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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Bereitstellen von Werkzeugen für eine Werkzeugmaschine, mit einem ortsfest neben der Werkzeugmaschine aufgestellten, um eine vertikale Achse drehbaren Roboter und einem Regal, das den Arbeitsbereich des Roboters an seinem Rand umgibt und zusammen mit einem Gehäuse der Werkzeugmaschine eine geschlossene Zelle bildet.
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Werkzeugmaschinen sind aus Gründen des Arbeitsschutzes zumeist von einem weitgehend schall- und staubdichten und ggf. gasdichten Gehäuse umgeben. Wenn ein Werkzeug der Werkzeugmaschine gewechselt werden soll, so fährt ein Greifarm des Roboters durch eine Zureichungsöffnung des Gehäuses in den Bereich eines Futters der Werkzeugmaschine, um das bisher benutzte Werkzeug aus dem Futter zu entnehmen. Das Werkzeug wird dann an geeigneter Stelle in dem Regal abgelegt, das innerhalb der Reichweite des Roboterarms um den Roboter herum angeordnet ist, wonach der Roboter das neue Werkzeug aus dem Regal entnimmt und in das Futter der Werkzeugmaschine einsetzt.
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Während des Betriebs der Werkzeugmaschine ist die Zureichungsöffnung zumeist durch eine Späneschutzwand verschlossen, damit der Roboter gegen Späneflug geschützt wird.
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In
WO 2019/138033 A1 wird eine Vorrichtung der oben genannten Art beschrieben, bei der auch der Roboter und das Regal in einer geschlossenen Zelle untergebracht sind. In der Wand dieser Zelle ist eine Zugangsöffnung gebildet, die bei Wartungsarbeiten einen Zugang zu dem Roboter ermöglicht. Während des Betriebs des Roboters und der Werkzeugmaschine ist diese Zugangsöffnung durch eine im Grundriss kreisbogenförmige, um die Achse des Kreisbogens drehbare Tür verschlossen.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung dieser Art zu schaffen, bei der der in der Zelle verfügbare Raum besser für Werkzeugregale genutzt wird.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Regal in Umfangsrichtung unterteilt ist in einen stationären Teil und einen bewegbaren Teil, der auf einer zur Achse des Roboters koaxialen Bahn in den Winkelbereich des stationären Teils hinein verfahrbar ist.
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Bei dieser Vorrichtung kann auch der Wandbereich der Zelle, in dem sich die Zugangsöffnung befindet, für Regale genutzt werden, nämlich für den bewegbaren Teil des Regals, der, wenn Zugang zum Innen der Zelle benötigt wird, platzsparend, dem Umfang des Arbeitsbereiches des Roboters folgend, in eine die Zugangsöffnung freigebende Position gefahren werden kann. Auf diese Weise ist es möglich, in dem verfügbaren Raum, dessen Größe durch die Reichweite des Roboterarms begrenzt ist, eine größere Anzahl unterschiedlicher Werkzeuge unterzubringen, so dass eine effizientere Bedienung der Werkzeugmaschine ermöglicht wird.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Es ist vorteilhaft, wenn das Regal auf der Außenseite durch eine Wand begrenzt wird, die ähnliche Schall- und Staubschutzeigenschaften aufweist wie das Gehäuse der Werkzeugmaschine. In der Umgebung der Vorrichtung ist dann der Schall- und Staubschutz auch dann gewährleistet, wenn die Zureichungsöffnung nicht verschlossen ist. Das Verschlusselement für diese Zureichungsöffnung braucht dann nicht schalldämmend und staubdicht zu sein, sondern kann durch eine relativ dünne Wand gebildet werden, die aufgrund ihres geringen Gewichts und auch aus dem Grund, dass keine besonderen Abdichtungsmaßnahmen erforderlich sind, leicht und schnell zwischen der Öffnungsstellung der Schließstellung bewegt werden kann. Dadurch wird ein schnellerer Werkzeugwechsel ermöglicht. Gegebenenfalls kann bei Bearbeitungsvorgängen, bei denen kein Späneflug zu befürchten ist, die Zureichungsöffnung auch ganz geöffnet bleiben.
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Die Zugangstür der Zelle kann durch eine zylindrisch gekrümmte Wand gebildet werden, die im geschlossenen Zustand dicht an die umgebende Wand der Zelle anschließt und sich synchron mit und koaxial zu dem beweglichen Teil des Regals in die Öffnungsstellung bewegen lässt.
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Der bewegliche Teil und/oder der stationäre Teil des Regals kann eine Übergabestation aufweisen, die von außen durch eine Tür oder ein Fenster in der Wand der Zelle zugänglich. Diese Übergabestation ermöglicht es, neue Werkzeuge in die Zelle einzubringen, ohne dass die Zugangstür mit dem beweglichen Teil des Regals bewegt werden muss. Die Werkzeuge können von Hand auf einem Regalboden in der Übergabestation abgelegt werden und werden dann ggf. vom Roboter in eine andere Position im Regal umgesetzt.
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Der bewegliche Teil und der stationäre Teil des Regals können jeweils im Grundriss eine zylindrische Gestalt haben. In einer Ausführungsform hat der bewegliche Teil einen etwas kleineren Radius als der stationäre Teil, so dass sich der bewegliche Teil an der Innenseite des stationären Teils entlang bewegen kann. In einer anderen Ausführungsform können beide Teile des Regals den gleichen Radius haben. In dem Fall wird, wenn die Zugangsöffnung freigegeben werden soll, der bewegliche Teil des Regals zunächst linear in eine weiter innen gelegene Position verfahren und dann auf einer Kreisbahn in den Winkelbereich des stationären Teils gefahren.
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Im folgenden werden Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnung näher erläutert.
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Es zeigen:
- 1 eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung an einem Gehäuse einer Werkzeugmaschine;
- 2 eine schematische Grundriss-Skizze der Vorrichtung nach 1 im geschlossenen Zustand;
- 3 eine Grundriss-Skizze der Vorrichtung in geöffnetem Zustand; und
- 4 und 5 Grundriss-Skizzen einer Vorrichtung gemäß einem abgewandelten Ausführungsbeispiel.
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In 1 ist eine Vorrichtung zum Bereitstellen von Werkzeugen für eine Werkzeugmaschine gezeigt. Die Vorrichtung weist eine Zelle 10 auf, die an eine Seitenwand 12 eines hier nur zum Teil gezeigten Gehäuses 14 der Werkzeugmaschine angebaut ist. Die Zelle 10 hat in dem nicht an das Gehäuse 14 anschließenden Wandbereich einen etwa zylindrischen Umriss und weist einen Sockel 16 auf, auf dem im Inneren der Zelle ein Roboter 18 montiert ist. Bei diesem Roboter 18 kann es sich um einen üblichen mehrachsigen Industrieroboter handeln, der um eine vertikale Hauptachse drehbar ist. Diese vertikale Achse des Roboters fällt mit der Achse des zylindrischen Umrisses der Zelle 10 zusammen.
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Die Zelle 10 ist am oberen Ende durch eine Haube 20 abgeschlossen, die in 1 den Blick auf einen Greifarm des Roboters 18 verdeckt. In der Seitenwand 12 des Gehäuses 14 ist eine Zureichungsöffnung 22 gebildet, durch die hindurch der Greifarm des Roboters 18 in das Innere des Gehäuses 14 greifen kann, um die jeweils von der Werkzeugmaschine benötigten Werkzeuge in entsprechende Futter der Werkzeugmaschine einzusetzen oder sie nach Gebrauch wieder aus dem Futter zu lösen. Die Werkzeuge werden dann mit Hilfe des Greifarms in einem Regal 24 abgelegt, das die Umfangswand der Zelle 10 bildet.
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Das Regal 24 ist auf der Außenseite durch eine schalldämmende Wand 26 begrenzt, die eine Vielzahl von Fenstern 28 aus transparentem Kunststoff aufweist, die den Blick auf Teile des Regals 24 freigeben.
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Auf der in 1 dem Betrachter zugewandten Seite begrenzt die Wand 26 eine Zugangsöffnung 30, die auf einer Seite an die Seitenwand 12 des Gehäuses 14 angrenzt und die durch eine zylindrisch gewölbte Zugangstür 32 dicht verschließbar ist. Diese Zugangstür 32 ist entlang der zylindrischen Wand 26 zwischen der Öffnungsstellung und der Schließstellung verfahrbar und ist in 1 in der Öffnungsstellung gezeigt. Auch die Zugangstür 32 weist eine Vielzahl von Fenstern auf. In 1 sind deshalb Teile des Regals 24 durch überlappende Fenster der Zugangstür und der Wand 26 sichtbar.
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Die Zugangstür 32 ist mit ihren oberen und unteren Rändern translationsbeweglich an der Haube 20 und dem Sockel 16 geführt und schließt in der geschlossenen Stellung die Zelle 10 weitgehend schall- und staubdicht ab. Ein Schiebegriff 34 ermöglicht es, die Zugangstür von Hand zu öffnen, damit Wartungspersonal Zugang zum Inneren der Zelle 10 und zu dem Roboter 18 erhält.
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Das Regal 24 weist einen stationären Teil 36 und einen beweglichen Teil 38 auf. Der stationäre Teil 36 wird nach außen durch die Wand 26 begrenzt, während sich der bewegliche Teil 38 etwa über den gleichen Umfangswinkel erstreckt wie die Zugangstür 32. Der bewegliche Teil 38 ist mit seinem unteren Rand auf Laufschienen 40 geführt, so dass er auf einer kreisbogenförmigen Bahn koaxial zur Achse des Roboters 18 bewegt werden kann, um bei Bedarf die Zugangsöffnung 30 der Zelle freizugeben.
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Die Zugangstür 26 und der bewegliche Teil 38 des Regals können jeweils am oberen Rand mit Hängegleitern in der Haube 20 geführt sein und können wahlweise auch mechanisch miteinander gekoppelt sein, so dass, wenn die Zugangstür 32 in die Öffnungsstellung bewegt wird, zugleich auch der bewegliche Teil 38 des Regals in die Öffnungsstellung verfahren wird. Wahlweise ist selbstverständlich auch ein motorischer Antrieb für die Zugangstür und den beweglichen Regalteil denkbar.
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In 2 ist die Vorrichtung im Grundriss im geschlossenen Zustand dargestellt. Die Zugangsöffnung ist durch die Zugangstür 32 dicht verschlossen, und auch der bewegliche Teil 38 des Regals 24 nimmt den Bereich der Zugangsöffnung ein, so dass der gesamte Umfang der Zelle für Regalstellflächen genutzt werden kann. Der Radius des stationären Teils 36 des Regals ist so an den im Grundriss kreisförmigen Arbeitsbereich des Roboters 18 angepasst, dass sämtliche Regalfächer gut bedient werden können. Der bewegliche Teil 38 hat einen etwas kleineren Radius, so dass er sich an dem stationären Teil 36 entlang bewegen kann, wenn die Zugangsöffnung 30 freigegeben werden soll.
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In 2 ist in einem schematischen Grundriss auch der gelenkige Greifarm des Roboters 18 zu erkennen. Dieser gelenkige Greifarm erlaubt es unter anderem, die radiale Position eines Greifers 42 am freien Ende des Greifarms zu variieren, so dass der Greifarm auch in den Bereich der Zugangsöffnung 30 geschwenkt werden kann, ohne an dem beweglichen Teil 38 des Regals anzustoßen.
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Im gezeigten Beispiel bildet der stationäre Teil 36 des Regals eine Übergabestation 44, in der ein Regalboden oder mehrere übereinanderliegende Regalböden durch ein verschließbares Fenster 46 in der Wand 26 zugänglich sind. Diese Übergabestation 44 ermöglicht es, das Sortiment der in dem Regal 24 bereitgehaltenen Werkzeuge zu variieren. Wenn ein Werkzeug entnommen werden soll, erhält der Roboter 18 den Befehl, dieses Werkzeug in die Übergabestation 44 zu legen, so dass eine Bedienungsperson es von außen entnehmen kann. Umgekehrt können neue Werkzeuge von Hand auf den Regalboden in der Übergabestation 44 gestellt und dann mit Hilfe des Roboters in das Regal eingeräumt werden. Es versteht sich, dass eine elektronische Steuereinheit für jedes Werkzeug die Art des Werkzeugs und den Ablageort im Regal 24 speichert, so dass der Roboter 18 gezielt die jeweils benötigten Werkzeuge anfahren und sie auch positionsgerecht wieder ablegen kann.
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3 zeigt den Grundriss der Vorrichtung in dem Zustand, in dem sich die Zugangstür 32 und der bewegliche Teil 38 des Regals in der Öffnungsstellung befinden, in der sie die Zugangsöffnung 30 freigeben. Der Arm des Roboters 18 ist hier so weit zurückgezogen, dass der Greifer 42 nicht mit dem beweglichen Teil 38 des Regals kollidiert.
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4 und 5 zeigen, wiederum jeweils im geschlossenen und im geöffneten Zustand, eine Vorrichtung gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel. Das Regal weist in diesem Fall einen stationären Teil 36' und einen beweglichen Teil 38' auf, die beide den gleichen Radius haben. Der bewegliche Teil 38' ist auf Laufschienen 40' geführt, die eine zweidimensionale Bewegung dieses Regalteils ermöglichen, aus der Schließstellung heraus zunächst radial einwärts in eine Position, in der keine Gefahr der Kollision mit dem stationären Teil 36' besteht, und dann auf einer Kreisbahn in den Winkelbereich des stationären Teils. Zum Bewegen des Teils 38' ist in diesem Fall vorzugsweise ein motorischer Antrieb vorgesehen. Die Bewegung des Regalteils und die Bewegung der Zugangstür 32 sind in diesem Beispiel voneinander entkoppelt. Da sich somit die Zugangstür 32 öffnen lässt, während der bewegliche Regalteil in Position bleibt, kann dieser bewegliche Teil des Regals wahlweise auch als Übergabestation genutzt werden.
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Bei beiden Ausführungsbeispielen sind vorzugsweise in die Laufschienen 40, 40' bzw. die entsprechenden Schienen für die Hängegleiter Aufpralldämpfer integriert, die den Aufprall des beweglichen Teils 38, 38' des Regals bei Erreichen der Endlagen dämpfen, damit die auf den Regalböden abgestellten Werkzeuge nicht durch Trägheitskräfte aus ihren vorgesehenen Positionen herausbewegt werden. Zugleich wird durch diese Dämpfer und entsprechende Anschläge eine definierte Position des beweglichen Teils des Regals sichergestellt, so dass der Roboter 18 die Positionen der Werkzeuge auch dann präzise wieder anfahren kann, wenn zwischendurch der bewegliche Teil des Regals bewegt wurde.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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