DE10047662A1 - Senkrechtinnen-Räummaschine - Google Patents

Abstract

Eine Senkrechtinnen-Räummaschine mit einer Werkzeughalterung für das Bearbeitungswerkzeug (6) sowie einem das Werkstück (7) tragenden Maschinenelement (1) besitzt einen in Vertikalrichtung entlang einer Führung (15) verfahrbaren Schlitten (14), an welchen zwei zueinander winkelversetzte und um eine Vertikalachse schwenkbare Übergabeeinheiten (18) gekoppelt sind. Die Übergabeeinheiten (18) sind um 90 DEG zueinander versetzt und höhenversetzt zueinander gehalten. Die Übergabeeinheiten (18) umfassen Lineareinheiten (8, 9), Pinolen (10, 11) und Greifer (12, 13). Mittels der Übergabeeinheiten (18) läßt sich das Werkstück (7) von einem Bereitstellungsort (16) zur Raumstelle und von dort zum Abgabeort (17) fördern. Hierdurch wird ein integrierter Arbeitsablauf ermöglicht.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Senkrechtinnen-Räummaschine mit einer Werkzeughalterung für das Bearbeitungswerkzeug sowie einem das Werkstück tragenden Maschinenelement, die in Vertikalrichtung relativ zueinander verschieb­ bar sind.

Für den weit überwiegenden Bereich dieser Maschinen gibt es die drei folgenden Kategorien:
Tisch-Räummaschinen, die im allgemeinen RISZ genannt werden, bei denen das Werkstück auf dem Tisch aufliegt und das Werkzeug durch das Werkstück nach unten bewegt wird, und
Tubus-Räummaschinen, bei denen das Werkstück auf einer Druckstange aufliegt und durch das tubusförmige Werkzeug geschoben wird, sowie Hebetisch-Räummaschinen, die in allgemeinen RISH genannt werden, bei denen das Werkstück auf dem im Räumhub nach oben bewegten Räumschlitten aufliegt, während das Räumwerkzeug während des Räumhubes unbeweglich bleibt.

Die beiden zuerst genannten Maschinenkategorien haben den Nachteil, daß der Arbeitsprozeß vom Boden aus in unzugänglicher und unhandlicher Höhe ausge­ führt wird, was zur Folge hat, daß die Maschine entweder in einer Grube aufge­ stellt werden oder mit einem Bedienungsstand ausgestattet werden muß. Die Auf­ stellart im ersten Falle bedingt Tiefbauarbeiten in der Werkshalle mit hohen Ko­ sten, bedeutet anschließend eine Ortsbindung und verbietet sich teilweise aus Umweltschutzgründen. Im zweiten Fall ist die Arbeitsstelle nur über eine Treppe zugänglich, es müssen Unfallverhütungsmaßnahmen getroffen sein, der Platzbe­ darf für das Gerüst und den Bedienungsstand ist nachteilig, eine eventuell vor­ handene automatische Werkstückbeschickung befindet sich in entsprechender Höhe und im Regelfall muß der Höhenunterschied durch eine Hochförder- oder eine Herabfördereinrichtung ausgeglichen werden. Zudem müssen die Räum­ werkzeuge beim Wechsel aus ihrer Höhe auf das Bodenniveau zurück transpor­ tiert werden.

Hebetisch-Räummaschinen haben den Vorteil der Werkstückbeladung in handli­ cher Höhe. Der Nachteil dieser Maschinen ist, daß sich das Werkstück nach dem Räumen in einer größeren Höhe befindet, die derjenigen der Tisch- Räummaschinen in etwa entspricht. Das Werkstück muß infolge dessen nach der Bearbeitung wieder auf handliche Höhe abgesenkt werden.

Eine gebräuchliche Lösung ist, daß das Werkstück automatisiert auf einen von der Arbeitsstelle abweichenden Ort des Räumschlittens geschoben oder gehoben und durch die Rücklaufbewegung des Räumschlittens wieder nach unten zur Beladee­ bene gelangt. Diese Lösung hat den Nachteil, daß sich mechanisierte und gesteu­ erte Mittel auf dem bewegten Räumschlitten befinden und hierbei intensiv Spänen und Kühlmittel ausgesetzt sind. Nachteilig ist außerdem, daß diese Mittel in ihrer Gestaltung weitgehend werkstückabhängig und wenig universell sind. Weiterhin ist nachteilig, daß das Werkstück nach der Bearbeitung wieder in die Beladezone gerät und dort manuell oder im Regelfall automatisiert entladen werden muß, bevor der neue Ladevorgang möglich ist. Hierdurch entsteht auch ein Zeitverlust, da verschiedene Bewegungen in die Hauptzeit fallen.

Eine andere Lösung besteht darin, das Werkstück in der gegebenen Höhe durch gestellfeste Mittel zu entnehmen. In diesem Fall ist nachteilig, daß eine solche Ein­ richtung in hubabhängiger Höhe situiert sein muß und eine Rückführung nach un­ ten durch weitere Mittel erforderlich wird.

Hier will die Erfindung Abhilfe schaffen. Es liegt dementsprechend der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Senkrechtinnen-Räummaschine der eingangs ge­ nannten Art zur Verfügung zu stellen, die unter Vermeidung der aufgezeigten Nachteile universell anwendbar ist, die das automatische Beladen und Entladen integriert, die leicht umrüstbar und zugleich für die Tischräummaschinen und die Hebetisch-Räummaschinen als mechanisiertes Hilfsmittel für den Werkzeugwech­ sel anwendbar ist. Dabei soll die Erfindung sowohl Hebetisch- als auch Tisch­ räum- und Tubusräummaschinen umfassen.

Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung durch die im Kennzeichen des Hauptanspruches angegebenen Merkmale, wobei hinsichtlich bevorzugter Ausge­ staltungen der erfindungsgemäßen Senkrechtinnen-Räummaschine auf die Merkmale der Unteransprüche verwiesen wird.

Die Erfindung zeichnet sich aus durch einen in Vertikalrichtung entlang einer Füh­ rung verfahrbaren und um eine Vertikalachse schwenkbaren Schlitten, an wel­ chem zwei zueinander winkelversetzte und um eine Vertikalachse schwenkbare Werkstückübergabeeinheiten gekoppelt sind. Bevorzugt sind die Übergabeein­ heiten um 90° zueinander winkelversetzt und werden höhenversetzt zueinander gehalten. Die Schwenkung der Baueinheiten ist beispielhaft für zwei Stellungen mit einem Schwenkwinkel von 90° dargestellt. Es können z. B. für eine durch die Erfindung zugleich durch den Greifer 12 mögliche Werkstückvereinzelung an der Bereitstellung oder für ein Werkzeugdepot mehrere Schwenkstellungen und ande­ re Schwenkwinkel infrage kommen, in solchen Fällen vorzugsweise ausgebildet als NC-Schwenkachse. Die Werkstückübergabeeinheiten umfassen gemäß einer bevorzugten Ausgestaltungsform der Erfindung Lineareinheiten, Pinolen und Greifer. Für den Antrieb des Schlittens können bevorzugt zum Einsatz kommen: Zahnstange/Ritzel, Kugelgewindespindel, Zahnriemen, Kette jeweils mit Servo­ motor und bei Bedarf mit Getriebe, pneumatische oder hydraulische Achse. Für den Antrieb des Schlittens kommt bevorzugt ein Servomotor zum Einsatz. Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung können auch mehrere Werkstück­ übergabeeinheiten jeweils paarweise in unterschiedlichen Höhen angeordnet sein.

Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung ergibt sich eine praktikable Lösung aller zuvor aufgezeigten Probleme. Bekanntlich sind die Werkstücke vielfältig in ihrer Form, und sie werden in sehr unterschiedlicher Weise der Räummaschine bereitgestellt. In hervorragender Weise wird die Erfindung über die spezielle Eig­ nung für die Hebetisch-Räummaschinen hinaus diesen Umständen gerecht und eignet sich universell für die in der Mehrzahl vorkommenden Werkstückformen und Bearbeitungs- und Abgabearten. Die erfindungsgemäße Ausgestaltung ist sowohl für Hebetisch-, Tischräum- als auch für Tubusräummaschinen einsetzbar, wobei das nun in weiten Bereichen einheitliche Konzept universell anwendbar ist. Somit wird auf Dauer ein erheblicher Konstruktions- und Kostenaufwand einge­ spart im Vergleich zu den bisherigen Lösungen. Die für viele Anwendungen ein­ heitliche erfindungsgemäße Ausgestaltung hat im übrigen noch den volkswirt­ schaftlichen Vorteil, wenn nach zunehmender Anwendung für Bedienung, Schu­ lung und Wartung Verständnis für eine relative Gleichheit besteht im Gegensatz zu den ansonsten stark unterschiedlichen und teils schwierig zu durchschauenden Be- und Entladeeinrichtungen, wie sie gebräuchlich sind.

Infolge der erfindungsgemäßen Ausgestaltung ergeben sich die folgenden vorteil­ haften Merkmale:
Beladen des Werkstückes aus der außerhalb der Maschine liegenden Bereitstel­ lung;
Optional Vereinzelung des Werkstückes an der Bereitstellung;
Eingabe des Werkstückes auf den Arbeitsschlitten;
Entnehmen des Werkstückes nach dem Räumen in entsprechender Höhe;
Herabsenken des geräumten Werkstückes auf niedrige Höhe;
Entladen des Werkstückes auf einen Bereitstellungsort in handlicher Höhe;
Notwendige Bewegungen weitgehend während des Arbeitsspieles der Räumma­ schine und daraus resultierendem Taktzeit-Gewinn;
Softwareseitiges Adaptieren der für unterschiedliche Werkzeuglängen unter­ schiedlichen Hübe;
Für die Tisch- und Hebetisch-Räummaschinen optional Herausheben der Werk­ zeuge aus der Maschine nach außen und Zurückführen in die Maschine.

Weitere Vorteile, Einzelheiten und erfindungswesentliche Merkmale ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen. Dabei zeigen im einzelnen:

Fig. 1 eine Seitenansicht einer bevorzugten Ausführungsform der erfin­ dungsgemäßen Senkrechtinnen-Räummaschine und

Fig. 2 die Draufsicht auf die Räummaschine gemäß Fig. 1.

Entsprechend der Darstellung in den Fig. 1 und 2 besitzt die Räummaschine einen Räumschlitten 1, auf welchem das Werkstück 7 gehalten ist. Ein Räumwerkzeug 6 ist an einem Führungsschlitten 4 mit Endstückhalter 5 (Zubringer) gehalten und im Schafthalter 3 verriegelt. Der Räumschlitten 1 führt nach oben den Räumhub durch, wobei das Werkstück 7 über das Werkzeug 6 nach oben bewegt wird. In der Endlage 1.1 des Räumschlittens 1 wird der Führungsschlitten 4 mit dem ent­ riegelten Endstückhalter 5 nach oben bewegt, so daß das Werkstück durch Anhe­ ben über das Endstück (oder direkt, falls der Räumschlitten 1 noch höher gefahren ist) nach außen entladen. Im Regelfall fährt der Führungsschlitten 4 mit dem End­ stückhalter 5 nach unten, um das Werkzeug 6 zu zentrieren. Es folgt der Rückhub des Räumschlittens 1 nach unten. Der Schafthalter 3 wird (soweit noch nicht er­ folgt) entriegelt und der Führungsschlitten 4 mit dem verriegelten Endstückhalter 5 fährt mit dem Räumwerkzeug 6 nach oben, damit ein neues Werkstück aufgelegt werden kann.

Parallel zur Räumrichtung ist eine Führung 15 für einen Schlitten 14 vorgesehen. Der Transport des Schlittens erfolgt bei dargestellten Ausführungsbeispiel durch einen Servomotor 19. Der Schlitten 14 trägt um 90° versetzte und übereinander senkrecht versetzt liegende Werkstückübergabeeinheiten, die allgemein durch die Bezugsziffer 18 identifiziert sind. Die Werkstückübergabeeinheiten 18 umfassen die Lineareinheiten 8 und 9, die Pinolen 10 und 11 und die Greifer 12 und 13. Ein im einzelnen nicht dargestellter Antrieb ist vorgesehen, über welchen die Einheiten 18 um 90° entgegen dem Uhrzeigersinn und zurück schwenkbar sind. Die Einhei­ ten können auch z. B. für eine Werkstückvereinzelung in Zwischenstellungen schwenken oder um einen größeren Winkel z. B. für einen abweichenden Werk­ stückabgabeort oder das Werkzeugdepot. Schematisch dargestellt ist in Fig. 2 ein Werkstück-Bereitstellungsort 16, ein Werkstückabgabeort 17 für das jeweilige Werkstück 7. Auf der Räumstelle ist ebenfalls ein Werkstück 7 wiedergegeben. Die Pinolen 10 und 11 sind jeweils vor und zurück zu den zugehörigen und ge­ nannten Orten verschiebbar. An den Pinolen 10 und 11 ist jeweils ein Greifer 12 bzw. 13 gehalten. Der Bewegungsablauf der Maschine soll nachfolgend schemati­ siert näher erläutert werden:
Während des laufenden Arbeitsspieles bewegt sich der Schlitten 14 in senkrechter Richtung in eine vorgegebene Lage, die Pinole 10 fährt heraus und übernimmt mit dem Greifer 12 das am Bereitstellungsort 16 bereitliegende Werkstück 7 (im Be­ darfsfall führt der Schlitten 14 eine Bewegung senkrecht nach unten und/oder nach oben durch, falls das Werkstück aus einer Werkstückaufnahme herausgeho­ ben werden muß).

Die Pinole 10 mit dem im Greifer 12 eingespannten Werkstück fährt zurück. Der Schlitten 14 fährt senkrecht in die erforderliche Lage 14.1 nach oben. Sobald sich der Räumschlitten 1 in seiner oberen Lage 1.1 befindet, fährt die Pinole 11 nach vorne und spannt das geräumte Werkstück 7. Durch eine erneute Senkrechtbe­ wegung des Schlittens 14 nach oben gerät die Lineareinheit 9 in Pos. 9.2, hier­ durch wird das Werkstück über das Endstück des Räumwerkzeuges gehoben, es folgt das Zurückfahren der Pinole 11 (die Bewegung des Schlittens 14 mit der Li­ neareinheit 9.1 nach 9.2 entfällt, falls mit dem Räumschlitten 1 das Werkstück nach oben bereits freigefahren wurde). Parallel zu den dann folgenden Maschinenbewegungen fährt der Schlitten 14 nach unten in die erforderliche Lage, gleichzeitig schwenken die Lineareinheiten 8 und 9 um 90° entgegen dem Uhrzei­ gersinn. Nach Vorfahren der Pinole 11 und Lösen des Greifers 13 wird das Werk­ stück auf dem Ablageort 17 abgestellt (oder ausgeworfen). Die Pinole 11 wird wieder zurückgefahren. In unterer Lage des Räumschlittens 1 fährt die Pinole 10 heraus und übergibt (bei nach oben ungelüftetem Räumwerkzeug) das neue Werkstück nach Lösen des Greifers 13 auf die Arbeitsstelle. Die Pinole 11 fährt zurück, damit kann der Räumzyklus starten. Sobald die Pinole 10 zurückgefahren ist, werden die Lineareinheiten 8 und 9 um 90° im Uhrzeigersinn zurückge­ schwenkt usw. von vorne beginnend.

Der Bewegungsablauf kann im Einzelfall abweichend ausgeführt sein.

Beispielhaft kann der Bereitstellungsort 16 wie folgt ausgebildet sein:
Vorbereitendes Einlegen des Werkstückes während des Laufes der Anlage;
Vorbereitendes Einlegen eines Werkstückstapels (die höhenabhängige Werk­ stückentnahme durch den Greifer 12 wird hierbei automatisch gesteuert durch die NC-Achse des Schlittens 14);
Entnahme der Werkstücke aus einer Palette, in der die Werkstücke auch aufge­ schichtet sein können, (in diesem Falle wird als Zubehör ein X-Y-Koordinatentisch eingesetzt);
Zuführung der Werkstücke durch ein Transportband, (dieses kann auch als Takt­ band ausgeführt sein);
Übernahme eines drehausgerichteten Werkstückes.

Der Abgabeort 17 kann wie folgt ausgestattet sein:
Einzelabgabe zur Entnahme des Werkstückes während des laufenden Arbeits­ spieles;
Ausgabe auf einen Werkstückstapel;
Ausgabe über eine Rutsche in den Schüttzustand;
Ausgabe in eine Palette, auch geschichtet;
Ausgabe auf ein Förderband (dieses kann auch als Taktband ausgeführt sein).

Durch die vertikale NC-Bewegung des Schlittens 14 werden alle erforderlichen Positionen des Schlittens 14 programmtechnisch erfaßt und sind softwaremaßig beeinflußbar. Dies erstreckt sich auch auf die Adaption der Bewegungslagen 9.1 und 9.2, die von der Länge des Räumwerkzeuges abhängig sind.

Insofern ist die Einrichtung hinsichtlich der Hubeinstellungen und eventueller Ab­ laufabweichungen softwaremäßig über die Tastatur umrüstbar und dies ergänzt sich vorzüglich, wenn der Räumschlitten 1 und der Führungsschlitten 4 hinsichtlich der Hubstellungen durch NC-Technik frei programmierbar sind.

Insofern kann die Gesamtanlage hinsichtlich der erforderlichen Hubstellungen und hinsichtlich eventueller Ablaufabweichungen durch Tastatur werkstückabhängig umgerüstet werden.

Räummaschinen werden häufig für schwergewichtigere Räumwerkzeuge mit me­ chanisiertem oder teilautomatischem oder automatischem Werkzeugwechsler ausgestattet, wenn es nicht mehr möglich ist, die Werkzeuge gefahrlos manuell zu bewegen. Diese Ausrüstungen sind im allgemeinen sehr aufwendig und teuer.

Die Baugruppe gemäß der Erfindung kann bei entsprechender Gestaltung zu­ gleich für den mechanisierten bzw. automatisierten Werkzeugwechsel benutzt werden. Dies geschieht auf folgende Weise:
Wenn sich der Räumschlitten 1 und der Führungsschlitten 4 ganz oben befinden (und das Werkzeug oben freisteht), fährt die Pinole 11 in entsprechend adaptierter Höhe nach vorne. Mit dem adaptierten Greifer 13 wird das Werkzeug gespannt und nach Entriegelung des Schafthalters 3 durch eine Vertikalbewegung des Schlittens 14 nach oben aus dem Schafthalter und dem Räumschlitten herausge­ hoben. Es folgt das Zurückfahren der Pinole 11 mit dem eingespannten Werk­ zeug, nach Schwenkung entgegen dem Uhrzeigersinn wird das Werkzeug an ei­ nem dafür vorbestimmten Ort abgestellt, vorzugsweise jeweils mit verminderter Bewegungsgeschwindigkeit. Sinngemäß wird ein neues Werkzeug in umgekehrter Richtung in die Maschine eingefahren. Wenn entsprechende Vorkehrungen getroffen sind, kann das Werkzeug auch aus einem Magazin bzw. in ein Magazin gewechselt werden.

Die Beschreibung und die Schemazeichnungen sind beispielhaft für eine Räum­ stelle dargestellt. Es können wie üblich auch mehrere Räumstellen nebeneinander vorhanden sein. Dementsprechend ändert sich die Zahl der Greifer 12 und 13 an den Pinolen 10 und 11.

Beispielhaft sind die Greifer 12 und 13 als Außengreifer dargestellt, es kann sich genauso gut um Innengreifer oder sonstige Greifmittel handeln.

Es soll an dieser Stelle noch einmal ausdrücklich angegeben werden, daß es sich bei der vorangehenden Beschreibung lediglich um eine solche beispielhaften Cha­ rakters handelt und daß verschiedene Abänderungen und Modifikationen möglich sind, ohne dabei den Rahmen der Erfindung zu verlassen.

Claims (14)

1. Senkrechtinnen-Räummaschine mit einer Werkzeughalterung für das Bear­ beitungswerkzeug sowie einem das Werkstück tragenden Maschinenelement, die in Vertikalrichtung relativ zueinander verschiebbar sind, gekennzeichnet durch einen in Vertikalrichtung entlang einer Führung (15) verfahrbaren Schlitten (14), an welchen zwei zueinander winkelversetzte und um eine Vertikalachse schwenkbare Übergabeeinheiten (18) gekoppelt sind.

2. Räummaschine gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Übergabeeinheiten (18) um 90° zueinander versetzt sind.

3. Räummaschine gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Übergabeeinheiten (18) höhenversetzt zueinander gehalten sind.

4. Räummaschine gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Übergabeeinheiten (18) Lineareinheiten (8, 9), Pinolen (10, 11) und Greifer (12, 13) umfassen.

5. Räummaschine gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die schwenkbaren Übergabeeinheiten (18) in zwei feste Win­ kellagen um die Vertikalachse schwenkbar sind.

6. Räummaschine gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Übergabeeinheiten (18) um ihre senkrechte Achse in mehrere Winkellagen schwenkbar sind und die Schwenkbewegung durch einen Servomotor in NC- Technik ausgeführt ist.

7. Räummaschine gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Schlitten (14) über eine Zahnstange mit Ritzel in Vertikal­ richtung verfahrbar ist.

8. Räummaschine gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Schlitten (14) über eine Kugelgewindespindel in Vertikalrichtung verfahrbar ist.

9. Räummaschine gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Schlitten (14) über einen Zahnriemen in Vertikalrichtung ver­ fahrbar ist.

10. Räummaschine gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Schlitten (14) über eine Kette in Vertikalrichtung verfahrbar ist.

11. Räummaschine gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Schlitten (14) über eine pneumatische Achse in Vertikalrichtung verfahrbar ist.

12. Räummaschine gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Schlitten (14) über eine hydraulische Achse in Vertikalrichtung verfahrbar ist.

13. Räummaschine gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zum Antrieb des Schlittens (14) ein Servomotor (19) vorgesehen ist.

14. Räummaschine gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß mehrere Übergabeeinheiten (18) jeweils paarweise in unter­ schiedlichen Höhen angeordnet sind.