BPatG Beschluss vom 03.04.2001 – 8 W (pat) 69/99

BUNDESPATENTGERICHT

8 W (pat) 69/99

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(Aktenzeichen)

Verkündet am

3. April 2001

…

B E S C H L U S S

In der Beschwerdesache

betreffend die Patentanmeldung P 40 27 987.1-14

…

hat der 8. Senat (Technischer Beschwerdesenat) des Bundespatentgerichts auf

die mündliche Verhandlung vom 3. April 2001 unter Mitwirkung des Vorsitzenden

Richters Dipl.-Ing. Kowalski sowie der Richter Dr. C. Maier, Viereck und

Dipl.-Ing. Gießen 6.70

beschlossen:

Die Beschwerde wird zurückgewiesen.

G r ü n d e

I

Die Patentanmeldung P 40 27 987.1-14 mit der Bezeichnung "Numerisch gesteuerte Werkzeugmaschine mit automatischer Werkzeugwechseleinrichtung und

einer Indexvorrichtung" ist (unter Inanspruchnahme der Priorität zweier Voranmeldungen in Japan vom 4. September 1989) am 4. September 1990 beim Patentamt

eingegangen und

- nach Abtrennung eines Teils durch Erklärung vom

24. März 1993 - von dessen Prüfungsstelle für Klasse B 23 Q mit Beschluß vom

31. August 1999 zurückgewiesen worden, weil ihr Gegenstand angesichts des

Standes der Technik nicht auf einer erfinderischen Tätigkeit beruhe. Zum Stand

der Technik waren u.a. die deutsche Offenlegungsschrift 37 35 384 und die US-

Patentschrift 4 752 885 in Betracht gezogen worden.

Gegen den Zurückweisungsbeschluß hat die Anmelderin Beschwerde eingelegt.

Sie hat in der mündlichen Verhandlung neugefaßte Patentansprüche 1 bis 4 überreicht. Patentanspruch 1 lautet (mit der Korrektur eines Schreibfehlers in Merkmal a2.1) und ohne die Bezugszeichen):

"Vorrichtung zur Steuerung des Werkzeugwechsels an

einer numerisch gesteuerten Werkzeugmaschine

a)

wobei die Werkzeugmaschine aufweist:

a1)

einen Spindelstock mit einer um eine erste Achse

drehbaren Spindel zur Aufnahme eines Werkzeugs,

der in Richtung der ersten Achse bewegbar ist,

a2)

ein Maschinenbett mit einem Tisch für ein mit dem

Werkzeug zu bearbeitendes Werkstück,

a2.1) wobei der Tisch eine Werkstückrundschaltvorrichtung zum Halten und Schwenken des Werkstückes um eine vierte Achse, die zu einer die

erste Achse enthaltenden Ebene orthogonal ist,

aufweist,

a3)

ein Werkzeugmagazin zur Aufnahme einer Vielzahl

von Werkzeugen, das um eine zweite Achse senkrecht zu der ersten Achse drehbar ist,

a4)

eine Werkzeugwechselvorrichtung, die um eine zu

der ersten Achse parallele dritte Achse parallel

drehbar und entlang der dritten Achse bewegbar ist;

b)

wobei die Vorrichtung zur Steuerung des Werkzeugwechsels aufweist:

b1)

eine erste Einrichtung, die einen Werkzeugwechselabstand zwischen einem dem Tisch zugewandten

Spindelende und dem Tisch als Summe aus der

zuvor eingegebenen Höhe des Werkstücks und

einer Bewegungsbahn einer sich während des

Schwenkens nach oben bewegenden Ecke des

Werkstückes, der größeren Länge des ein- und des

auszuwechselnden Werkzeugs und einem Sicherheitsabstand bestimmt,

b2)

eine zweite Einrichtung, die

b2.1) den Spindelstock in eine dem berechneten Werkzeugwechselabstand entsprechenden Stellung

bewegt,

b2.2) danach das Werkzeugmagazin in eine Stellung

zum Einwechseln des nächsten Werkzeugs

dreht,

b2.3) unabhängig davon die Spindel in ihre Werkzeugwechsel-Drehstellung ausrichtet,

b2.4) nach dem Werkzeugwechsel die Bearbeitung

des Werkstücks fortsetzt,

b3)

eine dritte Einrichtung, die

b3.1) ein Schwenken des Werkstückes in eine nächste

Bearbeitungsstellung beginnt, während der

Schritt b2.2) begonnen wird, und

b3.2) ein Wechseln des Werkzeuges beginnt, während

des Schrittes b3.1)."

Wegen des Wortlauts der Patentansprüche 2 bis 4 wird auf die Akten Bezug

genommen.

Die Anmelderin vertritt die Auffassung, insbesondere aufgrund der die Werkstückschwenkung und die zeitliche Einordnung der Vorgänge beim Werkzeugwechsel

betreffenden Merkmale sei die Vorrichtung nach dem Hauptanspruch gegenüber

dem Stand der Technik patentfähig.

Sie beantragt,

den Beschluß der Prüfungsstelle für Klasse B 23 Q des

Patentamts vom 31. August 1999 aufzuheben und das

Patent mit folgenden Unterlagen zu erteilen:

Patentansprüche 1 bis 4, überreicht in der mündlichen Verhandlung, mit anzupassender Beschreibung und Figuren.

II

Die Beschwerde ist zulässig, jedoch nicht begründet.

1. Gegenstand des Patentanspruchs 1 ist eine Vorrichtung zur Steuerung des

Werkzeugwechsels an einer numerisch gesteuerten Werkzeugmaschine. Die

Maschine weist die unter a) aufgeführten Merkmale a1) bis a4) auf, die daran vorgesehene Steuerungsvorrichtung die unter b) aufgeführten Merkmale b1) bis

b3.2). Unter "Bewegungsbahn einer ... Ecke des Werkstücks" im Merkmal b1) wird

im Sinne von Fig. 8B der Abstand des Scheitels der Bewegungsbahn von der

Berechnungsbasis als Längenmaß verstanden. Das Merkmal b3.1), wonach die

Werkstückschwenkung "beginnt", während die Drehung des Werkzeugmagazins (b2.2)) "begonnen wird", wird so verstanden, daß die Werkstückschwenkung

beginnen soll, während das Werkzeugmagazin seine Drehbewegung zur Werkzeugauswahl durchführt. Der bei der Bestimmung des Werkzeugwechselabstands

nach Merkmal b1) mit zu berücksichtigende Ausziehweg des Werkzeugs aus der

Spindel bzw. aus der ausgeklappten Werkzeugaufnahme im Magazin mag im

"Sicherheitsabstand" mit enthalten sein.

Mit einer solchen Vorrichtung sollen ein Werkzeugwechsel möglichst schnell vorgenommen und verschiedene Werkstückflächen schnell nacheinander bearbeitet

werden können (S. 4 der am 28. März 2000 eingegangenen Beschreibung, vorletzter Absatz).

Die Merkmale b2.1) bis b2.3) bedeuten, daß nach Abschluß der Bearbeitung mit

dem in der Spindel befindlichen Werkzeug zunächst der Spindelstock in die

Wechselstellung bewegt und anschließend das Werkzeugmagazin zur Bereitstellung des nächsten Werkzeugs gedreht wird. Irgendwann während dieser beiden

Tätigkeiten wird die Spindel in ihrer Werkzeugwechseldrehstellung festgesetzt

(selbstverständlich kann der Werkzeugaustausch erst nach Abschluß dieser drei

Vorgänge beginnen). Gemäß Merkmal b3.1) beginnt die Werkstückschwenkung

während der Drehung des Werkzeugmagazins, d.h. noch vor dem Werkzeugaustausch, und kann sich gemäß b3.2) zeitlich in die Phase des Werkzeugaustauschs

erstrecken.

2. Der Gegenstand des Patentanspruchs 1 beruht nicht auf einer erfinderischen

Tätigkeit.

Aus der deutschen Offenlegungsschrift 37 35 384 ist zunächst eine numerisch

gesteuerte Werkzeugmaschine mit den Merkmalen a1), a2), a3) und a4) des

Hauptanspruchs der Anmeldung bekannt; eine Werkstückrundschaltvorrichtung ist

bei der bekannten Maschine nicht vorgesehen. Die bekannte Maschine weist ferner eine Vorrichtung zur Steuerung des Werkzeugwechsels auf, die u. a. umfaßt

eine Einrichtung zum Bestimmen eines Werkzeugwechselabstands zwischen

dem Tisch und dem dem Tisch zugewandten Spindelende, vgl. Sp. 16, Z. 24 bis

28. Dieser Abstand ist durch die obere Endposition des "Hauptspindelkopfs" (Spindelstock) bestimmt;

eine Einrichtung zum Bewegen des Spindelstocks in die (hier fest vorgegebene) dem Werkzeugwechselabstand entsprechende Stellung (Sp. 16, Z. 24 bis

28);

eine Einrichtung zum Drehen des Werkzeugmagazins in eine Stellung zum

Einwechseln des nächsten Werkzeugs (Sp. 17, Z. 51 bis 54);

eine Einrichtung, die unabhängig davon die Spindel in ihre Werkzeugwechsel-Drehstellung ausrichtet (Sp. 16, Z. 28 bis 30);

eine Einrichtung, die nach dem Werkzeugwechsel die Bearbeitung des Werkstücks fortsetzt (Sp. 17, Z. 40 bis 47);

eine Einrichtung, die ein Wechseln des Werkzeugs durchführt (Sp. 16, Z. 35

bis Sp. 17, Z. 44).

Damit unterscheidet sich die Vorrichtung nach Patentanspruch 1 von der bekannten Vorrichtung

v) durch das Merkmal a2.1) (Werkstückrundschaltvorrichtung),

ferner dadurch, daß

w) der Werkzeugwechselabstand im Sinne des Merkmals b1) von Fall zu Fall

berechnet (und dementsprechend der Spindelstock bewegt) wird,

x) das Werkzeugmagazin nach dem Bewegen des Spindelstocks in die

Wechselstellung gedreht wird,

y) das Werkstück in eine nächste Bearbeitungsstellung geschwenkt wird,

wobei dieses Schwenken während des Drehens des Werkzeugmagazins beginnt,

z) das Wechseln des Werkzeugs während der Werkstückschwenkung

beginnt.

Beim zuständigen Fachmann, einem mit der Konstruktion von Werkzeugwechseleinrichtungen an spanenden Werkzeugmaschinen und der Auslegung der Bewegungsabläufe beim Werkzeugwechsel befaßten Ingenieur des Maschinenbaus, ist

die Kenntnis der US-Patentschrift 4 752 885 vorauszusetzen, die eine Werkzeugwechselvorrichtung an einem Bearbeitungszentrum, d. h. einer numerisch gesteuerten Werkzeugmaschine, betrifft. Die dort dargestellte Werkzeugmaschine weist

u.a. eine Werkstückrundschaltvorrichtung auf; vgl. die Fig. 1 und 2, Bezugszeichen 29 bis 31 sowie Sp. 5, Z. 6 bis 14. Von einer solchen Vorrichtung im Bedarfsfall, d.h. wenn zur Einsparung von Nebenzeiten bei der Bearbeitung mehrerer Seiten eines Werkstücks dessen Umspannen vermieden werden soll, nun auch an

einer aus der deutschen Offenlegungsschrift 37 35 384 bekannten Werkzeugmaschine Gebrauch zu machen, liegt ohne weiteres im Griffbereich des Fachmanns

und bedurfte keiner erfinderischen Tätigkeit. Damit vermag das Unterschiedsmerkmal v) für sich die Patentfähigkeit des Anspruchsgegenstands nicht zu begründen.

Grundgedanke der in der genannten US-Patentschrift beschriebenen Erfindung ist

gemäß Sp. 1, Z. 7 bis 9 und Sp. 3, Z. 29 bis 32, die Werkzeugwechselzeit zu verkürzen. Hierzu wird gemäß Sp. 3, Z. 33 bis 64 und Sp. 5, Z. 38 bis 51 vorgeschlagen, den Spindelstock nicht, wie bislang üblich (Sp. 3, Z. 16 bis 25) in eine durch

den ungünstigsten Fall bestimmte, festgelegte Werkzeugwechselposition vom

Werkstück wegzufahren, sondern den Werkzeugwechselabstand insbesondere

nach Maßgabe der Längen des aus- und des einzuwechselnden Werkzeugs von

Fall zu Fall zu berechnen. Da bei der in den Fig. 1 und 2 gezeigten Konfiguration

der Werkzeugmaschinenaggregate beim Werkzeugwechsel auch eine Kollision

der Werkzeuge mit der Werkstückrundschaltvorrichtung droht, ist eine Kollisionszone 33 festgelegt, innerhalb derer auch das Werkstück 28 liegt, dessen Abmessungen somit bei der Berechnung des Werkzeugwechselabstands keine Rolle

spielen. Greift der Fachmann, der aufgabengemäß das Problem einer Verkürzung

der Werkzeugwechselzeit zu lösen hat, naheliegenderweise die hierzu mit der US-

Patentschrift gegebene Anregung für eine Maschine auf, die so konfiguriert ist,

daß (vgl. Fig. 1 der Anmeldung) im Werkzeugwechselbereich nur die Kollision mit

dem Werkstück droht, bedarf es der Festlegung einer die Werkstückrundschaltvorrichtung berücksichtigenden Kollisionszone nicht und es genügt die Berücksichtigung der Werkstückabmessungen (im dargestellten Fall einer Maschine mit Vertikalspindel also der jeweiligen Höhe des Werkstücks), ferner, wie vorgezeichnet,

der größeren Länge eines der am Austausch beteiligten Werkzeuge und eines

Sicherheitsabstands (vgl. "a" in Fig. 1 und 2 der Entgegenhaltung).

In dem Bestreben nach Verkürzung der durch den Werkzeugwechsel und die

Werkstückschwenkung erzwungenen Pause zwischen zwei Bearbeitungsschritten

ist es, wie der Fachmann ohne weiteres erkennt, sachdienlich, die Vorgänge, die

während der Pause stattzufinden haben, nicht einfach aneinanderzureihen, sondern so weit als möglich zeitlich zu überlappen. Da bei der den Ausgangspunkt bildenden Maschine mit Vertikalspindel und am Spindelstock angeordnetem trommelförmigem Werkzeugmagazin zur Werkzeugbereitstellung außer der Wählbewegung (Magazindrehung) auch noch ein Ausklappen des Werkzeugs in die Vertikale gehört, bei dem Kollisionsgefahr besteht, kann die Magazindrehung erst erfolgen, nachdem der Spindelstock seine Werkzeugwechselstellung eingenommen

hat. Das Unterschiedsmerkmal x) ergibt sich mithin zwangsläufig aufgrund der

Eigenschaften der vorausgesetzten Maschine. Hingegen wird der Fachmann das

Schwenken des Werkstücks möglichst früh zu beginnen versuchen. Solange der

Spindelstock seine Werkzeugwechselstellung noch nicht erreicht hat, besteht Kollisionsgefahr, weshalb die Werkstückschwenkung erst während der sich anschließenden Magazindrehung einsetzen kann. Damit ergibt sich auch das Unterschiedsmerkmal y) aufgrund von vom Fachmann ohne weiteres zu überblickenden

Gegebenheiten.

Ebenso einfach zu überblicken ist für den Fachmann, daß Pausenzeit eingespart

werden kann, wenn mit dem Werkzeugaustausch nicht erst nach abgeschlossener

Werkstückschwenkung, sondern noch während dieses Vorgangs begonnen wird.

Dies setzt, wie einfache Überlegungen fachmännischer Art ergeben, voraus, daß

zur Kollisionsvermeidung nicht die Höhe des ruhenden Werkstücks in die Berechnung des einzuhaltenden Werkzeugwechselabstands einbezogen wird, sondern

eine Ersatzhöhe für das schwenkende Werkstück in Gestalt der Scheitelhöhe

einer Eckenbewegungsbahn (im Anspruch 1 "Bewegungsbahn einer sich während

des Schwenkens nach oben bewegenden Ecke des Werkstücks" genannt). Damit

erweisen sich auch die Unterschiedsmerkmale w) und z) als zweckmäßige Maßnahmen auf dem durch die US-Patentschrift 4 752 885 vorgezeichneten Weg der

Verkürzung der Werkzeugwechselzeit.

Zwar mögen die Einzelmaßnahmen v) bis z) zur Erreichung dieses Ziels zusammenwirken, doch geht die Gesamtwirkung nicht über eine Zusammenfassung von

Einzeleffekten hinaus, die vom Fachmann ohne weiteres zu überschauen war.

Nach alledem ist der Patentanspruch 1, weil sein Gegenstand sich für den Fachmann in naheliegender Weise aus dem Stand der Technik ergibt, nicht gewährbar.

Damit sind auch die Unteransprüche 2 bis 4 nicht gewährbar.

Patentanspruch 2 betrifft eine gängige Maßnahme zur Lageregelung des Spindelstocks ("Vertikalposition der Spindel"). Anspruch 3 wiederholt den Inhalt der Merkmale b2.2) und b2.3) nach dem Hauptanspruch. Der Vorgang des Werkzeugaustauschs gemäß Anspruch 4 entspricht dem Stand der Technik nach der deutschen

Offenlegungsschrift 37 35 384. Eine weitere Beschränkung des Hauptanspruchsgegenstands durch Merkmale aus den Unteransprüchen hätte mithin nicht zu

einem patentfähigen Gegenstand führen können und war daher nicht anzuregen.

Kowalski

Dr. C. Maier

Viereck

Gießen

Fa