durch Interpolation der Linearbewegung und der Schwenkbewegung eine exakte Vertikalbewegung des Werkstückgreifers 64 erreicht werden.

Da sich der Werkstückgreifer 64 bis über die Unterkante der Führungsbahn 18 anheben läßt, kann die Führungsbahn 18 mit sehr geringem Abstand über der Bearbeitungsmaschine 14 angeordnet werden. Hierdurch und durch den nur vom ersten Teilarm 34 bestimmten Bedarf an vertikalem Bewegungsraum kann die Ladevorrichtung äußerst platzsparend eingesetzt werden. Da sich außerdem die Horizontal- und die Vertikalbewegung zeitlich überlagern lassen, kann auch die Taktzeit bei der Bearbeitung der Werkstücke ver­ bessert werden.

Claims (8)

1. Ladevorrichtung für eine von einer Bereitstellung (16) des Werk­ stücks aus zu beladende Bearbeitungsmaschine (14), bei welcher ein Lade­ schlitten (20) längs einer Führungsbahn (18) zwischen einer der Bereitstel­ lung (16) zugeordneten Übergabeposition (A) und einer der Bearbeitungsma­ schine (14) zugeordneten Ladeposition (B) gesteuert hin- und herbewegbar ist, und mit einem am Ladeschlitten (20) quer zu dessen Bewegungsrichtung durch einen gesteuerten Antrieb beweglich angeordneten Werkstückgreifer (64), insbesondere für von oben zu ladende, automatische Bearbeitungsma­ schinen (14), dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Ladeschlitten (20) und dem Werkstückgreifer (64) ein zweiteiliger Schwenkarm (36) angeordnet ist, dessen erster Teilarm (34) um eine erste, quer zur Relativbewegung zwischen Ladeschlitten (20) und Werkstückgreifer (64) verlaufende Achse (40) verschwenkbar am Ladeschlitten (20) gelagert ist, und dessen zweiter Teilarm (56) um eine zur ersten Achse (40) parallele zweite Achse (53) verschwenkbar am von der ersten Achse (40) abgewandten Ende des ersten Teilarms (34) gelagert ist, daß der Werkstückgreifer (64) am von der zweiten Achse (53) abgewandten Ende des zweiten Teilarms (56) gelagert ist, und daß zwischen dem Ladeschlitten (20) und dem zweiten Teilarm (56) eine Getriebeverbindung (48, 58, 62) besteht, die geeignet ist, während der Be­ wegung des Schwenkarms (36) um die erste Achse (40) den zweiten Teilarm (56) durch Schwenkung um die zweite Achse (53) stets parallel zu sich selbst zu halten.

2. Ladevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der ersten Achse (40) und der zweiten Achse (53) Durchführun­ gen für im Schwenkarm (36) verlaufende Steuer- und Versorgungsleitungen (46) angeordnet sind.

3. Ladevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Steuerung zur Interpolation der Linearbewegung des Ladeschlittens (20) mit der Schwenkbewegung des Schwenkarms (36) vorgesehen ist, die geeignet ist, eine geradlinige Bewegung des Werkstück­ greifers (64) zu erzeugen.

4. Ladevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß der zweite Teilarm (56) in Richtung der zweiten Achse (53) soweit gegenüber dem ersten Teilarm (34) versetzt ist, daß der erste Teilarm (34) außerhalb des Schwenkbereichs des zweiten Teilarms (56) liegt.

5. Ladevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß der Werkstückgreifer (64) derart am zweiten Teilarm (56) angebracht ist, daß der erste Teilarm (34) außerhalb des Schwenkbereichs des Werkstückgreifers (64) liegt.

6. Ladevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß der zweite Teilarm (56) in der Übergabeposition (A) und der Ladeposition (B) des Ladeschlittens (20) und bei seiner der Bereitstellung (16) bzw. der Bearbeitungsmaschine (14) jeweils angenäherten Endstellung, gegenüber der Führungsbahn (18) einen sich in Richtung der Bewegung auf die jeweils erreichte Endposition (A, B) des Ladeschlittens (20) öffnenden, spitzen Winkel einschließt.

7. Ladevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß konzentrisch zur ersten Achse (40) eine mit dem Ladeschlitten (20) fest verbundene erste Zahnriemenscheibe (32) und kon­ zentrisch zur zweiten Achse (53) eine mit dem zweiten Teilarm (56) fest verbundene zweite Zahnriemenscheibe 58) angeordnet ist und daß beide Zahnriemenscheiben (32, 58) durch einen Zahnriemen (62) verbunden sind.

8. Ladevorrichtung nach den Ansprüchen 2 und 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Zahnriemenscheiben (32, 58) auf Hohlwellen (38, 54) an­ geordnet sind, die als Durchführung für die Versorgungs- und Steuerlei­ tungen (46) dienen.