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Die
Erfindung betrifft ein Bearbeitungszentrum zur Bearbeitung von Werkstücken aus
Holz oder ähnlichen
Materialien.
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Im
Besonderen betrifft die Erfindung ein Bearbeitungszentrum, das in
der holzbearbeitenden Industrie verwendet werden kann, um numerisch
gesteuerte Fräsungen
vorzunehmen, wie etwa Fräsungen
aus dem Vollen, Randfräsungen,
Fräsungen zum
Erhalten eines dekorativen Musters an Werkstücken, die für die Möbelindustrie oder die Industrie
der Dekorgegenstände
bestimmt sind, sowie Bohrarbeiten.
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Die
Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Beladen/Entladen eines
Werkzeugträgermagazins
eines Bearbeitungszentrums, insbesondere eines Bearbeitungszentrums
zur Bearbeitung von Werkstücken
aus Holz oder ähnlichen
Materialien.
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Es
sind Bearbeitungszentren zur Bearbeitung von Werkstücken aus
Holz oder ähnlichen
Materialien bekannt, die ein Untergestell aufweisen, das sich parallel
zu einer ersten horizontalen Achse erstreckt, um eine Arbeitsfläche zu lagern,
auf der die zu bearbeitenden Werkstücke eingespannt werden.
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Auf
dem Untergestell ist parallel zur ersten Achse ein Ständerelement
verfahrbar, das sich parallel zu einer zweiten Achse erstreckt,
wobei diese zweite Achse vertikal ist und senkrecht zur ersten Achse
steht.
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Das
Ständerelement
ist Teil einer Portalstruktur und trägt ein Querbalkenelement, das
operativ über
der Arbeitsfläche
und zu dieser hin weisend angeordnet ist.
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Das
Querbalkenelement erstreckt sich parallel zu einer dritten Achse,
die sich horizontal erstreckt und senkrecht zur ersten Achse und
zur zweiten Achse steht, sodass die erste Achse, die zweite Achse und
die dritte Achse ein Achsenkreuz aus zueinander orthogonalen Achsen
bilden.
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Die
bekannten Bearbeitungszentren weisen ferner einen ersten Schlitten,
der vom Querbalkenelement getragen und entlang diesem parallel zur
dritten Achse verfahrbar ist, sowie einen zweiten Schlitten, der
vom ersten Schlitten getragen und entlang diesem parallel zur zweiten
Achse verfahrbar ist, auf.
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Der
zweite Schlitten trägt
ein Bearbeitungsaggregat, das mit einer Elektrospindel ausgestattet ist,
um Fräs- oder Bohrwerkzeuge
zur Bearbeitung der obgenannten Werkstücke in Drehung zu versetzen.
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In
Verwendung ist auf diese Weise das Bearbeitungsaggregat und mit
diesem die Elektrospindel über
das Ständerelement
parallel zur ersten Achse, über
den zweiten Schlitten parallel zur zweiten Achse und über den
ersten Schlitten parallel zur dritten Achse bewegbar.
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Die
bekannten Bearbeitungszentren weisen ferner ein Werkzeugmagazin
auf, das an einem Ende des Querbalkenelements angebracht ist, um
mehrere Werkzeuge unterzubringen, die vom Bearbeitungsaggregat verwendet
werden können.
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Außerdem sind
die bekannten Bearbeitungszentren mit einer Eingrenzung ausgestattet,
um zumindest teilweise einen Arbeitsbereich abzugrenzen.
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Diese
Eingrenzung ist parallel zu einer längeren Seite des Untergestells
offen, um einem Bediener das Abnehmen und Einspannen der bearbeiteten bzw.
der zu bearbeiten den Werkstücke
an bzw. von der Arbeitsfläche
zu ermöglichen.
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Ferner
weist die Eingrenzung eine Zugangstür auf, um dem Bediener den
Zutritt in den Arbeitsbereich zu ermöglichen, um das Werkzeugmagazin zu
be- und entladen.
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Bei
der Verwendung entnimmt ein Bediener im Zuge einer Phase der Bestückung des
Bearbeitungszentrums zum Beladen/Entladen des Werkzeugmagazins aus
einer Werkzeugaufbewahrung, die in sich in einem Bereich außerhalb
der Eingrenzung befindet, jene Werkzeuge, mit denen das Werkzeugmagazin
zu beladen ist, und platziert sie auf einem Werkzeugwagen.
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Danach
betritt der Bediener mit dem Werkzeugwagen den Innenbereich der
Eingrenzung, entnimmt aus dem Werkzeugmagazin jene Werkzeuge, die
es zu entladen gilt, und belädt
damit den Werkzeugwagen.
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Danach
nimmt der Bediener die Werkzeuge, die geladen werden sollen, vom
Werkzeugwagen ab, belädt
damit das Werkzeugmagazin und verlässt die Eingrenzung.
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Somit
sind mit dem Beladen/Entladen des Werkzeugmagazins oder auch dem
Bestücken
des Bearbeitungszentrums ein großer Zeitaufwand und lange Stillstandzeiten
mit daraus folgender Senkung der Produktionskapazität des Bearbeitungszentrums verbunden.
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Außerdem kommt
es im Zuge der Verwendung vor, dass sich die abgearbeiteten Späne im Arbeitsbereich
ablagern und diesen verschmutzen.
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Dies
senkt einerseits die Sicherheit im Arbeitsbereich für den Bediener,
der leichter ausrutschen und sich verletzen kann, und es macht es
dem Bediener andererseits schwerer und unangenehmer, den Arbeitsbereich
mit dem Werkzeugwagen zu betreten. Daher betritt der Bediener den
Arbeitsbereich oft ohne den Werkzeugwagen und trägt die zu be- und entladenden
Werkzeuge händisch
zwischen dem Arbeitsbereich und dem Bereich außerhalb der Eingrenzung, in
dem sich die Werkzeugaufbewahrung befindet, hin und her.
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Abgesehen
davon, dass dies für
den Bediener sehr anstrengend ist, steigt die Bestückungszeit, die
benötigt
wird, um das Werkzeugmagazin zu be- und entladen, und somit auch
die Stillstandzeiten noch weiter an.
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Eine
Aufgabe der Erfindung besteht in der Verbesserung der Bearbeitungszentren
zur Bearbeitung von Werkstücken
aus Holz oder ähnlichen
Materialien, insbesondere der numerisch gesteuerten Bearbeitungszentren,
die in der holzbearbeitenden Industrie verwendet werden können, um
numerisch gesteuerte Fräsungen
vorzunehmen.
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Eine
weitere Aufgabe ist das Bereitstellen eines Bearbeitungszentrums,
das ein sicheres, einfaches und schnelles Beladen/Entladen von Werkzeugen
in bzw. aus einem zugehörigen
Werkzeugmagazin ermöglicht.
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Noch
eine Aufgabe der Erfindung ist die Verbesserung der Verfahren zum
Beladen/Entladen von Werkzeugen in bzw. aus einem Werkzeugmagazin eines
Bearbeitungszentrums, insbesondere eines Bearbeitungszentrums zur
Bearbeitung von Werkstücken
aus Holz oder ähnlichen
Materialien.
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Gemäß einem
ersten Aspekt der Erfindung ist ein Bearbeitungszentrum bereitgestellt,
das ein Bearbeitungsaggregat zum Bearbeiten von Werkstücken aus
Holz oder ähnlichen
Materialien, Eingrenzungsmittel zum zumindest teilweisen Abgrenzen
eines Arbeitsbereichs des Bearbeitungszentrums sowie ein Werkzeugmagazin,
das innerhalb der Eingrenzungsmittel angeordnet ist, um Werkzeuge
unterzubringen, die vom Bearbeitungsaggregat verwendet werden können, aufweist,
dadurch gekennzeichnet, dass Umlagerungsmittel zum Umlagern von
mindestens einem Werkzeug zwischen dem Arbeitsbereich und einem
Bereich außerhalb
der Eingrenzungsmittel und weitere Umlagerungsmittel zum Umlagern
des mindestens einen Werkzeugs zwischen den Umlagerungsmitteln und
dem Werkzeugmagazin vorgesehen sind.
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Gemäß einem
zweiten Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zum Beladen/Entladen
eines Werkzeugmagazins eines Bearbeitungszentrums, das ein Bearbeitungsaggregat
zum Bearbeiten von Werkstücken
aus Holz oder ähnlichen
Materialien aufweist, bereitgestellt, wobei das Werkzeugmagazin
innerhalb von Eingrenzungsmitteln des Bearbeitungszentrums angeordnet
ist und die Eingrenzungsmittel zumindest teilweise einen Arbeitsbereich
des Bearbeitungszentrums abgrenzen, dadurch gekennzeichnet, dass
das Beladen/Entladen das Umlagern von mindestens einem Werkzeug
zwischen dem Arbeitsbereich und einem Bereich außerhalb der Eingrenzungsmittel
mithilfe von Umlagerungsmitteln des Bearbeitungszentrums und das
neuerliche Umlagern des mindestens einen Werkzeugs zwischen den
Umlagerungsmitteln und dem Werkzeugmagazin mithilfe von weiteren
Umlagerungsmitteln des Bearbeitungszentrums umfasst.
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Diese
Aspekte der Erfindung machen das sichere, einfache und schnelle
Beladen/Entladen des Werkzeugmagazins möglich.
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In
einer Phase des Beladens des Werkzeugmagazins wird nämlich das
mindestens eine Werkzeug von den Umlagerungsmitteln vom Außenbereich
in den Arbeitsbereich umgelagert.
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In
der Folge wird das mindestens eine Werkzeug mittels der weiteren
Umlagerungsmittel, die beispielsweise das Bearbeitungsaggregat aufweisen, von
den Umlagerungsmit teln abgenommen, und diese laden anschließend das
mindestens eine Werkzeug in das Werkzeugmagazin.
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Umgekehrt
wird in einer Phase des Entladens des Werkzeugmagazins das mindestens
eine Werkzeug von den weiteren Umlagerungsmitteln aus dem Werkzeugmagazin
ausgeladen.
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In
der Folge wird das mindestens eine Werkzeug von den weiteren Umlagerungsmitteln
auf den Umlagerungsmitteln angeordnet, die dann das Werkzeug vom
Arbeitsbereich in den Außenbereich
umlagern.
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Mit
anderen Worten erfolgt das Beladen/Entladen des Werkzeugmagazins
mittels der Umlagerungsmittel, die mit den weiteren Umlagerungsmitteln zusammenwirken.
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Dadurch
ist es nicht länger
notwendig, dass ein Bediener mit oder ohne Werkzeugwagen in den Arbeitsbereich
hineingeht, um das Werkzeugmagazin händisch zu be- und entladen,
was das Beladen/Entladen sicherer, schneller und einfacher macht.
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Die
Erfindung ist unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen
besser zu verstehen und umzusetzen, welche beispielhaft und nicht
der Einschränkung
darauf dienend einige Ausführungsbeispiele
zeigen, wobei in den Zeichnungen:
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1 eine
schematische, axonometrische Ansicht eines Bearbeitungszentrums
zum Bearbeiten von Werkstücken
aus Holz oder ähnlichen
Materialen zeigt, das mit Umlagerungsmitteln ausgestattet ist, die
in einer ersten Betriebsstellung angeordnet sind;
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2 eine
vergrößerte, schematische,
axonometrische Ansicht der Umlagerungsmittel aus 1 zeigt;
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3 ähnlich wie 1 eine
schematische, axonometrische Ansicht des Bearbeitungszentrums aus 1 mit
den Umlagerungsmitteln in einer zweiten Betriebsstellung zeigt,
wobei einige Details weggelassen wurden, um andere besser darzustellen;
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4 ähnlich wie 1 eine
schematische, axonometrische Ansicht des Bearbeitungszentrums aus 1 in
einer Phase des Beladen/Entladens von Werkzeugen zeigt, wobei einige
Details weggelassen wurden, um andere besser darzustellen;
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5 eine
schematische, axonometrische Ansicht eines Bearbeitungszentrums
zum Bearbeiten von Werkstücken
aus Holz oder ähnlichen
Materialen zeigt, das mit einer weiteren Variante von Umlagerungsmitteln
ausgestattet ist, die in der ersten Betriebsstellung angeordnet
sind;
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6 eine
vergrößerte, schematische,
axonometrische Ansicht der Umlagerungsmittel aus 5 zeigt;
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7 ähnlich wie 5 eine
schematische, axonometrische Ansicht des Bearbeitungszentrums aus 5 mit
den Umlagerungsmitteln in der zweiten Betriebsstellung zeigt, wobei
einige Details weggelassen wurden, um andere besser darzustellen;
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8 ähnlich wie 5 eine
schematische, axonometrische Ansicht des Bearbeitungszentrums aus 5 in
der Phase des Beladen/Entladens von Werkzeugen zeigt, wobei einige
Details weggelassen wurden, um andere besser darzustellen;
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9 eine
schematische, axonometrische Ansicht des Bearbeitungszentrums aus 5 zeigt, das
mit einem Wechsler ausgestattet ist; und
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10 eine vergrößerte, schematische, axonometrische
Ansicht des Wechslers aus 9 zeigt.
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Mit
Bezug auf die 1 bis 4 ist ein
Bearbeitungszentrum 1 gezeigt, das in der holzbearbeitenden
Industrie verwendet werden kann, um numerisch gesteuerte Fräsungen an
einem zu bearbeitenden Werkstück 2 aus
Holz oder ähnlichen
Materialien vorzunehmen.
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Im
Besonderen umfassen solche numerisch gesteuerte Fräsungen hochwertige
Vertikalfräsungen,
wie etwa Fräsungen
aus dem Vollen, Randfräsungen,
Fräsungen
zum Erhalten eines dekorativen Musters an Werkstücken, die für die Möbelindustrie oder die Industrie
der Dekorgegenstände
bestimmt sind, sowie Bohrarbeiten.
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Das
Bearbeitungszentrum 1 weist ein Untergestell 3 auf,
das sich im Wesentlichen parallel zu einer ersten, im Wesentlichen
horizontalen Achse X erstreckt.
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Das
Untergestell 3 lagert eine Arbeitsfläche 4, an der mithilfe
nicht dargestellter Festhalteelemente das Werkstück 2 einspannbar ist.
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Am
Untergestell 3 ist im Wesentlichen parallel zur ersten
Achse X ein Ständerelement 5 verfahrbar
gelagert, das sich im Wesentlichen parallel zu einer zweiten Achse
Z erstreckt, die sich im Wesentlichen vertikal erstreckt und zur
ersten Achse X senkrecht steht.
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Das
Ständerelement 5 ist
Teil einer Portalstruktur 6, beispielsweise von der Form
eines umgedrehten L, und trägt
ein Querbalkenelement 7, das operativ über der Arbeitsfläche 4 und
zu dieser hin weisend angeordnet ist.
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In
einer nicht dargestellten Variante der Erfindung weist die Portalstruktur 6 die
Form eines umgedrehten U auf, oder ist anders ausgedrückt eine
geschlossene Portalstruktur.
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Das
Balkenelement 7 erstreckt sich im Wesentlichen parallel
zu einer dritten Achse Y, die sich im Wesentlichen horizontal erstreckt
und senkrecht zur ersten Achse X und zur zweiten Achse Z steht, sodass
die erste Achse X, die zweite Achse Z und die dritte Achse Y ein
Achsenkreuz aus zueinander orthogonalen Achsen bilden.
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Das
Querbalkenelement 7 weist eine Wand 8 auf, in
der eine erste Führung 9 und
eine zweite Führung 10 ausgebildet
sind oder die ebendiese trägt.
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Die
erste Führung 9 und
die zweite Führung 10,
die zueinander im Wesentlichen parallel sind, erstrecken sich im
Wesentlichen parallel zur dritten Achse Y, wobei die erste Führung 9 operativ über der zweiten
Führung 10 angeordnet
ist.
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Die
erste Führung 9 und
die zweite Führung 10 lagern
außerdem
verfahrbar einen ersten Schlitten 11.
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Der
erste Schlitten 11 weist eine dritte Führung 23 und eine
vierte Führung 24 auf,
die sich im Wesentlichen parallel zur zweiten Achse Z erstrecken.
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Die
dritte Führung 23 und
die vierte Führung 24 lagern
verfahrbar einen zweiten Schlitten 12.
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Am
zweiten Schlitten 12 ist ein Bearbeitungsaggregat 13 oder
anthropomorpher Bearbeitungskopf angebracht, das/der eine Spindel 14,
beispielsweise eine Elektrospindel, aufweist, um Werkzeuge 22 zum
Fräsen
oder Bohren, die zur Bearbeitung des Werkstücks 2 angeordnet sind,
in Drehung zu versetzen.
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In
Verwendung ist auf diese Weise das Bearbeitungsaggregat 13 und
mit diesem die Spindel 14 über das Stän derelement 5 im Wesentlichen
parallel zur ersten Achse X, über
den zweiten Schlitten 12 im Wesentlichen parallel zur zweiten
Achse Z und über den
ersten Schlitten 11 im Wesentlichen parallel zur dritten
Achse Y bewegbar.
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Mit
anderen Worten ist das Bearbeitungsaggregat 13 ein Bearbeitungsaggregat
mit drei gesteuerten Achsen, oder aber es bewegt die Spindel 14 im Raum
entlang einer gewünschten
Bearbeitungsbahn im Wesentlichen parallel zur ersten Achse X, zur zweiten
Achse Z und zur dritten Achse Y.
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In
einer nicht dargestellten Variante der Erfindung ist das Bearbeitungsaggregat 13 ein
Bearbeitungsaggregat mit fünf
gesteuerten Achsen.
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In
dieser Variante wird die Spindel 14 vom Bearbeitungsaggregat 13 nicht
nur im Wesentlichen parallel zur ersten Achse X, zur zweiten Achse
Z und zur dritten Achse Y bewegt, sondern von diesem auch um eine
erste Drehachse, die im Wesentlichen parallel zur zweiten Achse
Z ist, und um eine zweite Drehachse, die transversal zur ersten
Achse X, zur zweiten Achse Z und zur dritten Achse Y ist, gedreht.
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Das
Bearbeitungszentrum 1 weist ferner ein Werkzeugmagazin 19 auf,
beispielsweise vom Typ mit Drehscheibe, das mit Trägervorrichtungen 53 zum
Tragen der Werkzeuge 22 ausgestattet ist, die vom Bearbeitungsaggregat 13 verwendet
werden können.
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Im
Besonderen ist das Werkzeugmagazin 19 an einem Ende 20 des
Querbalkenelements 7 angebracht und um die eigene Achse
Z1 drehbar, die sich im Wesentlichen parallel zur zweiten Achse
Z erstreckt.
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Das
Bearbeitungszentrum 1 weist außerdem eine Eingrenzung 25 auf,
um zumindest teilweise einen Arbeitsbereich 26 abzugrenzen.
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Im
Besonderen ist innerhalb der Eingrenzung 25 das Untergestell 3,
das die Portalstruktur 6 lagert, angeordnet.
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Die
Eingrenzung 25 weist eine erste Seite 27, die
sich im Wesentlichen parallel zu ersten Achse X erstreckt, eine
zweite Seite 29 und eine dritte Seite 30 auf,
wobei die zweite Seite 29 und die dritte Seite 30 einander
gegenüberliegen
und sich im Wesentlichen parallel zur zweiten Achse Y erstrecken.
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Die
Eingrenzung 25 ist außerdem
entlang der vierten Seite, die sich im Wesentlichen parallel zur
ersten Achse X erstreckt und der ersten Seite 27 gegenüberliegt,
offen, um einem Bediener das Beladen der Arbeitsfläche 4 mit
dem Werkstück 2 oder das
Abnehmen des Letztern von Ersterer zu ermöglichen.
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In
einer nicht dargestellten Variante der Erfindung ist die Eingrenzung 25 eine
geschlossene Eingrenzung.
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Das
Bearbeitungszentrum 1 ist darüber hinaus mit einer nicht
dargestellten Werkzeugaufbewahrung ausgestattet, die in einem Bereich 28 außerhalb der
Eingrenzung 25 angeordnet ist, um die Werkzeuge 22 unterzubringen,
die das Bearbeitungsaggregat 13 verwenden und mit denen
das Werkzeugmagazin 19 beladen werden kann.
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Das
Bearbeitungszentrum 1 weist ferner Umlagerungsmittel 31 auf,
um mindestens ein Werkzeug 21 der Werkzeuge 22 zwischen
dem Arbeitsbereich 26 und dem Bereich 28 umzulagern.
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Im
Besonderem treten die Umlagerungsmittel 31 in Verwendung
durch eine Öffnung 32 hindurch,
die in der zweiten Seite 29 der Eingrenzung 25 ausgebildet
ist, und laufen zwischen dem Arbeitsbereich 26 und dem
Bereich 28 hin und her.
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Die
Umlagerungsmittel 31 sind zwischen einer ersten Betriebsstellung
A, die in 1 dargestellt ist, und einer
zweiten Betriebsstellung B, die in den 3 und 4 dargestellt
ist, hin- und herbewegbar.
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In
der ersten Betriebsstellung A sind die Umlagerungsmittel 31 im
Bereich 28 angeordnet, um von einem Bediener das Werkzeug 21 zu
erhalten oder es an diesen zu übergeben.
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In
einer nicht dargestellten Variante der Erfindung sind weitere Umlagerungsmittel
bereitgestellt, die im Bereich 28 angeordnet sind, um von
den Umlagerungsmitteln 31 das Werkzeug 21 zu erhalten oder
es an diese zu übergeben,
wenn sich die obgenannten Umlagerungsmittel 31 in der ersten
Betriebsstellung A befinden.
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In
der zweiten Betriebsstellung B sind die Umlagerungsmittel 31 im
Arbeitsbereich 26 in einer Stellung angeordnet, die vom
Bearbeitungsaggregat 13 erreichbar ist.
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Im
Besonderen kann das Bearbeitungsaggregat 13 in der zweiten
Betriebsstellung B über
die Spindel 14 das Werkzeug 21 von den Umlagerungsmitteln 31 abnehmen
oder es an diese übergeben.
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Die
Umlagerungsmittel 31 sind von Führungsmitteln 33 zwischen
der ersten Betriebsstellung A und der zweiten Betriebsstellung B
verfahrbar gelagert.
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Die
Führungsmittel 33 sind
am Untergestell 3 einseitig eingespannt angebracht und
weisen einen ersten Abschnitt 34, der im Bereich 28 angeordnet ist,
und einen zweiten Abschnitt 35, der im Arbeitsbereich 26 angeordnet
ist, auf.
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Im
Besonderen ist der zweite Abschnitt 35 zumindest teilweise
an einem Endabschnitt 36 des Untergestells 3 befestigt,
während
der erste Abschnitt 34 in der Nähe der Werkzeugaufbewahrung angeordnet
ist.
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Die
Umlagerungsmittel 31 weisen ein Greiferelement 37 auf,
das einen Sitz 38 aufweist, um das Werkzeug 21 zu
greifen (2).
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In
einer in den 5 bis 8 dargestellten Variante
der Erfindung weisen die Umlagerungsmittel 31 abgesehen
vom Greiferelement 37 noch ein weiteres Greiferelement 39 auf.
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Das
weitere Greiferelement 39 liegt dem Greiferelement 37 gegenüber und
weist einen weiteren Sitz 40 auf, um ein weiteres Werkzeug
der Werkzeuge 22 zu greifen.
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Das
Bearbeitungszentrum 1 weist ferner nicht dargestellte Bewegungsmittel
auf, um die Umlagerungsmittel 31 entlang den Führungsmitteln 33 zu bewegen.
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Im
Besonderen weisen die Bewegungsmittel mindestens einen pneumatischen
Aktuator auf.
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In
einer nicht dargestellten Variante der Erfindung weisen die Bewegungsmittel
einen Motor, beispielsweise einen Elektromotor, auf, der an den
Umlagerungsmitteln 31 angebracht ist.
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Der
Motor versetzt ein Zahnrad in Drehung, das in eine Zahnstange eingreift,
die an den Führungsmitteln 33 angebracht
ist.
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In
einer weiteren nicht dargestellten Variante der Erfindung versetzt
der Motor eine Mutter in Drehung, die helixartig in eine fixe, an
den Führungsmitteln 33 angebrachte
Schnecke eingreift.
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Nun
wird unter Bezugnahme auf die 1, 3 und 4 eine
Phase des Beladens des Werkzeugmagazins 19 beschrieben.
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Zu
Beginn befinden sich die Umlagerungsmittel 31 in der ersten
Betriebsstellung A und erhalten vom Bediener oder von den anderen
Umlagerungsmitteln das Werkzeug 21, mit dem das Werkzeugmagazin 19 zu
beladen ist, wobei das Werkzeug 21 vom Greiferelement 37 gegriffen
wird.
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Daraufhin
werden die Umlagerungsmittel 31 von den Bewegungsmitteln
in die zweite Betriebsstellung B bewegt, in der das Bearbeitungsaggregat 13 über die
Spindel 14 das Werkzeug 21 abnimmt.
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Nun
bewegt das Bearbeitungsaggregat 13 über die Spindel 14 das
Werkzeug 21 entlang dem Querbalkenelement 7 und übergibt
es an das Werkzeugmagazin 19.
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Umgekehrt
entnimmt das Bearbeitungsaggregat 13 in einer Phase des
Entladens des Werkzeugmagazins 19 über die Spindel 14 das
Werkzeug 21 aus dem Werkzeugmagazin 19 und übergibt
es an die Umlagerungsmittel 31, die sich in der zweiten
Betriebsstellung B befinden.
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Daraufhin
werden die Umlagerungsmittel 31 von den Bewegungsmitteln
in die erste Betriebsstellung A bewegt, in der der Bediener oder
die anderen Umlagerungsmittel das Werkzeug 21 von den Umlagerungsmittel 31 abnehmen.
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Nun
wird unter Bezugnahme auf die 5, 7 und 8 eine
Phase des Beladen/Entladens des Werkzeugmagazins 19 beschrieben.
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Zu
Beginn befinden sich die Umlagerungsmittel 31 von dem in 6 gezeigten
Typ in der ersten Betriebsstellung A, in der es möglich ist,
das Werkzeug 21 auf das Greiferelement 37 zu laden
und das weitere Greiferelement 39 unbesetzt zu lassen.
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Nachdem
nun das Bearbeitungsaggregat 13 über die Spindel 14 ein
weiteres Werkzeug aus dem Werkzeugmagazin 19 entnommen
hat, werden die Umlagerungsmittel 31 in der zweiten Betriebsstellung B
angeordnet.
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Auf
diese Weise ordnet in der zweiten Betriebsstellung B die Spindel 14 zunächst das
weitere Werkzeug im weiteren Greiferelement 39 an und nimmt
dann das Werkzeug 21 vom Greiferelement 37 ab.
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Nun
ordnet die Spindel 14 das Werkzeug 21 so wie oben
beschrieben im Werkzeugmagazin 19 an.
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Mit
Bezug auf die 9 und 10 ist
eine weitere Variante der Erfindung gezeigt, bei der das Bearbeitungszentrum 1 einen
Wechsler 41 und die in 6 dargestellten
Umlagerungsmittel 31 aufweist.
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Der
Wechsler 41 kann anstelle des oder alternativ zum Bearbeitungsaggregat 13 dazu
verwendet werden, eines oder mehrere der Werkzeuge 22 zwischen
den Umlagerungsmitteln 31 und dem Werkzeugmagazin 19 umzulagern.
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Ferner
kann der Wechsler 41 dazu verwendet werden, eines oder
mehrere der Werkzeuge 22 zwischen dem Werkzeugmagazin 19 und
dem Bearbeitungsaggregat 13 umzulagern.
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Mit
anderen Worten kann in Verwendung der Wechsler 41 sowohl
dazu verwendet werden, Werkzeuge zwischen den Umlagerungsmitteln 31 und dem
Werkzeugmagazin 19 umzulagern, als auch Werkzeuge zwischen
dem Werkzeugmagazin 19 und dem Bearbeitungsaggregat 13 umzulagern.
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Der
Wechsler 41 ist zwischen dem Werkzeugmagazin 19 und
dem Bearbeitungsaggregat 13 angeordnet und von der ersten
Führung 9 verfahrbar gelagert.
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In
einer nicht dargestellten Variante der Erfindung ist der Wechsler 41 von
der zweiten Führung 10 gelagert.
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In
einer anderen nicht dargestellten Variante der Erfindung ist der
Wechsler 41 von der ersten Führung 9 und von der
zweiten Führung 10 gelagert.
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Der
Wechsler 41 weist einen Körper 45 auf, der ein
erstes Element 46 aufweist, das von weiteren Führungsmitteln 47 verfahrbar
gelagert ist, die sich im Wesentlichen parallel zur zweiten Achse
Z erstrecken.
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Auf
diese Weise ist das erste Element 46 im Wesentlichen parallel
zur zweiten Achse Z bewegbar.
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Der
Wechsler 41 weist ferner ein zweites Element 48 auf,
das vom ersten Element 46 verfahrbar gelagert ist.
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Im
Besonderen ist das zweite Element 48 in Bezug auf das erste
Element 46 im Wesentlichen parallel zur ersten Achse X
bewegbar.
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Der
Wechsler 41 weist ferner Träger- und Greifmittel 42 auf,
die vom zweiten Element 48 drehbar gelagert sind.
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Im
Besonderen sind die Träger-
und Greifmittel 42 um eine weitere, eigene Achse Z2, die
im Wesentlichen parallel zur zweiten Achse Z ist, drehbar.
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Außerdem sind
die Träger-
und Greifmittel 42 mit einem ersten Träger- und Greifelement 43 und einem
zweiten Träger-
und Greifelement 44 ausgestattet, die einander gegenüberliegen,
um jeweils ein Werkzeug 21 zu greifen und zu tragen.
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Das
Bearbeitungszentrum 1 weist außerdem weitere Bewegungsmittel 49 zum
Bewegen des Wechslers 41 entlang der ersten Führung 9 auf.
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Die
weiteren Bewegungsmittel 49 weisen einen weiteren Motor 50 auf,
um ein weiteres, nicht dargestelltes Zahnrad in Drehung zu versetzen.
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Die
weiteren Bewegungsmittel 49 weisen außerdem eine weitere Zahnstange 51 auf.
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Die
weitere Zahnstange 51 ist an einer weiteren Wand 52 des
Querbalkenelements 7 angebracht, wobei die weitere Wand 52 benachbart
zur Wand 8 ist.
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Die
weitere Zahnstange 51 erstreckt sich im Wesentlichen parallel
zur dritten Achse Y und ist angeordnet, um mit dem obgenannten weiteren
Zahnrad in Eingriff zu sein.
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In
einer weiteren, nicht dargestellten Variante der Erfindung versetzt
der Motor 50 eine weitere Mutter in Drehung, die helixartig
in eine weitere, fixe Schnecke eingreift, die sich im Wesentlichen
parallel zur zweiten Achse Y erstreckt.
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In
Verwendung wird der Wechsler 41 in der Phase des Beladens
des Werkzeugmagazins 19 von der Portalstruktur 6 im
Arbeitsbereich 26 in eine Stellung bewegt, in der er mit
den Umlagerungsmitteln 31, die sich in der zweiten Betriebsstellung
B befinden, Wechselwirken kann.
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In
der Folge nimmt der Wechsler 41 mithilfe der Träger- und Greifmittel 42 ein
erstes Werkzeug und gegebenenfalls ein zweites Werkzeug, beide nicht
dargestellt, von den Umlagerungsmitteln 31 ab.
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Daraufhin übergibt
der Wechsler 41, der von den weiteren Bewegungsmitteln 49 an
das Werkzeugmagazin 19 angenähert wurde, das erste Werkzeug
und anschließend,
nachdem er um die weitere Achse Z2 gedreht wurde, auch das zweite
Werkzeug, falls vorhanden, an das Werkzeugmagazin 19.
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Umgekehrt
entnimmt in der Phase des Entladens des Werkzeugmagazins 19 der
Wechsler 41, der von den weiteren Bewegungsmitteln 49 an
das Werkzeugmagazin 19 angenähert wurde, ein erstes Werkzeug
und gegebenenfalls auch, nachdem er um die weitere Achse Z2 gedreht
wurde, ein zweites Werkzeug aus dem Werkzeugmagazin 19.
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Danach
wird der Wechsler 41 von der Portalstruktur 6 zum
Arbeitsbereich 26 hin in eine Stellung bewegt, in der er
mit den Umlagerungsmitteln 31, die sich in der zweiten
Betriebsstellung B befinden, Wechselwirken kann.
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Daraufhin übergibt
der Wechsler 41 mithilfe der Träger- und Greifmittel 42 das erste
Werkzeug und das zweite Werkzeug an die Umlagerungsmittel 31.
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In
einer nicht dargestellten Variante der Erfindung weist das Bearbeitungszentrum 1 den
Wechsler 41 und die in 2 dargestellten
Umlagerungsmittel 31 auf.
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Der
Wechsler 41 kann auch dazu verwendet werden, die Werkzeuge 22 zwischen
dem Werkzeugmagazin 19 und dem Bearbeitungsaggregat 13 umzulagern.
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Dazu
wird in Verwendung, knapp bevor ein erstes Werkzeug, das im Bearbeitungsaggregat 13 eingespannt
ist, die programmierten Arbeiten beendet hat, der Wechsler 41,
der mit einem zweiten Werkzeug ausgestattet ist, an das Bearbeitungsaggregat 13 angenähert.
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Sobald
die obgenannten Arbeiten beendet sind, ist auf diese Weise der Wechsler 41 bereit,
das erste Werkzeug rasch mit dem zweiten Werkzeug zu ersetzen.
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Um
dies zu tun, werden die Träger-
und Greifmittel 42 derart angeordnet, dass das erste Träger- und
Greifelement 43, das unbesetzt ist, zum ersten Werkzeug
hin weist und dieses vom Bearbeitungsaggregat 13 abnimmt.
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Danach
drehen sich die Träger-
und Greifmittel 42 um 180° um die weitere Achse Z2, sodass das
zweite Träger- und Greifelement 44,
das das zweite Werkzeug trägt,
welches zuvor passend aus dem Werkzeugmagazin 19 entnommen
wurde, zum Bearbeitungsaggregat 13 hin weist und das zweite Werkzeug
auf dieses umlagert.
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Nun
entfernt sich der Wechsler 41 vom Bearbeitungsaggregat 13,
das nun mit dem zweiten Werkzeug die erforderlichen Arbeiten durchführen kann, und
nähert
sich dem Werkzeugmagazin 19 an, das passend gedreht ist,
um diesem das soeben verwendete erste Werkzeug zu übergeben
bzw. diesem ein drittes Werkzeug zu entnehmen, das nach dem zweiten
Werkzeug verwendet werden soll.
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Anzumerken
ist, dass der Wechsler 41 auch dazu verwendet werden kann,
die Werkzeuge 22 direkt zwischen den Umlagerungsmitteln 31 und
dem Bearbeitungsaggregat 13 umzulagern.
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In
diesem Fall arbeitet der Wechsler 41 gleich wie in den
oben beschriebenen Phasen des Beladens und Entladens, jedoch mit
dem Unterschied, dass dieses Mal das Bearbeitungsaggregat 13 und
nicht das Werkzeugmagazin 19 be- oder entladen wird.
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Auch
ist es möglich,
den Wechsler 41 dazu zu verwenden, ein erstes Werkzeug
und ein zweites Werkzeug von den Umlagerungsmitteln 31 aus 6 abzunehmen
und danach das erste Werkzeug in das Werkzeugmagazin 19 und
das zweite Werkzeug auf das Bearbeitungsaggregat 13 zu
laden.
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In
einer weiteren, nicht dargestellten Variante der Erfindung ist ein
anthropomorpher Roboter vorgesehen, der im Arbeitsbereich 26 angeordnet
ist, um Werkzeuge zwischen den Umlagerungsmitteln 31 und
dem Werkzeugmagazin 19 und/oder dem Bearbeitungsaggregat 13,
und/oder zwischen dem Werkzeugmagazin 19 und dem Bearbeitungsaggregat 13, umzulagern.
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Es
ist hervorzuheben, dass die Umlagerungsmittel 31, die mit
dem Bearbeitungsaggregat 13 und/oder dem Wechsler 41 zusammenwirken,
das schnelle, sichere und einfache Beladen/Entladen des Werkzeugmagazins 19 ermöglichen.
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Dank
der Umlagerungsmittel 31 ist es nämlich nicht mehr notwendig,
dass ein Bediener mit oder ohne Werkzeugwagen in den Arbeitsbereich 26 hineingeht,
um das Werkzeugmagazin 19 händisch zu be- und entladen.