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.

Hintergrund der Erfindung

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. 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.

Als Beispiel für ein solches Transportsystem ist in der WO 2018 190 052 Al eine Werkstückförderanlage mit einer Mehrzahl von Werkstücktransfereinheiten gezeigt, welche Werkstücke entlang eines zweidimensionalen Förderstrecken netzes zu einer Vielzahl von Hauptspindeln transportieren oder unter den Werkstücktransfereinheiten austauschen kann, und die Werkstücke über eine Relais-Förderanlage an die jeweilige Werkzeugmaschine übergibt.

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.

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 Pen- delbewegungen 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.

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.

Detaillierte Beschreibung der Erfindung

Zur Lösung der vorstehend genannten Aufgabe werden die Merkmale der unabhängigen Ansprüche vorgeschlagen. Die abhängigen Ansprüche betreffen bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung.

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 Kranvorrichtungvertikal 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.

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.

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.

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 -ein- kerbungen, 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 somitjegliche Werkstückpaletten für spanende Fertigungsverfahren in verschiedenen Größen und Geometrien, welche zumindest in der Lage sind schwere und für Großmaschinen zu nutzende Werkstücke tragend aufzunehmen.

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 4.4x 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.

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.

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.

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, zumindestje- doch 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 Eigen bewegungen 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.

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.

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 Wechsel Prozesses noch weiter verbessert werden kann.

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 Stützele- mente 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.

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.

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 interagierba- ren 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 Werkstück- aufnahmegerüsts 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.

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.

In einem anderen Fall kann das Werkstückträgeraufnahmegerüst zudem gleichermaßen mit einer Mehrzahl von weiteren optischen und/oder mechanischen Sensorvorrichtungen zur Ermittlung eventueller Ausrichtungsunstimmigkeiten des Werk- stückträgeraufnahmegerüsts (beispielsweise unerlaubter Verkippungen) oder zur Optimierung etwaiger Verfahrensmechanismen besitzen. So können in einem bevorzugten Fall zum Beispiel auch die zuvor genannten Stützelemente des Werkstückträgeraufnah megerüsts 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.

Folglich lässt sich erkennen, dass mit dem vorliegenden Transportsystem eine Kombination aus äußerst präzisen bzw. präzisionsverbessernden Bewegungsmechanismen und einer Vielzahl von unabhängigagierenden 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.

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 fähigsein 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.

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.

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.

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. Analog zu dem zuvor spezifizierten Transportsystem können die oben genannten Merkmale des Transportsystems zudem vorzugsweise auch in einem gleichermaßen 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 Identifizierungdes 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.

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 trans- portierendes 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.

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.

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. 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.

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 -großen 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 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 Werkstückwechsel Prozesses deutlich verbessern.

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 Lichtschrankenvorrichtungversehen sein, wodurch eine besonders einfache und somit fehlerunabhängige Positionsbestimmung erfolgen kann.

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.

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.

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 Werkstückträgerlagereinrichtungvorzugsweise 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.

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.

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 Werkstückwechsel prozesse 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 Bear- beitungs- 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 system relevante 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.

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.

Darüber hinaus kann das oben genannte Verfahren zur Durchführung eines besonders bevorzugten Wechsel Prozesses 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. 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. 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.

Kurzbeschreibung der Figuren

Figur 1: zeigt eine erste dreidimensionale Ansicht des erfindungsgemäßen Bearbeitungssystems samt Werkzeugmaschinen, Werkstückträgerlagereinrichtung und einem Ausführungsbeispiel des beanspruchten Transportsystem;

Figur 2: zeigt di dreidimensionale Ansicht des Bearbeitungssystem der Fig. 1 um 90° rotiert in einer zweiten dreidimensionalen Ansicht;

Figur 3: zeigt die dreidimensionale Ansicht des Bearbeitungssystems der Fig. I um 180° rotiert;

Figur 4: zeigt den Querschnitt des Bearbeitungssystem der Fig. 1 in einer Vorderansicht;

Figur 5: zeigt den Querschnitt des Bearbeitungssystems der Fig. 1 in einer Aufsicht;

Figur 6: zeigt eine dreidimensionale Detailansicht einer Werkzeugmaschine und der Arretierungsstruktur der Werkzeugmaschine;

Figur 7: zeigt eine dreidimensionale Detailansicht der Werkstückträgerlagereinrichtung mitsamt des Schwerlastregals des Bearbeitungssystems der Fig. 1;

Figur 8: zeigt eine erste dreidimensionale Detailansicht des Werkstückträ- geraufnahmegerüsts des Transportsystems der Fig. 1 positioniert an der Werkstückträgerverarbeitungsposition;

Figur 9A: zeigt eine erste dreidimensionale Detailansicht einer ersten Ausführungsform des Werkstückträgeraufnahmegerüsts entlang des vertikalen Verfahrweges der Kranvorrichtung; Figur 9B: zeigt die Detailansicht der ersten Ausführungsform des Werkstück- trägeraufnahmegerüsts der Fig. 9A in der Werkstückträgerverarbeitungsposition;

Figur 1OA: zeigt eine erste dreidimensionale Detailansicht einer zweiten Ausführungsform des Werkstückträgeraufnahmegerüsts entlang des vertikalen Verfahrweges der Kranvorrichtung;

Figur 1OB: zeigt die Detailansicht der zweiten Ausführungsform des Werkstückträgeraufnahmegerüsts der Fig. 1OA in der Werkstückverarbeitungsposition;

Figur IOC: zeigt die Detailansicht der zweiten Ausführungsform des Werkstückträgeraufnahmegerüsts der Fig. 1OA entlang des vertikalen Verfahrweges und mit aufgenommenen Werkstückträger;

Detaillierte Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen

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.

In den Figuren 1 bis 5 ist eine Ausführungsform des Bearbeitungssystems 100 mit zwei Werkzeugmaschinen 200 und 300 (Großmaschinen, insbesondere eine Por- talfräsmaschinen oder Gantry-Maschine zur Großteilebearbeitung), einer Werkstückträgerlagereinrichtung 400 (oder auch Lagervorrichtung für eine Vielzahl von Werkstückträgern), einer beispielhaften Ausführungsform des zum Werkstückwechsel an den Werkzeugmaschinen 200; 300 und der Werkstückträgerlagereinrichtung 400 eingerichteten Transportsystem, sowie einem zwischen den Werkzeugmaschinen 200 und 300 positionierten und zur bspw. manuellen Bestückung und/oder Entnahme von Werkstücken von einem Werkstückträger WT eingerichteten Bestückungsabschnitt 600 dargestellt.

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.

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 Maschinenführungermöglicht 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.

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 Figur 6 ist zudem eine beispielhafte Ausführung einer zur genauen Fixierung einesjeweiligen Werkstückträgers WT an die Werkzeugmaschinen 200 und 300 konfigurierten Arretierungsstruktur 204 gezeigt, welche in dem vorliegenden Fall als ein zentral auf den Werkzeugtisch 208 der Werkzeugmaschine 200 gespanntes Arbeitsplatten ko nstrukt dargestellt wird. Wie in Figur 6 zu sehen ist die Arretierungsstruktur 204 der Werkzeugmaschine 200 dabei insbesondere ebenflächig und mit einer Mehrzahl von Spannmodulen 206 sowie Verbindungselementen, wie etwa Nuten und Gewindebohrungen, versehen, welche es ermöglichen einen bestimmten Werkstückträger WT möglichst effizient und individuell in die Werkzeugmaschine 200 einzubringen. Darüber hinaus ist die Arretierungsstruktur 204, aufgrund der oben genannten Kontaktierung zum Werkzeugtisch 208, eingerichtet, durch Bewegung letzteren, sowohl transversal entlang der Längsachse der Werkzeugmaschine 200, als auch zumindest um eine vertikal ausgerichtete Drehachse rotatorisch zu verfahren, was nicht nur dazu führt, dass die Orientierung der Arretierungsstruktur 204 zu jeder Zeit dynamisch angepasst werden kann, sondern gleichermaßen weitere Prozessschritte, wie etwa die Bestückung der Werkzeugmaschine 200, durch den Wegfall etwaig benötigter Werkstückorientierung wesentlich vereinfacht. Weitere potentielle Eingliederungen einer Arretierungsstruktur 204 oder 304 in eine Werkzeugmaschine oder einer anderen Vorrichtung des Bearbeitungssystems 100 lassen sich zudem auch aus den Figuren 8 bis 10 entnehmen, in welcher eine weitere mögliche Ausführungsform der Arretierungsstruktur 304 in das Gussbett 308 der Werkzeugmaschine 300 eingebracht wurde. Etwaige Ausführungsformen der Arretierungsstrukturen 204 und 304 sind hierbei jedoch in keinem Fall lediglich auf die Implementierung in einer Werkzeugmaschine beschränkt, sondern können gleichermaßen in anderen Vorrichtungen, wie etwa der Werkstückträgerlagereinrichtung 400 sowie dem Bestückungsabschnitt 600 des Bearbeitungssystems 100, Anwendung finden. Zur genauen Fixierung eines Werkstückträgers WT an die Arretierungsstruktur 204 sind die in Figur 6 gezeigten Spannmodule zudem in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel als pneumatisch betriebene Nullpunktspannmodule ausgebildet. Insofern sind letztere insbesondere derart eingerichtet, dass, durch Einführung entsprechend an der Unterseite eines Werkstückträgers WT angebrachter Einspannkörper (in diesem Fall spezifischen Spannbolzen) in die Spannmodule, bzw. entsprechender Aufnahmestrukturen der Spannmodule, eine pneumatisch-unterstütze Verbindung zwischen dem Werkzeugträger WT und der Arretierungsstruktur 204 generiert werden kann, welche den Werkzeugträger WT nach Anfahren an die Arretierungsstruktur 204 lösbar fixiert. Somit besitzt die vorliegende Arretierungsstruktur 204 insbesondere den Vorteil, dass durch systematischen Druckauf- und -abbau innerhalb der vorliegenden Spannmodule 206 ein überaus effizienter und insbesondere für eine automatisierte Ansteuerung zu nutzender Fixierungsprozess erzeugt wird, welcher gleichermaßen, aufgrund der verfahrbaren Eigenschaften der Arretierungsstruktur 204 sowie der vielfältigen Orientierung der in der Arretierungsstruktur 204 eingebrachten Spannmodule 206, eine flexible sowie dynamisch einstellbare Ausrichtungdes jeweiligen Werkstückträgers WT zulässt. Darüber hinaus ist es möglich, beispielsweise durch die Verwendung von konisch geformten Aufnahmestrukturen (das heißt mit großen, nach innen verengenden Einführungsgeometrien innerhalb der Spannmodule 206), eine automatische Feinzentrierung eines Werkstückträgers WT während der Einführung in die entsprechenden Spannmodule zu generieren, wodurch ein entsprechender Werkstückträger WT, beispielsweise bei der Bestückung einer Werkzeugmaschine 200 oder 300, selbst in mit kleineren Eigenschwingungen versehenden Transportsystemen schnell und überaus effizient an die Arretierungsstruktur fixiert werden kann. Insofern kann die oben genannte Arretierungsstruktur 204 insbesondere zum beschleunigten Wechsel von mit großen bzw. schweren Werkstücken versehenen Werkstückträgern WT effektiv genutzt werden, um etwaige, beispielsweise aufgrund des erhöhten Tragegewichts erzeugten negativen Trägheitseffekte, effektiv auszugleichen.

Die Werkstückträgerlagereinrichtung 400 des gezeigten Bearbeitungssystems 100 ist zudem in diesem Fall als ein über drei Lagerebenen verfügendes und in Figur 7 detaillierter dargestelltes Schwerlastregal dargestellt, welches sowohl mit als auch ohne Werkstücke versehene Werkstückträger WT verschiedenen Typs (in diesem durch verschiedene Größen gekennzeichnet) in einzelnen in den verschiedenen Lagerebenen eingebrachten Schubladenelementen 402 lagern und diese für den weiteren Gebrauch, beispielsweise zur darauffolgenden Aufnahme oder Weiterverarbeitung eines Werkstücks, wieder freigeben kann. Zu diesem Zweck sind die einzelnen Schubladenelemente 402 der Werkstückträgerlagereinrichtung 400 insbesondere eingerichtet zumindest horizontal zwischen einer Lagerposition zum effektiven Lagern eines aufgenommenen Werkstückträgers zu einer vordefinierten Be- und Entladeposition zum Werkstückträgerwechsel mit dem zuvor genannten Transportsystem und zurück zu verfahren, wobei sich letztgenannte Position insbesondere dadurch definiert, dass sich ein in dem jeweiligen Schubladenelement 402 aufgenommener bzw. hinzuzufügender Werkstückträger WT zumindest von oben frei kontaktieren und somit durch den zuvor genannten und vertikal ausgerichteten Werkstückträgerwechselprozess des Transportsystems von der Werkstückträgerlagereinrichtung 400 entnehmen oder diesem hinzufügen lässt.

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 Figur 7 gezeigt, mit spezifisch angeordneten Strukturelementen 404, dargestellt als längliche und mit verschiedenen Abständen zueinander positionierte Stützbalken, versehen, welche, bezogen auf den zuvor genannten Abständen, komplementär zu spezifischen Einkerbungen an der Unterseite eines bestimmten Werkstückträgertyps (hier einer bestimmten Werkstückträgergröße) konstruiert sind und somit erlauben, passende Werkstückträger WT durch Positionieren an das entsprechende Schubladenelement 402 (und dem so erfolgenden Einführen der Strukturelemente 404 in die oben beschriebenen Einkerbung) an das Schubladenelement 402 längs- seitig zu fixieren. Folglich ist es aufgrund der oben genannten Strukturelemente nicht nur möglich eine weitaus strukturierte Lagerung einzelner Werkstückträger WT in der Werkstückträgerlagereinrichtung 400 zu generieren, sondern gleichermaßen auch die Positionierung ersterer durch den zuvor beschriebenen Einführungsprozess noch präziser zu gestalten. Alternativ können zudem auch weitaus komplexere, beispielsweise automatisch ansteuerbare und/oder auf pneumatischen oder elektrischen Fixierungsmechanismen basierende Strukturelemente, wie etwa die Arretierungsstruktur 204 oder 304 der Werkzeugmaschinen 200 und 300, in die Werkstückträgerlagereinrichtung 400 eingebracht werden.

Figuren 1 bis 5 zeigen darüber hinaus auch eine erste Ausführungsform des Transportsystems des vorliegenden Bearbeitungssystems 100, in welchem die Beladeeinrichtung 500 in diesem Fall als ein auf einer Mehrzahl von Stützbalken 503 basierendes Laufkransystem ausgebildet ist. Insofern umfasst die dargestellte Ausführungsform des Transportsystems zunächst eine Vielzahl von um das Bearbeitungssystem 100 positionierte Stützbalken 503, welche, vertikal ausgerichtet, ein Rahmentragwerk für die darauf liegende Führungsvorrichtung 501 der Beladeeinrichtung 500, sowie der auf der Führungsvorrichtung 501 verfahrbar ausgebildeten Kranvorrichtung 502 bildet und somit, vornehmlich aufgrund ihrer individuell platzierbaren Stützstrukturen, ein überaus flexibles und individuell erweiter- und anpassbares Transportsystem realisiert. Weitere Ausführungsformen des vorliegenden Beladeeinrichtung 500 können jedoch auch andere, etwa bereits in einem Bearbeitungssystem zuvor existierende Stützstrukturen nutzen, um die generelle Geometrie der oben genannten Führungsvorrichtung 501 genauer zu definieren. So ist es beispielsweise gleichermaßen möglich dass die Führungsvorrichtung 501, anstelle auf den in den Figuren 1 bis 5 gezeigten Stützbalken 503, auch direkt an um das Bearbeitungssystem 100 angeordnete Gebäudestrukturen, wie etwa der Decke oder den Seitenwänden einer dem Bearbeitungssystem 100 zugeordneten Betriebshalle, angebracht sein kann, wodurch eine gleichermaßen kostengünstige, wie auch stabile Alternative zur der hier gezeigten Stützstruktur generiert wird. 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. 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.

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-ver- minderndes 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 Eigen bewegungen sowie Überlagerungen von mehreren, zeitgleich agierenden Bewegungsimpulsen innerhalb der Beladeeinrichtung auf ein Minimum reduziert werden. Figur 8 zeigt zudem eine Detailansicht der vorliegenden Ausführungsform des Werk- stückträgeraufnahmegerüsts 506 an der Werkstückverarbeitungsposition der Werkzeugmaschine 300. Ersteres umfasst dabei in dem dargestellten Bearbeitungssystem der Figuren 1 bis 5 eine aus zwei übereinander angebrachten Balkenelementen 515 und 516 bestehende Aufhängungsstruktur 514, an welcher das Werkstückträgeraufnahmegerüst 506 über lösbare Verbindungen, in diesem Fall über eine Mehrzahl von mechanischen Hakenverbindungen, mit den Hubseilen der Kranvorrichtungen 502 gekoppelt ist. Die Balkenelemente, insbesondere das Balkenelement 516, sind zudem mit einem internen Schienensystem versehen, in welchem die zwei zur Aufnahme von Werkstückträgern WT konstruierten und entlang dieses Schienensystems verfahrbaren Stützelemente 508 (hier durch ein integriertes Aktuatorsystem) verfahrbar eingebracht sind.

Eine genaue Darstellung des Verfahrmechanismus der oben genannten Stützelemente 508 und des hiermit verbundenen Werkstück(träger)wechselprozesses kann ferner aus den Figuren 9A und 9B entnommen werden, in welchem exemplarisch der Aufnahmeprozess eines Werkstückträgers WT durch das zuvor beschriebene Werkstückträgeraufnahmegerüst 506 an der Werkzeugmaschine 300 gezeigt wird. Zu diesem Zweck ist das vorliegende Werkstückträgeraufnahmegerüst 506 in Figur 9A zunächst in einer ersten, mit den beiden Stützelementen 508 in einer in dem Balkenelement 516 eingefahrenen Form versehenden Ausrichtung dargestellt, welche sich aufgrund der so ergebenen äußerst kompakten Form des Werkstückträgeraufnah megerüsts 506 insbesondere zum schnellen und werkstückträgerlosen Verfahren letzteren eignet. Steuert das Steuerungssystem der Beladeeinrichtung 500 hingegen eine Werkstückträgeraufnahme an und verfährt entsprechend, wie in Figur 9A gezeigt, das Werkstückträgeraufnahmegerüst 506 durch die Kranvorrichtung 502 vertikal in Richtung des aufzunehmenden Werkstückträgers WT (hier an der Arretierungsstruktur 304 positioniert), so sind die Stützelemente 508 des Werk- stückträgeraufnahmegerüsts 506 gleichermaßen eingerichtet horizontal, d.h. entlang des durch das Balkenelement 516 definierten Schienensystems, herauszufahren (siehe die in 9A und 9B dargestellten Pfeile), sodass sich als Folge des oben genannten Mechanismus die generelle Aufnahmebreite des Werkstückträgerauf- nahmegerüsts 506 vergrößert. Die entsprechende Verfahrlänge der Stützelemente 508 kann dabei beispielsweise von den Ausmaßen des jeweilig aufzunehmenden Werkstückträgers WT abhängig gemacht werden: So ist es beispielsweise möglich, wie bereits zuvor beschrieben, dass die Beladeeinrichtung 500 durch ein integriertes Steuerungssystem Informationen bezüglich essentieller Transportparameter, wie etwa der Werkstückträgergröße, durch Signalaustausch mit etwaigen Elementen des Bearbeitungszentrums erhalten und den Werkstückwechselprozess entsprechend automatisiert anpassen kann. Entsprechend ist die Beladeeinrichtung 500 in diesem Fall vorzugsweise fähig die Ausführlänge der genannten Stützelemente 508 zunächst so in eine erste Aufnahmeposition zu verfahren, dass die durch die Stützelemente 508 aufgespannte Fläche zumindest größer als die Fläche des Werkstückträgers WT ist.

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.

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 Figur 9B dargestellt, beidseitig mit dem Werkstückträger WT kontaktiert und den Werkstückträger WT tragend ausgebildet sind (zweite Aufnahmeposition). Insofern kann durch den oben genannten Aufnahmeprozess insbesondere ein Mechanismus bereitgestellt werden, mit welchen ein gewünschter Werkstückträger WT möglichst zentral und durch Verwendung möglichst geringer Scherkräfte in das Werkstückträgeraufnahmegerüst 506 aufgenommen werden kann, wodurch die Transportstabilität und Haltbarkeit des Werkstückaufnahmege- rüsts 506 speziell im Falle von schweren Werkstücken vornehmlich verbessert werden kann. Ein erneutes vertikales Anhaben des Werkstückträgeraufnahmegerüsts 506 durch die Kranvorrichtung 502 (kombiniert mit dem Lösen der pneumatischen Fixierung durch die Arretierungsstruktur 304) ermöglicht letztlich zudem den Transport des aufgenommenen Werkstückträgers WT durch das Werkstückträgeraufnahmegerüst 506 und somit die Repositionierung entsprechend auf dem Werkstückträger WT gelagerten Werkstücken. Sinngemäß ist es zu verstehen, dass der oben genannte Mechanismus natürlich gleichermaßen auch invers durchgeführt werden kann um entsprechend von dem Transportsystem 500 aufgenommene Werkstückträger WT an eine Werkzeugmaschine 200 oder 300 oder einer anderen Vorrichtung des vorliegenden Bearbeitungssystems 100 zuzuführen.

In den Figuren 10A bis IOC wird zudem der Werkstückaufnahmeprozess durch das Transportsystem mit einer zweiten möglichen Form des Werkstückträgeraufnahmegerüsts 506B der vorliegenden Erfindung dargestellt. Hierbei unterscheidet sich be- sagte zweite Ausführungsform des Werkstückträgeraufnahmegerüsts 506B insbesondere von der zuvor beschriebenen ersten Ausführungsform der Figuren 8 und 9 durch die Eigenschaft, dass die Aufhängungsstruktur 514B der zweiten Ausführungsform lediglich aus vier starr miteinander und zu einem Tetragon verbunden Balkenelementen gebildet wird, welche, jeweils gleichförmig, an den Ecken der oben genannten Tetragonform mithilfe von Hakenverbindungen an die Hubseile 511 der Kranvorrichtung 502 konnektiert sind. Gleichermaßen an den Ecken angebracht befinden sich ferner jeweils eine an der Außen- und der Innenseite der Balkenelemente angebrachte Zentrierungsstruktur 518, welche in dem vorliegenden Fall durch einen vertikal ausgerichteten und zum lösbaren Fixieren an dem Werkstückträger WT ausgebildeten Verriegelungsbolzen 518A und einem ebenso vertikal ausgerichteten und zur Zentrierung des Werkstückträgeraufnahmegerüst 506 konfigurierten Winkelelement 518B gebildet wird.

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 (Fig. 10A). Entgegen etwaiger Positionierung zusätzlicher Stützelemente, sieht der Aufnahmeprozess der zweiten Ausführungsform jedoch in einem nächsten Schritt lediglich das weitere Absenken des Werkstückträgeraufnahmegerüsts 506 vor (Fig. 10B), wodurch die oben genannten Elemente der Zentrierungsstruktur 518 in speziell zur Verbindung mit letzteren eingerichteten Fixierungselementen an der Oberfläche des Werkstückträgers WT eingeführt werden.

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 Werkstückträgeraufnahme- gerüsts 506, gleichermaßen in Aufnahmen WT1 eingeführt und so eine lösbare Fixierung des Werkstückträgers WT mit dem Werkstückträgeraufnahmegerüst 506 generiert werden kann.

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)wechselpro- zess 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 (Fig. IOC) kann zudem auch in diesem Fall, durch ein erneutes Lösen der durch die Spannmodule 306 erzeugten Verbindungsstrukturen und ein Anheben des Werkstückträgeraufnahmegerüsts 506 durch Ansteuern der Kranvorrichtung 502, der Werkstückträger WT von der Arretierungsstruktur 304 gelöst und somit zum effektiven Weitertransport durch das Transportsystem verfahren werden. Wie somit gleichermaßen aus den dargestellten Ausführungsbeispielen verschiedener Elemente des Bearbeitungssystems 100 erkennbar wird, fokussiert sich ein großer 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.

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.