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Die
Erfindung betrifft eine Abbundanlage gemäß dem
Oberbegriff des Anspruches 1.
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Die
verbreitet im Einsatz befindliche Abbundanlage, wie sie etwa in
der
DE 42 14 057 A1 beschrieben
ist, dient dem konstruktionsgerechten Profilieren von Werkstücken
wie Brettern und vor allem Balken für den zimmermannsmäßigen
Holzbau. Programmgesteuert werden die typisch mehr als zehn Meter
Länge messenden Balken in ihrer Längsrichtung
nacheinander von einer Einförder- zu einer Ausförderstation
durch die Abbundanlage hindurch geschleppt und dabei zunächst
stirnseitig gekappt, um dann in wenigstens einer auf ihrer Werkzeugspindel mit
hochtourig arbeitenden schweren Universal-Fräs- und Bohraggregaten
bestückbaren Maschinenzone maßgerecht mit groben
Profilen versehen zu werden. Diese Bearbeitung, während
gewöhnlich in der Bearbeitungsstellung stillstehenden Balkens,
umfasst etwa das Freischneiden von Zapfen, das Einfräsen von
Kerven, das Einstemmen von Nuten und das Einbringen von Bohrungen,
wofür die Werkzeugspindeln quer und schräg zur
Längserstreckung des Balkens einstellbar sind. Für
abschließende Schnitte in beliebigen Neigungen wird der
Balken vorübergehend an die für den Eingangs-Kappschnitt
benutzte Untertisch-Schwenkkappsäge zurückgeschoben.
Transport und Positionierung des Balkens erfolgen mittels eines
Schleppwagens, der, von einer mit Maßteilung versehener
Laufschiene oberhalb der Abbundanlage aus, einen nachgeschleppten
Mitnehmer gegen den auf einem Auflagebett liegenden Balken andrückt. Die
aktuelle Balkenposition relativ zu einer Bearbeitungsstelle, gemessen
vom ersten Stirn-Kappschnitt aus, ergibt sich aus der Positionssteuerung
des Schleppwagens, korrigiert durch Messen des Schlupfes der Balkenbewegung
dem Mitnehmer gegenüber. Nachteilig an dieser klassischen
Abbundanlage sind die Anordnung der Laufschiene für den Schleppwagen
oberhalb des Auflagebettes für den Balken, die zum Vermeiden
von Werkzeugkollisionen die Bearbeitungsvorgänge raumgeometrisch
einschränkt und dadurch keine echte Rundum-Vierseitenbearbeitung
des Balkens zulässt; und deren Installationslänge,
die sich wegen der Schleppwagen-Laufschiene bis über die
Ein- und Ausförderstationen erstrecken muß und
deshalb mindestens das Dreifache des (zu bearbeitenden und dann
abzulängenden) Balkens von typisch über zehn Meter
Anfangslänge beträgt.
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Dagegen
soll der Abbund nach der
DE
1 95 16 263 A1 an einem Balken erfolgen, der über
einer durchlaufenden Führungsbahn auf darauf in Balken-Längsrichtung
verfahrbaren Spannwagen gehaltert ist. Längs der Führungsbahn
ist ein mit einer Werkzeugspindel für die Abbundaggregate
ausgestatteter Gelenkarmroboter verfahrbar. Der kann den Balken
deshalb zwar übergreifen; aber eine echte Rundum-Vierseitenbearbeitung
des Balkens ist wegen der Führungsbahn dennoch nicht möglich – dafür muß der
Balken um seine Längsachse verdreht und neu verspannt werden,
was gewöhnlich zusätzlich ein neues Einmessen
erfordert. Davon abgesehen hat sich herausgestellt, dass trotz erheblichen
Aufwandes für die Fundamentauslegung der Verfahrwege des
Spannwagens und des Roboters die erforderliche Bearbeitungsgeschwindigkeit
und -präzision nach dieser Lösung nicht erreichbar
ist. Das beruht auf dem großen Zeitbedarf zum Beschleunigen
und Positionieren der (im Vergleich zu einem zu bewegenden Balken)
sehr großen Masse des Roboters; und das rührt
im übrigen daher, dass der mehrachsige Roboterarm gar nicht
in der Lage ist, die schweren Fräs- und Bohraggregate in
schnellem Richtungswechsel zuverlässig zu Positionieren
und diese Position auch dann noch stabil beizubehalten, wenn die ganz
erheblichen, schwankenden Kräfte vom in Bearbeitung befindlichen
Balken auf die Spindelhalterung am Ende des Roboterarmes zurückwirken.
Wegen der Probleme des Positionier-Zeitbedarfes und der von den
zwar groben Abbundprofilen doch geforderten hohen Maßhaltigkeit
werden solche Roboteranlagen nicht mehr angeboten.
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Abhilfe
könnte die Lösung nach der
DE 1 96 13 774 C1 erbringen.
Hier ist der zu profilierende Balken stationär festgelegt,
und ein Gelenkarmroboter ist wieder längs ihm verfahrbar.
Der ist nun aber nicht mit den schweren Säge- und Werkzeugspindel-Aggregaten
ausgestattet, sondern mit einer dagegen vergleichsweise nur noch
sehr leichten Düse für einen Hochdruck-Wasserstrahl,
mittels dessen die herkömmlichen Schneidvorgänge
(insbesondere das Profilieren, Bohren und Ablängen) am
Balken vollzogen werden sollen. Allerdings ist offen, ob überhaupt und
dann warm sich diese Abkehr von den herkömmlichen Schneidwerkzeugen
im tradionsverwurzelten Abbundhandwerk einführen lassen
wird.
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Es
ist deshalb in der betrieblichen Praxis von einem Robotereinsatz
keine Rede mehr, sondern weiterhin nur die Lösung der Bearbeitung
im Zuge der gesteuerten raschen Durch laufbewegung des Balkens durch
stationäre Maschinenzonen hindurch anzutreffen. Allerdings
brachte die Lösung nach der
DE 1 99 20 006 C2 diesbezüglich
die ganz wesentliche Verbesserung einer signifikanten Verkürzung
der Anlage durch Verzicht auf die ansonsten für die Balkenbewegung
beiderseits weit über die Maschinenzonen hinaus sich erstreckende
Laufschiene mit ihrem Meßsystem für die Bewegung
des Balken-Transportwagens. Stattdessen wird nun der Balken für
Vorschub und Positionierung zwischen zwei einander achsparallel
gegenüberstehenden Walzen eingeklemmt an die Maschinenzone übergeben.
Die eine dieser Walzen ist, bis zur Anlage gegen den auf seinem
Auflagebett ruhenden Balken, quer zu ihrer Achse auf die andere
zu verschiebbar. Sie wird rotatorisch angetrieben und besorgt dadurch
den Balken-Vorschub; wobei die andere Walze, gegen die der Balken
dabei angedrückt wird, als Aufnehmer eines Positionsmeßsystemes
vom daran vorbeibewegten Balken mitgedreht wird. Hinter einer Maschinenzone übernimmt
ein weiteres solches Walzensystem den Balken zum maßgenauen
Positionieren in einer folgenden Maschinenzone, bzw. zur Ausgabe
des fertig profilierten Balkens. Im Interesse großer Berührungslänge
längs des Balkens ohne zu platzaufwändig große
Durchmesser der Walzen ist jeweils ein riemenförmiges Band
um die Antriebs- bzw. um die Messwalze gelegt und, in Balkenlängsrichtung
dagegen versetzt, mittels Spannwalzen gestrafft.
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Diese
Kompaktanlage liefert die millimetergenau zu positionierenden groben
Abbundprofile fast noch präziser, als die traditionellen
langen Balkentransportwagen-Anlagen. Beiden ist aber gemein, dass
die für die zimmermannsmäßigen Abbundprofile
benötigten schweren Werkzeugaggregate vernünftigerweise
nicht, zumindest nicht ohne weiteres ohne Umrüstaufwand,
für etwa auf Geländerteilen anfallende schreinermäßige
Feinarbeiten einsetzbar sind, wie für ein Einbringen von
dünnen Bohrungen oder ein Aufbringen von Oberflächenverzierungen,
deren Werkzeuge gar nicht solch schwerer Aggregate bedürfen.
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In
Erkenntnis dieser Gegebenheiten liegt vorliegender Erfindung die
technische Problemstellung zugrunde, das Einsatzspektrum der auf
dem Balkendurchlauf basierenden Abbundanlagen ohne abträgliche
Eingriffe in das funktional bewährte Abbundsystem noch
signifikant zu erweitern.
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Diese
Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die im Hauptanspruch
genannten wesentlichen Merkmale gelöst. Danach ist, in
wenigstens einer weiteren Maschinenzone eigens für derartige
filigranere Bearbeitungen, wenigstens ein mit leichter Werkzeugaufnahme
für kleine Werkzeuge ausgestatteter Gelenkarm-Roboter in
die herkömmlich mit dem Schleppwagen oder kompakt mit den
Antriebswalzen ausgestattete Abbundanlage eingebunden.
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Bei
den erfindungsgemäß in eine Abbundanlage einbezogenen,
gegenüber den schweren Abbundaggregaten leichten Bearbeitungsrobotern
handelt es sich also nicht um die Technik einer Portalanlage mit
Werkzeugmagazin für eine schlittengehaltert-verschwenkbare
Werkzeugspindel gemäß etwa der
EP 0 608 746 B1 . Denn die
Bearbeitungsroboter sind, auch hinsichtlich Ablage und Aufnahme
von Werkzeugen, völlig frei programmierbar in. die Bearbeitungsfolge
der Maschinenzonen eingebunden.
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Die
Bearbeitungsmöglichkeiten der Roboter sind allerdings bei
den herkömmlichen Abbundanlagen durch die Laufschiene für
den traditionellen Schleppwagen beschränkt. Deshalb stellt
es eine vorteilhafte Weiterbildung dieser erfindungsgemäßen Lösung
dar, einen nun zusätzlich eingesetzten leichten Bearbeitungs-Roboter
in die kompakte Abbundanlage der vorstehend beschriebenen Art – also
mit ihren Vortriebsbändern vor, zwischen und nach den Maschinenzonen
anstelle einer durchgehenden Laufschiene – zu integrieren.
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Es
ist im Rahmen vorliegender Erfindung grundsätzlich gleichgültig,
wo die Feinbearbeitungs-Roboter in Bezug auf die Abfolge von Sägeaggregat
und Maschinenzone(n) angeordnet sind, zumal der in Bearbeitung befindliche
Balken für das Umpositionieren von einem zum nächsten
Bearbeitungsschritt unter Umständen ohnehin mehrfach vor und
zurück bewegt wird. Da es sich bei der den leichten Robotern
zugeordneten Feinmodellierungen aber eher um Abschlussarbeiten handelt,
ist wenigstens einer vorzugsweise vor Erreichen der Ausförderstation
einer Schleppwagen-Anlage bzw. des Ausfördertisches hinter
der Kompaktanlage, und hier vorzugsweise zwischen zwei aufeinanderfolgenden
Bändern am Ende der Kompakt-Abbundanlage, eingebunden.
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Letzteres
ist in der Skizze beiliegender Zeichnung als bevorzugtes Realisierungsbeispiel veranschaulicht.
Deren einzige Figur zeigt unter Beschränkung auf das Funktionswesentliche
unmaßstäblich verkleinert in Draufsicht eine Kompakt-Abbundanlage
nach der
DE 1 99 20
006 C2 (auf die hier zur Offenbarung vorliegender Erfindung
voll inhaltlich Bezug genommen wird), nun ergänzt durch
einen leichten Gelenkarm-Bearbeitungsroboter in der Auflagebett-Unterbrechung
einer weiteren, abschließenden Maschinenzone.
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Durch
die skizzierte Abbundanlage 11 werden lange schwere Balken 12 nacheinander
in Längsrichtung hindurchbewegt und dabei – momentan
festgelegt, oder im Zuge ihrer Längsbewegung – bei
höchster Maßgenauigkeit spanend grob profiliert. Dafür
ist die Abbundanlage typischerweise eingangsseitig mit einer Untertischschwenkkapp-Säge 13 ausgestattet.
Es folgt in Längsrichtung des Balkens 12 dagegen
versetzt wenigstens eine Maschinenzone 14 mit schweren
hochtourig arbeitenden Werkzeugen wie Universalfräser 15 und
etwa Hobelmaschine oder Bohrwerk 16 – u. U. in
wie skizziert derselben Maschinenzone 14, oder aber in
einer ihr folgenden von mehreren Maschinenzonen 14. Die
rotierenden schweren Werkzeugköpfe mit den Werkzeugen 21 für
grobe spanende Bearbeitungsvorgänge sind gewöhnlich
in beiden Querrichtungen zur Längsachse des Balkens 12 verfahrbar
und zusätzlich winkelmäßig dagegen anstellbar.
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Nicht
mehr im engeren Sinne Bestandteil der Abbundanlage 11 in
dieser kompakten Bauform sind ein vor der Abbundanlage 11 stehender
Einfördertisch 17 und ein hinter ihr stehender
Ausfördertisch 18, beide gewöhnlich ausgestattet
mit eigenen Antrieben für bloßen, ungesteuerten
Vorschub zwecks Zufuhr des noch unbearbeiteten und dann Abfuhr des fertig
bearbeiteten Balkens 12 z. B. mittels aktiver (angetriebener)
Rollenbahnen 19.
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Durch
die eigentliche Abbundanlage 11 hindurch erstreckt sich
eine Folge von brett- oder rollenförmigen Auflagebetten 20,
die immer dort zwischeneinander Lücken lassen, wo Werkzeuge 21 an
den Balken 12 angreifen können sollen, also insbesondere
im Wirkbereich der Säge 13 und der ihr folgenden Maschinenzonen 14.
Die gesteuerte Fortbewegung und zeitweilige Positionierung der auf
den Auflagebetten 20 liegenden Balken 12 durch
die Abbundanlage 11 hindurch erfolgt mittels einer den
Auflagebetten 20 entsprechenden distanzierten Aufeinanderfolge
von jeweils endlosschlaufigen Antriebsbändern 22.
Die umschlingen jeweils eine Antriebswalze 23 und eine
in Längsrichtung der Abbundanlage 11 dagegen versetzte
Spannwalze 24, welche beide, parallel zur Ebene der Auflagebetten 20 quer
zu Erstreckung des Antriebsbandes 22, beweglich gelagert sind.
Parallel zum jeweiligen Antriebsband 22 umschlingt ein
Messband 25 eine Messwalze 26 sowie wiederum eine
Spannwalze 27, die beide starr auf oder über dem
jeweiligen Auflagebett 20 gelagert sind. Auf die letzte
der Maschinenzonen 14 braucht nicht unbedingt noch ein
System aus Antriebs- und Messbändern 22/25 zu
folgen; abhängig von der hier zu fordernden Bearbeitungspräzision
und zu erwartenden Belastung des abschließend zu profilierenden Bal kens 12 kann
es genügen, den Balken 12 dafür nicht
mehr beidseitig, sondern nur noch vor der letzten Maschinenzone 14 eingespannt
zu positionieren und ihn schließlich, nach dieser Schlussbearbeitung, über
diese letzte Maschinenzone 14 hinaus auf den Ausfördertisch 18 zur Übernahme
vorzuschieben.
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Zur
gesteuerten Längsbewegung und Positionierung des Balkens 12 werden
die verschiebbaren Walzen 23–24 gegen
den Balken 12 und dieser dadurch gegen das Widerlager in
Form der feststehenden Walzen 26–27 gedrückt.
Mit Ansteuern des Antriebsmotors 28 aus einer Datenverarbeitungsanlage 29 wird
das Antriebsband 22 gemäß einem abgespeicherten
Bearbeitungsprogramm in Bewegung gesetzt und dadurch der daran anliegende
Balken 12 je nach momentanem Bearbeitungsbedarf in der
Abbundanlage 11 gezielt in Längsrichtung vor-
oder zurückbewegt, bzw. – mit Stillstand des Antriebsmotors 28 – starr
positioniert. Die Balkenbewegungen werden vom gegen den Balken 12 anliegenden
Messband 25 mitgefahren, weshalb die Messwalze 26 entsprechend
zu kumulierende Impulse an eine das Vorschubprogramm in der Datenverarbeitungsanlage 29 beeinflussende
Regelschaltung 30 ausgibt.
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Alle
Antriebswalzen 23 und damit alle Antriebsbänder 22 werden
vom Motor 28 starr-synchron angetrieben. Vorteilhafterweise
sind weiterhin auch damit synchrone aber nachgiebige Antriebe 35 für
die Messwalzen 26 der Messbänder 25,
etwa jeweils über eine Rutschkupplung oder mittels eines
Synchronmotors an den Betrieb des Motors 28 gekoppelt,
vorgesehen, was selbst bei extremen Beschleunigungen einen Schlupf
zwischen dem jeweiligen Messband 25 und der daran anliegenden
Oberfläche eines Balkens 12 praktisch verhindert.
Denn die kraftschlüssige Kopplung zwischen dem Messband 25 und
dem Balken 12 bei nachgiebig-synchronem Hilfs-Antrieb 35 für
das Messband 25 bewirkt, dass letzteres Bewegungsschwankungen
des anliegenden Balkens 12 exakt mitmacht und so eine genaues Abbild
der Lageveränderung des Balkens 12 an die Positions-Regelschaltung 30 liefert.
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In
wenigstens einer der Maschinenzonen 14 der Abbundanlage 11,
beim skizzierten Realisierungsbeispiel nur in ihrer letzten, ist
ein leichter mehrachsiger Gelenkarm-Bearbeitungsroboter 31 für
filigranere Profilierungen mit kleinen Werkzeugen 34 fest installiert.
Er braucht also selbst keine Bewegungen und Positionierungen zu
erfahren. Aus der Datenverarbeitungsanlage 29 wird lediglich
das Endeseines Gelenkarmes 32 positioniert, das, mit einem
nur leichten Spindelantrieb 33 für die selbsttätig
austauschbaren kleinen Werkzeuge 34 ausgestattet, den Balken 12 in
dieser Kompakt-Abbundanlage 11 ohne räumliche
Einschränkungen ringsum dahingehend bearbeiten kann, was
mit den großen Werkzeugen 21 der schweren Fräs-,
Hobel- und Bohrwerksaggregate in den anderen Maschinenzonen 14 nicht, jedenfalls
nicht sinnvoll durchführbar wäre. Zur Bearbeitungs-Positionierung
bei festliegendem oder gezielt bewegtem Balken 12 werden
also nicht die großen Massen des Roboters 31 selbst
bewegt und positioniert, sondern nur die dagegen kleine Masse des leichten
Spindelantriebs 33 an seinem Gelenkarm 32.
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So
kann erfindungsgemäß ein, bevorzugt zwischen einer
Messwalze 26 und einer Antriebswalze 23 eingespannt,
längsbewegbarer und positionierbarer, in den Freiraum einer
Maschinenzone 14 hinter einem Auflagebett 20 hineinragender
Balken 12 dort eine echte Ringsum-Feinbearbeitung mittels
wenigstens eines in dieser Maschinenzone 14 fest installierten
leichten Bearbeitungs-Roboters 31 erfahren, dessen Gelenkarm 32 nur
mit einem Spindelantrieb 33 für kleine Werkzeuge 34 ausgestattet
ist.
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- 11
- Abbundanlage
- 12
- Balken
(zwischen 23 und 26, 14 überbrückend)
- 13
- Säge
(in 14)
- 14
- Maschinenzone
(in 11 zwischen 20-20)
- 15
- Universalfräser
(als schweres Abbundaggregat in 14)
- 16
- Bohrwerk
(als schweres Abbundaggregat in 14)
- 17
- Einfödrdertisch
(vor 11)
- 18
- Ausfördertisch
(hinter 11)
- 19
- autarke
Rollenbahnen (in 17, 18)
- 20
- Auflagebett
(für 12 zwischen 14-14)
- 21
- schweres
Werkzeug (am Abbundaggregat bei 14)
- 22
- Antriebsband
(oberhalb 20, bei 23)
- 23
- Antriebswalze
(für 22)
- 24
- Spannwalze
(für 22)
- 25
- Messband
(oberhalb 20, für 26)
- 26
- Messwalze
(an 25 für 29–30)
- 27
- Spannwalze
(für 25)
- 28
- Antriebsmotor
(für 23)
- 29
- Datenverarbeitungsanlage
(für 26, 28)
- 30
- Regelschaltung
(für 28)
- 31
- Roboter
(in 14)
- 32
- Gelenkarm
(von 31)
- 33
- Spindelantrieb
(an 32 für 34)
- 34
- leichtes
Werkzeug (an 32)
- 35
- nachgiebiger
Antrieb (für 26 aus 28)
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
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Zitierte Patentliteratur
-
- - DE 4214057
A1 [0002]
- - DE 19516263 A1 [0003]
- - DE 19613774 C1 [0004]
- - DE 19920006 C2 [0005, 0012]
- - EP 0608746 B1 [0009]