DE102004037879A1

DE102004037879A1 - Schiebegreifer

Info

Publication number: DE102004037879A1
Application number: DE102004037879A
Authority: DE
Inventors: Wolf-Dietrich Voss; Otmar Ritz
Original assignee: Boehringer Werkzeugmaschinen GmbH
Current assignee: MAG IAS GmbH Eislingen
Priority date: 2003-08-14
Filing date: 2004-08-04
Publication date: 2005-03-17
Anticipated expiration: 2024-08-05
Also published as: DE102004037879B4

Abstract

Damit die Ladevorrichtung der Werkzeugmaschine deren Hauptzeit nicht reduziert und dennoch kostengünstig hergestellt werden kann, ist die Ladevorrichtung Bestandteil der Maschine und wird zusammen mit dieser vormontiert und ausgeliefert und teilt sich auf konstruktive Elemente, wie etwa Führungen, mit der Werkzeugmaschine. Die Hauptzeit wird nicht reduziert, indem die Ladevorrichtung nach dem Beladevorgang nur aus dem Arbeitsraum, nicht aber aus dem Bereich der gesamten Werkzeugmaschine herausverfahren werden muss, damit die Bearbeitung beginnen kann.

Description

I. Anwendungsgebiet
Die Erfindung betrifft Werkzeugmaschinen, insbesondere Drehmaschinen, und deren Be- und Entladung mit Werkstücken.
II. Technischer Hintergrund
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:
Ladevorrichtung:
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 Portals 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.
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.

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, sowie eine fehlende untere Führung der Ladevorrichtung.
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.
Pick-up-Maschine:
Hierbei sind die Baugruppen der Werkzeugmaschine, die die Werkstücke während der Bearbeitung aufnehmen bzw. halten, bei einer Drehmaschine also beispielsweise das Backenfutter der einen oder mehreren Werkstückspindel und/oder der Gegenspindel – so verfahrbar, dass sie vom Arbeitsraum zu der Ablage-/Aufnahmeposition des Werkstückes auf dem anliefernden z.B. Transportband hin bewegt werden können.
Das Werkstück wird also außerhalb des Arbeitsraumes von z. B. dem Backenfutter der Werkstückspindel aufgenommen, in den Arbeitsraum verbracht und dort drehend angetrieben gehalten. Im Gegensatz zur üblichen Drehmaschine sind dafür im Arbeitsraum die einzelnen Werkzeuge, z. B. Drehstähle, unbeweglich angeordnet und das Werkstück wird mit Hilfe der verfahrbaren Werkstückspindel in die richtige Relativposition zum Drehstahl während der Bearbeitung verbracht.
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 müssen und zusätzlich wurden bisher keine Verknüpfungen von hintereinander in einer Fertigungslinie arbeitenden Maschinen durch Pick-up-Maschinen realisiert.

III. Darstellung der Erfindung

a) Technische Aufgabe

Es ist daher die Aufgabe gemäß der Erfindung, eine automatische Ladevorrichtung zu schaffen, die die Hauptzeit der Maschine möglichst wenig reduziert und trotz geringer Gestehungskosten eine einfache stabile Maschinenkonstruktion bei geringem Bau- und Montageaufwand ermöglichen, trotz Verkettbarkeit von Maschinen.

b) Lösung der Aufgabe

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der Ansprüche 1, 13, 14, 42 und 44 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Durch das Anbringen mehrerer Aufnahmeelemente, insbesondere Greifer, an einem einzigen Ladearm, der schwenkbar oder auf andere Art und Weise zwischen einer Ablageposition im Arbeitsraum z. B. und einer Transportposition verlagerbar ist, wird einerseits nur ein einziger Ladearm benötigt, und andererseits ist die axiale Auskragung der Schwenkachse, die ansonsten von der Länge der aufzuneh menden Werkstücke abhängig ist und mit dieser im Faktor zwei mit wächst, so dass sich eine stabilere Konstruktion ergibt.

Durch das Anordnen von insbesondere zwei Greifern ist bei optimal niedrigem Gewicht ein Wechsel eines fertig bearbeiteten Werkstückes gegen ein Rohteil möglich, bei weiteren Zwischenschritten wie Anlaufen einer Messstation, Ablängstation etc. kann auch das Anordnen von mehr als zwei Greifern sinnvoll sein.

Dabei sind entweder die einzelnen Greifer gegenüber dem Ladearm in dessen Längsrichtung verfahrbar, um die gewünschte Sollposition (Drehmitte bzw. Ablage auf der Zu- und Abfördereinrichtung) einnehmen zu können, oder die Aufnahmelemente, im folgenden immer als Greifer bezeichnet (ohne dies hierauf zu beschränken), sind im festen Abstand zueinander an dem teleskopierbaren Teil des Ladearmes angeordnet.

Auch die Anordnung der Greifer an der gleichen Längsposition, nämlich insbesondere am freien Ende des Schwenkarmes, jedoch in unterschiedlichen Winkelstellungen zueinander ist möglich, die dann entweder separat für jeden Greifer oder gemeinsam für die gesamte Greifereinheit veränderbar ist, wodurch erreicht wird, dass immer nur einer der gewünschten Greifer in Richtung Sollposition vom Schwenkarm aus abragt.

Die Schwenkachse der Greifer gegenüber dem Ladearm kann dabei quer zum Ladearm, insbesondere parallel zur Schwenkachse des Schwenkarmes, liegen oder auch in Längsrichtung des Ladearmes.

Bei einem teleskopierbaren Ladearm besitzt dieser vorzugsweise nur zwei anfahrbare Positionen, am einfachsten realisiert durch zwei Anschläge, zwischen denen das teleskopierbare Teil hin und her verfahrbar ist.

Zusätzlich kann der Abstand der Greifer auf dem Ladearm zueinander variiert werden, nicht unbedingt automatisch, sondern manuell, um eine Grobverstellung bei sich krass ändernden Werkstückabmessungen vornehmen zu können.

Das Verschwenken des Ladearmes und ebenso das Öffnen und Schließen der Greifer bzw. Teleskopieren des Ladarmes oder Verschwenken der Greifer gegenüber dem Ladearm wird vorzugsweise NC-gesteuert durchgeführt.

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.

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.

Wenn die Ladevorrichtung und der Rest der Werkzeugmaschine sich Komponenten wie Grundgestell, Führungen und/oder Abdeckungen teilen, werden das Gewicht und der konstruktive Aufwand sowie der Preis niedrig gehalten.

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 Grei fer 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.

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.

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 vertikale 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.

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.

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.

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.

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.

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 Greifern am vorderen freien Ende bestehen, deren Armteile relativ zueinander um unterschiedliche Achsen bewegbar sind, wobei im Extremfall sogar die Längsverfahrbarkeit des Ladewagens verzichtbar ist.

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 so stabil ausgebildet sein müssen, dass ein bei hoher Dreh zahl davon fliegendes Werkstück oder auch Werkzeug diese Frontabdeckungen dennoch nicht durchschlagen kann.

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.

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.

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.

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.

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 so genannte Schwert, auf, welches dick genug ist, um im Inneren dieses Schwertes die Leitungen für die entsprechenden Medien zu verlegen.

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.

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.

Das Funktions-Trumm, 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-Trumm des z.B. Zahnriemens gleichzeitig als Abdichtung des Schlitzes gegen Hindurchtreten der Verschmutzung dient.

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.

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.

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. Dadurch können Werkzeugmaschinen kostengünstig nach einem Baukastensystem nach Wunsch des Kunden mit oder ohne integrierte Ladevorrichtung erstellt werden.

Als weiterer Vorteil können – vor allem wenn der Ladearm teleskopierbar ausgestaltet ist- viele unterschiedliche Greif- und Ablagepositionen, sowohl innerhalb als auch außerhalb des Arbeitsraumes vom Greifer angefahren werden.

Dies ermöglicht es auch, z. B. innerhalb des Arbeitsraumes spezielle Bearbeitungspositionen für das Werkstück anzufahren, beispielsweise eine Abläng-Station, indem ein im Arbeitsraum fest montierter Klemmhalter für das Werkstück in einer unkritischen Position, beispielsweise unterhalb des Spindelstocks oder Spannfutters, angeordnet ist. Der Greifer kann dort ein Werkstück ablegen, welches dann in den Klemmhalter so aufgenommen wird, dass es mit dem abzulängenden Ende in axiale Richtung z. B. über das freie Ende des Spannfutters vorsteht, jedenfalls von dem notwendigen Werkzeug, in der Regel einem angetriebenen Werkzeug wie etwa einem Scheibenfräser, erreicht werden kann.

Auch eine Verkettung von Werkzeugmaschinen ist mit Hilfe der integrierten Ladevorrichtungen möglich, wobei je nach Ausführungsform des Ladearmes zwei oder auch nur ein Ladearm pro Maschine benötigt werden.

Die armförmig vom Ladewagen auskragende Schwenkachse für den Ladearm befindet sich vorzugsweise auf oder knapp oberhalb der Position des in der Bearbeitung befindlichen Werkstückes innerhalb des Laderaumes, also bei Drehma schinen oberhalb der Drehmitte, beabstandet entsprechend der Größe des Greifers.

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.

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 innerhalb oder außerhalb des Arbeitsraumes der Maschine 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.

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.

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:
Die Fördervorrichtungen, insbesondere Förderbänder, zum Antransport der Rohteile und Abtransport der Fertigteile können dabei entweder in Längsrichtung der Maschine (Richtung der Rotationsachse des Werkstückes) verlaufen, wobei dann die Werkstücke vorzugsweise – sofern die Greifer nicht drehbar ausgebildet sind – in Längsrichtung der Förderbänder auf diesen abgelegt werden, oder quer zur Längsrichtung der Maschine verlaufen, wobei dann die Werkstücke vorzugsweise quer zur Laufrichtung der Förderbänder darauf angeordnet werden. Mit einer solchen Vorrichtung lassen sich die Nebenzeiten der Maschine besonders stark reduzieren, etwa durch folgenden Ladezyklus, indem

– zum Neubeladen der Werkzeugmaschine der in der Transportposition befindliche Ladearm in seinem einen Greifer das nächste Rohteil trägt,
– der Ladewagen in die der Werkstückbearbeitungsposition entsprechende Position verfahren wird,
– der Schwenkarm in die Fertigteil-Aufnahmestellung verschwenkt wird in einen solchen Teleskopier-Zustand, dass der freie Greifer das in der Maschine befindliche Fertigteil ergreifen kann,
– Zurückfahren der maschinenseitigen Werkstückspannmittel vom Werkstück,
– Verändern des Teleskopier-Zustandes des Schwenkarmes so, dass der mit dem nächsten Rohteil beladene Greifer das Rohteil in die Werkstückaufnahmeposition innerhalb der Werkzeugmaschine bewegt,
– Kontaktieren der maschinenseitigen Spannmittel am neuen Rohteil,
– lösen des Greifers
– Zurückschwenken des Schwenkarmes mit dem Fertigteil im anderen Greifer in die Transportstellung,
– Verfahren des Ladewagens zur Fördervorrichtung für Fertigteile,
– Ablegen des Fertigteiles auf dem Förderband gegebenenfalls unter Veränderung des Teleskopier-Zustandes des Ladearmes und
– Verlagern des anderen Greifers zur Fördervorrichtung, insbesondere Förderband für die Rohteile, insbesondere unter Längsverfahrung des Ladewagens und/oder ändern des Teleskopier-Zustandes des Schwenkarmes und/oder Verschwenken des Ladearmes um die Schwenkachse.

Sofern die Werkstücke in einer Position auf den Fördervorrichtungen abgelegt bzw. von diesen aufgenommen werden, die nicht mit der Einlegeposition der Werkzeugmaschine übereinstimmt, muss dazwischen ein Verdrehen der Greifer gegenüber dem Schwenkarm, vorzugsweise um 90°, erfolgen.

Abhängig von Art und Anordnung der Fördervorrichtung, vor allem jedoch bei dichter Folge von Werkstücken der Fördervorrichtung, kann es zu einem Kollisionsproblem zwischen den beiden Greifern des Teleskoparmes und den Werkstücken auf dem Transportband kommen:
Wenn der das fertige Werkstück noch haltende Greifer dieses Werkstück auf dem Transportband ablegen will und sich zu diesem Zweck auf das Transportband herabsenkt, kann der andere, noch leere Greifer bereits mit einem Teil der Fördervorrichtung oder einem dort aufgebrachten Werkstück kollidieren.

Dies lässt sich vermeiden, indem beispielsweise die Ablage auf der Fördervorrichtung für das abzulegende oder zu ergreifende Werkstück über eine Hubstation gegenüber dem möglicherweise kollidierenden anderen Teil in Richtung des Greifers angehoben wird, wodurch der andere Greifer kollisionsfrei wird.

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.

e) Ausführungsbeispiele

Ausführungsformen gemäß der Erfindung sind im Folgenden beispielhaft näher beschrieben. Es zeigen:

1: die Werkzeugmaschine mit Ladevorrichtung im Querschnitt,

2: die Werkzeugmaschine mit Ladevorrichtung im Längsschnitt,

3: den teleskopierbaren Schwenkarm,

4: einen Schwenkarm mit daran drehbaren Greifern,

5: erfindungsgemäße Werkzeugmaschinen in der Aufsicht,

6: verkettete Werkzeugmaschinen,

7: einen Ladearm bei Längenausgleich, und

8: Zugriffsmöglichkeiten des Schwenkarmes.

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.
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 Spindel stock 20 ein Reitstock 25, der eine Pinole 26 trägt, jeweils auskragend von der vertikalen Frontseite des Bettes 1 aus nach vorne.
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.
Unterhalb der Drehmitte 20 ist eine weitere analoge Werkzeugeinheit mit einem unteren Längsschlitten 28c und einem unteren Querschlitten 29c sowie darauf angeordnetem Werkzeugrevolver angeordnet.
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.
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 den von dieser Schwenkachse 36 in Querrichtung abragenden Ladearm 35, an dessen freiem Ende sich zwei Greifer 32a bzw. b befinden.
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.
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.
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.
In der Beladeposition, die in 2b dargestellt ist, ist demgegenüber der Ladewagen 7 soweit nach rechts verfahren, dass sich der Ladearm im Längenbereich des Arbeitsraumes 37 befindet, also ein an dem Ladearm 35 gehaltenes unbearbeitetes oder bearbeitetes Werkstück von dem Ladearm 35 z.B. auf Drehmitte 20 im Arbeitsraum 37 abgelegt werden kann.
Zu diesen Zwecken ist der Ladearm 35 um die Schwenkachse 36 verschwenkbar, und zwar – wie 1 zeigt – von einer oder auch zwei tiefliegenden Ablage-Positionen aus, in welcher dieser Ladearm das von ihm 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 ihm 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.
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.
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.
Bei der in den Figuren dargestellten Ausführungsform ist nur ein Ladewagen 7 mit einem Ladearm 35 und zwei daran in Längsrichtung des Ladearmes 35 beabstandeten, in die gleiche Richtung abragenden, identischen Greifern 32a, b vorhanden. Damit ist es möglich, zum Werkstückwechsel an der in 2a dargestellten Aufnahmeposition mittels des Ladearmes 35a ein unbearbeitetes Werkstück 50 vom Förderband 47 aufzunehmen.
Sobald der Ladearm 35 mit beiden Greifern 35a, b in die in 1 dargestellte Transportposition innerhalb des Querschnittes des Ladewagens 7 hochgeklappt sind, wovon einer das rohe Werkstück 50 trägt, verfährt der gesamte Ladewagen 7 mit den Greifern 32, b in die in der 2b dargestellte Beladeposition.
Der Ladearm 35 schwenkt nach unten und ergreift mit seinem Greifer 32b ein zuvor bearbeitetes (in 2b nicht dargestelltes) Werkstück auf Drehmitte 20 im Arbeitsraum 37, wozu er in die entsprechende Teleskopierposition gebracht wird. Anschließend wird der Greifer 32b aus der Drehmitte wegbewegt, und der Greifer 32a, der das neue Rohteil hält, auf Drehmitte 20 gebracht, wofür z. B. lediglich die Teleskopierposition des Ladearmes 35 verändert werden muss, dagegen ein Verschwenken des Ladearmes 35 um seine Schwenkachse 36 nicht oder nur sehr geringfügig notwendig ist.
Erst nachdem der andere Greifer 32a das neue Rohteil abgegeben hat, wird der Ladearm 35 in die Transportstellung hochgeschwenkt, 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.
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.
Ebenso kann die Relativposition des Ladearmes 35 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.
Dadurch ist es möglich, – vor allem in einer zu diesem Klappvorgang abgestimmten Schwenkbewegung des Ladearmes 35 zu Schwenkachse 36 – die gesamte Schwenkachse 46 samt dem Ladearm 35 von einer Stirnseite auf die andere Stirnseite des Ladewagens 7 herum zu klappen, was für anders gelagerte Anwendungsfälle z. B. den Verkettungen von Maschinen, von Vorteil sein kann.
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.
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 sym bolisch angedeuteten Haken 49 aufgehängt und als sog. „Haken-Maschine" im komplett vormontierten Zustand transportiert werden.
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 Trumm des Zahnriemens mit dem Schwert 42 fest verbunden ist.
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.
Die 5a und b zeigen Möglichkeiten der Anordnung von zwei getrennten Förderbändern 47a, b zum Anliefern bzw. Abtransportieren der Werkstücke bei einer Einzel-Maschine, wobei stattdessen auch ein einziges durchgehendes Förderband verwendet werden kann.
Während in 5a die beiden Förderbänder in Längsrichtung der Werkzeugmaschine parallel zueinander angeordnet sind und vorzugsweise in einem Abstand, die dem gegenseitigen den Abstand der beiden Greifer 32a, b entsprechen, verlaufen die beiden Bänder gemäß 5b vor der Stirnseite der Werkzeugmaschine quer zur Längsrichtung der Maschine, so dass zum Erreichen der beiden Bänder der Ladewagen 7 um die entsprechende axiale Beabstandung der beiden Bänder verfahren werden muss.
Auch ein einziges Förderband in der gleichen Richtung gemäß 5b ist vorstellbar, wobei ebenfalls ohne Teleskopierung des Schwenkarmes 35 – wie in 5a vorgesehen – einerseits das fertigbearbeitete Werkstück von dem einen Greifer 32a abgelegt wird, während auf dem selben Band und gleichzeitig das nächste Rohteil vom anderen Greifer 32b vom Band aufgenommen wird.
Darüber hinaus zeigen die 6 Möglichkeiten, mehrere mit einer integrierten Ladevorrichtung, insbesondere des vorbeschriebenen Typs, ausgestattete Werkzeugmaschinen miteinander zu einer Produktionslinie zu verketten ohne zusätzliche Fördervorrichtungen zwischen den einzelnen Werkzeugmaschinen:
Gemäß 6a besitzen die Ladewägen 7 der einzelnen Werkzeugmaschinen jeweils zwei, nämlich in die unterschiedlichen Z-Richtungen abragende, Ladearme 35a, b.
Die erste Maschine A der Reihe nimmt mit dem einen Ladearm 35a das Werkstück 50 von dem anliefernden Förderband 47 auf und verbringt es in den Arbeitsraum 37. Mit Hilfe des anderen Ladearmes 32b wird das bearbeitete Werkstück aus dem Arbeitsraum 37 entfernt und auf der gegenüber liegenden Stirnseite aus der Werkzeugmaschine A heraustransportiert und auf der auf dieser Seite der Maschine befindlichen Zwischenablage 53 abgelegt.
Diese Zwischenablage kann wiederum von dem ersten Ladearm 35a einer entsprechend ausgestatteten zweiten Werkzeugmaschine B angefahren und das Werkstück von dort in den Arbeitsraum 37' der zweiten Maschine verbracht werden. Dennoch wird mittels des zweiten Ladearmes 32b' der zweiten Maschine das fertig bearbeitete Werkstück auf der gegenüber liegenden Seite aus dieser Werkzeugmaschine abtransportiert und auf dem dortigen Förderband 47' außerhalb der Maschine für den Abtransport abgelegt.
Die beiden Ladearme 35a, b einer Maschine können dabei an ein und demselben Ladewagen 7 oder, bei Bedarf, auch an getrennten Ladewägen angeordnet werden.
Die Lösung der 6b unterscheidet sich hiervon, indem dort jeder Ladewagen 7 nur einen Ladearm 35, 35' trägt, der jedoch um wenigstens eine Schwenkachse 7', die quer, insbesondere horizontal, zur Verfahrrichtung des Ladewagens 7 liegt, von der linken auf die rechte Seite des Ladewagens 7 verschwenkbar ist, und damit je nach Schwenklage auf unterschiedlichen Stirnseiten der Maschine Werkstücke ablegen/aufnehmen kann.
6c zeigt – diesmal in der Aufsicht – eine Verkettung bei der die einzelnen Werkzeugmaschinen quer zu Längsrichtung Z beabstandet zueinander stehen. Jede Werkzeugmaschine hat eine Ladevorrichtung mit einem Ladewagen 7, von dem nur in eine Z-Richtung eine Schwenkachse 36 mit einem oder auch zwei Ladearmen 35 abstrebt. Die Ladearme 35 können allerdings bezüglich der Schwenkachse 36, also um die Z-Achse, sowohl in der positiven als auch in der negativen Y-Richtung verschwenkt werden und daher in beiden Richtungen 50, 50'... Werkstücke ablegen und aufnehmen.
So kann die erste Maschine von einem anlieferndem Förderband 47, bei in die positive Y-Richtung verschwenktem Ladearm 35, ein Rohteil 50 aufnehmen, und zur Bearbeitung in die erste Maschine verbringen. Danach wird – bei vorzugsweise gleicher Z-Position des Ladewagens 7 – das Werkstück 50' jedoch durch verschwenken des Ladearmes 35 in die negative Y-Position auf einer dort positionierten Zwischenablage 53 abgelegt.
Die Zwischenablage 53 ist mit dem Ladearm 35' der nächsten Maschine erreichbar, wenn dieser relativ zu seiner Schwenkachse 36' in die positive Y-Richtung weist.
Auf diese Art und Weise können die Werkstücke von einer Maschine zur nächsten, in diesem Fall in die negative Y-Richtung, durchgereicht werden, bis sie von der letzten Maschine auf einem abtransportierenden Förderband 47' abgelegt werden.
Dies gilt für die an gleicher Längsposition des Ladearmes in unterschiedliche Winkel abragenden Greifer 32a, b, wie in den 7a und b dargestellt, ebenso wie für an unterschiedlichen Längspositionen und/oder verschieblich entlang des Ladearmes 35 angeordneten Greifer 32.
3 zeigt nochmals in vergrößerter Darstellung den teleskopierbaren Ladearm 35 mit einem festen, um die Schwenkachse 36 verschwenkbaren Teil 35a und einem dem gegenüber teleskopierbaren Teil 35b, auf dem die beiden Greifer 32a, b sitzen, die in diesem Fall einen zumindest nicht automatisch verstellbaren Längsabstand besitzen, jedoch separat aktivierbar und ansteuerbar sind.
Durch Teleskopieren in Ausschub- oder Einführrichtung, vorzugsweise begrenzt durch entsprechende Endanschläge oder die NC-Steuerung der Maschine, kann jeweils der eine den anderen Greifer auf Drehmitte 20 oder eine andere Längsposition in Längsrichtung des Ladearmes 35 bezogen auf dessen Schwenkachse 36 gebracht werden, um den ja der ganze Schwenkarm verschwenkbar ist.
Während bei 3 die vorzugsweise identischen Greifer, die z. B. manuell auch in ihrem gegenseitigen Abstand zur Aufnahme unterschiedlich großer Werkstücke entlang des Armes 35b verstellt werden können, ragen bei der Lösung gemäß 4 die beiden Greifer 32a, b in unterschiedlichen Richtungen von dem Ladearm 35, insbesondere dessen freiem vorderen Ende, ab, und sind vor allem um dieses freie vordere Ende auch verschwenkbar, in diesem Fall um eine Achse 35' parallel zur Schwenkachse 36 des gesamten Ladearmes 35.
Durch das Verschwenken kann gezielt immer einer der Greifer 32a, b auf Drehmitte 20 eingestellt werden, wofür die Greifer 32a, b entweder einzeln oder auch zu einer Einheit verbunden um die Schwenkachse 35' am freien Ende 35' des Ladearmes 35 verschwenkt werden können.
4c zeigt eine Lösung, bei der ein Greifer-Sockel, von dem die beiden Greifer 32a, b wiederum in unterschiedliche Richtungen abragen, gegenüber dem Ladearm 35, der vorzugsweise nicht teleskopierbar ausgebildet ist, um eine Schwenkachse 35' verschwenkt werden kann, die im Gegensatz zu den Lösungen der 4a, b z. B. in Längsrichtung des Ladearms 35 verläuft.
Unabhängig hiervon können die einzelnen Greifer 32a, b bei allen Varianten um eine Greifer-Achse 32' verschwenkbar, vorzugsweise um 180° verschwenkbar, sein, die in der Mitte und parallel zu Längsersteckung der Greiferbacken verläuft, wodurch ein vom Greifer gehaltenes Werkstück um 180° gedreht werden kann. Dies ist vor allem für die Bearbeitung der Endbereiche von Werkstücken bei einseitiger Aufnahme in einem Spannfutter von Bedeutung.
Die 7 zeigen weiterhin, wie auch auf unterschiedlichem Höhenniveau befindliche Ablagepositionen bzw. Aufnahmepositionen von einem Lagearm bewältigt werden können:
In dem die einzelnen Greifer 32a, b um die quer zu Längserstreckung des Ladearms verlaufende Schwenkachse 35' des Greifers 32a, b gesteuert, also z. B. mit NC-Steuerung gesteuert, verschwenkt werden können, kann beispielsweise erreicht werden, dass das Werkstück 50 bei sich absenkendem Ladearm 35 immer exakt von oben in die Ablageposition gelegt wird.
Sofern dies nicht notwendig ist, kann die Verschwenkung um die Achse 35' auch dazu benutzt werden, den horizontalen Abstand A zwischen der Schwenkachse 36 des Ladearmes 35 und der Ablageposition konstant zu halten, falls beispielsweise der Ladearm nicht teleskopierbar ist.
Ansonsten kann – wie in den 7a und b zu erkennen – durch Verändern der Teleskop-Position der Abstand A, auch bei unterschiedlichen Schrägstellun gen des Ladearmes 35, aufgrund unterschiedlicher Höhenlage der Ablageposition relativ zur Schwenkachse 36, immer eingehalten werden.
Die 8 zeigen dabei Möglichkeiten, um eine Kollision der beiden hintereinander am teleskopierbaren Ladearm 35 angeordneten Greifer 32a, b mit dem Transportband 47 bzw. den darauf liegenden Rohteilen 50 bzw. bearbeiteten Werkstücken 50' zu vermeiden: Gemäß 8a kann beispielsweise der Ladearm 35 unter einem Winkel α schräg ansteigend gegenüber der Horizontalen über das Ende des Transportbandes 47 der Ablage-Position in der Maschine stehen.
Durch Aus- oder Einfahren des teleskopierbaren Teiles 35 befindet sich der richtige Greifer 32a oder 32b in der Aufnahme- bzw. Ablageposition für Werkstücke.
Durch die Winkelstellung wird auch beim Aufnehmen/Ablegen des hinteren Greifers 32a vermieden, dass der vordere Greifer 32b mit einem der anderen Werkstücke 50, 50' oder dem Förderband 47 kollidiert, da er sich aufgrund der Winkelstellung ausreichend weit über deren Niveau befindet.
8b zeigt, wie eine Kollision auch bei einer Stellung des Ladearmes 35 parallel zu Ebene des Förderbandes 47 vermieden werden kann:
In dem das aufzunehmende/abzulegende Werkstück 50, 50' alleine oder zusammen mit dem, dieses Werkstück individuell tragenden, Ablagebock 29 einer angedeuteten Hubvorrichtung 34 gegenüber dem sonstigen Niveau des Förderbandes 47 dem Ladearm 35 entgegen angehoben wird, wird eine Kollision des nicht in Aktion befindlichen Greifers z. B. 32b mit Teilen der Fördervorrichtung 47 vermieden.

1: Bett
2: Grundplatte
3: Bettfüße
4: Grundplattenfüße
5: Grundgestell
6: Durchgangsöffnung
7a, b: Ladewagen
8: Frontseite
9: Unterseite
9a, b: oberer Längsschlitten
10: Längsrichtung
11a,b,c: Führungsabdeckung
12a,b: Führungsabdeckungen
13: Rückseite
14a, b: Ladeführung
15: Späneförderer
16: Führungsschuh
17: Kabelschleppvorrichtungen
18: Schaltschränke
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: Ablagebock
34: Hubvorrichtung
35: Ladearm
35a, b: Teile
35','': Achse
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
52: Greifer-Sockel
53: Zwischenablage

Claims

Werkzeugmaschine mit Ladevorrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass die Ladevorrichtung (44) Bestandteil der Werkzeugmaschine (40) ist.
Werkzeugmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ladevorrichtung (44) wenigstens einen Ladearm (35) umfasst, der um eine Schwenkachse (36) verschwenkbar ist, und auf dem mehrere Aufnahmeelemente, insbesondere Greifer (32), zum Aufnehmen von Werkstücken in Längsrichtung des Ladearms (35), beabstandet angeordnet sind, die in ihrem Abstand gemessen in Erstreckungsrichtung des Ladearmes (35) von der Ladevorrichtung (44) variierbar sind.
Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Aufnahmevorrichtungen, insbesondere Greifer (32), vorhanden sind.
Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mehreren Aufnahmevorrichtungen, insbesondere Greifer (32), gemeinsam in ihrem Abstand zur Ladevorrichtung (44) variierbar sind.
Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ladearm (35) in seiner Erstreckungsrichtung teleskopierbar ist und die Aufnahmevorrichtungen, insbesondere Greifer (32) auf dem teleskopierbaren äußeren Teil angeordnet sind.
Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Greifer (32) um eine Greiferschwenkachse (36'), die insbesondere quer zur Erstreckungsrichtung des Ladearmes (35) und insbesondere parallel zur Schwenkachse (36) verläuft, verschwenkbar, insbesondere gemeinsam verschwenkbar gegenüber dem Ladearm (35}, insbesondere dessen freien Ende, angeordnet sind.
Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der teleskopierbare Teil (35'') zwischen zwei Anschlägen, die die beiden Endlagen darstellen, hin und her verfahrbar ist.
Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand der Aufnahmeeinrichtungen, insbesondere Greifer (32), relativ zueinander auf dem Ladearm (35), insbesondere auf dessen teleskopierbaren Teil (35''), verstellbar ist, abhängig von z. B. vom maximalen Durchmesser der Werkstücke.
Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwenkachse (36) in ihrer Position relativ zur Ladevorrichtung (44), gemessen quer zur Verlaufsrichtung der Schwenkachse (36), verlagerbar ist.
Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehung des Ladearmes (35) um die Schwenkachse (36) und/oder die Verlagerung der Aufnahmevorrichtungen, insbesondere Greifer (32), insbesondere die Teleskopierbarkeit des Ladearmes (35) NC-gesteuert wird mittels der Maschinensteuerung der Werkzeugmaschine, insbesondere Drehmaschine, Drehräummaschine, Dreh-Drehräummaschine, Dreh-Fräsmaschine.
Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmeeinrichtungen, insbesondere Greifer (32) am Ladearm (35) drehbar um eine Achse (35) quer zur Erstreckungsrichtung des Ladearmes (35), insbesondere drehbar um 90°, zwischen zwei Anschlägen, sind.
Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ladevorrichtung (44) einen Ladewagen (7) umfaßt, welcher in Längsrichtung (10) der Maschine, bei Drehmaschinen, Drehfräsmaschinen, Drehräummaschinen die Rotationsachse des Werkstückes entlang von wenigstens einer Ladeführung (14a, b) verfahrbar ist, und pro Ladewagen (7) wenigstens ein Ladearm (35) mit einem Greifer (32) angeordnet ist.
Werkzeugmaschine mit Ladevorrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Ladevorrichtung (44) in jedem Betriebszustand wenigstens teilweise innerhalb der Werkzeugmaschine (40) befindet.
Werkzeugmaschine mit Ladevorrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass die Ladevorrichtung (44) und der Rest der Werkzeugmaschine (40) sich konstruktive Elemente, insbesondere Grundgestell (5), Führungen und/oder Abdeckungen, teilen.
Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ladevorrichtung (44) am Grundgestell (5) der restlichen Werkzeugmaschine (40), insbesondere auschließlich am Grundgestell (5) der übrigen Werkzeugmaschine (40), befestigt und/oder geführt ist, und dadurch die Werkzeugmaschine (40) einschließlich der Ladevorrichtung (44) im montierten Zustand gemeinsam transportiert werden kann.
Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ladearme (35) um eine Schwenkachse (36), die insbesondere parallel zur Verlaufsrichtung der Ladeführungen (14a, b) gerichtet ist, verschwenkbar ist.
Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwenkachse (36) relativ zu dem in den Ladeführungen (14a, b) geführten Ladewagen (7) in Längsrichtung (10) auskragt und sich der wenigstens eine Ladearm in Längsrichtung außerhalb des Längenbereiches des Ladewagens (7) befindet.
Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkzeugmaschine (40) zwei Ladewägen (7a, b) umfaßt, die auf parallelen und insbesondere den gleichen Ladeführungen (14a, b) verfahrbar sind und dabei insbesondere jeder Ladewagen (7a, b) nur einen Ladearm (35) aufweist, der an einer Schwenkachse (36) angeordnet ist, welche in Richtung von dem anderen Ladewagen (7a, b) wegweisend in Längsrichtung (10) vom Ladewagen auskragt.
Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkzeugmaschine (40) nur einen Ladewagen (7) mit in einer Richtung auskragender Schwenkachse (36) aufweist, von der zwei in Längsrichtung (10) beabstandete Ladearme (35a, b) mit jeweils einem Greifer (32) radial abragen.
Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand der beiden Ladearme (35a, b) in Längsrichtung (10) veränderbar ist. und/oder die beiden Ladearme (35a, b) unabhängig voneinander verschwenkbar sind.
Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ladewagen (7) im Höhenbereich der restlichen Werkzeugmaschine (40) angeordnet ist und sich insbesondere entlang der Frontseite (8) der Maschine (40), also der dem Bediener zugewandeten Seite des Arbeitsraumes (37), angeordnet ist.
Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ladewagen (7) in Längsrichtung (10) soweit verfahrbar ist, dass sich der Ladearm (35) außerhalb des Längenbereiches der übrigen Werkzeugmaschine (40) befindet und zusammen mit der Schwenkachse (36) aus dem Gehäuse (38) der übrigen Werkzeugmaschine (40) nach außen vorsteht.
Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ladewagen-Führung (14) eine obere (14a) sowie eine untere (14b) Ladewagenführung umfaßt, von der sich insbesondere die obere Ladewagenführung (14a) oberhalb des Arbeitsraumes (37), insbesondere nahe am oberen Ende des Gehäuses (38) der restlichen Werkzeugmaschine (40), befindet und die untere Ladewagen-Führung (14b) unterhalb des Arbeitsraumes (37).
Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ladewagen (7) auf der dem Arbeitsraum (37) zugewandeten Innenseite der Frontabdeckung (39) der Werkzeugmaschine (40) angeordnet ist.
Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Frontabdeckung (39) ein Teil mit Arbeitsraum-Fenster (41) enthält und in den Längenbereichen abseits des Arbeitsraum-Fensters (41) zwischen Arbeitsraum (37) und dem Verfahr-Bereich des Ladewagens (7) wenigstens eine in Längsrichtung (10) verlaufende Zwischen-Abdeckung (22) angeordnet ist.
Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite – gemessen in der Horizentalen lotrecht zur Längsrichtung – und Höhe des Ladewagens (7) so groß ist, dass ein in die Transportstellung verbrachter Ladearm (35), auch einschließlich eines von ihm gehaltenen Werkstückes (50} oder Werkzeuges, innerhalb der Querschnittsabmessungen des Ladewagens (7) Platz findet.
Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ladewagen (7) den Raum zwischen Frontabdeckung (39) und Zwischenabdeckung (22) verschließt, insbesondere dicht verschließt.
Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegungsachsen und insbesondere Führungen der Ladevorrichtung (44) gegebenenfalls parallel, aber verschieden sind von den Bewegungsachsen der restlichen Werkzeugmaschine (40), insbesondere deren das Werkstück haltenden Einheiten, insbesondere des wenigstens einen Spannfutters (27).
Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ladewagen (7) in wenigstens einer der Ladewagen-Führungen (14a, b) mittels eines Schwertes (42) geführt ist, welches die Führung (14a) nach außen durchdringt und insbesondere im Inneren des Schwertes (42) die Zuführleitungen zur Versorgung der Ladevorrichtung (44) mit Steuersignalen, elektrischem Strom und/oder Hydraulikmedium angeordnet sind.
Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ladewagen (7) von einem umlaufenden endlosen Antriebselement, insbesondere einem Zahnriemen (43), in Längsrichtung (10) verfahren wird, welches insbesondere am Schwert (42) angreift.
Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Leertrum des Antriebelementes außerhalb der Abdichtung dieser Führung läuft und insbesondere die Abdichtung der Führung darin besteht, dass das Funktions-Trum des Zugelementes den Führungsschlitz für das Schwert (42) in den Längen- Bereichen außerhalb des Schwertes (42) abdeckt.
Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungen (45) für die Frontabdeckung (39) auf die Ladewagen-Führungen (14a, b) aufgesetzt, insbesondere frontseitig aufgesetzt, sind, und insbesondere identisch wie die Ladewagen-Führungen (14a, b) ausgebildet sind.
Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ladearm (35), insbesondere zusammen mit der Schwenkachse (36), relativ zum Ladewagen um eine quer zur Verschieberichtung des Ladewagens stehende Klappachse (46) verschwenkbar um insbesondere 180° ausgebildet ist.
Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ablageposition des Greifers (32) in der Ablagestellung des Ladearmes (35) sich innerhalb des Querschnittes der restlichen Werkzeugmaschine (40) befindet.
Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwenkbereich des Ladearmes (35) zwischen Transportstellung und Ablagestellung geringer als 180° ist.
Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ladearm (35) zwei einander gegenüberliegende Ablagepositionen, die sich um einen Schwenkwinkel von etwa 180° um die Schwenkachse (36) unterscheiden, einnehmen kann, wovon die eine innerhalb und die andere außerhalb des Querschnittes der Werkzeugmaschine (40) liegt.
Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die in Längsrichtung (10) gemessene geführte Länge des Ladewagens an der oberen Ladewagen-Führung (14a) größer ist als an der unteren Ladewagen-Führung (14b) und/oder insbesondere an der oberen Ladewagen-Führung (14a) der Ladewagen (7) in Längsrichtung (10) weiter zum stirnseitigen Ende der Maschine hin ragt als an der unteren Ladewagen-Führung (14b).
Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkzeugmaschine (40) eine Fördervorrichtung, insbesondere in Form wenigstens eines Förderbandes (47), für die Rohteile und/oder die Fertigteile umfasst, welches in Querrichtung neben wenigstens einer der Stirnseiten der Werkzeugmaschine (40) unterhalb der über die Werkzeugmaschine (40) hinaus vorstehenden Schwenkachse (36) der Ladevorrichtung (44) verläuft.
Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fördervorrichtung wenigstens zwei Förderbänder (47) einerseits für Rohteile und anderseits für Fertigteile umfasst.
Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fördervorrichtungen, insbesondere Förderbänder (47), in Längsrichtung der Maschine beabstandet nebeneinander verlaufen.
Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Fördervorrichtungen, insbesondere Förderbänder (47), in Querrichtung der Werkzeugmaschine beabstandet nebeneinander verlaufen, insbesondere in Längsrichtung (10) der Maschine verlaufen und insbesondere der Querabstand der beiden Fördervorrichtungen, insbesondere Förderbänder (47) dem Abstand der beiden Aufnahmevorrichtungen, insbesondere Greifer (32) entspricht und insbesondere die Werkstücke mit ihrer Längsachse in Förderrichtung auf den Fördervorrichtungen, insbesonder Förderbändern (47), angeordnet sind.
Verfahren zum Betreiben einer Werkzeugmaschine (42) mit einer Ladevorrichtung (44), die wenigstens einen Ladewagen mit einem zwischen einer Ablageposition und einer Transportposition um eine Schwenkachse (36) verschwenkbaren Ladearm (35) aufweist, der in seiner Erstreckungsrichtung teleskopierbar ist und an seinem teleskopierbaren vorderen Teil (35") wenigstens zwei zueinander in Erstreckungsrichtung des Ladearms (35) beabstandete Aufnahmevorrichtungen, insbesondere Greifer (32) aufweist dadurch gekennzeichnet, dass – zum Neubeladen der Werkzeugmaschine (40) der in der Transportposition befindliche Ladearm (35) in seinem einen Greifer (32a) das nächste Rohteil trägt, – der Ladewagen (7) in die der Werkstückwechselposition entsprechende Position verfahren wird, – der Schwenkarm (35) in die Fertigteil-Aufnahmestellung verschwenkt wird in einem solchen Teleskopier-Zustand, dass der freie Greifer (32b) das in der Maschine befindliche Fertigteil ergreifen kann, – Zurückfahren der maschinenseitigen Werkstückspannmittel vom Werkstück, – Verändern des Teleskopier-Zustandes des Schwenkarmes (35) so, dass der mit dem nächsten Rohteil beladene Greifer (32a) das Rohteil in die Werkstückaufnahmeposition innerhalb der Werkzeugmaschine bewegt, – Kontaktieren der maschinenseitigen Spannmittel am neuen Rohteil, – lösen des Greifers (32a), – Zurückschwenken des Schwenkarmes (35) mit dem Fertigteil im anderen Greifer (32b) in die Transportstellung, – Verfahren des Ladewagens (7) zur Fördervorrichtung, insbesondere Förderband (47) für Fertigteile, – Ablegen des Fertigteiles auf dem Förderband gegebenenfalls unter Veränderung des Teleskopier-Zustandes des Ladearmes (35) und – Verlagern des anderen Greifers (32a) zur Fördervorrichtung, insbesondere Förderband (47) für die Rohteile, insbesondere unter Längsverfahrung des Ladewagens und/oder ändern des Teleskopier-Zustandes des Schwenkarmes (35) und/oder Verschwenken des Ladearmes (35) um die Schwenkachse (36).
Verfahren zum Betreiben einer Werkzeugmaschine nach Anspruch 42, dadurch gekennzeichnet, dass vor und/oder nach dem Aufnehmen bzw. Ablegen eines Rohteiles bzw. Fertigteiles ein Verdrehen der Aufnahmevorrichtungen, insbesondere Greifer (32) relativ zum Schwenkarm (35) stattfindet.
Verfahren zum Betreiben einer Werkzeugmaschine (40) mit einer Ladevorrichtung (44), die wenigstens einen Greifer (32), insbesondere für Werkstücke (50) umfasst dadurch gekennzeichnet, dass – beim Beladevorgang nach Beginn der Bearbeitung des Werkstückes (50) der Belade-Greifer (32a) sich noch innerhalb der Werkzeugmaschine (40), aber insbesondere bereits außerhalb des Arbeitsraumes (37) der Maschine (40) befindet und/oder – beim Entladevorgang vor Ende der Bearbeitung des Werkstückes (50) der Entladegreifer sich bereits innerhalb der Werkzeugmaschine (40), aber insbesondere noch außerhalb des Arbeitsraumes (37) der Werkzeugmaschine (40), befindet.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Verfahrensansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkstück (50) in allen Transportstellungen der Ladevorrichtung (44) unterhalb der Oberkante der Werkzeugmaschine (40) transportiert wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Verfahrensansprüche dadurch gekennzeichnet, dass das Werkstück (50) mittels der Ladevorrichtung (44) im Breiten-Bereich zwischen dem Arbeitsraum (37) und der dem Bediener zugewandten äußeren Abdeckung, insbesondere der Frontabdeckung (39), der Werkzeugmaschine (40), transportiert.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Verfahrensansprüche dadurch gekennzeichnet, dass der Eingriff und/oder Einblick des Bedieners in den Arbeitsraum der Werkzeugmaschine (40) zwischen der oberen und unteren Führung (14a, b) der Ladevorrichtung (44) hindurch durchgeführt wird.