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Die Erfindung betrifft einen Karussellspeicher für eine automatisierte programmgesteuerte Bearbeitungsmaschine, mit mindestens einem ersten um eine vertikale Mittelachse beweglichen inneren Trommelmagazin und mindestens einem weiteren Trommelmagazin mit gegenüber dem ersten Trommelmagazin größerem Durchmesser, das koaxial zu dem ersten Trommelmagazin angeordnet, das erste Trommelmagazin mit radialem Abstand außen umgreift, wobei die mindestens zwei Trommelmagazine um die vertikale Mittelachse drehbeweglich und zum Speichern von Werkzeugen und/oder Werkstücken vorgesehen sind, die mittels eines Handhabungsgerätes entnehmbar und rückgebbar sind, und wobei die mindestens zwei Trommelmagazine mit einer unteren Trommelstirnseite auf einem Tragständer motorisch angetrieben in Umfangsrichtung der Trommelumfangswand drehbar gelagert sind und an der jeweiligen Trommelumfangswand außen eine Anzahl von Speicherplätzen für Werkzeuge und/oder Werkstücke aufweisen, die in Umfangsrichtung der mindestens zwei Trommelmagazine nebeneinander und in Axialrichtung der mindestens zwei Trommelmagazine übereinander angeordnet sind. Die Erfindung betrifft außerdem eine Bearbeitungsmaschine zur automatischen programmgesteuerten Bearbeitung von Werkstücken mittels Werkzeugen, mit einem Werkzeugmagazin und/oder einem Werkstückmagazin und mindestens einem zugeordneten Handhabungsgerät, mittels dem die Werkzeuge bzw. Werkstücke aus deren Speicherplätzen entnehmbar und an diese rückgebbar sind.
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Bei Werkzeugmaschinen, wie zum Beispiel Mehrachsen-Bearbeitungszentren, werden in der Regel komplexe Bearbeitungsschritte an Werkstücken durchgeführt. Die einzelnen Bearbeitungsschritte erfordern unterschiedlichste Werkzeuge, so dass es notwendig ist, bei der Bearbeitung mehrmals das Bearbeitungswerkzeug zu wechseln. Bei derartigen Bearbeitungsmaschinen zur automatischen programmgesteuerten Bearbeitung von Werkstücken mittels Werkzeugen werden die Werkstücke zudem üblicherweise automatisch zur Bearbeitung zugeführt und nach der Bearbeitung automatisiert entnommen.
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Werkzeug- bzw. Werkstückmagazine für den maschinellen Werkzeug- und/oder Werkstückwechsel mittels eines Handhabungsgerätes sind vielfach bekannt. Sie sind beispielsweise als Karussellspeicher mit einem um eine vertikale Mittelachse drehbaren Trommelmagazin ausgebildet, das an seiner Trommelumfangswand außen eine Anzahl von Speicherplätzen für Werkzeuge und/oder Werkstücke aufweist, die mittels eines Handhabungsgerätes aus den Speicherplätzen entnehmbar und an diese rückgebbar sind. Das Trommelmagazin kann dabei mittels eines elektrischen oder pneumatischen Antriebs rotatorisch bewegt werden, so dass der jeweilige Speicherplatz mit oder ohne Werkzeug bzw. Werkstück in die Greifreichweite des Handhabungsgerätes bringbar ist.
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Nachteilig ist bei diesen bekannten Karussellspeichern, dass diese unter Berücksichtigung des Raumanspruches und der Handhabungsmöglichkeit nur eine eingeschränkte Anzahl von Speicherplätzen, d. h. Aufnahmen für Werkzeuge und/oder Werkstücke besitzen. Die Anzahl der Speicherplätze des rotierbaren Trommelmagazins ist allein abhängig von der Höhe und dem Durchmesser der Trommelumfangswand des einzigen Trommelmagazins, an der die Speicherplätze in mehreren Etagen axial übereinander sowie tangential nebeneinander angeordnet sind, so dass diese durch eine Greifvorrichtung des Handhabungsgerätes einfach entnommen und zurückgelegt werden können.
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Die
DE 41 18 074 A1 offenbart ein Magazin mit festem Standort in einer Fabrikationsanlage, das dazu bestimmt ist, mit wenigstens einer Bearbeitungseinrichtung und einem dieser zugeordneten Handhabungsgerät für den automatischen Werkzeug- bzw. Werkstückwechsel zusammenzuarbeiten. Es weist ein Drehregal mit mehreren, an einer drehbaren Säule übereinander angeordneten Objektträgern für die Handhabungsobjekte auf. Das Drehregal ist als separate Baueinheit ausgebildet und austauschbar in den stationären, die Mittel zum Betrieb des Drehregals enthaltenden Teil des Magazins eingesetzt. Dabei handelt es sich um einen Mehrebenen-Rundtaktspeicher, bei dem an der Mittelsäule mehrere runde scheibenförmige Objektträger für die zu handhabenden Objekte übereinander mit vertikalem Abstand angeordnet sind.
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Die
EP 1 636 120 B1 lehrt eine Lageranordnung mit einem mehrere Ringe aufweisenden Rundmagazin, die wenigstens eine Rundmagazineinheit umfasst, die aus mehreren, konzentrischen geschlossenen relativ zueinander drehbaren Ringen mit übereinander angeordneten Stellplätzen für die zu lagernden Gegenstände besteht, wobei wenigstens ein Teil der Stellplätze der Ringe durch die anderen Ringe hindurch zugänglich ist. Außerhalb der Rundmagazineinheit ist eine Ein-/Auslagerungsvorrichtung zum Einlagern von Gegenständen in die Rundmagazineinheit bzw. Auslagern von Gegenständen aus der Rundmagazineinheit angeordnet. Die drehbaren Ringe des bekannten Magazins weisen als Trommelumfangswand eine Anzahl von gitterartigen Standard-Gestelleinheiten auf, die jeweils aus mehreren sich horizontal erstreckenden Längsstreben und sich vertikal erstreckenden Querstreben zusammengesetzt sind, die jeweils mit Abstand zueinander angeordnet sind. Die Längs- und die Querstreben bilden eine Gitterwand mit einer Vielzahl von Wanddurchbrüchen, die jeweils ein Trommelmagazin bilden.
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Die
DE 20 2011 104 037 U1 offenbart ein Bearbeitungszentrum zur maschinellen Bearbeitung eines Werkstücks mit unterschiedlichen Bearbeitungswerkzeugen, mit mindestens einem Bearbeitungskopf, der mindestens eine nach unten offene Werkzeughalterung zum Einsetzen eines Werkzeugs aufweist und mit einem Werkzeugmagazin zur Bereitstellung verschiedenartiger Werkzeuge. Die Werkzeuge sind innen an einer Wand des Werkzeugmagazins gelagert und können mittels eines Handlinggerätes von den einheitlich ausgebildeten Werkzeugaufnahmen im Magazin zum Bearbeitungskopf und zurück geführt werden. Das Werkzeugmagazin weist zudem eine innen angeordnete Reinigungsstation zum automatischen Reinigen der Bearbeitungswerkzeuge auf, der die Werkzeuge mittels des Handlinggerätes zugeführt und entnommen werden.
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Die
DE 10 2013 013 978 A1 offenbart eine Vorrichtung zum Bevorraten und Bereitstellen von Maschinenwerkzeugen, eingerichtet für die Entnahme und für das Zurücklegen einer Vielzahl von Werkzeugen durch eine Greifvorrichtung, mit einer Mehrzahl von Werkzeugträgerplattformen, die übereinander und auf einer rotierbaren Einrichtung angeordnet sind, wobei eine Werkzeugträgerplattform jeweils dafür eingerichtet ist, dass eine Mehrzahl von Werkzeugen nebeneinander auf der Plattform angeordnet werden kann. Dabei sind die Werkzeugträgerplattformen als Trommelkörper mit einem turmartigen Aufbau und im Wesentlichen senkrechten Wänden oder Wandabschnitten ausgebildet, wobei mehrere Trommelkörper ineinander angeordnet und um eine jeweilige Turmachse herum drehbar gelagert und motorisch antreibbar sind. Zumindest die radial nach außen gerichteten Turmwandungen weisen jeweils eine Mehrzahl von Werkzeugträgern auf, wobei zumindest alle Trommelkörper bis auf den innersten in ihrer Turmwandung eine Durchgriffsöffnung aufweisen, die derart eingerichtet ist, dass die Greifvorrichtung von radial außen kommend durch die eine oder mehrere Durchgriffsöffnungen hindurch geführt werden, um Werkzeuge auf weiter innen liegenden Trommelkörpern zu greifen.
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Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Möglichkeit vorzuschlagen, eine größere Anzahl von Werkzeugen und/oder Werkstücken bei geringfügiger Erhöhung des Raumanspruches des Karussellspeichers zu speichern.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Karussellspeicher mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie eine Bearbeitungsmaschine mit den Merkmalen des nebengeordneten Patentanspruchs 8 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind den jeweils rückbezogenen Patentansprüchen zu entnehmen.
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Der erfindungsgemäße Karussellspeicher weist ein erstes, um eine vertikale Mittelachse drehbeweglich geführtes erstes Trommelmagazin und mindestens ein weiteres Trommelmagazin mit gegenüber dem ersten Trommelmagazin größerem Durchmesser auf. Das mindestens eine weitere Trommelmagazin ist koaxial zu dem ersten Trommelmagazin angeordnet und umgreift das erste Trommelmagazin mit radialem Abstand. Die weiteren Trommelmagazine sind auf dem Tragständer des ersten Trommelmagazins angeordnet und wie dieses motorisch angetrieben in Umfangsrichtung ihrer Trommelumfangswand drehbar gelagert. Die vertikale Mittelachse des ersten Trommelmagazins und die Mittelachse des mindestens einen weiteren Trommelmagazins erstrecken sich senkrecht zu dem Tragständer fluchtend miteinander und bilden eine gemeinsame zentrale Längsachse des Karussellspeichers. Sowohl das erste innere wie auch die weiteren Trommelmagazine weisen außen an ihrer Trommelumfangswand eine Anzahl von Speicherplätzen für Werkzeuge und/oder Werkstücke auf, die in Umfangsrichtung des jeweiligen Trommelmagazins nebeneinander und in dessen Axialrichtung übereinander angeordnet sind. Dabei ist der radiale Abstand der Trommelumfangswand von zwei benachbarten Trommelmagazinen derart gewählt, dass in radialer Richtung genügend Raum für die Speicherung von Werkzeugen und/oder Werkstücken in den Lagerplätzen vorhanden ist. Dabei können die vorhandenen Trommelmagazine in Axialrichtung eine gleiche oder unterschiedliche Höhe der Trommelumfangswand aufweisen.
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Dabei sind die mindestens zwei Trommelmagazine als im Wesentlichen hohlzylindrische Säulen ausgebildet, d. h. mit einer geschlossenen Trommelumfangswand, wobei das mindestens eine weitere Trommelmagazin wenigstens eine Durchgriffsaussparung für das Handhabungsgerät aufweist, die Zugang zu den Speicherplätzen des mindestens einen umgriffenen Trommelmagazins ermöglicht. Jedes Trommelmagazin des erfindungsgemäßen Karussellspeichers weist um die hohlzylindrische Säule herum eine Anzahl von Speicherplätzen auf, die nebeneinander ringförmig um die zentrale Längsachse des Karussellspeichers in übereinanderliegenden Ebenen außen an der Trommelumfangswand angeordnet sind. Für die Speicherung der Werkzeuge und/oder Werkstücke weisen die Speicherplätze zweckmäßigerweise geeignete, insbesondere an diese angepasste Aufnahmen oder Halterungen auf. Die Entnahme und Rückgabe der Werkzeuge und/oder Werkstücke aus den bzw. an die Trommelmagazine erfolgt durch das Handhabungsgerät im Wesentlichen orthogonal zu der jeweiligen Trommelumfangswand, d. h. in radialer Richtung des Karussellspeichers, insbesondere zu der Richtung der Mittelachse des jeweiligen Trommelmagazins orthogonal.
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Der Zugriff auf die Speicherplätze des äußersten Trommelmagazins ist problemlos möglich, indem das entsprechende Trommelmagazin in Umfangsrichtung programmgesteuert bewegt wird, bis der jeweilige zu erreichende Speicherplatz dem Handhabungsgerät gegenüberliegend angeordnet ist. In dieser Stellung ist das Werkzeug bzw. das Werkstück mittels des Handhabungsgerätes direkt aus dem Speicherplatz entnehmbar oder an diesen rückgebbar. Der Zugriff zu Speicherplätzen von von dem äußeren Trommelmagazin umschlossenen Trommelmagazinen, kann nur durch die Durchgriffsaussparungen in der Trommelumfangswand des äußeren umgreifenden Trommelmagazins erfolgen. Dazu muss die mindestens eine Durchgriffsaussparung des äußeren Trommelmagazins dem Handhabungsgerät gegenüberliegend positioniert werden, so dass das Handhabungsgerät durch dessen Durchgriffsaussparung hindurch greifen kann, um die Speicherplätze des mindestens von dem äußeren Trommelmagazin umgriffenen Trommelmagazins zu erreichen.
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Für die Entnahme bzw. Rückgabe von Werkzeugen oder Werkstücken aus bzw. an den dem äußeren Trommelmagazin als nächstes nach innen folgenden Trommelmagazin muss der zu erreichende Speicherplatz durch Drehen des umgriffenen Trommelmagazins mit der Durchgriffsaussparung der Trommelumfangswand des äußeren Trommelspeichers zur Deckung gebracht werden. Dabei kann für jede Ebene der Speicherplätze mindestens eine lokale Durchgriffsaussparung an der Trommelumfangswand des umgreifenden Trommelmagazins vorgesehen sein oder alternativ mindestens eine lokale Durchgriffsaussparung, die mehreren oder allen Ebenen der Speicherplätze zugeordnet ist. Das umgreifende Trommelmagazin kann an seiner Trommelumfangswand auch mehrere derartige Durchgriffsaussparungen aufweisen, die in Umfangsrichtung des Trommelmagazins an der Trommelumfangswand winkelmäßig versetzt zueinander angeordnet sind.
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Vorzugsweise weist das äußerste Trommelmagazin eine einzige Durchgriffsaussparung auf, die sich von der unteren Trommelstirnseite, mit der das Trommelmagazin auf dem Tragständer motorisch angetrieben in Umfangsrichtung drehbar gelagert ist, bis zu einer oberen Trommelstirnseite erstreckt. Umfasst der erfindungsgemäße Karussellspeicher mehr als zwei drehbar gelagerte ineinander verschachtelt angeordnete Trommelmagazine auf, so weisen erfindungsgemäß alle bis auf das erste innere Trommelmagazin Trommelumfangswände mit den vorstehend beschriebenen Durchgriffsaussparungen auf. Der Zugang zu den Speicherplätzen des von dem äußeren Trommelmagazin umgriffenen Trommelmagazins, dessen Trommelumfangswand der Trommelumfangswand des äußersten Trommelmagazins nächstliegend angeordnet ist, erfolgt wie vorstehend bereits beschrieben durch die mindestens eine Durchtrittsaussparung in der Trommelumfangswand des äußersten Trommelmagazins. Bei drei vorgesehenen Trommelmagazine erfolgt der Zugriff zu Speicherplätzen des weiter innenliegend angeordneten ersten inneren Trommelmagazins durch die mindestens eine Durchtrittsaussparung des äußeren Trommelspeichers und die mindestens eine Durchtrittsaussparung des von dem äußeren Trommelmagazin nächstliegend umgriffenen Trommelmagazins. Dazu werden deren in den Trommelumfangswände vorgesehenen Durchtrittsaussparungen mit dem zu erreichenden Speicherplatz des weiter innen umgriffen angeordneten ersten Trommelmagazins in Umfangsrichtung der Trommelumfangswände des Karussellspeichers winkelmäßig zur Deckung gebracht, so dass ein geradliniger Durchgriff des Handhabungsgerätes zu dem gewählten Speicherplatz möglich ist.
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Der erfindungsgemäße Karussellspeicher kann zwei, drei oder mehr ineinander koaxial angeordnete Trommelmagazin aufweisen. Dabei weisen alle den ersten inneren Trommelmagazin umgreifenden Trommelmagazine Trommelumfangswände mit mindestens einer Durchgriffsaussparung für das Handhabungsgerät auf, die Zugang zu den Speicherplätzen zu den von dem äußersten Trommelmagazin umgriffenen Trommelmagazinen ermöglichen. Damit ist unter entsprechender geeigneter Ausrichtung der Trommelmagazine in Umfangsrichtung der Trommelumfangswand zueinander jeder beliebige der vorhandenen Speicherplätze des Karussellspeichers mittels des Handhabungsgerätes erreichbar.
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Der erfindungsgemäße Karussellspeicher für eine automatisierte programmgesteuerte Bearbeitungsmaschine kann entweder nur Speicherplätze für Werkzeuge, nur Speicherplätze für Werkstücke oder sowohl Speicherplätze für Werkzeuge und Werkstücke aufweisen. Sind sowohl Speicherplätze für Werkzeuge wie auch Werkstücke vorgesehen, so sind diese vorzugsweise verschiedenen Trommelmagazinen zugeordnet. Begünstigt wird dabei eine Ausführungsform der Erfindung, bei der das Trommelmagazin für die Werkstücke das äußerste Trommelmagazin des Karussellspeichers bildet.
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Vorzugsweise sind die mindestens zwei Trommelmagazine des erfindungsgemäßen Karussellspeichers über getrennte steuerbare elektrische Antriebe antreibbar und in definierten Stellungen einander gegenüber gesteuert positionierbar. Die mindestens zwei Trommelmagazine können insbesondere rechts und/oder links laufend um die vertikale Mittelachse des jeweiligen Trommelmagazins, d. h. um die zentrale vertikale Längsachse des Karussellspeichers gedreht werden. Der elektromotorische Antrieb ermöglicht eine schnelle Drehung des Trommelmagazins um die zentrale Längsachse des Karussellspeichers, einen schnellen Start und Stopp der Drehbewegung der Trommelmagazine sowie eine exakte Ausrichtung der Trommelmagazine einander gegenüber und gegenüber dem Handhabungsgerät. Damit lässt sich der Weg und die Laufzeit der Speicherplätze für Werkzeuge und/oder Werkstücke sowie der Durchtrittsaussparungen für das Handhabungsgerät optimieren, was sich günstig auf die Prozesszeiten der automatisierten programmgesteuerten Bearbeitungsmaschine auswirkt.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist der Tragständer der Trommelmagazine kreisförmige Laufbahnen für die mindestens zwei Trommelmagazine auf. Die Trommelmagazine sind zweckmäßigerweise mit ihren unteren Trommelstirnseiten an den kreisförmigen Laufbahnen in Umfangsrichtung der Trommelumfangswand verschiebbar geführt gelagert. Vorzugsweise stützen sich die Trommelmagazine über die Stirnseiten der jeweiligen Trommelumfangswände auf den kreisförmigen Laufbahnen drehbar gelagert ab und sind über getrennte steuerbare Antriebe in Umfangsrichtung beweglich, die vorzugsweise unten mit der jeweiligen Trommelumfangswand in Wirkverbindung stehen.
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Die wenigstens zwei Trommelmagazine des erfindungsgemäßen Karussellspeichers können in Axialrichtung eine einheitliche oder eine unterschiedliche Länge aufweisen. Bevorzugt wird eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Karussellspeichers, bei dem die Trommelmagazine in Axialrichtung in etwa einheitlich lang ausgebildet sind und sich dementsprechend ausgehend von dem Tragständer vertikal gleichhoch erstrecken.
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Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind die wenigstens zwei Trommelmagazine zumindest an der unteren Trommelstirnseite offen ausgebildet. Dies ermöglicht eine besonders einfache Lagerung auf dem Tragständer. Optional kann auch die obere Trommelstirnseite der Trommelmagazine offen ausgeführt sein.
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Bei einer besonders zweckmäßigen Ausführungsform der Erfindung weist das wenigstens eine der mindestens zwei Trommelmagazine des Karussellspeichers zumindest einen Lagerplatz für Werkzeuge und wenigstens eines der mindestens zwei Trommelmagazine des Karussellspeichers zumindest einen Lagerplatz für Werkstücke auf. Damit kann der erfindungsgemäße Karussellspeicher entweder nur zum Speichern von Werkzeugen, nur zum Speichern von Werkstücken oder zur kombinierten Speicherung von Werkzeugen und Werkstücken verwendet werden.
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Die Anzahl von Speicherplätzen für die Werkzeuge und/oder die Werkstücke ist im Wesentlichen abhängig von der Höhe und dem Durchmesser der Trommelmagazine des erfindungsgemäßen Karussellspeichers sowie von den Abmessungen der Werkzeuge bzw. Werkstücke und dem Abstand, in dem diese zueinander angeordnet werden sollen. Die Anzahl von Speicherplätzen der Trommelmagazine ist vorzugsweise veränderbar, indem die Aufnahmen bzw. Halterungen für die Werkzeuge und/oder Werkstücke austauschbar an der jeweiligen Trommelumfangswand befestigt sind. Für den Fall, dass die Trommelmagazine für die notwendige Anzahl von Speicherplätzen nicht genügend Raum bieten, ist der erfindungsgemäße Karussellspeicher mit mindestens einem weiteren Trommelmagazin nachrüstbar, das die bestehenden Trommelmagazine mit radialem Abstand außen umgreift. Da es sich dabei um ein umgreifendes Trommelmagazin handelt, ist dessen Trommelumfangswand mit mindestens einer geeigneten Durchgriffsaussparung für das Handhabungsgerät ausgebildet. Abhängig von der Art des Handhabungsgerätes sind an einer automatisierten programmgesteuerten Bearbeitungsmaschine ein oder mehrere erfindungsgemäße Karussellspeicher zum Speichern von Werkzeugen und/oder Werkstücken anordenbar und bei der automatisierten Bearbeitung von Werkstücken mittels gespeicherten Werkzeugen verwendbar.
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Bei einer Ausführungsform der Erfindung weist der Karussellspeicher vorzugsweise mindestens eine Reinigungsstation für die Werkzeuge bzw. Werkstücke auf. Die bearbeiteten und möglicherweise verschmutzten Werkstücke bzw. verwendeten verunreinigten Werkzeuge können auf diese Weise während der Bearbeitung des nächsten Werkstückes bei gleichbleibender Prozesszeit gereinigt werden. Die Werkstücke bzw. Werkzeuge werden der mindestens einen Reinigungsstation mittels des Handhabungsgerätes vorzugsweise aus der Bearbeitungsmaschine zugeführt und nach der durchgeführten Reinigung von diesem in die zugeordneten Speicherplätze eingelagert. Die Reinigung der Werkzeuge und/oder Werkstücke erfolgt in der Reinigungsstation automatisch.
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Die erfindungsgemäße Bearbeitungsmaschine zur automatischen programmgesteuerten Bearbeitung von Werkstücken mittels Werkzeugen weist ein als Karussellspeicher ausgebildetes Werkzeugmagazin wie vorstehend beschrieben, vorzugsweise mit den Merkmalen der Patentansprüche 1 bis 7 auf, und/oder ein als Karussellspeicher ausgebildetes Werkstückmagazin wie vorstehend beschrieben, vorzugsweise mit den Merkmalen der Patentansprüche 1 bis 7 auf, und ein als Knickarmroboter ausgeführtes Handhabungsgerät mit mindestens zwei Rotationsachsen und mindestens zwei Gelenkachsen. Vorzugsweise besitzt der Knickarmroboter je drei derartige Achsen. Damit sind die Werkzeuge bzw. Werkstücke exakt ausgerichtet zwischen den Trommelmagazinen zum Speichern von Werkzeugen und/oder Werkstücken und einer Bearbeitungszelle der automatisierten programmgesteuerten Bearbeitungsmaschine hin und her bewegbar sowie in die Bearbeitungsmaschine exakt ausgerichtet einsetzbar sowie an die zugeordneten Speicherplätze des Karussellspeichers in einer genau definierte Lage rückgebbar.
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Bevorzugt wird eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Bearbeitungsmaschine, bei der das Werkzeugmagazin und das Werkstückmagazin zu einem Karussellspeicher wie vorstehend beschrieben, insbesondere mit den Merkmalen der Patentansprüche 1 bis 7 zusammengefasst sind, der sowohl Speicherplätze für die Werkzeuge wie auch für die Werkstücke aufweist.
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Der erfindungsgemäße Karussellspeicher kann an sich für eine beliebige Anzahl von Werkzeugen bzw. Werkstücken ausgelegt werden. Dazu muss eine geeignete Anzahl von Trommelmagazinen auf dem Tragständer drehbar einander umgreifend angeordnet werden. Die Zahl der Trommelmagazine und deren Höhe bzw. Durchmesser bestimmen in Abhängigkeit von der Größe der Werkzeuge bzw. Werkstücke das Speichervolumen des erfindungsgemäßen Karussellspeichers. Bei einem Karussellspeicher mit drei Trommelmagazinen, die eine Gesamthöhe von etwa 3 m aufweisen, wobei der Außendurchmesser des äußeren Trommelmagazins typisch etwa 2 m beträgt, können beispielsweise insgesamt bis zu 160 Werkzeuge mit einem Durchmesser von 80 mm je Ebene eingelegt werden. Davon befinden sich in den Speicherplätzen des inneren Trommelmagazins ca. 45 Werkzeuge, im äußersten Trommelmagazin ca. 65 Werkzeuge und im dazwischenliegenden Trommelmagazin ca. 50 Werkzeuge. Die Höhe dieses Karussellspeichers beträgt einschließlich dem Tragständer etwa 3,5 m, seine Außenabmessungen typisch 2,5 m × 2,5 m. Das Leergewicht eines solchen Karussellspeichers beträgt dabei ca. 2,5 to. Die Werkzeugnutzlast eines derartigen Karussellspeichers kann bis zu ca. 6 to umfassen. Bei der Verwendung von fünf Ebenen pro Trommelmagazin ergibt sich somit ein Gesamtspeichervolumen des Karussellspeichers von etwa 800 Werkzeugen. Für diese Werkzeuge sind in den Speicherplätzen der Trommelmagazine beispielsweise Werkzeughalter vorgesehen, die an sich vertikal erstreckenden Aufnahmeleisten angeordnet sind, die sich außen an den jeweiligen Trommelumfangswänden von der unteren Trommelstirnseite bis zu der oberen Trommelstirnseite erstrecken.
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Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung des Ausführungsbeispiels der Erfindung in Verbindung mit den Ansprüchen und den beigefügten Figuren. Die einzeln Merkmale der Erfindung können für sich allein oder zu mehreren bei unterschiedlichen Ausführungsformen der Erfindung verwirklicht sein. Es zeigen in schematischer Darstellung:
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1 einen erfindungsgemäßen Karussellspeicher mit drei koaxial ineinander angeordneten, einzeln drehbaren hohlzylindrisch ausgebildeten Trommelmagazinen in perspektivischer Darstellung;
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2 den Karussellspeicher aus 1 in Draufsicht;
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3 einen vergrößerten Ausschnitt des Karussellspeichers aus 1 im Bereich des Tragständers; und
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4 eine erfindungsgemäße Bearbeitungsmaschine mit je einem Karussellspeicher für Werkzeuge und Werkstücke gemäß 1 und mit einem Knickarmroboter als Handhabungsgerät für die Werkzeuge und Werkstücke.
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Die 1 bis 3 zeigen in verschiedenen Ansichten ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Karussellspeichers 1 für eine automatisierte programmgesteuerte, in diesen Figuren nicht dargestellte Bearbeitungsmaschine, mit einem ersten inneren Trommelmagazin 2 zum Speichern von Werkzeugen und/oder Werkstücken, das um eine vertikale Mittelachse 3 rotierbar auf einem Tragständer 4 angeordnet ist. Die vertikale Mittelachse 3 des Trommelmagazins 2 erstreckt sich orthogonal zu dem Tragständer 4.
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Der Karussellspeicher 1 weist drei weitere Trommelmagazine 5, 5a und 6 auf, die koaxial zu dem ersten Trommelmagazin 2 angeordnet sind und das erste innere Trommelmagazin 1 mit zunehmenden radialem Abstand umgreifen. Dabei schließt das Trommelmagazin 5 das innere Trommelmagazin 2 direkt ein, während das Trommelmagazin 6 das Trommelmagazin 5a direkt und die Trommelmagazine 2, 5 indirekt umschließt. Das Trommelmagazin 6 bildet damit ein äußeres und die Trommelmagazine 5, 5a jeweils ein zwischenliegendes Trommelmagazin des Karussellspeichers 1. Die Trommelmagazine 2, 5, 5a, 6 sind mit ihrer unteren Trommelstirnseite 7 auf dem Tragständer 4 motorisch angetrieben in Umfangsrichtung ihrer jeweiligen Trommelumfangswand 8 drehbar gelagert.
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An den Trommelumfangswänden 8 der drehbaren Trommelmagazine 2, 5, 5a, 6 sind außen jeweils eine Anzahl von Speicherplätzen 9 für Werkzeuge und/oder Werkstücke angeordnet, die in Umfangsrichtung der vier Trommelmagazine nebeneinander und in Axialrichtung der Trommelmagazine übereinander angeordnet sind. Die drei das innere Trommelmagazin 2 umgreifenden Trommelmagazine 5, 5a, 6 weisen an ihrer Trommelumfangswand 8 eine schlitzförmige Durchgriffsaussparung 10 für ein nur in der 2 gezeigtes Handhabungsgerät 16 für die Werkzeuge und/oder Werkstücke auf, die Zugang zu den Speicherplätzen 9 des umgriffenen inneren ersten Trommelmagazins 2 und zu den Speicherplätzen 9 des zwischen dem ersten inneren Trommelmagazin 2 und dem vierten äußeren Trommelmagazin 6 zwischenliegend angeordneten zwei Trommelmagazinen 5, 5a ermöglichen. Das innere erste Trommelmagazin 2 weist keine derartige Durchgriffsaussparung auf. Dessen Trommelumfangswand 8 ist in sich geschlossen ausgebildet. Die Speicherplätze 9 der Trommelmagazine 2, 5, 5a, 6 können mit Halterungen und/oder Aufnahmen für die Werkzeuge bzw. Werkstücke versehen sein.
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Die Trommelmagazine 2, 5, 5a, 6 des Karussellspeichers 1 sind als im Wesentlichen hohlzylindrische Säulen ausgebildet, um welche die Speicherplätze 9 nebeneinander ringförmig und winkelmäßig um eine zentrale Längsachse 11 des Karussellspeichers 1 in übereinander liegenden Ebenen angeordnet sind. Die zentrale Längsachse 11 erstreckt sich in vertikaler Raumrichtung orthogonal zu dem Tragständer 4 und ist von den vertikalen Mittelachsen 3 der Trommelmagazine 2, 5, 5a, 6 bestimmt, die fluchtend miteinander angeordnet sind. Der Durchmesser der Trommelmagazine 2, 5, 5a, 6 ist derart gewählt, dass sich zwischen diesen ein radialer Abstand ergibt, der die Tiefe der jeweiligen Lagerplätze 9 für die Werkzeuge bzw. Werkstücke bestimmt. Der Durchmesser der Trommelmagazine 2, 5, 5a, 6 ist an sich beliebig wählbar, jedoch so gewählt, dass sich ein Abstand zwischen deren Trommelumfangswänden 8 ergibt, der mindestens so groß ist wie die zu speichernden Werkzeuge bzw. Werkstücke.
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Die Entnahme und Rückgabe der Werkzeuge und/oder Werkstücke aus den bzw. an die Speicherplätze 9 der Trommelmagazine 2, 5, 5a, 6 erfolgt durch das Handhabungsgerät 16 im Wesentlichen orthogonal zu der jeweiligen Trommelumfangswand 8 in Richtung der zentralen Längsachse 11 des Karussellspeichers 1. Der Zugriff auf die Speicherplätze 9 des äußeren Trommelmagazins 6 erfolgt, indem das Trommelmagazin 6 in Umfangsrichtung programmgesteuert bewegt wird, bis der zu erreichende Speicherplatz 9 dem in den 1 und 3 nicht gezeigten Handhabungsgerät gegenüberliegend angeordnet ist. Der Zugriff auf die Speicherplätze 9 des nächstfolgenden zwischenliegenden Trommelmagazins 5a erfolgt durch die schlitzförmige Durchgriffsaussparung 10 des äußeren Trommelmagazins 6. Dazu ist es erforderlich, dass die Durchgriffsaussparung 10 des Trommelmagazins 6 und der zu erreichende Speicherplatz 9 des Trommelmagazins 5a einander direkt und auch dem Handhabungsgerät direkt gegenüberliegend angeordnet sind. Um dies zu erreichen werden die Trommelmagazine 5a, 6 in Umfangsrichtung ihrer Trommelumfangswand 8 gesteuert um ihre vertikale Mittelachse 3 mittels eines in den 1 bis 3 nicht dargestellten elektrischen Antriebes gedreht. Der Zugriff auf die Speicherplätze 9 des von dem Trommelmagazin 5a umgriffenen nächsten zwischenliegenden Trommelmagazins 5 erfolgt durch die schlitzförmige Durchgriffsaussparung 10 des äußeren Trommelmagazins 6 und die schlitzförmige Durchgriffsaussparung 10 des umgreifenden zwischenliegenden Trommelmagazins 5a in entsprechender Weise. Der Zugriff auf die Speicherplätze 9 des inneren Trommelmagazins 2 erfolgt entsprechend durch die Durchgriffsaussparungen 10 der Trommelumfangswände 8 des äußeren Trommelmagazins 6 und der zwischenliegenden Trommelmagazins 5, 5a. Für die Entnahme bzw. Rückgabe der Werkzeugen und/oder Werkstücken von dem bzw. an das innere Trommelmagazin 2 müssen die Durchgriffsaussparungen 10 der Trommelmagazine 5, 5a, 6 und der zu erreichende Speicherplatz 9 des Trommelmagazins 2 exakt auf einer Linie ausgerichtet werden, die sich orthogonal zu der zentralen Längsachse 11 bis hin zu dem Handhabungsgerät 16 erstreckt.
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Bei dem in den 1 bis 3 abgebildeten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Karussellspeichers 1 weisen die Trommelmagazine 2, 5, 5a, 6 in Axialrichtung eine einheitliche Länge auf. Dabei erstreckt sich die Durchgriffsaussparungen 10 des äußeren Trommelmagazins 6 und der zwischenliegenden Trommelmagazine 5, 5a jeweils von der unteren Trommelstirnseite 7 bis zu einer oberen Trommelstirnseite 12, die fern dem Tragständer 4 angeordnet ist. Die Trommelumfangswand 8 des inneren ersten Trommelmagazins 2 ist demgegenüber in sich geschlossen ausgebildet. Die vier Trommelmagazine 2, 5, 5a, 6 des Karussellspeichers 1 sind mit ihren unteren Trommelstirnseiten 7 an dem Tragständer 4 drehbar gelagert. Dazu weist dieser vorzugsweise kreisförmige Laufbahnen 13 auf, die das jeweilige Trommelmagazin 2, 5, 5a, 6 vorzugsweise im Bereich ihrer Trommelumfangswände 8 um die zentrale Längsachse 11 des Karussellspeichers 1 drehbar führen. Um dies zu ermöglichen sind die Trommelmagazine 2, 5, 5a, 6 vorzugsweise zumindest an der unteren Trommelstirnseite 7 offen ausgebildet. Es hat sich jedoch auch als zweckmäßig erwiesen, die obere Trommelstirnseite 12 offen auszuführen.
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Die drei Trommelmagazine 2, 5, 5a, 6 des erfindungsgemäßen Karussellspeichers 1 sind über getrennt steuerbare in den 1–3 nicht dargestellte elektrische Antriebe antreibbar und in definierten Stellungen einander gegenüber gesteuert positionierbar. Die Trommelmagazine 2, 5, 5a, 6 können gleichzeitig, nacheinander oder zeitlich überlappend unabhängig voneinander rechts oder links drehend mit gleichen oder unterschiedlichen Geschwindigkeiten um die zentrale Längsachse 11 des Karussellspeichers 1 gedreht werden. Auf dem Tragständer 4 des erfindungsgemäßen Karussellspeichers 1 ist zudem vorzugsweise optional mindestens eine Reinigungsstation 14 für die Werkzeuge bzw. Werkstücke angeordnet, in der diese automatisch nach der Entnahme und/oder vor der Rückgabe bei Bedarf reinigbar sind.
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Die 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Bearbeitungsmaschine 15 zur automatischen programmgesteuerten Bearbeitung von Werkstücken mittels Werkzeugen, mit einem ersten erfindungsgemäßen Karussellspeicher 1 für Werkzeuge und mit einem zweiten erfindungsgemäßen Karussellspeicher 1' für Werkstücke und mit einem Handhabungsgerät 16 in Form eines Knickarmroboters, der mindestens zwei, vorzugsweise 3, Rotationsachsen und mindestens zwei, vorzugsweise drei, Gelenkachsen aufweist. Der Knickarmroboter 16 ist mit einem Greifer für die Werkzeuge bzw. Werkstücke ausgerüstet, der vorzugsweise als Doppelgreifer ausgebildet ist. Mit ihm wird er Werkzeug- und/oder Werkzeugwechsel seriell ausgeführt.
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Der Karussellspeicher 1 für Werkzeuge und der Karussellspeicher 1' für Werkstücke sind bezüglich einer Bearbeitungszelle 17 der Bearbeitungsmaschine 15 winkelversetzt zueinander an der Bearbeitungsmaschine 15 derart positioniert, dass der Knickarmroboter 16 bei Drehung um seine vertikale Rotationsachse problemlos in Richtung der zentralen Längsachsen 11 der beiden Karussellspeicher 1, 1' ausgerichtet werden kann. Somit ist eine Entnahme und Rückgabe von den in der 4 nicht dargestellten Werkzeugen bzw. Werkstücken problemlos möglich. Zur Überführung der Werkzeuge bzw. Werkstücke zwischen den jeweiligen Trommelmagazinen 2, 5, 5a, 6 und der Bearbeitungszelle 17 der Bearbeitungsmaschine 15 dreht sich der Knickarmroboter 16 in Richtung der Bearbeitungszelle 17.
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Die Karussellspeicher 1, 1' der Bearbeitungsmaschine 15 weisen jeweils eine Reinigungsstation 14 zum Reinigen der Werkzeuge bzw. Werkstücke auf. In diesen Reinigungsstationen 14 können die Werkzeuge bzw. Werkstücke gesäubert werden. Dazu legt der Knickarmroboter 16 diese in eine Aufnahme ab, wobei diese mehrmals gedreht werden, so dass evtl. angesammeltes Öl aus dem Bearbeitungsprozess ablaufen kann. Anschließend werden die Werkzeuge bzw. Werkstücke vom dem Knickarmroboter 16 abgeblasen. Die Steuerung des Karussellspeichers 1 bzw. 1' erfolgt vorzugsweise durch eine SPS 18 mit Textdisplay zur Meldungsanzeige. Das Handhabungsgerät 16 ist über eine Schnittstelle mit der SPS 18 verbunden.
