DE102021133317A1 - Transport and processing system for workpieces on large machines - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft ein automatisierbares Transportsystem 500 und ein Verfahren für den Werkstückwechsel zwischen zumindest einer vertikal bestückbaren Werkzeugmaschine 200; 300 und einem Werkstückträgerlager 400, in der zu wechselnde Werkstücke, insbesondere Werkstücke für Großmaschinen, auf zur Aufnahme eines Werkstücks konzipierten Werkstückträgern WT transportiert und mithilfe eines auf Signalaustausch basierenden Steuerungssystems und präzisionsverbessernden Mechanismen bevorzugt automatisiert in der Werkzeugmaschine 200; 300 und/oder dem Werkstückträgerlager 400 positioniert werden. Darüber hinaus umfasst die vorliegende Erfindung ein Bearbeitungssystem 100 und ein Verfahren zur automatisierten Bearbeitung oben genannter Werkstücke, welches, mithilfe von Signalaustauschen zwischen der zuvor genannten Werkzeugmaschine 200; 300, dem Werkstückträgerlager 400 und dem Transportsystem 500, Werkstücke automatisiert von einer Vorrichtung des Bearbeitungssystems 100 in eine andere transportiert und dort bearbeitet oder lagert.The present invention relates to a transport system 500 that can be automated and a method for changing workpieces between at least one machine tool 200 that can be loaded vertically; 300 and a workpiece carrier storage 400, in which workpieces to be changed, in particular workpieces for large machines, are transported on workpiece carriers WT designed to hold a workpiece and, with the aid of a control system based on signal exchange and precision-improving mechanisms, are preferably automated in the machine tool 200; 300 and/or the workpiece carrier storage 400 are positioned. In addition, the present invention includes a machining system 100 and a method for the automated machining of the above-mentioned workpieces, which, with the aid of signal exchanges between the aforementioned machine tool 200; 300, the workpiece carrier storage 400 and the transport system 500, workpieces are automatically transported from one device of the processing system 100 to another and processed or stored there.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein automatisierbares Transportsystem für den Werkstückwechsel zwischen zumindest einer vertikal bestückbaren Werkzeugmaschine und einem Lager für Werkstückträger (Werkstückträgerlager), in der zu wechselnde Werkstücke, insbesondere Werkstücke für Großmaschinen, auf zur Aufnahme eines Werkstücks konzipierten Werkstückträgern transportiert und mithilfe eines auf Signalaustausch basierenden Steuerungssystems bevorzugt automatisiert in der Werkzeugmaschine und/oder dem Werkstückträgerlager positioniert werden. Darüber hinaus umfasst die vorliegende Erfindung ein Bearbeitungssystem zur automatisierten Bearbeitung oben genannter Werkstücke, welches, mithilfe von Signalaustausch zwischen der zuvor genannten Werkzeugmaschine, dem Werkstückträgerlager und dem Transportsystem, Werkstücke automatisiert von einer Vorrichtung des Bearbeitungssystems in eine andere transportiert und dort bearbeitet oder lagert.The present invention relates to an automatable transport system for changing workpieces between at least one machine tool that can be loaded vertically and a warehouse for workpiece carriers (workpiece carrier warehouse), in which workpieces to be exchanged, in particular workpieces for large machines, are transported on workpiece carriers designed to accommodate a workpiece and with the aid of a system based on signal exchange Control system are preferably automatically positioned in the machine tool and / or the workpiece carrier warehouse. In addition, the present invention includes a processing system for the automated processing of the above-mentioned workpieces, which, with the aid of signal exchange between the aforementioned machine tool, the workpiece carrier store and the transport system, automatically transports workpieces from one device of the processing system to another and processes or stores them there.
Hintergrund der ErfindungBackground of the Invention
Aufgrund zunehmend komplexer werdender Arbeitsprozesse und der daraus entstehenden Anforderung mit Werkzeugmaschinen auf einen möglichst präzisen, automatisierbaren Bestückungsmechanismus zurückgreifen zu können, hat sich der dynamische Austausch von Werkstücken innerhalb von Werkstückbearbeitungssystemen, insbesondere aufgrund von meist mehrstufigen Bearbeitungsprozessen, zu einem Prozessschritt höchster Relevanz entwickelt. Infolgedessen besitzen insbesondere automatisierbare Werkstücktransportsysteme, welche einzuwechselnde Werkstücke sowohl selbstständig innerhalb eines Bearbeitungssystems entnehmen, als diese auch zielgenau in eine entsprechende Vorrichtung des Bearbeitungssystems einführen können, einen hohen Stellenwert innerhalb vieler gegenwärtig bekannter Verarbeitungsanlagen.Due to increasingly complex work processes and the resulting requirement to be able to use machine tools with the most precise, automated assembly mechanism possible, the dynamic exchange of workpieces within workpiece processing systems, in particular due to the mostly multi-stage processing processes, has developed into a process step of the highest relevance. As a result, automated workpiece transport systems in particular, which remove workpieces to be exchanged independently within a processing system and can also introduce them accurately into a corresponding device of the processing system, are of great importance within many currently known processing systems.
Gattungsgemäß aus dem Stand der Technik bekannte Transportsysteme für die Einlagerung bzw. Bereitstellung von Werkstücken für eine Werkzeugmaschine und ein entsprechendes Lager, umfassen hierbei zumeist ein oder mehrere Wechselaktoren, realisiert durch einen Manipulator, zumindest ein Werkstück aufnehmend und neupositionierende Vorrichtung, ein mechanisches Führungssystem zur gezielten Definierung des Transportweges des einzuwechselnden Werkstücks und einen auf die jeweilige Werkzeugmaschine und an einer Schnittstelle implementierten Ein-und Ausfuhrmechanismus.Generic transport systems known from the prior art for the storage or provision of workpieces for a machine tool and a corresponding warehouse usually include one or more exchangeable actuators, realized by a manipulator, at least one workpiece receiving and repositioning device, a mechanical guide system for targeted Definition of the transport path of the workpiece to be exchanged and an import and export mechanism implemented on the respective machine tool and at an interface.
Als Beispiel für ein solches Transportsystem ist in der
Insbesondere Portalfräsmaschinen oder moderne Gantry-Maschinen zur Großteilebearbeitung erfordern maximale Flexibilität, Dynamik und Automatisierung bei der Bearbeitung und Bauteilbeladung. Das Gantry-Design ermöglicht dabei eine optimale Ausnutzung des Arbeitsraums.In particular, portal milling machines or modern gantry machines for machining large parts require maximum flexibility, dynamics and automation when machining and loading components. The gantry design enables optimal use of the working space.
Trotz stetiger Weiterentwicklung bestehender Belade- und Transportsysteme tritt jedoch in den meisten Anlagen nach dem Stand der Technik weiterhin das Problem auf, dass insbesondere zum Transport von Werkstücken zum Beladen von Großmaschinen aufgrund des übermäßigen Gewichts und der daraus entstehenden Trägheitsproblematik, ein voll-automatisierter und zugleich präzise auf die Vorrichtungen des Bearbeitungssystems abgestimmter Werkstückwechselprozess nur selten realisierbar bleibt. So bedingen beispielsweise passgenaue Bestückungen an den Aufnahmen einer Werkzeugmaschine, ausgehend von vordefinierten Maschinen- und Werkstückgeometrien, einen überaus präzisen und geradlinigen Positionierungsprozess des Werkstücks, welcher insbesondere für schwingende oder mit Pendelbewegungen behaftete Transportsysteme aufgrund der zusätzlichen Freiheitsgrade schwer automatisierbar umzusetzen ist. Zugleich fordern jedoch gerade auf schwere Werkstücke spezialisierte Transportsysteme ein gewisses Maß an mechanischer Flexibilität, da ansonsten, aufgrund der erhöhten Trägheitskräfte während des beschleunigten Werkstücktransports, tragende Elemente des Systems einer erhöhten Arbeitsbelastung ausgesetzt wären.Despite constant further development of existing loading and transport systems, however, the problem still occurs in most state-of-the-art systems that, in particular for transporting workpieces for loading large machines, due to the excessive weight and the resulting problems of inertia, a fully automated and at the same time A workpiece changing process that is precisely matched to the fixtures of the machining system can only rarely be implemented. For example, precisely fitting equipment on the mounts of a machine tool, based on predefined machine and workpiece geometries, requires an extremely precise and linear positioning process of the workpiece, which is difficult to automate, especially for oscillating or oscillating transport systems due to the additional degrees of freedom. At the same time, however, transport systems specializing in heavy workpieces require a certain degree of mechanical flexibility, since otherwise, due to the increased inertial forces during accelerated workpiece transport, load-bearing elements of the system would be exposed to an increased workload.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es somit, ein möglichst präzises und voll-automatisierbares Transportsystem (oder Beladesystem), ein Bearbeitungssystem und ein Verfahren zum automatisierten Wechseln von Werkstücken mittels des automatisierten Transportsystems bereitzustellen, welches die vorstehend genannten Probleme aus dem Stand der Technik lösen und welche es ermöglichen, insbesondere für schwere Werkstücke mithilfe des automatisierten Prozesses möglichst effizient und präzise zu spezifischen Aufnahmepositionen der Werkzeugmaschine bzw. eines Lagers zu transportieren und diese von letztgenannten Positionen aufzunehmen. Zudem ist es eine weitere Aufgabe der Erfindung die zuvor genannten Werkstücke möglichst so in der Werkzeugmaschine zu positionieren, dass eine optimale und für ein jeweiliges Werkstück individuell zu definierende Erreichbarkeit bezüglich der in der Werkzeugmaschine implementierten Werkzeuge realisiert werden kann.One object of the present invention is therefore to provide a transport system (or loading system) that is as precise and fully automated as possible, a processing system and a method for the automated changing of workpieces by means of the automated transport system, which solves the above-mentioned problems from the prior art and which make it possible, especially for heavy workpieces, to use the automated process to transport them as efficiently and precisely as possible to specific pickup positions of the machine tool or a warehouse and to pick them up from the latter positions. In addition, it is a further object of the invention to position the aforementioned workpieces in the machine tool as far as possible in such a way that they can be reached optimally and individually for a respective workpiece can be realized with regard to the tools implemented in the machine tool.
Detaillierte Beschreibung der ErfindungDetailed description of the invention
Zur Lösung der vorstehend genannten Aufgabe werden die Merkmale der unabhängigen Ansprüche vorgeschlagen. Die abhängigen Ansprüche betreffen bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung.To solve the above problem, the features of the independent claims are proposed. The dependent claims relate to preferred embodiments of the present invention.
Das Transportsystem der vorliegenden Erfindung kann dabei zumindest eine Beladeeinrichtung zum flurfreien Transport von zur Aufnahme von zumindest einem Werkstück konzipierten Werkstückträgern umfassen, welche bevorzugt eingerichtet ist die zuvor genannten Werkstückträger automatisiert zumindest zwischen einer vertikal bestückbaren Werkzeugmaschine (insbesondere eine Portalfräsmaschinen oder Gantry-Maschine zur Großteilebearbeitung) und einer vertikal bestückbaren Werkstückträgerlagereinrichtung zu transportieren und diese anhand einer an der Beladeeinrichtung angebrachten Kranvorrichtung vertikal zu bestücken. Das vorliegende Transportsystem bildet somit bevorzugt ein zumindest zweiteiliges Vorrichtungssystem, das mithilfe einer ersten Vorrichtung (der Beladeeinrichtung) ermöglicht ein vorbestimmtes auf einem Werkstückträger aufgenommenes Werkstück, durch Verfahren des Werkstückträgers in zumindest eine Richtung, an eine vordefinierte Position zu stationieren, und dieses, folgend, anhand einer zweiten, vorzugsweise unabhängig agierenden Vorrichtung (der Kranvorrichtung) entlang einer bevorzugt lediglich eindimensionalen und somit störungsfreieren Bewegung an die Werkzeugmaschine bzw. Werkstücklagereinrichtung anzunähern. Folglich kann bereits durch den vorbestimmten Bewegungsablauf des erfindungsgemäßen Transportsystems ein präziserer und somit für den automatisierten Werkstückwechsel optimierter Transportmechanismus realisiert werden.The transport system of the present invention can include at least one loading device for the overhead transport of workpiece carriers designed to hold at least one workpiece, which is preferably set up to automate the aforementioned workpiece carriers at least between a vertically loadable machine tool (in particular a portal milling machine or gantry machine for machining large parts) and to transport a workpiece carrier storage device that can be loaded vertically and to load it vertically using a crane device attached to the loading device. The present transport system thus preferably forms an at least two-part device system which, with the aid of a first device (the loading device), enables a predetermined workpiece picked up on a workpiece carrier to be stationed at a predefined position by moving the workpiece carrier in at least one direction, and this, subsequently, using a second, preferably independently acting device (the crane device) along a preferably only one-dimensional and thus trouble-free movement to approach the machine tool or workpiece storage device. Consequently, a more precise and thus optimized transport mechanism for the automated workpiece change can already be realized by the predetermined movement sequence of the transport system according to the invention.
Weitere Vorteile des oben genannten zweiteiligen Aufbaus des Transportsystems können sich zudem vorzugsweise aus Interaktionen zwischen der Beladeeinrichtung und der mit dieser verbundenen Kranvorrichtung ergeben: So kann es bevorzugt möglich sein, dass das Bewegungsmuster der Kranvorrichtung durch spezifische Elemente der Beladeeinrichtung definiert sein kann. Beispielsweise kann in einem bevorzugten Ausführungsbeispiel die Beladeeinrichtung mit einer ersten, zumindest entlang einer horizontalen Richtung orientierten Führungsvorrichtung, insbesondere einer starr ausgerichteten Führungsschiene, ausgestattet sein, mit welcher die Kranvorrichtung verfahrbar konnektiert ist und damit erlaubt einen beliebigen Werkstückträger lediglich anhand des Verfahrens der Kranvorrichtung und somit mit minimalen Energieaufwand und zuweilen automatisierbaren Steuerungsmechanismen transportieren zu können. In einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel kann die Führungsvorrichtung zudem, insbesondere zur präferierten Ausrichtung der Kranvorrichtung für den daraufhin zu erfolgenden vertikalen Bestückungsprozess, auch zumindest zwei, präferiert zueinander quer orientierte Führungselemente umfassen, wodurch die Kranvorrichtung in zumindest zwei Richtungen unabhängig verfahren werden kann und so einen möglichst direkten (und somit präzisen) dreidimensionalen Transport eines aufgenommenen Werkstücks ermöglicht.Further advantages of the above-mentioned two-part structure of the transport system can also preferably result from interactions between the loading device and the crane device connected to it: It can preferably be possible for the movement pattern of the crane device to be defined by specific elements of the loading device. For example, in a preferred exemplary embodiment, the loading device can be equipped with a first guide device, oriented at least in a horizontal direction, in particular a rigidly aligned guide rail, to which the crane device is movably connected and thus allows any workpiece carrier simply by moving the crane device and thus to be able to transport with minimal energy expenditure and sometimes automatable control mechanisms. In a particularly preferred exemplary embodiment, the guide device can also include at least two guide elements, preferably oriented transversely to one another, in particular for the preferred alignment of the crane device for the subsequent vertical assembly process, whereby the crane device can be moved independently in at least two directions and thus one if possible direct (and therefore precise) three-dimensional transport of a picked-up workpiece.
Die Kranvorrichtung selbst kann hierbei vorzugsweise an zumindest einer Schnittstelle eingerichtet sein den oben genannten und zum Tragen eines Werkstücks konzipierten Werkstückträger aufzunehmen bzw. abzugeben und diesen folglich, durch Bewegung der Kranvorrichtung entlang der durch die Führungsvorrichtung definierten Verfahrwege, an eine beliebige Position innerhalb des Transportsystems zu befördern. So lässt sich, wie oben bereits genannt, ein zumindest zweistufiger Transportmechanismus zur besonders präzisen Bestückung einer Werkzeugmaschine insbesondere einer Portalfräsmaschinen oder Gantry-Maschine zur Großteilebearbeitung und/oder eines Werkstückträgerlagers realisieren, in welcher die Kranvorrichtung zunächst bevorzugt horizontal an eine vordefinierte, vorzugsweise oberhalb der Werkzeugmaschine/des Werkstückträgerlagers liegende Position fährt und folgend, allein auf vertikaler Bewegung basierend, den aufgenommenen Werkstückträger zumindest von einer Transportposition zum Transport des Werkstückträgers entlang der Führungsvorrichtung zu einer Bestückungsposition zur Übertragung des auf dem Werkstückträgers gelagerten Werkstücks an die Werkzeugmaschine bzw. das Werkstückträgerlager bewegt. Insofern ist es allein durch die oben genannte Vorrichtung des Transportsystems bereits möglich Ungenauigkeiten während des Bestückungsprozesses, wie sie etwa für gewöhnlich bei dem Transport von schweren Werkstücken durch Eigenschwingungen innerhalb des Systems erzeugt werden, auf ein Minimum zu reduzieren, indem der eigentliche Bestückungsprozess auf eine eindimensionale Bewegung beschränkt wird. Darüber hinaus kann der zuvor genannte Bewegungsprozess der Kranvorrichtung natürlich auch invers realisiert werden, beispielsweise, um beliebige Werkstückträger aus einer Werkzeugmaschine und/oder einem Werkstückträgerlager zu entnehmen und diesen für die fortführende Bearbeitung eines darauf gelagerten Werkstücks an eine andere Bearbeitungsposition zu transportieren.The crane device itself can preferably be set up at at least one interface to receive or release the above-mentioned workpiece carrier designed for carrying a workpiece and consequently, by moving the crane device along the travel paths defined by the guide device, to any position within the transport system carry. As already mentioned above, an at least two-stage transport mechanism can be implemented for particularly precise loading of a machine tool, in particular a portal milling machine or gantry machine for machining large parts and/or a workpiece carrier store, in which the crane device is initially preferably positioned horizontally at a predefined location, preferably above the machine tool /of the workpiece carrier storage and then, based solely on vertical movement, moves the workpiece carrier at least from a transport position for transporting the workpiece carrier along the guide device to an equipping position for transferring the workpiece stored on the workpiece carrier to the machine tool or the workpiece carrier storage. In this respect, it is already possible to reduce to a minimum inaccuracies during the assembly process, such as are usually generated when transporting heavy workpieces due to natural vibrations within the system, by the above-mentioned device of the transport system alone, by reducing the actual assembly process to a one-dimensional movement is restricted. In addition, the above-mentioned movement process of the crane device can of course also be implemented in reverse, for example in order to remove any workpiece carrier from a machine tool and/or a workpiece carrier store and to transport it to another processing position for the continued processing of a workpiece stored thereon.
Dabei sei an dieser Stelle anzumerken, dass der Begriff „Werkstückträger“ nicht einschränkend verstanden werden soll, sondern sich bevorzugt auf eine jegliche Trägergeometrie beziehen kann, mit welcher ein zu bearbeitendes Werkstück bevorzugt tragend, umspannfrei und somit effizient aufgenommen werden kann und welches mithilfe der oben genannten Kranvorrichtung entlang eines festgelegten Transportweges verfahrbar ist. Vorzugsweise kann der Werkstückträger hierbei zumindest jedoch eine horizontal ausgerichtete Oberfläche zum rutschsicheren Positionieren des Werkstückes auf dem Werkstückträger beinhalten, sodass, im Falle eines schwingungsfähigen Transportsystems, das jeweilige Werkstück selbst ohne weitere Arretierungsmechanismen fixiert auf einer dafür vorgesehenen Werkstückträgerposition verbleiben kann. In einem besonders bevorzugtem Fall kann ein Werkstückträger zudem, insbesondere um eine verbesserte Werkstückpositionierung zu gewährleisten, mit einer Mehrzahl von Verbindungselementen oder -einkerbungen, wie etwa T-Nuten, Trapeznuten oder Gewindebohrungen, versehen sein, sodass, vor allem im Falle von unförmigen oder schweren Werkstücken, weitere Fixierungsmöglichkeiten getroffen werden können. Mögliche Beispiele eines solchen Werkstückträgers bilden somit jegliche Werkstückpaletten für spanende Fertigungsverfahren in verschiedenen Größen und Geometrien, welche zumindest in der Lage sind schwere und für Großmaschinen zu nutzende Werkstücke tragend aufzunehmen.It should be noted at this point that the term "workpiece carrier" is not restrictive should be understood, but can preferably refer to any carrier geometry with which a workpiece to be machined can be picked up preferably supporting, without re-clamping and thus efficiently and which can be moved along a defined transport path using the above-mentioned crane device. However, the workpiece carrier can preferably contain at least one horizontally aligned surface for non-slip positioning of the workpiece on the workpiece carrier, so that, in the case of an oscillating transport system, the respective workpiece itself can remain fixed in a workpiece carrier position provided for this purpose without further locking mechanisms. In a particularly preferred case, a workpiece carrier can also be provided with a plurality of connecting elements or notches, such as T-slots, trapezoidal slots or threaded holes, in particular in order to ensure improved workpiece positioning, so that, especially in the case of bulky or heavy Workpieces, other fixation options can be made. Possible examples of such a workpiece carrier are therefore any workpiece pallets for metal-cutting production processes in various sizes and geometries, which are at least capable of carrying heavy workpieces that can be used for large machines.
Als „schwer“ oder „für Großmaschinen zu nutzende Werkstücke“ können zudem alle Werkstücke verstanden werden, welche ein im Verhältnis zu herkömmlichen Werkstücken besonders hohes Gewicht (z.B. > 5 Tonnen) und/oder besonders große Ausmaße (beispielsweise mit einer Abmessung von zumindest 4.4 x 2.7 x 1.5 Meter) aufzeigen und somit, insbesondere in den oben genannten Systemen aufgrund erhöhter Trägheitskräfte oder Kollisionsgefahren, eine wesentlich höhere Präzision während des Werkstückwechsels erfordern."Heavy" or "workpieces to be used for large machines" can also be understood as all workpieces that have a particularly high weight (e.g. > 5 tons) and/or particularly large dimensions (e.g. with dimensions of at least 4.4 x 2.7 x 1.5 meters) and therefore require significantly greater precision during the workpiece change, especially in the above-mentioned systems due to increased inertial forces or risk of collision.
Zusätzlich zu der oben genannten, äußerst effizienten und zur Automatisierung des Werkstückwechselprozesses ausgelegten Vorrichtungsgeometrie des Transportsystems, kann das vorliegende Transportsystem, insbesondere um die Genauigkeit innerhalb des Bestückungsprozesses noch weiter zu erhöhen, überdies eine Reihe von spezifischen Mess- und Ausrichtelementen aufweisen, welche dazu eingerichtet sind den zu wechselnden Werkstückträger zur genauen Bearbeitung und/oder Lagerung in der Werkzeugmaschine bzw. einer Werkstücklagereinrichtung passgenau in eine dafür vorgesehene Werkstückverarbeitungsposition zu verfahren. So kann vorzugsweise die zuvor genannte Beladeeinrichtung zum Beispiel zumindest ein internes Positionierungssystem umfassen, welches, anhand einer mit diesem verbundenen Positionssensorvorrichtung, die jeweilige Position eines Werkstückträgers zu jeder Zeit des Wechselprozesses ermitteln und basierend auf der so ermittelten Werkstückträgerposition und vordefinierten Koordinaten einer ausgewählten Werkstückverarbeitungsposition einen besonders effizienten, d.h. auf die Verminderung interner Ungenauigkeiten ausgerichteten, Verfahrweg definieren kann.In addition to the above-mentioned, extremely efficient device geometry of the transport system designed to automate the workpiece changing process, the present transport system can also have a series of specific measuring and alignment elements that are set up for this purpose, in particular in order to further increase the accuracy within the assembly process to move the workpiece carrier to be changed to a workpiece processing position provided for this purpose for precise processing and/or storage in the machine tool or a workpiece storage device. For example, the aforementioned loading device can preferably include at least one internal positioning system, which, using a position sensor device connected to it, determines the respective position of a workpiece carrier at any time during the changing process and, based on the workpiece carrier position determined in this way and predefined coordinates of a selected workpiece processing position, a particular efficient, i.e. geared towards the reduction of internal inaccuracies, traverse path can be defined.
Ferner kann es dem Positionierungssystem gleichzeitig bevorzugt möglich sein den Werkstückträger, beispielsweise durch Ansteuerung der Beladeeinrichtung und der Kranvorrichtung, entlang dieses Verfahrweges zu verfahren und weiter, bevorzugt in Echtzeit, die derzeitige Position des Werkzeugträgers mit der gewünschten Route des definierten Verfahrweges abzugleichen, sodass eventuelle Ungenauigkeiten während des Transportprozesses schnell korrigiert und der Verfahrweg in besonderen Fällen selbst während des Verfahrens angeglichen werden kann. Um hierbei etwaige Messungschärfen zu vermeiden können die Sensoren der Positionssensorvorrichtung ferner vorzugsweise auch direkt an den möglichen Bewegungsachsen der Beladeeinrichtung angebracht worden sein, sodass, insbesondere im Falle von schwingungsfähigen Transportsystemen, eventuelle Abweichungen schnell und möglichst präzise erfasst und durch Ansteuerung der Beladeeinrichtung berichtigt werden können.Furthermore, it can preferably be possible for the positioning system to move the workpiece carrier along this travel path, for example by controlling the loading device and the crane device, and also to compare the current position of the tool carrier with the desired route of the defined travel path, preferably in real time, so that any inaccuracies are eliminated corrected quickly during the transport process and in special cases the travel path can even be adjusted during the process. In order to avoid any measurement sharpness, the sensors of the position sensor device can preferably also be attached directly to the possible movement axes of the loading device, so that, especially in the case of vibratory transport systems, any deviations can be detected quickly and as precisely as possible and corrected by controlling the loading device.
Darüber hinaus kann das Transportsystem zur weiteren Vermeidung eventueller Präzisionsverluste zudem bevorzugt, zusätzlich zu dem oben genannten Positionierungssystem, auch mit zumindest einem Pendeldämpfungsmodul ausgestattet sein, welches interne Schwingungen innerhalb der Beladeeinrichtung, zumindest jedoch der Kranvorrichtung, aktiv vermindern kann. So kann es in einem bevorzugtem Ausführungsbeispiel beispielsweise möglich sein, dass das Pendeldämpfungsmodul mit den in der Beladeeinrichtung implementierten Aktuatoren, beispielsweise den zum Verfahren der Kranvorrichtung zu nutzenden Motoren, verbunden ist und diese anhand von Echtzeitdaten, zum Beispiel den durch das Positionierungssystem erhaltenen, dynamischen Positionsdaten des Werkzeugträgers oder eigenen beispielsweise durch Bewegungssensoren ermittelten Bewegungsinformationen des Werkzeugträgers, so ansteuert, dass jegliche aufgrund von Trägheit entstehenden Eigenbewegungen innerhalb des Transportsystems auf ein Minimum reduziert werden können. Insofern ist zu verstehen, dass ein jeweiliger in der Kranvorrichtung aufgenommener Werkstückträger, in dem vorliegenden Transportsystem durch eine Reihe von sowohl aktiven als auch passiv agierenden Ausrichtelementen überprüft und somit dessen Position, insbesondere zur präzisen Bestückung von schweren Werkstücken an einer Werkzeugmaschine und/oder einer Werkstückträgerlagereinrichtung, effektiv angepasst werden kann. Somit ergeben sich bereits aus diesem Umstand ein im Vergleich zum Stand der Technik weitaus präziseres und somit für einen automatisierten Bestückungsprozess nutzbares Werkstücktransportsystem.In addition to the positioning system mentioned above, the transport system can also preferably be equipped with at least one anti-sway module to further avoid any loss of precision, which can actively reduce internal vibrations within the loading device, but at least the crane device. In a preferred exemplary embodiment, for example, it may be possible for the anti-sway module to be connected to the actuators implemented in the loading device, for example the motors to be used to move the crane device, and to use real-time data, for example the dynamic position data obtained by the positioning system, to control this of the tool carrier or its own movement information of the tool carrier determined, for example, by movement sensors, in such a way that any inherent movements within the transport system that occur due to inertia can be reduced to a minimum. In this respect, it should be understood that a respective workpiece carrier received in the crane device is checked in the present transport system by a series of both active and passively acting alignment elements and thus its position, in particular for the precise loading of heavy workpieces on a machine tool and/or a workpiece carrier storage facility , effectively can be adjusted. This fact alone results in a workpiece transport system that is far more precise than the prior art and can therefore be used for an automated assembly process.
Hinsichtlich weiterer der Präzision und Automatisierung des Transportsystems dienlicher Mechanismen können vorzugsweise auch die Geometrie und Steuerung des Transportsystems verbessert an den Werkstücktransport angepasst sein. So kann beispielsweise in einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel die Kranvorrichtung mit zumindest einem speziell für eine gleichförmige (und somit fehlerunabhängigere) Aufnahme des Werkstückträgers durch die Kranvorrichtung eingerichtetes Werkstückträgeraufnahmegerüst ausgestattet sein, welches mit der Kranvorrichtung über eine vertikal verfahrbare Seilvorrichtung, beispielsweise einen Hebezug bzw. einer Seilwinde, oder einer anderen Art von Aufhängungsvorrichtung, etwa einer Scherenhubvorrichtung, verbunden ist und somit zur vertikalen Bestückung an der Kranvorrichtung hängend an die Werkzeugmaschine und/oder die Werkstückträgerlagereinrichtung herangefahren werden kann. Die oben genannte Kranvorrichtung kann folglich bevorzugt ebenso als zumindest zweiteilige Vorrichtung verstanden werden, indem zumindest ein erster Teil der Kranvorrichtung bevorzugt horizontal verfahrbar mit der zuvor genannten Belade- bzw. Führungsvorrichtung verbunden ist und ein zweiter Teil (das Werkstückaufnahmegerüst) unabhängig von diesem und lediglich über vertikal ausgerichtetes Element mit dem ersten Teil verbunden zur Aufnahme und vertikalen Positionierung eines Werkstückträgers genutzt werden kann. Somit ergibt sich auch in diesem Fall ein unabhängiger und damit für einen automatisierten Prozess vereinfacht ansteuerbarer Vorrichtungsmechanismus.With regard to further mechanisms serving the precision and automation of the transport system, the geometry and control of the transport system can preferably also be better adapted to the workpiece transport. For example, in a particularly preferred exemplary embodiment, the crane device can be equipped with at least one workpiece carrier receiving frame that is specially set up for a uniform (and thus more error-free) pick-up of the workpiece carrier by the crane device, which is connected to the crane device via a vertically movable cable device, for example a hoist or a cable winch , or another type of suspension device, such as a scissor lifting device, and can thus be moved up to the machine tool and/or the workpiece carrier storage device hanging on the crane device for vertical loading. The above-mentioned crane device can therefore preferably also be understood as an at least two-part device, in that at least a first part of the crane device is connected to the aforementioned loading or guiding device so that it can be moved preferably horizontally, and a second part (the workpiece receiving frame) is independent of this and only above vertically aligned element can be used connected to the first part for receiving and vertical positioning of a workpiece carrier. In this case, too, there is thus an independent device mechanism which can therefore be controlled in a simplified manner for an automated process.
Zur Aufnahme eines bestimmten Werkstückträgers kann das Werkstückträgeraufnahmegerüst dabei bevorzugt, in einer ersten Ausführungsform, zumindest zwei verfahrbare Stützelemente umfassen, welche den jeweiligen Werkstückträger für den Transport von zumindest zwei Seiten tragend umschließen und es folglich ermöglichen den Werkstückträger während des Werkstückträgertransports präzise eingespannt und, besonders bevorzugt, gleichförmig, d.h. mit einer durch den Werkstückträger gleichmäßig auf das Werkstückträgeraufnahmegerüst verlagerten Gewichtsverteilung, innerhalb des Werkstückträgeraufnahmegerüsts zu fixieren. Letzteres besitzt dabei insbesondere den Vorteil, dass durch die gleichmäßige Gewichtsverteilung innerhalb der Kranvorrichtung etwaige von der Aufnahme des Werkstückträgers ausgehenden Eigenschwingungen minimiert und somit die Präzision des Transportsystems während des Wechselprozesses noch weiter verbessert werden kann.In order to accommodate a specific workpiece carrier, the workpiece carrier receiving frame can preferably, in a first embodiment, comprise at least two movable support elements, which enclose the respective workpiece carrier for transport from at least two sides and consequently enable the workpiece carrier to be precisely clamped and, particularly preferably, during transport of the workpiece carrier , uniformly, i.e. with a weight distribution that is evenly shifted by the workpiece carrier to the workpiece carrier receiving frame, within the workpiece carrier receiving frame. The latter has the particular advantage that the even weight distribution within the crane device minimizes any inherent vibrations originating from the workpiece carrier receptacle and thus the precision of the transport system can be further improved during the changing process.
Die Aufnahme des Werkstückes nach dem oben genannten Prinzip kann dabei vorzugsweise in mehreren Schritten vollzogen werden, gleichermaßen um die Genauigkeiten innerhalb des Systems zu erhöhen: Hierbei kann in einem ersten Schritt das Werkstückträgeraufnahmegerüst bevorzugt vertikal so an den jeweiligen Werkstückträger herangefahren werden, dass die zumindest zwei Stützelemente des Werkstückträgeraufnahmegerüsts zunächst leicht unter der Unterseite des jeweilig aufzunehmenden Werkstückträgers positioniert sind. Die Stützelemente selbst können dabei ferner vorzugsweise ausgefahren in einer ersten Aufnahmeposition bereitstehen, sodass letztere in diesem ersten Schritt seitlich, bevorzugt mit einer gleichen Distanz zum Werkstückträgers vorliegen und somit durch etwaige vertikale Bewegung des Werkstückträgeraufnahmegerüsts nicht mit dem Werkstückträger kollidieren können. In einem zweiten Schritt können daraufhin die beiden Stützelemente vorzugsweise gleichartig und horizontal bis zu einer zweiten Aufnahmeposition an den Werkstückträger herangefahren werden, wodurch zumindest ein Teil der Stützelemente unter den Werkstückträger verfährt und der Werkstückträger zumindest in der zweiten Aufnahmeposition von den Stützelementen von zwei Seiten fixiert wird. Eine bevorzugt erneute Anhebung besagter Stützelemente in einem dritten Schritt kann es schließlich ermöglichen die Stützelemente tragend unter dem Werkstückträger zu positionieren, sodass letzterer nach diesem Aufnahmeprozess sowohl mittig, als auch horizontal und vertikal an die erste Ausführungsform des Werkstückaufnahmegerüsts fixiert ist. Insofern besitzt die Vorrichtung der ersten Ausführungsform des vorliegenden Werkstückträgeraufnahmegerüsts somit insbesondere den Vorteil den Werkstückträger zum einen gleichförmig, zum anderen jedoch auch von mehreren Seiten tragend an die Kranvorrichtung zu befestigen, wodurch eine verbesserte Bewegungsstabilität des Werkstückträgers und somit ein zugleich präziserer Verfahrmechanismus des Transportsystems ermöglicht wird.The workpiece carrier can preferably be picked up in several steps according to the above-mentioned principle, in order to increase the accuracy within the system: In a first step, the workpiece carrier pickup frame can be moved up to the respective workpiece carrier, preferably vertically, in such a way that the at least two Supporting elements of the workpiece carrier receiving frame are initially positioned slightly under the underside of the respective workpiece carrier to be accommodated. The support elements themselves can also preferably be extended in a first receiving position, so that in this first step the latter are present laterally, preferably at the same distance from the workpiece carrier and thus cannot collide with the workpiece carrier due to any vertical movement of the workpiece carrier receiving frame. In a second step, the two support elements can then be moved up to the workpiece carrier, preferably in the same way and horizontally, up to a second receiving position, as a result of which at least some of the supporting elements move under the workpiece carrier and the workpiece carrier is fixed by the supporting elements from two sides at least in the second receiving position . A preferably renewed raising of said support elements in a third step can finally make it possible to position the support elements under the workpiece carrier so that the latter is fixed centrally, horizontally and vertically to the first embodiment of the workpiece receiving frame after this recording process. In this respect, the device of the first embodiment of the present workpiece carrier receiving frame has the particular advantage of attaching the workpiece carrier to the crane device uniformly on the one hand, but also supporting it from several sides, which enables improved movement stability of the workpiece carrier and thus a more precise movement mechanism of the transport system at the same time .
Eine zweite Ausführungsform des oben genannten Werkstückträgeraufnahmegerüsts kann zudem vorzugsweise eingerichtet sein, neben der gleichförmigen Tragefähigkeit, auch derart mit dem Werkstückträger zu interagieren, dass zumindest dessen Unterseite nach der Aufnahme durch das Werkstückträgeraufnahmegerüst bevorzugt vollständig frei liegt. Das hier genannte technische Merkmal des Werkstückaufnahmegerüsts liegt dabei mitunter der Problematik zugrunde, dass insbesondere bei der Aufnahme von Werkstückträgern an ebenerdigen und mit glatter Oberfläche behafteten Werkzeugmaschinen und/oder Werkstückträgerlagereinrichtungen eine tragende Verbindung durch horizontales Heranführen von Stützelementen nur bedingt möglich bleibt und im schlimmsten Fall die für einen effektiven Werkstückwechselprozess benötigte Präzision nicht mehr gewährleisten kann.A second embodiment of the above-mentioned workpiece carrier receiving frame can also preferably be set up, in addition to the uniform carrying capacity, to also interact with the workpiece carrier in such a way that at least its underside is preferably completely exposed after it has been picked up by the workpiece carrier receiving frame. The technical feature of the workpiece receiving frame mentioned here is sometimes based on the problem that, in particular when workpiece carriers are received on ground-level machine tools and/or workpiece carrier storage facilities with a smooth surface, a load-bearing connection is created horizontal approach of support elements is only possible to a limited extent and in the worst case, the precision required for an effective workpiece change process can no longer be guaranteed.
Infolgedessen kann die zweite Ausführungsform des hier adressierten Werkstückträgeraufnahmegerüsts zur Lösung des oben genannten Problems vorzugsweise, anstelle der zuvor beschriebenen Stützelemente, auch mit einer Vielzahl von geometrisch angeordneten und mit der Oberseite des Werkstückträgers interagierbaren Verbindungselementen versehen sein, welche das Werkstückträgeraufnahmegerüst, beispielsweise durch mechanische, pneumatische oder elektrische Verbindungsmechanismen an die Oberseite des jeweiligen Werkstückträgers lösbar fixieren und somit den Werkstückträger, selbst ohne tragbare Kontaktierung an dessen Unterseite, an das Werkstückträgeraufnahmegerüst binden kann. Beispielhaft können zu diesem Zweck an der zweiten Ausführungsform des vorliegenden Werkstückaufnahmegerüsts eine Reihe von vertikal angeordneten Verriegelungselementen, wie etwa stab- oder andersförmige Verriegelungsbolzen, angeordnet sein, welche durch vertikales Verfahren des Werkstückaufnahmegerüsts in Richtung eines Werkstückträgers in komplementäre und speziell hierfür auf der Oberseite des Werkstückträgers implementierte Zentrierungselemente eingeführt und folgend durch einfache Querverbindungsprozesse, wie etwa Verkeilungen, mit dem Werkstückträger lösbar verbunden werden können. Somit kann durch das vorliegende Transportsystem, selbst im Falle von schwer aufnehmbaren oder seitlich schwer erreichbaren Werkstückträgergeometrien, ein zuverlässiger, von Stabilität geprägter und zugleich überaus präziser Werkstück(träger)wechselprozess gewährleistet werden.As a result, the second embodiment of the workpiece carrier receiving frame addressed here to solve the above-mentioned problem can preferably also be provided with a large number of geometrically arranged connecting elements that can interact with the top side of the workpiece carrier, instead of the support elements described above, which connect the workpiece carrier receiving frame, for example by mechanical, pneumatic or detachably fix electrical connection mechanisms to the top of the respective workpiece carrier and thus can bind the workpiece carrier to the workpiece carrier receiving frame, even without portable contacting on its underside. For example, for this purpose, a row of vertically arranged locking elements, such as rod-shaped or other-shaped locking bolts, can be arranged on the second embodiment of the present workpiece receiving frame, which by vertically moving the workpiece receiving frame in the direction of a workpiece carrier in complementary and specifically for this purpose on the upper side of the workpiece carrier implemented centering elements are introduced and can then be detachably connected to the workpiece carrier by simple cross-connection processes, such as wedging. Thus, the present transport system can ensure a reliable, stable and at the same time extremely precise workpiece (carrier) changing process, even in the case of workpiece carrier geometries that are difficult to pick up or reach from the side.
Analog zu den bereits oben genannten Mess- und Ausrichtelementen der Beladeeinrichtung kann zudem in einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel auch in einem der zuvor beschriebenen Werkstückträgeraufnahmegerüsten eine Mehrzahl von Sensorvorrichtungen zur Optimierung des Werkstückwechselprozesses implementiert sein. So kann die Beladeeinrichtung bzw. die Kranvorrichtung beispielsweise bevorzugt zumindest eine Gewichtssensorvorrichtung zur Überprüfung der Aufnahmelage, das heißt der entsprechenden Orientierung und Gewichtsverteilung, eines aufgenommenen Werkstückträgers (samt Werkstück) umfassen, welche eingerichtet ist die Gewichtsverteilung des entsprechend aufgenommenen Guts direkt an dem Werkstückaufnahmegerüst zu ermitteln und in einem äußerst bevorzugtem Fall mit einem vordefinierten Grenzwert zu vergleichen. Überschreitet hierbei die ermittelte Verteilung die vordefinierten Grenzwert, da beispielsweise während des Aufnahmeprozesses der Werkstückträger versehentlich verschoben oder auf eine andere Art von der gewünschten Orientierungsnorm abweicht (zum Beispiel durch Aufnahme eines falschen Werkstückträgers oder einem nicht durch alle Stützelemente unterstütztem Aufnahmeprozess) so kann die Beladevorrichtung bevorzugt ein Warnsignal zur Überprüfung der Aufnahmelage, vorzugsweise durch einen Nutzer, an das Transportsystem senden und somit bereits zu Beginn des Werkstückwechselprozess eventuelle Problematiken unterbinden.Analogously to the measuring and aligning elements of the loading device already mentioned above, in a particularly preferred exemplary embodiment, a plurality of sensor devices can also be implemented in one of the previously described workpiece carrier receiving frames to optimize the workpiece changing process. For example, the loading device or the crane device can preferably include at least one weight sensor device for checking the pick-up position, i.e. the corresponding orientation and weight distribution, of a picked-up workpiece carrier (including the workpiece), which is set up to determine the weight distribution of the goods picked up accordingly directly on the workpiece pick-up frame and in a most preferred case to compare with a predefined limit value. If the determined distribution exceeds the predefined limit value, for example because the workpiece carrier is inadvertently moved during the pick-up process or deviates from the desired orientation standard in some other way (e.g. by picking up an incorrect workpiece holder or a pick-up process that is not supported by all supporting elements), the loading device can be preferred send a warning signal to the transport system to check the pick-up position, preferably by a user, and thus prevent any problems right at the beginning of the workpiece change process.
In einem anderen Fall kann das Werkstückträgeraufnahmegerüst zudem gleichermaßen mit einer Mehrzahl von weiteren optischen und/oder mechanischen Sensorvorrichtungen zur Ermittlung eventueller Ausrichtungsunstimmigkeiten des Werkstückträgeraufnahmegerüsts (beispielsweise unerlaubter Verkippungen) oder zur Optimierung etwaiger Verfahrensmechanismen besitzen. So können in einem bevorzugten Fall zum Beispiel auch die zuvor genannten Stützelemente des Werkstückträgeraufnahmegerüsts mit einer Reihe von Drucksensoren versehen sein, welche während des Auf- oder Abgabeprozesses durch die Kranvorrichtung potentielle Kontaktierungen bzw. Kontaktverluste mit dem Werkstückträger ermitteln und hierdurch mitunter Fehlstellungen der Stützelemente erkennen oder als zusätzlicher Überprüfungsparameter für einen noch präzisieren Werkstückwechsel genutzt werden können.In another case, the workpiece carrier receiving frame can also be equipped with a plurality of other optical and/or mechanical sensor devices to determine any alignment discrepancies of the workpiece carrier receiving frame (e.g. impermissible tilting) or to optimize any process mechanisms. In a preferred case, for example, the aforementioned support elements of the workpiece carrier receiving frame can also be provided with a series of pressure sensors, which during the loading or unloading process by the crane device determine potential contacts or loss of contact with the workpiece carrier and thereby sometimes detect misalignments of the supporting elements or can be used as an additional verification parameter for an even more precise workpiece change.
Folglich lässt sich erkennen, dass mit dem vorliegenden Transportsystem eine Kombination aus äußerst präzisen bzw. präzisionsverbessernden Bewegungsmechanismen und einer Vielzahl von unabhängig agierenden Detektions- und Steuerungsvorrichtungen realisiert werden kann, welche mitunter dafür ausgerichtet sind die Genauigkeit der Werkstückträgerübertragung während des Bestückungs- und Entnahmeprozesses von Werkstücken, insbesondere schweren Werkstücken für Großmaschinen, an Werkzeugmaschinen und entsprechenden Lagereinrichtungen zu verbessern und somit einen automatisierten Betrieb innerhalb eines zugehörigen Werkstückbearbeitungssystems wesentlich vereinfachen. So erlaubt eine genaue Detektion der Werkstückträgerposition während der oben genannten Wechselprozesse beispielsweise, dass das Werkstückbearbeitungssystem eigenständig, das heißt ohne weiteres Zutun eines manuellen Nutzers, auf eventuelle Problematiken während des Werkstücktransports eingehen und diese gleichermaßen automatisiert korrigieren kann. Folglich ist es insbesondere durch das oben genannte Transportsystem möglich selbst komplexe oder mit langen Arbeitszeiten behaftete Bearbeitungsprozesse automatisiert durchzuführen, ohne diese, beispielsweise durch fehlende manuelle Besetzung an einer Maschine, in eine zwischenzeitige Ruhephase eintreten lassen zu müssen.Consequently, it can be seen that with the present transport system, a combination of extremely precise or precision-improving movement mechanisms and a large number of independently acting detection and control devices can be implemented, which are sometimes designed to ensure the accuracy of the workpiece carrier transfer during the loading and unloading process of workpieces To improve, in particular heavy workpieces for large machines, machine tools and corresponding storage facilities and thus simplify automated operation within an associated workpiece processing system. For example, precise detection of the workpiece carrier position during the above-mentioned changing processes allows the workpiece processing system to respond to any problems during workpiece transport independently, i.e. without further action by a manual user, and to correct them automatically. As a result, it is possible, in particular with the above-mentioned transport system, to carry out even complex machining processes or those involving long working hours in an automated manner, without this, for example due to a lack of manual staff on a machine, in having to allow an interim period of rest to occur.
Um diesen Automatismus dabei noch effizienter zu gestalten kann das Transportsystem zudem in einer besonders bevorzugten Ausführungsform zusätzlich eingerichtet sein, beispielsweise über ein automatisierbares Steuerungssystem, den automatisierten Wechsel eines Werkstückträgers gleichermaßen an die bestehenden und/oder zukünftigen Arbeitsprozesse der entsprechenden Werkzeugmaschine und/oder der Werkstückträgerlagereinrichtung anzupassen. Zum Beispiel kann die Beladevorrichtung des Transportsystems mittels des automatisierbaren Steuerungssystems vorzugsweise auch fähig sein Signale mit der Werkzeugmaschine, der Werkstückträgereinrichtung oder einzelnen Elementen des Transportsystems, beispielsweise der Kranvorrichtung oder etwaigen der oben genannten Sensorsysteme, auszutauschen und auf dieser Basis einen möglichst effizienten und an die einzelnen innerhalb des jeweiligen Bearbeitungssystem bestehenden Bearbeitungsmechanismen angepassten Transportprozess zu ermitteln bzw. durchzuführen.In order to make this automatism even more efficient, the transport system can also be set up in a particularly preferred embodiment, for example via an automatable control system, to adapt the automated change of a workpiece carrier equally to the existing and/or future work processes of the corresponding machine tool and/or the workpiece carrier storage device . For example, the loading device of the transport system can preferably also be able to exchange signals with the machine tool, the workpiece carrier device or individual elements of the transport system, for example the crane device or any of the above-mentioned sensor systems, by means of the automatable control system and, on this basis, send the most efficient possible signal to the individual to determine or carry out a transport process adapted to existing processing mechanisms within the respective processing system.
Infolge kann es beispielsweise möglich sein, dass das automatisierbare Steuerungssystem bevorzugt durch den oben genannten Signalaustausch Informationen bezüglich momentaner oder zukünftiger Bearbeitungsschritte innerhalb einer im Bearbeitungssystem befindlichen Werkzeugmaschine oder einer Lagereinrichtung erhält und infolge dessen das Transportsystem so ansteuert, dass der Zeitpunkt des Werkstückträgertransport möglichst effizient an erhaltene Bearbeitungsparameter, wie etwa der Bearbeitungsdauer und/oder dem zeitlichen Ende eines Bearbeitungsschritts, angepasst wird. Gleichermaßen kann das Steuerungssystem bevorzugt auch eingerichtet sein, basierend auf den oben genannten Anpassungen, Signale, wie etwa den Zeitpunkt der Werkstückträgerentnahme, den zeitlichen Verlauf des Werkstückträgertransports oder Informationen bezüglich des zu wechselnden Werkstücks, an andere Vorrichtungen des Bearbeitungssystem zu senden, sodass letzteren gleichermaßen ermöglicht wird Anpassungen bzw. vorbereitende Maßnahmen, wie etwa Werkzeugwechsel oder Lagerplatzausrichtungen, für die weitere Bearbeitung und/oder Lagerung der Werkstücke durchführen zu können und so ein dynamischer, voll-automatisierbarer und insbesondere äußerst effizienter Bearbeitungsprozess erzeugt werden kann.As a result, it may be possible, for example, for the control system that can be automated to receive information about current or future processing steps within a machine tool or a storage facility located in the processing system, preferably through the above-mentioned signal exchange, and as a result controls the transport system in such a way that the time when the workpiece carrier is transported is as efficiently as possible Processing parameters, such as the processing time and / or the time end of a processing step is adjusted. Equally, the control system can preferably also be set up, based on the above-mentioned adjustments, to send signals, such as the time at which the workpiece carrier is removed, the chronological progression of the workpiece carrier transport or information regarding the workpiece to be changed, to other devices of the processing system, so that the latter is equally enabled will be able to carry out adjustments or preparatory measures, such as tool changes or storage location alignments, for the further processing and/or storage of the workpieces and thus a dynamic, fully automatable and in particular extremely efficient processing process can be generated.
Als weiteren Vorteil des oben genannten Signalaustauschs kann das automatisierbare Steuerungssystem zudem bevorzugt eingerichtet sein, basierend auf von dem Bearbeitungssystem zu erhaltenen Informationen, spezifische Prozessabläufe und/oder Sicherheitsprotokolle zu erstellen oder aus einem internen Speicher des Transportsystems abzurufen, sodass die Zuverlässigkeit des automatisch betriebenen Transport bzw. Bearbeitungssystems noch weiter erhöht werden kann. Hierauf basierend kann das automatische Steuerungssystem beispielsweise eingerichtet sein bestimmte Mechanismen, wie etwa die vertikale Aufnahme durch die Kranvorrichtung, vorzugsweise zunächst nur anzusteuern, insofern erstere zumindest ein Bestätigungssignal von entsprechenden Messvorrichtungen, wie etwa der oben genannten Gewichtssensorvorrichtung des Werkstückträgeraufnahmegerüsts, erhalten hat, wodurch nicht nur die Betriebssicherheit innerhalb des automatisierten Werkstückwechselprozesses weiter verbessert, sondern gleichermaßen auch die Genauigkeit der einzelnen Prozessschritte, beispielsweise durch daraufhin anzusteuernde, automatische Korrekturverfahren, weiter erhöht werden kann.As a further advantage of the above-mentioned signal exchange, the automatable control system can also preferably be set up, based on information to be obtained from the processing system, to create specific process sequences and/or safety protocols or to retrieve them from an internal memory of the transport system, so that the reliability of the automatically operated transport or The processing system can be further increased. Based on this, the automatic control system can be set up, for example, to activate certain mechanisms, such as the vertical pick-up by the crane device, preferably initially only if the former has received at least one confirmation signal from corresponding measuring devices, such as the above-mentioned weight sensor device of the workpiece carrier pick-up frame, which not only the operational reliability within the automated workpiece changing process is further improved, but also the accuracy of the individual process steps can be further increased, for example by means of automatic correction methods to be controlled thereupon.
Folglich kann durch das vorliegende Transportsystem, insbesondere aufgrund der Mehrzahl von präzisionsverbessernden Bewegungsmechanismen, kombiniert mit den überaus dynamisch und automatisiert ansteuerbaren Mess- und Transportvorrichtungen, ein im Vergleich zum Stand der Technik weitaus effektiverer und insbesondere zum Transport von schweren Werkstücken nutzbarer Werkstückwechselprozess realisiert werden.As a result, the present transport system, in particular due to the large number of precision-improving movement mechanisms, combined with the extremely dynamic and automatically controllable measuring and transport devices, can be used to implement a workpiece changing process that is far more effective than the prior art and can be used in particular for transporting heavy workpieces.
Analog zu dem zuvor spezifizierten Transportsystem können die oben genannten Merkmale des Transportsystems zudem vorzugsweise auch in einem gleicherma-ßen durch die vorliegende Erfindung beanspruchten und zur Bearbeitung von schweren Werkstücken eingerichteten Bearbeitungssystem genutzt werden. Ein Bearbeitungssystem gemäß der vorliegenden Erfindung kann dabei vorzugsweise, wie zuvor bereits zur weiteren Identifizierung des Transportsystems beschrieben, zumindest mit einer zum obigen Transportsystem kompatiblen, das heißt zumindest vertikal bestückbaren und ansteuerbaren, Werkzeugmaschine, einer vertikal bestückbaren Werkstückträgerlagereinrichtung zur effektiven Lagerung von mit bzw. ohne Werkstücken versehenen Werkstückträgern, sowie zumindest einer Ausführungsform des zuvor genannten Transportsystems versehen sein, wodurch sich jedes der zuvor genannten technischen Merkmale gleichermaßen in das vorliegende Bearbeitungssystem implementieren lässt. Insbesondere ergibt sich somit, dass auch in dem Bearbeitungssystem der vorliegenden Erfindung sowohl der Werkstückträgertransport, als auch die Werkstückbearbeitung und -lagerung aufgrund der bereits genannten Mechanismen äußerst präzise durchgeführt und insbesondere, basierend auf besagten Signalaustauschprozessen zwischen der zumindest einen Werkzeugmaschine, der Werkstückträgerlagereinrichtung und dem Transportsystem, von letzteren Vorrichtungen besonders effizient und automatisiert angesteuert werden können.Analogously to the previously specified transport system, the above-mentioned features of the transport system can preferably also be used in a processing system equally claimed by the present invention and set up for processing heavy workpieces. A processing system according to the present invention can preferably, as already described above for further identification of the transport system, be equipped with at least one machine tool that is compatible with the above transport system, i.e. that can be loaded and controlled at least vertically, a workpiece carrier storage device that can be loaded vertically for the effective storage of with or without Workpiece carriers provided with workpieces, as well as at least one embodiment of the aforementioned transport system, whereby each of the aforementioned technical features can be implemented equally in the present processing system. In particular, it follows that in the processing system of the present invention, both the workpiece carrier transport and the workpiece processing and storage are carried out extremely precisely due to the mechanisms already mentioned and in particular, based on said signal exchange processes between the at least one machine tool, the workpiece carrier storage device and the transport system , from the latter Devices can be controlled particularly efficiently and automatically.
So kann beispielsweise die Führungsvorrichtung des Transportsystems in einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel des Bearbeitungssystems zumindest oberhalb der einen oder mehreren Werkzeugmaschinen und/oder der Werkstückträgerlagereinrichtungen des Bearbeitungssystems angeordnet sein, sodass ein durch die Kranvorrichtung aufgenommener Werkstückträger, zumindest in der Transportposition, oberhalb der genannten Vorrichtungen verfahrbar ausgerichtet und somit frei, das heißt ohne Gefahr einer Kollision, entlang des von der Führungsvorrichtung definierten Verfahrweges bewegt werden kann. Entgegen herkömmlicher, beispielsweise mit Fließbandvorrichtungen versehenden Bearbeitungssysteme, ist es somit durch das vorliegende Bearbeitungssystem möglich ein zu transportierendes Werkstück nicht nur dynamischer, sondern zugleich auch auf dem direktesten und damit effizientesten Weg in Richtungen einer beliebigen Vorrichtung des Bearbeitungssystems zu verfahren, sodass etwaige Anfahrtszeiten auf ein Minimum reduziert werden können.For example, in a particularly preferred exemplary embodiment of the processing system, the guide device of the transport system can be arranged at least above the one or more machine tools and/or the workpiece carrier storage devices of the processing system, so that a workpiece carrier picked up by the crane device, at least in the transport position, is aligned such that it can be moved above the devices mentioned and can therefore be moved freely, ie without the risk of a collision, along the travel path defined by the guide device. In contrast to conventional processing systems, e.g. those equipped with assembly line devices, the present processing system makes it possible to move a workpiece to be transported not only more dynamically, but also in the most direct and therefore most efficient way in the direction of any device of the processing system, so that any travel times to one Minimum can be reduced.
Darüber hinaus kann es in dem vorliegenden Bearbeitungssystem zudem vorzugsweise möglich sein auch die zumindest eine Werkzeugmaschine und/oder die eine Werkstückträgerlagereinrichtung mit weiteren die Präzision des Werkstückwechselprozesses verbessernden Mechanismen auszustatten. So kann die Werkzeugmaschine und/oder die Werkstückträgerlagereinrichtung zum Beispiel bevorzugt eingerichtet sein einen beliebigen Werkstückträger mithilfe einer zusätzlich an der Werkzeugmaschine und/oder der Werkstückträgerlagereinrichtung angebrachten Arretierungsstruktur während des Bestückungsprozesses an die zur Werkstückbearbeitung und -lagerung definierte Werkstückverarbeitungsposition zu zentrieren und für den weiteren Bearbeitungsprozesses, bevorzugt an der Unterseite des Werkstückträgers, lösbar an die jeweilige Vorrichtung zu fixieren.In addition, in the present machining system it can preferably also be possible to equip the at least one machine tool and/or the one workpiece carrier storage device with further mechanisms that improve the precision of the workpiece changing process. For example, the machine tool and/or the workpiece carrier storage device can preferably be set up to center any workpiece carrier with the aid of a locking structure additionally attached to the machine tool and/or the workpiece carrier storage device during the assembly process at the workpiece processing position defined for workpiece processing and storage and for the further processing preferably on the underside of the workpiece carrier, to be detachably fixed to the respective device.
Zu diesem Zweck kann die oben genannte Arretierungsstruktur beispielsweise bevorzugt mit einem oder mehreren Spannmodulen versehen sein, welche einen Werkstückträger vorzugsweise durch einfaches Kontaktieren lösbar, in einem bevorzugten Fall mechanisch, elektrisch oder pneumatisch, fixieren und diesen so in einem letzten Bestückungsschritt der Werkzeugmaschine und/oder der Werkstückträgerlagereinrichtung an die gewünschte Werkstückverarbeitungsposition feinzentrieren kann. In einem besonders bevorzugten Fall kann das zumindest eine Spannmodul zu diesem Zweck zudem zumindest zu einem an der Unterseite des Werkstückträgers angebrachten Einspannkörper eingreifbar konstruiert sein, sodass der Werkstückträger während des vertikalen Verfahrens durch die Kranvorrichtung in Richtung der Werkstückverarbeitungsposition bevorzugt durch Einrasten der Einspannkörper an ein oder mehrerer Spannmodule der Werkzeugmaschine und/oder der Werkstückträgerlagereinrichtung an die Arretierungsstruktur lösbar fixiert und so, nach Lösen des Werkstückträgers von der Kranvorrichtung, automatisch in die gewünschten Werkstückverarbeitungsposition angeordnet werden kann. For this purpose, the above-mentioned locking structure can, for example, preferably be provided with one or more clamping modules, which fix a workpiece carrier, preferably by simply contacting it in a detachable manner, in a preferred case mechanically, electrically or pneumatically, and thus fix it in a last loading step of the machine tool and/or can fine-center the workpiece carrier storage device to the desired workpiece processing position. In a particularly preferred case, the at least one clamping module can for this purpose also be designed so that it can be engaged with at least one clamping body attached to the underside of the workpiece carrier, so that the workpiece carrier can be engaged during the vertical movement through the crane device in the direction of the workpiece processing position, preferably by the clamping bodies latching onto one or several clamping modules of the machine tool and/or the workpiece carrier storage device are detachably fixed to the locking structure and can thus be automatically arranged in the desired workpiece processing position after the workpiece carrier has been released from the crane device.
Insofern lässt sich durch die oben genannte Arretierungsstruktur ein effizientes und zugleich individuell einstellbares Positionierungsverfahren innerhalb des Bearbeitungssystems realisieren, welches insbesondere durch die finale Zentrierung des Werkstückträgers in die Werkstückverarbeitungsposition zur weiteren Verbesserung der Werkstückwechsel- bzw. -bearbeitungspräzision beitragen kann.In this respect, the above-mentioned locking structure enables an efficient and at the same time individually adjustable positioning method to be implemented within the processing system, which can contribute to further improving the workpiece change or processing precision, in particular through the final centering of the workpiece carrier in the workpiece processing position.
Darüber hinaus ergibt sich aus dem oben genannten Justierungsmechanismus durch die Arretierungsstruktur zudem der Vorteil, dass durch Implementierung oder Modulierung etwaiger Spannmodule in die Arretierungsstruktur ein bevorzugt anpassbarer Arretierungsprozess generiert werden kann. So kann es in einem bevorzugten Ausführungsbeispiel beispielsweise auch möglich sein, dass die Arretierungsstruktur mit einer Mehrzahl von zu Einspannkörpern unterschiedlicher Werkstückträgerarten oder -größen komplementär eingerichteten Spannmodulen versehen ist und/oder diese Spannmodule in einer vordefinierten oder verfahrbaren Orientierung in die Arretierungsstruktur eingebracht sind, sodass sich beim Anfahren eines bestimmten Typs von Werkstückträger an die Werkstückverarbeitungsposition, letzterer, abhängig von den Eigenschaften seines Einspannkörpers (Größe, Struktur, Orientierung etc.), unterschiedlich an die Arretierungsstruktur orientieren und somit das auf dem Werkstückträger aufliegende Werkstück individuell ausrichten kann.In addition, the above-mentioned adjustment mechanism through the locking structure also has the advantage that a preferably adaptable locking process can be generated by implementing or modulating any clamping modules in the locking structure. In a preferred exemplary embodiment, it may also be possible, for example, for the locking structure to be provided with a plurality of clamping modules that are set up to complement clamping bodies of different workpiece carrier types or sizes and/or these clamping modules are introduced into the locking structure in a predefined or movable orientation, so that when approaching a certain type of workpiece carrier to the workpiece processing position, the latter, depending on the properties of its clamping body (size, structure, orientation, etc.), can orient itself differently to the locking structure and thus individually align the workpiece lying on the workpiece carrier.
In einem weiteren bevorzugten Fall können zudem auch die Spannmodule der Arretierungsstruktur mit etwaigen Sensor- oder Signalvorrichtungen versehen sein, wodurch das bereits oben genannte Steuerungssystem des Transportsystems gleichermaßen eingerichtet sein kann Signale bezüglich der Positionierung eines Werkstückträgers an der Werkzeugmaschine und/oder der Werkstückträgerlagereinrichtung durch die jeweilige dort angebrachte Arretierungsstruktur zu erhalten. Entsprechend kann es beispielsweise möglich sein, dass das Steuerungssystem, bevorzugt nach Einspannen des Werkstückträgers an die Arretierungsstruktur, ein entsprechendes Bestätigungssignal von der Arretierungsstruktur erhalten und folgend eingerichtet sein kann, erst nach Erhalten dieses Bestätigungssignal sowie einem Abgleich weiterer Signalinformationen, ein Lösen der Verbindungsstrukturen zwischen den Elementen des Werkstückträgeraufnahmegerüsts und dem jeweiligen Werkstückträger anzusteuern. Infolgedessen lässt sich mithilfe der oben genannten Arretierungsstrukturen bevorzugt sowohl die Präzision des zuvor genannten, finalen Bestückungsmechanismus', als auch die generelle Ausfallsicherheit und Anpassungsfähigkeit des vorliegenden Werkstückwechselprozesses deutlich verbessern.In a further preferred case, the clamping modules of the locking structure can also be provided with any sensor or signaling devices, whereby the control system of the transport system already mentioned above can likewise be set up to send signals relating to the positioning of a workpiece carrier on the machine tool and/or the workpiece carrier storage device by the respective to obtain the locking structure installed there. Accordingly, it can be possible, for example, that the control system, preferably after clamping the workpiece carrier to the locking structure, receives a corresponding confirmation signal from the locking structure and can then be set up only after receiving this confirmation signal and after comparing other signals formations, control a release of the connection structures between the elements of the workpiece carrier receiving framework and the respective workpiece carrier. As a result, with the aid of the above-mentioned locking structures, both the precision of the above-mentioned, final assembly mechanism and the general fail-safety and adaptability of the present workpiece changing process can be significantly improved.
Um zudem, neben dem hauptsächlich an der Werkstückverarbeitungsposition wirkenden Optimierungsmechanismen der Arretierungsstruktur, auch bereits während des zur Bestückung benötigten vertikalen Verfahrens des Werkstückträgers entlang der Werkzeugmaschine und/oder der Werkstückträgerlagereinrichtung eventuelle Ungenauigkeiten im Transportweg des Werkstückträgers zu detektieren und somit auch während dieses Vorgangs einen möglichst optimalen Werkstückträgerwechsel zu gewährleisten, kann die zumindest eine Werkzeugmaschine bzw. die zumindest eine Werkstückträgerlagereinrichtung zudem in einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel auch, bevorzugt zusätzlich zu der oben genannten Arretierungsstruktur, ein optisches, entlang des vertikalen Verfahrweges der Kranvorrichtung ausgerichtetes Sensorsystem umfassen. So kann das optische Sensorsystem bevorzugt zum Beispiel mit einer Reihe von an der Werkzeugmaschine und/oder der Werkstückträgerlagereinrichtung vertikal ausgerichteten optischen Sensoren, wie etwa Infrarotsensoren, versehen sein, wodurch das optische Sensorsystem vorzugsweise eingerichtet sein kann während des vertikalen Verfahrens des Werkstückträgers dessen dreidimensionale Position, beispielsweise durch Bestimmung des jeweiligen Abstandes des Werkstückträgers zu besagten Sensoren und fortfolgenden trigonometrischen Berechnungen, zu ermitteln und die ermittelten Informationen, beispielsweise zur Positionskorrektur, als Positionssignal an das Steuerungssystem des Transportsystems zu übermitteln. Vorzugsweise kann die Ermittlung und Übertragung der Positionssignale dabei insbesondere auch in Echtzeit erfolgen, sodass das vorliegende Transportsystem in der Lage ist, beispielsweise über die Ansteuerung verschiedener Aktuatoren der Beladeeinrichtung, etwaige Ungenauigkeiten, wie sie etwa durch Eigenschwingungen innerhalb der Kranvorrichtung auftreten können, noch während der Fortbewegung des Werkstückträgers zu minimieren. In einem weiteren besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Werkzeugmaschine und/oder Werkzeugträgerlagereinrichtung kann das optische Sensorsystem ferner mit zumindest einer entlang des vertikalen Verfahrweges der Kranvorrichtung ausgerichteten Lichtschrankenvorrichtung versehen sein, wodurch eine besonders einfache und somit fehlerunabhängige Positionsbestimmung erfolgen kann.In addition to the optimization mechanisms of the locking structure, which are mainly effective at the workpiece processing position, in order to also detect possible inaccuracies in the transport path of the workpiece carrier during the vertical movement of the workpiece carrier required for loading along the machine tool and/or the workpiece carrier storage device and thus also during this process as optimally as possible In a particularly preferred exemplary embodiment, the at least one machine tool or the at least one workpiece carrier storage device can also include an optical sensor system aligned along the vertical travel path of the crane device, preferably in addition to the above-mentioned locking structure. For example, the optical sensor system can preferably be provided with a series of optical sensors, such as infrared sensors, which are aligned vertically on the machine tool and/or the workpiece carrier storage device, whereby the optical sensor system can preferably be set up during the vertical movement of the workpiece carrier its three-dimensional position, for example by determining the respective distance of the workpiece carrier from said sensors and subsequent trigonometric calculations, and to transmit the determined information, for example for position correction, as a position signal to the control system of the transport system. The determination and transmission of the position signals can preferably also take place in real time, so that the present transport system is able, for example by controlling various actuators of the loading device, to compensate for any inaccuracies that can occur, for example, due to natural vibrations within the crane device, even during the to minimize movement of the workpiece carrier. In a further particularly preferred exemplary embodiment of the present machine tool and/or tool carrier storage device, the optical sensor system can also be provided with at least one light barrier device aligned along the vertical travel path of the crane device, as a result of which a particularly simple and therefore error-independent position determination can take place.
Schlussfolgernd lässt sich erkennen, dass durch die zuvor genannten technischen Merkmale der vorliegenden Erfindung, ein Transportsystem und ein Bearbeitungssystem insbesondere zur Bearbeitung von schweren und an Großmaschinen zu nutzenden Werkstücken bereitgestellt werden kann, welche aufgrund der oben genannten Kombination aus präzisionsverbessernden Transportmechanismen und auf Signalaustausch basierenden Steuerungsprozessen einen äußerst effizienten und automatisierten Werkstückwechsel realisieren. Infolgedessen ist es durch die vorliegende Erfindung insbesondere möglich die Produktion von Großmaschinenlinien wesentlich zu verbessern.In conclusion, it can be seen that the aforementioned technical features of the present invention can be used to provide a transport system and a processing system, in particular for processing heavy workpieces that can be used on large machines, which due to the above-mentioned combination of precision-improving transport mechanisms and control processes based on signal exchange realize an extremely efficient and automated workpiece change. As a result, it is possible by means of the present invention in particular to improve the production of large machine lines significantly.
Speziell für diesen Zweck können zudem, in einem besonders bevorzugten Fall, auch die einzelnen Vorrichtungen des Bearbeitungssystems speziell an die Bearbeitung und Lagerung von schweren und für Großmaschinen zu nutzenden Werkstücken angepasst sein. So kann beispielsweise die vertikal bestückbare Werkzeugmaschine des Bearbeitungssystems vorzugsweise als Portalmaschine, in einem besonders bevorzugten Fall auch als Gantry-Maschine ausgebildet sein, sodass das gewählte Werkstück maximal effizient und vorzugsweise umspannfrei allseitig bearbeitet werden kann.In a particularly preferred case, the individual devices of the processing system can also be specifically adapted for this purpose to the processing and storage of heavy workpieces that are to be used for large machines. For example, the machine tool of the machining system that can be loaded vertically can preferably be designed as a portal machine, in a particularly preferred case also as a gantry machine, so that the selected workpiece can be machined on all sides with maximum efficiency and preferably without reloading.
Gleichermaßen kann die Werkstückträgerlagereinrichtung zumindest ein zur Lagerung von schweren und für Großmaschinen zu nutzenden Werkstücken bzw. mit Werkstücken versehenen Werkstückträgern eingerichtetes Schwerlastregal umfassen, welches vorzugsweise zumindest mit einem ausziehbaren Schubladenelement zum vertikalen Werkstückträgerwechsel mit dem Transportsystem ausgebildet sein kann. Entsprechend kann es an der Werkstückträgerlagereinrichtung vorzugsweise möglich sein einen aufgenommenen Werkstückträger durch vertikales Verfahren der Kranvorrichtung zumindest von der Transportposition in die zuvor genannte Bestückungsposition an einen vordefinierten Rüstplatz des Schwerlastregals zu übergeben und gegebenenfalls durch Rückführung des Mechanismus' aus dem Schwerlastregal zu entnehmen. Gleichermaßen kann es vorzugsweise möglich sein, dass der entsprechende Rüstplatz des Schwerlastregals mit zumindest einer Ausführungsform der oben beschriebenen Arretierungsstruktur versehen ist, sodass auch in dem Schwerlastregal der Werkstückträgerlagereinrichtung eine äußerst präzise und individuell ausrichtbare Werkstückträgerpositionierung realisiert werden kann.Equally, the workpiece carrier storage device can comprise at least one heavy-duty rack set up for storing heavy workpieces to be used for large machines or workpiece carriers provided with workpieces, which can preferably be designed with at least one pull-out drawer element for vertical workpiece carrier exchange with the transport system. Accordingly, it may preferably be possible on the workpiece carrier storage facility to transfer a picked-up workpiece carrier by moving the crane device vertically, at least from the transport position to the aforementioned loading position, to a predefined set-up point on the heavy-duty rack and, if necessary, to remove it from the heavy-duty rack by returning the mechanism. Likewise, it can preferably be possible for the corresponding setup station of the heavy-duty rack to be provided with at least one embodiment of the locking structure described above, so that extremely precise and individually adjustable workpiece carrier positioning can also be implemented in the heavy-duty rack of the workpiece carrier storage facility.
In einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel kann das Schwerlastregal zudem, analog zu den Steuerungsmechanismen der Werkzeugmaschine und des Transportsystems, ebenfalls automatisiert ansteuerbar und mit entsprechenden Signaltransmittern und -receivern versehen sein. So kann es beispielsweise möglich sein, dass zur effektiveren Be- und Entladung von Werkstücken bzw. Werkstückträgern von der Werkstückträgerlagereinrichtung bevorzugt Signale von dem Steuerungssystem des Transportsystems zur vorbereitenden Be- oder Entladung eines Werkstückträgers aus der Werkstückträgerlagereinrichtung an das Schwerlastregal gesendet werden können und dieses, in Erwiderung zu dem jeweiligen Signal, ein Schubladenelement auswählen und für den Be- oder Entladungsprozess zumindest in eine Richtung verfahren kann. Gleichermaßen kann sinngemäß vorzugsweise auch das Schwerlastregal Signale, beispielsweise über den Stand oder der aktuellen und anzufahrenden Position des jeweiligen Rüstplatzes oder Schubladenelements, an das Steuerungssystem des Transportsystem senden und somit, äquivalent zu den zuvor genannten Interaktionen zwischen der Werkzeugmaschine und dem Transportsystem, einen äußerst effizienten Transportprozess ermöglichen.In a particularly preferred embodiment, the heavy-duty rack can also, analogous to the control mechanisms of the tool machine and the transport system, can also be controlled automatically and be provided with appropriate signal transmitters and receivers. It may be possible, for example, that for more effective loading and unloading of workpieces or workpiece carriers from the workpiece carrier storage facility, signals from the control system of the transport system for the preparatory loading or unloading of a workpiece carrier from the workpiece carrier storage facility can be sent to the heavy-duty rack and this, in Response to the respective signal, select a drawer element and move at least in one direction for the loading or unloading process. Likewise, the heavy-duty rack can preferably also send signals to the control system of the transport system, for example about the status or the current position and the position to be approached of the respective setup station or drawer element, and thus, equivalent to the aforementioned interactions between the machine tool and the transport system, an extremely efficient one enable the transport process.
Abschließend sei erneut zu vermerken, dass die oben genannten spezifischen Merkmale des vorliegenden Transport- und Bearbeitungssystems, insbesondere die automatisierte Ansteuerung der jeweiligen Vorrichtungselemente, keine einschränkende Wirkung besitzen und lediglich als bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung zu verstehen sind. So kann es beispielsweise, entgegen der oben genannten Funktion des Steuerungssystem des Transportsystems, vorzugsweise auch möglich sein, dass das automatisierte Ansteuern und die Ausarbeitung etwaiger automatisierter Werkstückwechselprozesse innerhalb des Bearbeitungssystems neben oder anstelle des beschriebenen Steuerungssystems auch durch etwaige zentrale Steuereinheiten, wie etwa ein zentral betriebenes Serversystem, durchgeführt werden kann, wodurch die Anpassungsfähigkeit des jeweiligen Bearbeitungs- bzw. Transportsystems noch weiter verbessert werden kann. Hierbei kann die zentrale Steuereinheit beispielsweise eingerichtet sein, äquivalent zu dem zuvor genannten Steuerungssystem des Transportsystems, Signale von einem, jedoch vorzugsweise auch mehreren durch Bearbeitungsprozesse in Verbindung stehenden Bearbeitungssystemen, zu erhalten und an die Mehrzahl an Bearbeitungssysteme zurückzuschicken, sodass, im Vergleich zur lokalen Ansteuerung von Vorrichtungselementen durch das Steuerungssystem, auch externe oder an einem späteren Zeitpunkt in das Bearbeitungssystem hinzugefügte Vorrichtungen effizient in einen bestehenden Bearbeitungsprozess eingefügt werden können. Gleichermaßen kann es vorzugsweise auch möglich sein in und durch das Steuerungssystem des Transportsystems und/oder der oben genannten Steuereinheit, neben den bereits zuvor beschriebenen Prozessinformationen, weitere systemrelevante Parameter, wie etwa die Verarbeitungsqualität eines jeweilig bearbeiteten Werkstücks, die Auslastung entsprechender Werkstückträgerlagereinrichtung oder der Bestand momentan gelagerter Werkzeuge innerhalb der Werkzeugmaschinen, über vordefinierte Zeitintervalle automatisch zu speichern und den Werkstückbearbeitungsprozess entsprechend besagter Parameter dynamisch anzupassen. Folgend kann durch die vorliegende Erfindung auch gleichermaßen ein maximal flexibles und auf den jeweiligen Bearbeitungsprozess vollends anpassbares Bearbeitungssystem generiert werden.Finally, it should be noted again that the above-mentioned specific features of the present transport and processing system, in particular the automated control of the respective device elements, have no restrictive effect and are only to be understood as preferred exemplary embodiments of the present invention. For example, contrary to the above-mentioned function of the control system of the transport system, it can preferably also be possible for the automated control and the development of any automated workpiece change processes within the processing system to be carried out in addition to or instead of the described control system by any central control units, such as a centrally operated Server system can be carried out, whereby the adaptability of the respective processing or transport system can be further improved. In this case, the central control unit can be set up, for example, equivalent to the aforementioned control system of the transport system, to receive signals from one, but preferably also from several processing systems connected by processing processes, and to send them back to the plurality of processing systems, so that, compared to local control of device elements by the control system, also external devices or devices added to the machining system at a later point in time can be efficiently inserted into an existing machining process. Likewise, it can preferably also be possible in and through the control system of the transport system and/or the above-mentioned control unit, in addition to the process information already described above, other system-relevant parameters, such as the processing quality of a respectively processed workpiece, the utilization of the corresponding workpiece carrier storage facility or the inventory at the moment stored tools within the machine tools, to automatically save over predefined time intervals and to dynamically adapt the workpiece machining process according to said parameters. As a result, a machining system that is as flexible as possible and that can be completely adapted to the respective machining process can also be generated by the present invention.
Analog kann durch die oben genannten Transport- und Bearbeitungssysteme entsprechend vorzugsweise auch ein Verfahren zum Transport und Werkstückwechsel von schweren und insbesondere für an Großmaschinen zu nutzenden Werkstücken genutzt werden welche zumindest die folgenden Schritte umfasst:
- - Verfahren der Kranvorrichtung mittels einer Führungsvorrichtung entlang zumindest einer horizontalen Richtung;
- - Positionieren der Kranvorrichtung durch die Beladeeinrichtung oberhalb einer Arretierungsstruktur der Werkzeugmaschine und/oder der Werkstückträgerlagereinrichtung;
- - Positionieren eines Werkstückträgers in Richtung der Arretierungsstruktur durch vertikales Verfahren der Kranvorrichtung von einer Transportposition zu einer Bestückungsposition.
- - Moving the crane device by means of a guide device along at least one horizontal direction;
- - Positioning of the crane device by the loading device above a locking structure of the machine tool and/or the workpiece carrier storage device;
- - Positioning a workpiece carrier in the direction of the locking structure by moving the crane device vertically from a transport position to an assembly position.
Darüber hinaus kann das oben genannte Verfahren zur Durchführung eines besonders bevorzugten Wechselprozesses auch mit folgenden Schritten versehen sein:
- - Kontaktieren eines Einspannkörpers des von der Kranvorrichtung aufgenommenen Werkstückträgers in der Bestückungsposition mit einem an der Arretierungsstruktur angebrachten Spannmoduls;
- - Arretieren des Werkstückträgers an die Arretierungsstruktur durch lösbares Fixieren des Einspannkörpers an das Spannmodul;
- - Horizontales Verfahren von zumindest zwei verfahrbaren Stützelementen der Kranvorrichtung zumindest von einer ersten Aufnahmeposition zum sicheren Anfahren des Werkstückträgeraufnahmegerüsts an eine Werkstückverarbeitungsposition zu einer zweiten Aufnahmeposition zum Aufnehmen des Werkstückträgers durch die Stützelemente und zurück.
- - Bestimmen der Werkstückträgerposition durch direkte Positionsmessung an den Bewegungsachsen der Beladeeinrichtung;
- - Ermittlung des Verfahrweges eines aufgenommenen Werkstückträgers (WT) durch Vergleichen der aktuellen Werkstückträgerposition mit einer vordefinierten Werkstückverarbeitungsposition;
- - Automatisiertes Verfahren des Werkstückträgers auf Basis des ermittelten Verfahrweges;
- - Automatisierte Ansteuerung des Bearbeitungssystems auf Basis eines Signalaustausches bezüglich Arbeitsprozesse der Werkzeugmaschine, der Werkstückträgerlagereinrichtung und der Beladeeinrichtung.
- - Contacting a clamping body of the workpiece carrier picked up by the crane device in the loading position with a clamping module attached to the locking structure;
- - Locking the workpiece carrier to the locking structure by releasably fixing the clamping body to the clamping module;
- - Horizontal movement of at least two movable support elements of the crane device at least from a first receiving position for safe movement of the workpiece carrier receiving frame to a workpiece processing position to a second receiving position for receiving the workpiece carrier by the supporting elements and back.
- - Determination of the workpiece carrier position by direct position measurement on the movement axes of the loading device;
- - Determination of the traversing path of a picked-up workpiece carrier (WT) by comparing the current workpiece carrier position with a predefined workpiece processing position;
- - Automated movement of the workpiece carrier based on the determined travel path;
- - Automated control of the processing system based on a signal exchange regarding work processes of the machine tool, the workpiece carrier storage device and the loading device.
Zudem wird ein Computerprogramm vorgeschlagen, umfassend Befehle die bei der Ausführung des Programms durch einen Computer diesen veranlassen, die Schritte des Verfahrens wie zuvor beschrieben auszuführen.In addition, a computer program is proposed, comprising instructions which, when the program is executed by a computer, cause the latter to carry out the steps of the method as described above.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und weitere Details der vorliegenden Erfindung werden im Folgenden anhand verschiedener Ausführungsbeispiele mit Bezug auf schematische Figuren beschrieben. In den schematischen Zeichnungen wird die Erfindung näher erläutert.Advantageous configurations and further details of the present invention are described below using various exemplary embodiments with reference to schematic figures. In the schematic drawings, the invention is explained in more detail.
Figurenlistecharacter list
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1 : zeigt eine erste dreidimensionale Ansicht des erfindungsgemäßen Bearbeitungssystems samt Werkzeugmaschinen, Werkstückträgerlagereinrichtung und einem Ausführungsbeispiel des beanspruchten Transportsystem;1 1: shows a first three-dimensional view of the machining system according to the invention, including machine tools, workpiece carrier storage device and an exemplary embodiment of the claimed transport system; -
2 : zeigt di dreidimensionale Ansicht des Bearbeitungssystem der1 um 90° rotiert in einer zweiten dreidimensionalen Ansicht;2 : shows the three-dimensional view of the editing system of the1 rotated 90° in a second three-dimensional view; -
3 : zeigt die dreidimensionale Ansicht des Bearbeitungssystems der1 um 180° rotiert;3 : shows the three-dimensional view of the processing system of the1 rotated 180°; -
4 : zeigt den Querschnitt des Bearbeitungssystem der1 in einer Vorderansicht;4 : shows the cross-section of the editing system of the1 in a front view; -
5 : zeigt den Querschnitt des Bearbeitungssystems der1 in einer Aufsicht;5 : shows the cross-section of the processing system of the1 in a supervision; -
6 : zeigt eine dreidimensionale Detailansicht einer Werkzeugmaschine und der Arretierungsstruktur der Werkzeugmaschine;6 : shows a three-dimensional detailed view of a machine tool and the locking structure of the machine tool; -
7 : zeigt eine dreidimensionale Detailansicht der Werkstückträgerlagereinrichtung mitsamt des Schwerlastregals des Bearbeitungssystems der1 ;7 : shows a three-dimensional detailed view of the workpiece carrier storage facility together with the heavy-duty rack of the processing system1 ; -
8 : zeigt eine erste dreidimensionale Detailansicht des Werkstückträgeraufnahmegerüsts des Transportsystems der1 positioniert an der Werkstückträgerverarbeitungsposition;8th : shows a first three-dimensional detailed view of the workpiece carrier receiving framework of the transport system1 positioned at the workpiece carrier processing position; -
9A : zeigt eine erste dreidimensionale Detailansicht einer ersten Ausführungsform des Werkstückträgeraufnahmegerüsts entlang des vertikalen Verfahrweges der Kranvorrichtung;9A 1: shows a first three-dimensional detailed view of a first embodiment of the workpiece carrier receiving frame along the vertical travel path of the crane device; -
9B : zeigt die Detailansicht der ersten Ausführungsform des Werkstückträgeraufnahmegerüsts der9A in der Werkstückträgerverarbeitungsposition;9B : shows the detailed view of the first embodiment of the workpiece carrier receiving framework of FIG9A in the workpiece carrier processing position; -
10A : zeigt eine erste dreidimensionale Detailansicht einer zweiten Ausführungsform des Werkstückträgeraufnahmegerüsts entlang des vertikalen Verfahrweges der Kranvorrichtung;10A 1: shows a first three-dimensional detailed view of a second embodiment of the workpiece carrier receiving frame along the vertical travel path of the crane device; -
10B : zeigt die Detailansicht der zweiten Ausführungsform des Werkstückträgeraufnahmegerüsts der10A in der Werkstückverarbeitungsposition;10B : shows the detailed view of the second embodiment of the workpiece carrier receiving framework of FIG10A in the workpiece processing position; -
10C : zeigt die Detailansicht der zweiten Ausführungsform des Werkstückträgeraufnahmegerüsts der10A entlang des vertikalen Verfahrweges und mit aufgenommenen Werkstückträger;10C : shows the detailed view of the second embodiment of the workpiece carrier receiving framework of FIG10A along the vertical traversing path and with the workpiece carrier picked up;
Detaillierte Beschreibung bevorzugter AusführungsformenDetailed description of preferred embodiments
Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung anhand beispielhafter Figuren detailliert beschrieben. Die Merkmale der Ausführungsbeispiele sind im Ganzen oder teilweise kombinierbar und die vorliegende Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt.Exemplary embodiments of the present invention are described in detail below using exemplary figures. The features of the exemplary embodiments can be combined in whole or in part, and the present invention is not limited to the exemplary embodiments described.
In den
Die Werkzeugmaschinen 200 und 300 sind dabei in diesem Ausführungsbeispiel zunächst beide als mit einem Gantry-Antrieb versehene und speziell zur Bearbeitung von schweren Werkstücken zur Nutzung an Großmaschinen eingerichtete Portalmaschinen ausgebildet. Insofern besitzen beide Werkzeugmaschinen 200 und 300 in diesem Fall einen entsprechend großen (hier beispielsweise größer als 4 x 2 Meter), belastungsfähigen (für Beladungen bis zu 30 Tonnen) und zumindest von einer Seite horizontal sowie vertikal bestückbaren Bestückungsabschnitt 205 und 305, welcher mit einem verfahrbaren Gussbett 308 bzw. Werkzeugtisch 208 ausgestattet ist und somit eine optimale Positionierung entsprechender auf einem Werkstückträger WT aufgenommener und zur Bearbeitung in die Werkzeugmaschinen 200 oder 300 eingeführter Werkstücke gewährleistet. Das Gussbett 308 und der Werkzeugtisch 208 selbst sind dabei zur gleichförmigen und insbesondere stabilen Ausrichtung aufgenommener Werkstückträger bzw. Werkstücke mit einem Ritzel- und Zahnstangenantrieb versehen und über einen ansteuerbaren Aktuator, in einem besonderen Fall ein Linearmotor, zumindest in Richtung der Längsachse der Werkzeugmaschine verfahrbar ausgestaltet.In this exemplary embodiment, the
Die zugehörigen und mit einer Mehrzahl von Werkzeugspindelvorrichtungen ausgebildeten Werkzeugportale 210 und 310 sind indes, insbesondere um eine äußerst kompakte Form der Werkzeugmaschine zu ermöglichen, oberhalb der Bestückungsabschnitte 205 und 305 der Werkzeugmaschinen 200 und 300 positioniert und können gleichermaßen durch zumindest eine auf der äußeren Struktur der Werkzeugmaschine 200 und 300 befestigten und parallel zur Bewegungsrichtung des Gussbetts 308 oder des Werkzeugtisches 208 ausgerichteten ersten Maschinenführung (hier: ein Führungsschienenkonstrukt) verfahrbar konstruiert sein. Eine weitere an dem jeweiligen Werkzeugportal 210 und 310 angebrachte, quer zur ersten Maschinenführung orientierte und mit den jeweiligen Werkzeugspindelvorrichtung verbundene zweite Maschinenführung ermöglicht darüber hinaus eine unabhängige Bewegung der Werkzeugspindelvorrichtungen entlang zumindest einer entlang des Bestückungsabschnitts 205 oder 305 aufgespannten Ebene, sodass ein möglichst weitläufiges und somit selbst für großflächige Werkstücke zu nutzendes Bearbeitungsareal geschaffen werden kann. Optional kann es zudem möglich sein, dass zumindest die zweite Maschinenführung mit einem jeweiligen Werkzeugmagazin der Werkzeugmaschine 200 oder 300, im bevorzugten Fall mit einem oder mehrerer hintereinander angeordneten Radmagazinen, verbunden und derart eingerichtet ist, dass, durch Verfahren einer der Werkzeugspindelvorrichtungen entlang zumindest der zweiten Maschinenführung, ein automatisierbarer Werkzeugwechselprozess zwischen zuletzt genannter Werkzeugspindelvorrichtung und dem Werkzeugmagazin durchgeführt werden kann. Insofern ergibt sich durch den oben genannten Führungsmechanismus ein überaus effizienter und dynamisch einsetzbarer Spindelpositionierungsprozess.However, the associated
Um ferner die Präzision und Adaptivität der jeweiligen in den zuvor genannten Spindelvorrichtungen implementierten Werkzeugspindeln noch weiter zu erhöhen sind darüber hinaus die Werkzeugspindelvorrichtung der vorliegenden Werkzeugmaschinen 200 und 300 mit zusätzlichen, direkt an die Werkzeugspindel der jeweiligen Werkzeugspindelvorrichtung angebrachten Schwenk- und Bewegungsaktuatoren versehen, welche es erlauben ein eingebrachtes Werkzeug, parallel zu den Bewegungsmustern durch die erste und zweite Maschinenführung, zusätzlich zumindest noch vertikal, sowie um eine B- und C-Achse schwenkbar feinsteuern. Dies erbringt insbesondere den Vorteil, dass durch individuelle Ansteuerung der einzelnen Aktuatoren der Maschinenführungen und der Werkzeugspindelvorrichtung das in der Spindelvorrichtung in der entsprechend Spindel eingebrachte Werkzeug überaus effizient an das jeweilige Werkstück herangeführt und selbst großflächige Bearbeitungsprozesse in einem konsekutiven Bearbeitungsschritt realisiert werden können. Insofern sind die Werkzeugmaschinen 200 und 300 des vorliegenden Bearbeitungssystems in der Lage aufgrund der oben genannten, flexibel und weitreichend verfahrbaren Spindelmechanismen zu jeder Zeit einen sowohl präzisen als auch für schwere bzw. übergroße Werkstücke geeigneten Bearbeitungsprozess zu ermöglichen.In order to further increase the precision and adaptability of the respective tool spindles implemented in the aforementioned spindle devices, the tool spindle devices of the
In
Zur genauen Fixierung eines Werkstückträgers WT an die Arretierungsstruktur 204 sind die in
Die Werkstückträgerlagereinrichtung 400 des gezeigten Bearbeitungssystems 100 ist zudem in diesem Fall als ein über drei Lagerebenen verfügendes und in
Zur verbesserten und präziseren Positionierung eines bestimmten Werkstückträgers WT in ein jeweiliges Schubladenelement 402 kann letzteres zudem zusätzlich mit einer der Geometrie des Werkstückträgers WT angepassten Führungsstruktur versehen sein, welche eingerichtet ist, durch Kontaktierung mit der Unterseite des Werkstückträgers WT, diesen zumindest in eine Richtung lösbar zu fixieren und somit effektiv in das Schwerlastregal einzubringen. So sind die in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel zu erkennenden Schubladenelemente 402, wie etwa in
Die zur Führung der Kranvorrichtung 502 ausgebildete Führungsvorrichtung 501 umfasst ferner im vorliegenden Ausführungsbeispiel einen ersten, auf dem oberen Ende der Stützbalken 503 angebrachten und somit durch die Positionierung der Stützbalken 503 entlang einer ersten Verfahrrichtung ausgerichteten Führungsträgerabschnitt 501A, durch welchen es der Kranvorrichtung 502 erlaubt wird entlang dieser ersten Verfahrrichtung und insbesondere oberhalb der Werkzeugmaschinen 200 und 300, der Werkstückträgerlagereinrichtung 400 sowie dem Bestückungsabschnitt 600 frei zu verfahren. Zur präzisen Orientierung der Kranvorrichtung 502 während dieses Vorgangs ist der erste Führungsträgerabschnitt 501A dabei in der vorliegenden Ausführungsform des Bearbeitungssystems 100 als geradlinige, insbesondere aus zwei parallel und horizontal ausgerichteten Führungsschienen bestehende Schienenkonstruktion ausgestaltet, auf welcher die Kranvorrichtung 502 mithilfe von jeweils an den Führungsschienen angebrachten und mit Motoren betriebenen Führungswägen 512 verfahrbar ausgestaltet ist. Ein auf den Führungswägen 512 angebrachter und entsprechend durch diese gleichermaßen verfahrbarer zweiter Führungsträgerabschnitt 501B ermöglicht zudem die parallele Bewegung der Kranvorrichtung 502 entlang einer zweiten, quer zu den Führungsschienen des ersten Führungsabschnitts 501A orientierten Achse, indem diese, die Kranvorrichtung 502 tragend, gleichermaßen als eine aus zwei Führungsschienen bestehende Schienenkonstruktion ausgebildet ist. Entsprechend ist es in dem vorliegenden Bearbeitungssystem 100 möglich die Kranvorrichtung 512, durch Verfahren des zweiten Führungsträgerabschnitts 501B entlang den Führungsschienen des ersten Führungsträgerabschnitts 501A, sowie der parallel stattfindenden Positionierung der Kranvorrichtung 502 entlang des zweiten Führungsträgerabschnitts 501B, äußerst effizient und, insbesondere aufgrund der Anordnung der Führungsvorrichtung 501 oberhalb der übrigen Elemente des Bearbeitungssystems 100, direkt, d.h. ohne etwaige Umwege, an eine beliebige Position oberhalb des Bearbeitungssystems 100 zu versetzen, wodurch etwaige Transportzeiten und -fehler auf ein Minimum reduziert und somit die Effektivität und Präzision des jeweiligen Werkstückwechselprozesses deutlich verbessert werden können.In the present exemplary embodiment, the
Die Kranvorrichtung 502 selbst ist indes in der dargestellten Ausführungsform des Bearbeitungssystems 100 als eine auf dem zweiten Führungsträgerabschnitt 501B positionierte und durch einen internen Motor eigenständig verfahrbare Laufkatzenvorrichtung konstruiert. Letztere umfasst dabei, neben den oben genannten Bewegungsaktuatoren, zusätzlich insbesondere ein mittig an der Kranvorrichtung 502 angebrachtes und mit einer Mehrzahl an Seilwinden ausgestattetes Hubelement, welches es der Kranvorrichtung 502 erlaubt das durch Hubseilen 511 mit dem Hubelement verbundene und zur Aufnahme von Werkstückträgern WT eingerichtete Werkstückträgeraufnahmegerüst 506 der Beladeeinrichtung 500 vertikal zu verfahren.In the illustrated embodiment of the
Wie bereits genannt entsteht durch die dargestellte Ausführungsform der Kranvorrichtung 502 dabei insbesondere der Vorteil, dass durch eigenständiges Verfahren der Kranvorrichtung 502 bzw. des Werkstückträgeraufnahmegerüsts 506 in sowohl horizontaler als auch vertikaler Richtung ein insbesondere Eigenschwingungen-verminderndes und somit weitaus präziseres Transportsystem generiert werden kann. So kann das Bewegungsmuster der Kranvorrichtung 502 entsprechend beispielsweise derart definiert sein, dass das Werkstückträgeraufnahmegerüst 506, beispielsweise nach Aufnahme eines Werkstückträgers WT von einer Werkzeugmaschine 200 oder 300, zunächst lediglich vertikal von einer durch die Aufnahme definierten Werkstückverarbeitungsposition an einer nah dem Hubelement der Kranvorrichtung 502 definierten Transportposition heranfährt (voran, um etwaige horizontal ausgerichteten Eigenschwingungen des Werkstückträgeraufnahmegerüsts 506 zu vermeiden) und erst in der oben genannten Transportposition, in welcher die tragende Länge der oben genannten Hubseile 511 (und somit deren potentielle Schwingungsradien) minimiert ist, entlang der Führungsvorrichtung 501 horizontal zu einer nächsten zum Werkstückwechsel deklarierten Position bewegt wird. Insofern wird durch das vorliegende Transportsystem ein insbesondere für schwere und somit mit großen Trägheitskräften behaftete Werkstücke überaus effizienter Transportprozess generiert, indem potentielle Eigenbewegungen sowie Überlagerungen von mehreren, zeitgleich agierenden Bewegungsimpulsen innerhalb der Beladeeinrichtung auf ein Minimum reduziert werden.As already mentioned, the illustrated embodiment of the
Eine genaue Darstellung des Verfahrmechanismus der oben genannten Stützelemente 508 und des hiermit verbundenen Werkstück(träger)wechselprozesses kann ferner aus den
Letzteres ist dabei insbesondere dadurch zu begründen, dass die Stützelemente 508 des vorliegenden Werkstückträgeraufnahmegerüsts 502 zur Aufnahme etwaiger Werkstückträger WT einen L-förmigen und am unteren Ende der Stützelemente 508 angebrachten Aufnahmeabschnitt 510 umfasst, welcher zur tragenden Fixierung des Werkstückträgers WT seitlich an dessen Unterseite angeführt werden muss. Insofern verhindert das Verfahren der Stützelemente 508 in die zuvor beschriebene erste Aufnahmeposition allen voran potentiell entstehende und während des vertikalen Verfahrens des Werkstückträgeraufnahmegerüsts 508 auftretende Kollisionen der Stützelemente 508 mit dem aufzunehmenden Werkstückträger WT, wobei die Stützelemente 508 gleichermaßen zur darauffolgenden Aufnahme des Werkstückträgers WT orientiert werden können.The latter is justified in particular by the fact that the
Infolgedessen sieht der generelle Aufnahmeprozess durch das vorliegende Werkstückträgeraufnahmegerüst 508 vor, dass, bereits während des vertikalen Annäherns des Werkstückträgeraufnahmegerüsts 506 durch die Kranvorrichtung 502, die Stützelemente 508 zunächst in die erste Aufnahmeposition gefahren und somit für den Aufnahmeprozess bereitgestellt werden. Um hierbei eine besonders präzise Kontaktierung der Aufnahmeabschnitte 510 mit dem Werkzeugträger WT zu gewährleisten, wird das Werkstückträgeraufnahmegerüst 506 daraufhin so über den Werkzeugträger WT positioniert, dass das Werkstückträgeraufnahmegerüst 506 exakt mittig über dem Werkstückträger WT hängt und die beiden Aufnahmeabschnitte 510 der Stützelemente 508 auf Höhe der Unterseite des besagten Werkstückträgers platziert sind. Dies ermöglicht insbesondere, dass die Aufnahmeabschnitte 510 in einem nächsten Schritt, explizit durch das erneute und gleichförmige Einfahren der Stützelemente 508 in das Schienensystem des Balkenelements 516, horizontal in Richtung des aufzunehmenden Werkstückträgers WT bewegt werden können, bis diese, wie in
In den
Erfolgt nun eine Werkstückträgeraufnahme durch diese zweite Ausführungsform des Werkstückträgeraufnahmegerüsts 506, so wird letzterer, analog zum Prozess des ersten Ausführungsbeispiels, zunächst erneut durch das Steuerungssystem der Beladeeinrichtung 500 möglichst zentriert oberhalb des aufzunehmenden Werkstückträgers WT positioniert (
Entsprechend umfassen die Werkstückträger WT in diesem Ausführungsbeispiel zumindest zusätzlich an den Eckpunkten des Werkstückträgers WT positionierte und zur mechanischen Fixierung der zuvor beschriebenen Verriegelungsbolzen 518A angebrachte Aufnahmen WT1, sowie eine Reihen von für die Zentrierung des Werkstückträgeraufnahmegerüsts 506 entsprechend den Winkelelementen 518B geformte Eckzentrierungen WT2. Nähert sich das Werkstückträgeraufnahmegerüst 506, wie oben beschrieben, nun vertikal weiter dem jeweiligen Werkstückträger WT an, so greift ab einem bestimmten Zeitpunkt das Winkelelement 518B der Aufhängungsstruktur 518 in die Eckzentrierung WT2 des Werkstückträgers WT ein, wodurch das Werkstückträgeraufnahmegerüst 506 effektiv entlang der äußeren Form des Werkstückträgers WT entlang geführt und somit, insbesondere zur gleichförmigen Aufnahme, effektiv zentriert wird. Darüber hinaus werden die Verriegelungsbolzen 518A hierdurch automatisch oberhalb der Aufnahmen WT1 ausgerichtet, sodass erstere, durch fortführendes Absenken des Werkstückträgeraufnahmegerüsts 506, gleichermaßen in Aufnahmen WT1 eingeführt und so eine lösbare Fixierung des Werkstückträgers WT mit dem Werkstückträgeraufnahmegerüst 506 generiert werden kann.Correspondingly, in this exemplary embodiment, the workpiece carriers WT include at least additional receptacles WT1 positioned at the corner points of the workpiece carrier WT and attached for mechanically fixing the locking bolts 518A described above, as well as a row of corner centering devices WT2 shaped to center the workpiece
Entsprechend besitzt der Werkstückträgeraufnahmevorgang anhand der zweiten dargestellten Ausführungsform des Werkstückträgeraufnahmegerüsts 506 den Vorteil einen jeweiligen Werkstückträger WT sowohl durch die zuvor beschriebene automatische Ausrichtung des Werkstückträgeraufnahmegerüsts 506 zentral und mit einer gleichförmigen Gewichtsverteilung an das Werkstückträgeraufnahmegerüst 506 zu übergeben, als auch dieses allein durch Konnektierung an der Oberseite tragend zu fixieren, wodurch eine äußerst kompakter und somit insbesondere für schwer zugängliche Bearbeitungsareale geeigneter Werkstück(träger)wechselprozess generiert werden kann. Darüber hinaus verbleibt die Unterseite des jeweiligen Werkstückträgers WT während des Transports durch das Transportsystem zu jeder Zeit frei, sodass eine etwaige Kontaktierung mit einer den Werkstückträger WT haltenden Struktur, wie etwa die oben genannte Arretierungsstruktur 204 oder 304 wesentlich vereinfacht wird. In einem letzten Schritt (
Wie somit gleichermaßen aus den dargestellten Ausführungsbeispielen verschiedener Elemente des Bearbeitungssystems 100 erkennbar wird, fokussiert sich ein gro-ßer Teil der vorliegenden Erfindung auf die Implementierung eines Transport- und Bearbeitungssystems, welche einen möglichst präzisen und somit zur Implementierung in einen automatisierbaren Steuerungsmechanismus geeigneten Werkstückwechselprozess für schwere und an Großmaschinen zu nutzende Werkstücke generiert. Insofern ist es gleichermaßen verständlich, dass ein jedes der oben genannten, insbesondere zur Lagerung, Bearbeitung und zum Transport geeigneten Merkmale der verschiedenen Elemente des dargestellten Bearbeitungssystem 100 ebenfalls als durch ein externes Steuerungssystem, beispielsweise dem bereits angesprochenen und in der Beladeeinrichtung integrierbaren Steuerungssystem, automatisiert ansteuerbar ausgebildet sein kann und so, in Verbindung mit dem ebenso zuvor beschriebenen Signalaustausch und dem dadurch erstellbaren, dynamischen Zeitabläufen einzelner Transportprozesse, ein im Vergleich zum Stand der Technik weitaus effektiveres, fehlerunanfälligeres und insbesondere automatisiert zu betreibendes Werkstückbearbeitungssystem ermöglicht.As can thus be seen from the illustrated exemplary embodiments of various elements of the
Vorliegende Merkmale, Komponenten und spezifische Details können ausgetauscht und/oder kombiniert werden um weitere Ausführungsformen zu erstellen, in Abhängigkeit des geforderten Verwendungszwecks. Etwaige Modifikationen die im Bereich des Wissens des Fachmanns liegen, werden mit der vorliegenden Beschreibung implizit offenbart.Existing features, components, and specific details may be interchanged and/or combined to create further embodiments, depending on the required use. Any modifications that are within the knowledge of a person skilled in the art are implicitly disclosed with the present description.
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- WO 2018190052 A1 [0004]WO 2018190052 A1 [0004]
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