Dabei wird eine Werkzeugmaschine
zusätzlich
mit einer separaten Ladevorrichtung, meist in Form eines sich über die
Werkzeugmaschine, speziell in dessen Längsachse verlaufenden, Portales, ausgestattet.
Ein solches Portal erstreckt sich meist über mehrere hintereinander
in einer Fertigungslinie aufgestellte Maschinen hinweg. Ein Greifer,
der entlang des Portales verfahrbar ist, legt dabei von oben her
das Werkstück
in die Werkzeugmaschine ein, indem er es in den Arbeitsraum hinein
in z.B. das Futter einer Drehmaschine legt.
Eine solche Ladevorrichtung ist eine
völlig selbständige Baugruppe
und schlägt
bei den Gesamtkosten einer Werkzeugmaschine überproportional zu Buche aufgrund
der Tatsache, dass
- – einerseits
die Ladevorrichtung selbst eine ausreichend eigenstabile Grundkonstruktion
aufweisen muss,
- – die
Ladevorrichtung über
eine eigene Steuerung verfügt,
die mit der Steuerung der Werkzeugmaschine nur über Schnittstellen verknüpft ist,
nicht jedoch wesentliche Komponenten der Steuerung der Werkzeugmaschine
nutzt und
- – dementsprechend
auch der Montageaufwand hoch ist aufgrund eines eigenständigen Aufbaus
der Ladevorrichtung, der meist erst nach Aufbau und Justierung der
Werkzeugmaschine geschehen kann, zumindest jedoch die Einstellung
und Justierung der Ladevorrichtung erst nach entsprechender Aufstellung
und Justierung der Werkzeugmaschine erfolgen kann.
Ein weiterer Nachteil ist die hierdurch
benötigte
Raumhöhe,
die sich zusammensetzt aus der Höhe
der Werkzeugmaschine und der zusätzlichen Höhe für das meist
darüber
verlaufende Portal der Ladevorrichtung.
Der Vorteil einer Ladevorrichtung
besteht darin, dass mehrere Maschinen miteinander verknüpfbar sind
und durch die automatisierte Be- und Entladung die Hauptzeit der
Maschine nicht schrumpft.
Für
die vorliegende Erfindung wird mit der Kurzbezeichnung "Ladevorrichtung" eine Vorrichtung bezeichnet,
die die Maschine sowohl Beladen als auch Entladen kann, und zwar
mit Werkstücken,
also Rohteilen bzw. Fertigteilen, und/oder Werkzeugen.
Ein weiterer Nachteil der Ladevorrichtung besteht
darin, dass die Ladevorrichtung als Portal oberhalb der Werkzeugmaschine
verläuft
und keine untere Führung
im unteren Bereich der Werkzeugmaschine oder auf Höhe des Arbeitsraumes
besitzt und daher die durch Bewegungen des Greifers in das Portal
eingebrachten Schwingungen nur schwer eliminiert werden können.
Pick-up-Maschine:
Hierbei sind die die Werkstücke während der Bearbeitung
aufnehmenden bzw. haltenden Teile, bei einer Drehmaschine also beispielsweise
das Backenfutter der einen oder mehreren Werkzeugspindel und/oder
der Gegenspindel, so beweglich ausgeführt, dass diese Werkstück-aufnehmenden
Einheiten vom Arbeitsraum zu der Ablage-/ Aufnahmeposition des Werkstückes auf
dem anliefernden z.B. Transportband hin bewegt werden können, um
dort das Werkstück
abzulegen bzw. aufzunehmen und in den Arbeitsraum der Maschine zu
bringen.
Der Nachteil dieser Lösung besteht
darin, dass vergleichsweise große
und schwere Elemente wie etwa das Futter einer Drehmaschine einschließlich dessen
Antrieb schnell, über
große
Strecken und sehr genau verfahren werden muss.
Vom Bearbeitungsablauf ist dabei
nachteilig, dass während
der Bewegung der das Werkstück
tragenden Einheit zum Transportband bzw. vom Transportband keine
Bearbeitung am Werkstück
durchgeführt
werden kann, bis sich die das Werkstück aufnehmende Einheit wieder
in der Bearbeitungsposition befindet. Dies reduziert den Hauptzeit-Anteil
bei der Bearbeitung von Werkstücken
mit einer solchen Pick-up-Maschine erheblich.
Zusätzlich wurden bisher keine
Verknüpfungen
von hintereinander in einer Fertigungslinie arbeitenden Maschinen
durch Pick-up-Maschinen realisiert.
III. Darstellung der Erfindung a)
Technische Aufgabe Es ist daher die Aufgabe gemäß der Erfindung, eine automatische
Ladevorrichtung zu schaffen, die einerseits die Hauptzeit der Maschine
nicht reduziert und andererseits trotz geringer Gestehungskosten
einerseits den zusätzlichen
Bau- und Montageaufwand in Grenzen hält und andererseits eine Verkettung
von Maschinen ermöglicht.
b) Lösung der Aufgabe Diese Aufgabe
wird durch die Merkmale der Ansprüche 1, 2, 3 und 30 gelöst. Vorteilhafte
Ausführungsformen
ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Dadurch, dass die Ladevorrichtung
Bestandteil der Werkzeugmaschine ist, erfolgt der Aufbau der Ladevorrichtung
zeitlich nicht nach der Aufstellung und Justierung der Werkzeugmaschine,
sondern beide werden zusammen und gleichzeitig als Einheit fertig
montiert, und im komplett montierten Zustand an den Kunden ausgeliefert.
Dabei wird die Maschine z.B. mittels
eines Kranes an einem oder mehreren am Grundgestell der Maschine
vorhandenen Befestigungspunkten ergriffen und transportiert, in
diesem Fall also einschließlich
der Ladevorrichtung, die nicht als eigenstabile Konstruktion ausgebildet
sein muss, sondern deren Grundgestell mit dem Grundgestell der restlichen Werkzeugmaschine
entweder fest verbunden oder Teil dieses Grundgestells der restlichen
Maschine ist, so dass auch beim Bewegen der Gesamtmaschine als Hakenmaschine
an einem Kranhaken keine Verwindungsprobleme auftauchen.
Wenn die Ladevorrichtung und der
Rest der Werkzeugmaschine sich Komponenten wie Grundgestell, Führungen
und/oder Abdeckungen teilen, wird das Gewicht und der konstruktive
Aufwand sowie der Preis niedrig gehalten.
Dadurch, dass sich die Ladevorrichtung
in jedem ihrer Betriebszustände
wenigstens teilweise innerhalb der Werkzeugmaschine befindet, können die für die Werkzeugmaschine
ohnehin notwendigen äußeren Abdeckungen (Schutzeinrichtungen)
auch zum Abdecken der Ladevorrichtung benutzt werden, so dass die
zusätzlich
für die
Ladevorrichtung notwendigen Sicherungsmaßnahmen und Sicherungs-Elemente
für diejenigen
Betriebszustände,
in denen sich z.B. der Greifer der Ladevorrichtung außerhalb
der Abdeckungen der restlichen Werkzeugmaschine befinden, gering
gehalten werden können. Die
Ladevorrichtung befasst vorzugsweise einen Ladewagen, der in Längsrichtung
der Maschine – bei Drehmaschinen
also in Richtung der Rotationsachse der Werkstückspindel, bei Dreh-Fräs-Maschinen
in Richtung der Rotationsachse der Fräser – entlang von mindestens einer
Ladeführung
verfahrbar ist. An dem Ladewagen ist ein Greifer angeordnet, der
vorzugsweise sich am Ende eines Ladearmes befindet, welcher um eine
Schwenkachse verschwenkbar ist, die von dem Ladewagen aus in Längsrichtung
abstrebt.
Der Ladewagen läuft z.B. entlang der Vorderseite
der Maschine, und durch die Längsverfahrung werden
die Werkstücke über das
in Längsrichtung seitliche
Ende der Werkzeugmaschine hinaus bewegt, um dort an eine Fördereinrichtung
wie etwa ein Förderband
zum Anliefern bzw. Abliefern der Werkstücke übergeben zu werden.
Der Ladewagen ist dabei im Querschnitt, also
betrachtet in Längsrichtung,
hoch, aber wenig breit ausgeführt,
so dass die Tiefe der Werkzeugmaschine hierdurch nur wenig zunimmt.
Durch Verschwenken des Schwenkarmes von einer etwa horizontalen
Aufnahme- bzw. Ablage-Position in eine etwa horizontale Transportposition
wird das Werkstück
einerseits aus dem eigentlichen Arbeitsraum herausbewegt und in
eine Transportstellung verbracht, in der sich Ladearm, Greifer und
gegebenenfalls Werkstück
innerhalb des Querschnittes des Ladewagens befinden und zusammen
mit dem Ladewagen ohne Kollision mit den übrigen Teilen der Werkzeugmaschine
zur Stirnseite der Maschine verfahren und dort durch erneutes Verschwenken
des Ladearmes abgelegt, z.B. auf der erwähnten Fördereinrichtung, abgelegt werden
können.
Zu diesem Zweck steht die Schwenkachse stirnseitig über den
Ladewagen vor, damit sich die Ladearme außerhalb des Längenbereiches
der eigentlichen Werkzeugmaschine und damit oberhalb eines dort
vorhandenen z.B. Transportbandes befinden, wenn der Ladewagen bis
an das stirnseitige Ende der Werkzeugmaschine entlang seiner Lade-Führungen
verfahren wird.
Der Ladewagen ist vorzugsweise nicht
nur an einer sondern an zwei Ladeführungen geführt, vorzugsweise am oberen
und unteren Ende des Höhenbereiches
der Werkzeugmaschine. Dadurch werden die Schwingungen der Ladevorrichtung,
die durch das Bewegen der Ladearme eingebracht werden, gut aufgenommen
und abgeführt.
Um die Führung zu optimieren, reicht
der Ladewagen an der oberen Führung
stirnseitig in Richtung der Ladearme weiter nach vorne als im Bereich der
unteren Führung,
um im unteren Bereich eine Kollision mit der Fördereinrichtung für die Werkstücke zu vermeiden,
die ja die Bewegungsrichtung des Ladewagens kreuzt. Aus dem gleichen
Grund kann die obere Ladewagenführung über das
stirnseitige Ende der eigentlichen Werkzeugmaschine hinaus etwas
verlängert
sein.
Abhängig davon, ob Zufuhr und Abfuhr
von Werkstücken
gemeinsam an ein und der selben Stirnseite der Werkzeugmaschine
oder an verschiedenen Stirnseiten erfolgen, kann die Ladevorrichtung einen
oder auch zwei Ladewägen
umfassen. Bei zwei Ladewägen
wird vorzugsweise jeder Ladewagen nur einen quer auskragenden Ladearm
mit Greifer aufweisen, welcher sich an einer Schwenkachse befindet,
wobei die Schwenkachsen in voneinander wegweisenden Längsrichtungen
an den Ladewägen angeordnet
sind. Der eine Ladewagen wird in diesem Fall die Beladung mit Rohteilen,
der andere Ladewagen die Abfuhr von Fertigteilen durchführen. Zu
diesem Zweck können
die beiden Ladewägen
in separaten, parallel laufenden oberen und unteren Ladeführen laufen
oder auch die gleichen Ladeführen
benutzen.
Bei Zufuhr und Abfuhr der Werkstücke auf der
gleichen Stirnseite der Maschine wird vorzugsweise nur ein Ladewagen
an der Maschine vorhanden sein, dessen Schwenkachse in Richtung
der Fördervorrichtung
für die
Werkstücke
in Längsrichtung auskragt,
und an der in Längsrichtung
beabstandet zwei separat verschwenkbare Ladearme mit Greifern angeordnet
sind, vorzugsweise in einem Längsabstand
entsprechend dem Längsabstand
der meist zwei getrennt vorhandenen Fördereinrichtungen für die Zufuhr
von Rohteilen und Abfuhr von Fertigteilen. Vor allem dann, wenn
nur eine solche Fördereinrichtung
gemeinsam für
Roh- und Fertigteile vorhanden ist, sind die beiden Ladearme in
ihrem Relativabstand zueinander und/oder in ihrem Relativabstand zum
Ladewagen veränderbar
und ansteuerbar, wie dies auch für
die Schwenklage und Funktionsstellungen der Greifer an den Ladearmen
möglich
ist.
Da der Ladewagen nicht oder nur wenig über die
Höhe der
restlichen Werkzeugmaschine und deren Gehäuse nach oben aufragt, und
die Ladearme auch in der Transportstellung nicht über das
obere Ende des Ladewagens vorsteht, befindet sich die gesamte Ladevorrichtung
innerhalb des Höhenbereiches
der restlichen Werkzeugmaschine, und beim Transport der Werkstücke bleiben
diese auch immer innerhalb dieses Höhenbereiches.
Anstelle einer in Längsrichtung
vom Ladewagen aufragenden Schwenkachse und daran schwenkbar befestigter
Ladearme kann der Ladewagen auch ein oder mehrere Roboter tragen,
die ihrerseits aus einem in der Regel mehrteiligen Roboterarm mit
Greifer am vorderen freien Ende bestehen, deren Armteile relativ
zueinander um unterschiedliche Achsen bewegbar sind, wobei im Extremfall
sogar die Längsverfahrbarkeit
des Ladewagens verzichtbar ist.
Gegenüber dem eigentlichen Arbeitsraum sind
die Abdeckungen der Maschine, also bei auf der Frontseite laufendem
Ladewagen die Frontabdeckungen der Werkzeugmaschine, um die Breite
des Ladewagens nach vorne verlegt, so dass der Ladewagen auf der
dem Arbeitsraum zugewandten Innenseite der Frontabdeckungen verfährt, die
ja so stabil ausgebildet sein müssen,
dass ein bei hoher Drehzahl davon fliegendes Werkstück oder
auch Werkzeug diese Frontabdeckungen dennoch nicht durchschlagen
kann.
Im Längenbereich des Arbeitsraumes
ist in der Frontabdeckung in aller Regel ein Sichtfenster für den Bediener
angeordnet, wobei nicht nur der Teil mit dem Sichtfenster sondern
in aller Regel sämtliche Teile
der Frontabdeckung entlang entsprechender Führungen an der Maschine verfahrbar
sind, um nicht nur den Arbeitsraum sondern die gesamte Maschine
für Wartungsarbeiten
zugänglich
zu machen.
In den Längenbereichen außerhalb
des in der Normalposition sich befindenden Sichtfensters ist auf
der Innenseite des Bewegungsweges des Ladewagens eine Zwischenabdeckung
vorhanden, um das Beaufschlagen des Ladewagens und seiner Führungen
durch Kühl-Schmiermittel,
Späne und
andere Verschmutzungen zu vermeiden.
Theoretisch könnten entlang dieses Zwischenraumes
in Längsrichtung
am stirnseitigen Ende der Maschine Späne etc. in die Umgebung gelangen. Dies
wird verhindert, indem der Ladewagen selbst einen Querschnitt besitzt,
der den Zwischenraum zwischen der Frontabdeckung und der Zwischenabdeckung
weitestgehend, insbesondere dicht, verschließt. Bei nur einem Ladewagen
ist dann an demjenigen Ende, über
welches der Ladewagen nicht hinausragen kann, ein separater Verschluss
zwischen Frontabdeckung und Zwischenabdeckung am stirnseitigen Ende
notwendig.
Der Ladevorrichtung, also unter anderem dem
Ladewagen, müssen
unter Umständen
Steuersignale, auf jeden Fall jedoch Energie zum Antrieb seiner
bewegten Komponenten, insbesondere Hydrauliköl und/oder elektrischer Strom
zugeführt
werden. Über
die Stirnseiten des Ladewagens ist dies schlecht möglich, da
z.B. bei nur einem Ladewagen beide Stirnseiten des Ladewagens abwechselnd
direkt dem Arbeitsraum und damit der Verschmutzung durch den Bearbeitungsprozess
am Werkstück,
ausgesetzt sind, je nachdem ob sich der Ladewagen gerade links oder
rechts von dem Sichtfenster befindet.
Die Zufuhr von Medien erfolgt daher
vorzugsweise von oben her, und zwar durch die entsprechende, insbesondere
obere, Ladeführung
hindurch. Zu diesem Zweck weist der Ladewagen einen plattenförmigen,
die Führung
nach oben durchdringenden, in Verfahrrichtung des Ladewagens verlaufenden
Fortsatz, das sogenannte Schwert, auf, welches dick genug ist, um
im Inneren dieses Schwertes die Leitungen für die entsprechenden Medien
zu verlegen.
Auf der Außenseite, also am oberen Ende des
Schwertes oberhalb der oberen Führung,
sind die Anschlüsse
am Schwert mit entsprechenden flexiblen Leitungen verbunden, die über einen üblichen Kabelschlepp
der Längsposition
des Ladewagens nachgeführt
werden.
Wegen der Durchdringung der Führung durch
das Schwert nach oben ist die Führung
somit in den Längenbereichen
außerhalb
des Schwertes nach oben hin offen, so dass auch dort Verschmutzung
nach außen
in die Umgebung austreten können.
Dies wird verhindert, indem das Schwert von einem endlos umlaufenden
Antriebselement wie etwa einem Zahnriemen angetrieben wird, welches
in einer Ebene parallel zur Ebene des Schwertes umläuft.
Das Funktions-Trum, an dem das Schwert befestigt
ist, kann sich innerhalb oder außerhalb des Schlitzes der Führung, welcher
vom Schwert durchdrungen wird, befinden, ist jedoch nahe am Schlitz geführt und überlappt
diesen in der Breite so, dass das Funktions-Trum des z.B. Zahnriemens
gleichzeitig als Abdichtung des Schlitzes gegen Hindurchtreten der
Verschmutzung dient.
Die oberen und unteren Ladeführungen
sind vorzugsweise an einem entsprechenden Längsbalken des Grundgestells
der Werkzeugmaschine befestigt, während die Führungen für die Frontabdeckungen frontseitig
auf den Ladeführungen
befestigt sind.
Vorzugsweise sind die Führungen
für die Frontabdeckungen
genauso ausgebildet wie die eine der Ladeführungen, z.B. die nicht durchdrungene
Ladeführung,
um die Anzahl unterschiedlicher Komponenten gering zu halten.
Vor allem können bei Werkzeugmaschinen, die
keine Ladevorrichtung benötigen,
die entsprechenden Ladeführungen
bei der Montage einfach weggelassen und statt dessen direkt die
Führungen für die Frontabdeckungen
auf den Längsbalken montiert
werden, oder es können
die entsprechenden Ladeführungen
direkt zum Führen
der Frontabdeckungen verwendet werden.
Die armförmig vom Ladewagen auskragende
Schwenkachse für
die Ladearme befindet sich vorzugsweise auf oder knapp oberhalb
der Position des in der Bearbeitung befindlichen Werkstückes innerhalb
des Laderaumes, also bei Drehmaschinen oberhalb der Drehmitte, beabstandet
entsprechend der Größe des Greifers.
Die Fördervorrichtung zum Zu- und
Abführen von
Roh- und Fertigteilen an der Stirnseite der Maschine wird vorzugsweise
auf der gleichen Höhe montiert,
so dass der Greifer des Schwenkarmes die Rohteile bzw. Fertigteile – längsversetzt
durch die Verfahrbewegung des Ladewagens und daher nun vor der Stirnseite
der Maschine – auf
der gleichen Höhe
ablegen kann wie im Arbeitsraum der Maschine. Vorzugsweise wird
die Schwenkbewegung entgegen der Schwenkbewegung vom Arbeitsraum
in die Transportstellung durchgeführt, so dass sich die Ablageposition
auf dem Förderelement – betrachtet in
Längsrichtung – wiederum
innerhalb des Querschnittes der Werkzeugmaschine befindet.
Auch ein Schwenken und Ablegen in
die andere Richtung und damit außerhalb des Querschnittes der
Werkzeugmaschine ist möglich,
entweder als endgültige
Ablage auf der Fördereinrichtung,
oder auch als Zwischenposition z.B. zwecks Ablegen in einer Mess-
oder Reinigungsstation für
das Fertigteil, von wo es anschließend vom Greifer wiederum aufgenommen
und durch Verschwenken um etwa 180° dann auf dem Förderelement
abgelegt wird.
Sofern eine sehr genaue Ablage auf
dem Förderelement
hinsichtlich der Längsposition
nötig ist,
kann an der entsprechenden Ablageposition der Fördereinrichtung eine vorzugsweise
berührungslose
Messeinrichtung, insbesondere ein auf die quer zur Längsrichtung
angeordnete Stirnfläche
des Werkstückes
gerichteter Laserstrahl, vorhanden sein, der die Momentanposition
des Werkstückes misst
und vor der endgültigen
Ablage, also dem Loslassen des Greifers, diese noch korrigiert,
z.B. durch entsprechende Längsverfahrung
des Greifers, was z.B. durch eine teleskopierbare Schwenkachse mit den
einzelnen Schwenkarmen zugeordneten und relativ zueinander und/oder
relativ zum Ladewagen längsverfahrbaren
Teilen möglich
ist.
Die beschriebene Ladevorrichtung
wirkt – im Gegensatz
zu Pick-Up-Maschinen – nicht
reduzierend auf die Hauptzeit der Maschine, da die beiden Ladearme
mit ihren entsprechenden Greifern, also Beladegreifer und Entladegreifer
das Ergreifen von Rohteilen bzw. Ablegen von Fertigteilen während der Hauptzeit
der Maschine durchführen,
wie dies prinzipiell auch bei den Ladevorrichtungen des Standes der
Technik bekannt war: Da gemäss
der Erfindung die Verfahrwege und damit Verfahrzeiten der entsprechenden
Greifer von Drehmitte, also vom Arbeitsraum, aus zurück in die
Transportstellung besonders kurz bzw. schnell sind, können hierbei
optimal lange Hauptzeiten an der Maschine realisiert werden.
Ein typischer Ladezyklus läuft also
wie folgt ab:
- – Ergreifen des Rohteiles auf
der Fördereinrichtung
stirnseitig vor der Maschine durch den Beladegreifer,
- – Hochschwenken
des Beladearmes in die Transportstellung,
- – Längsverfahrung
des Ladewagens, bis sich der Beladearm in Längsposition des Arbeitsraumes befindet,
- – Herabschwenken
des Beladearmes, Ablegen des Werkstückes und Zurückverschwenken
des Beladearmes,
- – Beginn
der Bearbeitung des Werkstückes (Hauptzeit)
entweder jetzt oder spätestens
- – nachdem
der Ladewagen durch Längsverfahrung
wieder hinter der Zwischenabdeckung und Frontabdeckung eingefahren
ist,
- – Beenden
der Bearbeitung des Werkstückes, und
- – spätestens
jetzt Längsverfahren
des Ladewagens, bis der Entladearm sich auf Längsposition des Arbeitsraumes
befindet,
- – Herabschwenken
des Beladearmes in den Arbeitsraum, Aufnehmen des Werkstückes und
Zurückverschwenken
in die Transportstellung,
- – geringe
Längsverfahrung
des Ladewagens, bis sich der Beladearm, welcher ein inzwischen aufgenommenes
Rohteil hält,
in Arbeitsraum-Position befindet,
- – Herabschwenken
des Beladearmes und Ablegen des Werkstückes und Zurückverschwenken in
die Transportposition,
- – Beginn
der Bearbeitung des nächsten
Rohteiles (Hauptzeit) jetzt oder spätestens
- – nachdem
durch Längsverfahren
des Ladewagens dieser in den Zwischenraum zwischen Frontabdeckung
und Zwischenabdeckung eingetaucht ist,
- – Weiterverfahren
des Ladewagens, bis wenigstens einer Ladearme stirnseitig über die
Maschine vorsteht und sich oberhalb des entsprechenden Förderelementes
für Rohteile
bzw. Fertigteile befindet und gleichzeitig oder nacheinander Ablegen des
Fertigteiles und Aufnehmen des nächsten Rohteiles.
Abhängig von der Verschmutzungsintensität beim Bearbeiten
kann die Bearbeitung des Werkstückes
im Arbeitsraum also begonnen werden, nachdem entweder der Beladearm
soweit aus dem Arbeitsraum herausgeschwenkt ist, dass keine Kollision
mit den bei der Bearbeitung beteiligten Komponenten der Maschine
mehr erfolgen kann oder erst dann, wenn der Beladearm vollständig in
die Transportposition hochgeschwenkt und insbesondere der Ladewagen
soweit längsverfahren
ist, dass sich der Ladearm hinter der Zwischenabdeckung befindet. Gleiches
gilt umgekehrt analog für
das Ende der Bearbeitungszeit und den Entladearm.
e) Ausführungsbeispiele
Eine Ausführungsform gemäß der Erfindung ist
im folgenden anhand der Figuren beispielhaft näher beschrieben. Es zeigen:
- 1:
die Werkzeugmaschine mit Ladevorrichtung im Querschnitt und
- 2: die Werkzeugmaschine mit Ladevorrichtung
im Längsschnitt.
In den 2 ist
aus Übersichtlichkeitsgründen einerseits
die Frontabdeckung 39 der Werkzeugmaschine 40 entfernt,
und teilweise auch die Führungsabdeckungen 11, 12,
welche die Führungen
der beweglichen Werkzeugkomponenten am Bett 1 der Maschine
normalerweise abdecken.
Die 1 und 2 zeigen eine Drehmaschine mit einem Bett 1,
auf welchem ein Spindelstock 24 mit einem Spannfutter für das (in
den 2 nicht dargestellte) Werkstück 50 angeordnet
ist, sowie auf Drehmitte 20 gegenüber dem Spindelstock 20 ein Reitstock 25,
der eine Pinole 26 trägt,
jeweils auskragend von der vertikalen Frontseite des Bettes 1 aus nach
vorne.
Oberhalb der Drehmitte befinden sich – in Längsrichtung
beabstandet und mit aufeinander zugewandten Werkzeugrevolvern 31 – jeweils
ein Werkzeugsystem aus oberem Längsschlitten 28a bzw. 28b und
darauf angeordnetem oberen Querschlitten 29a, b, welcher
den Werkzeugrevolver 31 trägt, dessen Rotationsachse hier
parallel zur Längsrichtung 10,
also der Drehmitte 20, liegt.
Unterhalb der Drehmitte 20 ist
eine weitere analoge Werkzeugeinheit mit einem unteren Längsschlitten 28c und
einem unteren Querschlitten 29c sowie darauf angeordnetem
Werkzeugrevolver angeordnet.
Neben einer der Stirnseiten, in den 2 der linken Stirnseite der Werkzeugmaschine 40 verläuft horizontal
ein Förderband 47 zum
Anliefern von Rohteilen und Abführen
von fertig bearbeiteten Werkstücken.
Die Ladevorrichtung 44 umfasst
einerseits den in Längsrichtung 10 entlang
der Frontseite 8 verfahrbaren Ladewagen 7, sowie
die hiervon armförmig in
Längsrichtung 10 auskragende
Schwenkachse 36 sowie die beiden von dieser Schwenkachse 36 in Querrichtung
abstrebenden, und in Längsrichtung zueinander
beabstandeten Ladearme 35a, b, an deren freien Enden sich
jeweils ein Greifer 32a bzw. b befindet.
Der Ladewagen 7 ist an seinem
oberen und unteren Ende an jeweils einer in Längsrichtung verlaufenden Ladeführung 14a,
b geführt,
wovon die untere Ladeführung 14b nahe
der Grundplatte 2 und damit deutlich unterhalb des Arbeitsraumes 37 angeordnet
ist, während
die obere Längsführung 14a oberhalb
des Laderaumes, insbesondere in Form eines stabilen Balkens, ausgeführt ist,
der sich über
die gesamte Länge
der Werkzeugmaschine erstreckt und gegenüber der Grundplatte 2 aufgeständert ist.
Der Ladewagen 7 kann entlang
dieser Führungen 14 soweit
hin und her verfahren werden, dass in der Aufnahme/Ablage-Position
sich die Ladearme 35 oberhalb des Förderbandes 47 befinden,
und damit in Längsrichtung 10 außerhalb
der Werkzeugmaschine 40, während der Ladewagen 7 auch
in dieser Position sich noch innerhalb der Werkzeugmaschine 40 befindet.
Wie 2a zeigt
ist zu diesem Zweck der Ladewagen 7 am oberen Ende in Richtung
auf die Ladearme 35 gegenüber dem unteren Ende verlängert, und
im selben Maß auch
die obere Ladeführung 14a,
um eine möglichst
große
obere Führungslänge zu bewirken.
In der Beladeposition, die in 2b dargestellt ist, ist
demgegenüber
der Ladewagen 7 soweit nach rechts verfahren, dass sich
die Ladearme 35a, b im Längenbereich des Arbeitsraumes 37 befinden, also
ein an einem der Ladearme 35 gehaltenes unbearbeitetes
oder bearbeitetes Werkstück
von dem entsprechenden Ladearm 35 auf Drehmitte 20 im
Arbeitsraum 37 abgelegt werden kann.
Zu diesen Zwecken sind die Ladearme 35 einzeln
und unabhängig
voneinander um die Schwenkachse 36 verschwenkbar, und zwar – wie 1 zeigt – von einer oder auch zwei
tiefliegenden Ablage-Positionen aus, in welcher diese Ladearme das
von ihnen gehaltene Werkstück 50 entweder
auf Drehmitte 20 halten oder auf dem Förderband 47 ablegen,
zu einer Transportposition, in der der Ladearm 35 sehr
steil, annähernd
vertikal, steht und sich dadurch vollständig, also zusammen mit dem
von ihnen gehaltenen Werkstück 50,
innerhalb des Querschnittes des Ladewagens 7 befindet.
Der Ladewagen 7 besitzt deshalb einen hochkant stehenden
schlanken Querschnitt, und ist vor dem Arbeitsraum 37 in Längsrichtung
verfahrbar.
Abseits des Längenbereiches des Arbeitsraumes 37 befindet
sich zwischen dem Verfahrweg, also Querschnittsbereich des Ladewagens 7,
und dem Rest der Werkzeugmaschine, insbesondere deren Arbeitsraum 37,
eine Zwischenabdeckung 22, um das Aufprallen von Verschmutzungen
etc. auf dem Ladewagen 7 und/oder den Ladearmen, Greifern,
Werkstücken
zu vermeiden.
Der Ladewagen 7 verfährt dabei
noch innerhalb der Frontabdeckungen 39 der Werkzeugmaschine 40,
die – wie 1 zeigt – aus mehreren in Längsrichtung
verschiebbaren Paneelen besteht. Diejenige Frontabdeckung 39,
die im geschlossenen Zustand der Frontabdeckung sich direkt vor
dem Arbeitsraum 37 befindet, weist dabei in aller Regel
ein Fenster 41 auf, durch welches der Bediener den Arbeitsraum 37 und
das Werkstück
darin beobachten kann, wie in 1 angedeutet.
Bei der in den Figuren dargestellten
Ausführungsform
ist nur ein Ladewagen 7 mit zwei Ladearmen 35a,
b und dementsprechend zwei Greifern 32a, b vorhanden. Damit
ist es möglich,
zum Werkstückwechsel
an der in 2a dargestellten
Aufnahmeposition mittels des Ladearmes 35a ein unbearbeitetes Werkstück vom Förderband 47 aufzunehmen.
Sobald beide Ladearme 35 in
die in 1 nur für den Ladearm 35a dargestellte
Transportposition innerhalb des Querschnittes des Ladewagens 7 hochgeklappt
sind, wovon einer das rohe Werkstück 50 trägt, verfährt der
gesamte Ladewagen 7 mit den Ladearmen 35a, b in
die in der 2b dargestellte Beladeposition.
Der Ladearm 35b schwenkt
nach unten und ergreift mit seinem Greifer 32b ein zuvor
bearbeitetes Werkstück
auf Drehmitte 20, und verschwenkt den Ladearm 35b hoch
in die Transportstellung. Anschließend verfährt der Ladewagen 7 eine
geringe Strecke weiter in Längsrichtung,
so dass der andere Ladearm 35a, dessen Greifer 32a das
zuvor aufgenommene rohe Werkstück
trägt,
damit er dieses auf Drehmitte 20 in der Maschine im Arbeitsraum 37 ablegen
kann.
Danach wird auch dieser Ladearm 35a hochgeschwenkt
in die Transportstellung, in der sich nun beide Ladearme 35a,
b befinden, so dass der Ladewagen 7 nunmehr wiederum in
Längsrichtung
bis in die Ablade-/Aufnahmeposition gemäß 2a verfahren werden kann, in welcher
der Ladearm 35b nach unten schwenkt und das von ihm gehaltene,
bearbeitete Werkstück
auf dem Förderband 47 zum
Abtransport ablegt.
Zu diesem Zweck kann das Förderband 47 selbstverständlich auch
aus zwei parallel nebeneinander getrennten Förderbändern bestehen, von denen das
eine die Rohteile anliefert und das andere die Fertigteile abliefert.
Ebenso können die Relativpositionen
der Ladearme 35a, b zueinander und/oder zu dem Ladewagen 7 zum
Ausgleich von Längen-Differenzen
in Längsrichtung
variabel sein. Zusätzlich
kann die gesamte Schwenkachse 36 mit den daran befindlichen Ladearmen 35 um
eine Klappachse 46, die in Querrichtung zur Längsrichtung 10 verläuft, relativ
zum Ladewagen 7 geklappt werden.
Dadurch ist es möglich, – vor allem in einer zu diesem
Klappvorgang abgestimmten Schwenkbewegung der Ladearme 35a,
b – die
gesamte Schwenkachse samt den Ladearmen von einer Stirnseite auf
die andere Stirnseite des Ladewagens 7 herum zu klappen,
was für
anders gelagerte Anwendungsfälle
von Vorteil sein kann.
Während
in 1 nur ein Schwenkwinkel der
Ladearme von etwas über
100° zwischen
der Transportposition und der Ablage-/Aufnahmeposition vorhanden
ist, können
die Ladearme auch beim Hochschwenken in die Transportposition darüber hinaus
verschwenkbar gestaltet sein, um in einer gegenüber der Ablage-/Aufnahmeposition,
die in Tiefenrichtung der Maschine zum Arbeitsraum 37 hinweist,
in Gegenrichtung, also außerhalb,
nämlich
vor, dem Querschnitt der Werkzeugmaschine liegt, um dort Werkstücke z. B.
in einer Meßvorrichtung,
einer Reinigungsvorrichtung oder auch einer weiteren Bearbeitungsstation
ablegen bzw. aufnehmen zu können,
wie durch die zusätzliche
Ablage 51 angedeutet, welche als Zwischenposition zur späteren Ablage
auf dem Förderband 47 verwendet
werden kann.
Dadurch, dass die gesamte Ladevorrichtung 44 Bestandteil
der Werkzeugmaschine 40 ist, also wie das Bett 1 auf
der Grundplatte 2 montiert ist, kann die gesamte Werkzeugmaschine 40 zusammen
mit der Ladevorrichtung an dem in 1 symbolisch
angedeuteten Haken 49 aufgehängt und als sog. „Haken-Maschine" im komplett vormontierten
Zustand transportiert werden.
In 1 ist
ferner im Bereich der oberen Ladeführung 14a das Schwert 42 zu
erkennen, welches aus einer vertikal stehenden, in Längsrichtung 10 verlaufenden
Platte besteht, welche fest mit dem Gehäuse des Ladewagens 7 verbunden
ist und von diesem nach oben abragt, und in welchem die Motore zum
Bewegen der Ladearme 35, Schwenkachse 36 und/oder
Greifer 32 angeordnet sind.
1 läßt erkennen,
dass der Antrieb des Ladewagens 7 mittels eines oder mehrerer
quer zur Längsrichtung
versetzter Zahnriemen 43 erfolgt, der – in der Frontansicht der 2 betrachtet – zwischen Umlenkrollen am
linken und rechten Ende der Werkzeugmaschine umläuft und angetrieben wird, wobei ein
Trum des Zahnriemens mit dem Schwert 42 fest verbunden
ist.
Die Teile des Zahnriemens abseits
des Schwertes 42 dienen gleichzeitig als Abdichtung des Raumes,
in welchem der Ladewagen 7 läuft, nach oben, um dort ein
Austreten von Verschmutzungen zu vermeiden, denn in Längsrichtung 10 muss
hierfür eine
schlitzförmige Öffnung vorhanden
sein, durch welche sich das Schwert 42 nach oben aussen
aus den Abdeckungen der Werkzeugmaschine hinaus erstreckt. Dies
ist notwendig, da von aussen durch das Schwert 42 hindurch
in das Innere des Ladewagens 7 Leitungen zur Zufuhr von
Energie und/oder Steuersignalen verlegt sind, die außerhalb
des Raumes des Ladewagens 7. dann in Längsrichtung wie bekannt mittels
Kabelschleppvorrichtungen in Längsrichtung 10 mitbewegt
werden können.