DE19613774C1 - Timber beam working method for carpentry work - Google Patents

Abstract

The timber beams are cut to length, drilled, milled, etc. All cutting work is carried out by a swivelable water jet cutting head. The swivelable water jet cutting head is carried on a computer-controlled robot arm. The cutting head is positioned within the room.

Description

Die Erfindung betrifft ein Bearbeitungsverfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1, das üblicherweise auf einer Abbundanlage ausgeführt wird, wie sie etwa beschrieben ist in der DE 42 14 057 A1 der Anmelderin und detaillierter noch in Firmendruckschrift "SCHMIDLER Abbundanlagen - Qualität setzt Maßstäbe" (undatiert; erschienen 1994).The invention relates to a machining method according to the preamble of claim 1. which is usually carried out on a joinery machine, such as is described in DE 42 14 057 A1 of the applicant and in more detail in the company publication "SCHMIDLER joinery systems - quality sets standards" (undated; published in 1994).

Nicht um ein derartiges Verfahren handelt es sich, wenn gemäß DE 88 13 449 U1 zum Schneiden von flexiblen, reliefartigen Werkstücken, insbesondere von Formtelen aus kunst­ stoffdurchsetzten Faservliesstoffen wie Kraftfahrzeug-Innenverkleidungen, ein Roboterarm mit Flüssigkeitsstrahl-Düse eingesetzt wird. Gemäß der DE 41 20 613 A1 soll das Mitreißen eines Wasserstrahles in tangential mit mehrfacher Schallgeschwindigkeit anströmendem Gas einen selbstregulierenden Hochdrucktrennstrahlbeschleuniger erbringen, der in fast allen In­ dustriezweigen und im Bauwesen vom Trennen bis zum Aufarbeiten von Bauschutt und In­ dustrieschlacke, aber auch zum Reinigen von Gebäudefassaden und Behältern verwendbar ist, darunter auch zur Verkürzung der Zuschnittzeiten gestapelter Flächenmaterialien in der Leichtindustrie für Textil, Leder, Holz und zur Erhöhung der Fertigungsdökonomie für Kon­ turenschnitte aller Art.Such a method is not involved if, according to DE 88 13 449 U1 Cutting of flexible, relief-like workpieces, especially of shaped tele pieces made of art fabric-permeated nonwovens such as automotive interior linings, a robot arm is used with a liquid jet nozzle. According to DE 41 20 613 A1, the entrainment should of a water jet in gas flowing tangentially with multiple speed of sound provide a self-regulating high-pressure jet accelerator that can be used in almost all areas branches of industry and in construction from separating to refurbishing rubble and in industrial slag, but can also be used to clean building facades and containers is, including to shorten the cutting times of stacked surface materials in the Light industry for textiles, leather, wood and to increase the manufacturing economy for con door cuts of all kinds.

Aus solchem Stande sind ersichtlich keine Erkenntnisse bezüglich der Problematik der Installation und des Betriebes einer Abbundanlage herleitbar. Denn eine Abbundanlage dient der konstuktionsgerechten Profilierung von Balken für den zimmermannsmäßigen Holzbau; auf die in der Firmendruckschrift gezeigten Beispiele von dafür profilierten Holz­ balken-Enden wird verwieen. Üblicherweise weist eine Abbundanlage zwischen einer Ein­ förderrollenbahn und einer Ausförderrollenbahn eine Untertisch-Schwenkkappsäge etwa nach DE-PS 38 18 468 zum Ablängen bzw. Anschneiden nacheinander zugeführter Balken an ihren beiden Stirnenden auf. Daran schließt sich (in Balken-Vorschubichtung von der Anlieferung des zu bearbeitenden zur Ausgabe des bearbeitenden Balkens gesehen) eine Ma­ schinenzone an. Diese ist je nach der Ausstattung der Anlage mit je wenigstens einem ver­ schwenkbaren Bohrwerk und Fräsaggregat etwa nach DE 42 12 521 A1 für unterschiedliche Schnitte bestückt. Solche Werkzeugmaschinen werden dann jeweils individuell in Funktion gesetzt, nämlich ihre Werkzeughalter jeweils mit rotierendem Werkzeug etwa quer zur Bal­ ken-Längsachse am Balken entlang (in Sonderfällen auch durch ihn hindurch) vorgeschoben und wieder zurückgefahren, wenn der aktuell zu bearbeitende Balken im Zuge seines schritt­ weisen Transportes durch die Anlage gerade in der aktuellen Bearbeitungsposiotion maßhaltig festgelegt ist.From this state, there is no evidence regarding the problem the installation and operation of a joinery machine. Because a joinery machine serves the construction-oriented profiling of beams for the carpenter-like Timber construction; to the examples of profiled wood shown in the company brochure beam ends will be referenced. A joinery machine usually has a one conveyor roller conveyor and an outfeed roller conveyor an under-table swivel saw according to DE-PS 38 18 468 for cutting to length or cutting successively supplied beams at both ends. This is followed (in the bar feed direction from the  Delivery of the bar to be machined to output the bar being viewed) a Ma train zone. This is depending on the equipment of the system with at least one ver swiveling boring machine and milling unit according to DE 42 12 521 A1 for different Cuts stocked. Such machine tools will then function individually set, namely their tool holder each with a rotating tool approximately across the ball longitudinal axis along the beam (in special cases also through it) and moved back again when the bar currently being processed in the course of its step have transport through the system true to size in the current machining position is set.

Wegen der bei schneller Werkzeug-Bewegung auftretenden kinetischen Probleme hinsichtlich wechselnder aber stets reproduzierbar und präzise geforderter Einstellungen des Werkzeugs relativ zum Balken für die geforderten präzisen Schnitte können die Arbeitsrichtungen relativ zur Werkstück-Position (etwa zum für die Bearbeitung festgespannten Balken) in der Praxis nicht so rasch bzw. um so große Einstellwege bewegt werden, wie es für komplizierte Schnitt­ te in einer direkt aus einer CAD-Vorlage der Holzkonstruktion heraus rechnergesteuerten flexiblen Großserienfertigung wünschenswert wäre.Because of the kinetic problems associated with fast tool movement changing but always reproducible and precisely required tool settings Working directions can be relative to the bar for the required precise cuts to the workpiece position (e.g. the beam clamped for machining) in practice not be moved as quickly or as large adjustment paths as it is for complicated cuts in a computer-controlled one directly from a CAD template of the wooden construction flexible mass production would be desirable.

Problematisch beim Einatz von herkömmlichen Abbundanlagen oben genannter Art ande­ rerseits sind deren große Abmessungen in Balken-Vorschubrichtung. Vorhandene Werkhal­ len reichen oft nicht zur nachträglichen Aufnahme der kompletten Anlage aus, so daß (ge­ nehmigungsrechtlich ohnehin problematiche) Anbauten erforderlich werden, wenn nicht Anfang bzw. Ende einer nachträglichen zu installierenden Abbundanlag im Freien der zerstö­ rerischen Witterung ausgesetzt bleiben sollen, was auch ihrer geforderten Standdauer und Bearbeitungs-Präzision abträglich ist. Zwar ist in der Praxis üblich, eine auf die erwähnte Maschinenzone noch folgende Hobelstrecke parallel zur Maschinenzone aufzustellen und dann einen zusätzlichen Querförderer, für die Transportverbindung zwischen den beiden Teilstrecken unter Umkehr der Balkenbewegungsrichtung einzusetzen. Aber jeder Förderer für sich muß wieder mindestens die Länge des längsten zu bearbeitenden Balkens (in der Praxis typischerweise bis zu acht Metern Länge) aufweisen, und die Gruppierung aus Säge samt Maschinenzone (mit Ihren aufeinanderfolgenden Bohr- und Fräswerken) mißt gewöhn­ lich auch noch einmal knapp zehn Meter. So erreicht eine herkömmliche Abbundanlage selbst bei Umlenkung einer parallel verlaufenden Hobelstrecke eine Baulänge von netto fast 30 Metern.Problematic when using conventional joinery systems of the type mentioned above on the other hand, their large dimensions are in the beam feed direction. Existing Werkhal len are often not sufficient for the subsequent recording of the complete system, so that (ge problematic) attachments are required if not Start or end of a subsequent joinery system to be installed outdoors exposed to adverse weather conditions, whatever their required service life and Machining precision is detrimental. In practice, one is common to the one mentioned Set up the following planing section parallel to the machine zone and then an additional cross conveyor for the transport connection between the two Use sections while reversing the direction of beam movement. But every sponsor for itself at least the length of the longest bar to be processed (in the Practice typically up to eight meters in length), and the grouping from saw including the machine zone (with your successive boring and milling machines) Another ten meters. This is how a conventional joinery machine achieves  Even if a parallel planing section is deflected, the overall length is net almost 30 meters.

Im Hinblick auf diese Erkenntnisse liegt vorliegender Erfindung die Problemstellung zugrun­ de, ein Verfahren zum Bearbeiten von Holzbalken dahingehend zu schaffen, daß sich auch komplizierte Schnitte (nämlich insbesondere solche, die sich aus aufeinanderfolgenden Teil­ schnitten unterschiedlicher Orientierungen zusammensetzen) mit einem leichten und flexibel einsetzbaren Werkzeug von relativ geringen Installations-Platzbedarf am Arbeitsort aus­ führen lassen.In view of these findings, the present invention addresses the problem de to create a method for working wooden beams in such a way that complicated cuts (namely especially those that consist of successive part cuts with different orientations) with a light and flexible usable tool from a relatively small installation space requirement at the place of work let lead.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Schnitte statt durch rotierend schneidende Werkzeug (wie Sägen und Fräsen) mit ihren schweren Antrieben und Wech­ selschaltern nun mittels eines Hochdruck-Wasserstrahles erfolgen, der von einer ver­ gleichsweise sehr kleinen und leichten Düse geliefert wird, die ihrerseits mittels eines computer­ gesteuerten Mehrachsen-Rotorarmes gehaltert und demgemäß den aktuellen Schnittvorgaben räumlich verschwenkt wird, wie durch die im Anspruch 1 gennannten wichtigsten Merkmale charakterisiert.This object is achieved in that the cuts instead of rotating cutting tools (such as sawing and milling) with their heavy drives and replacements sel switch now done by means of a high pressure water jet, which ver equally very small and light nozzle is supplied, which in turn by means of a computer controlled multi-axis rotor arm and therefore the current cutting specifications is spatially pivoted, as by the main features mentioned in claim 1 characterized.

Düsen für Hochdruck-Wasserschneidstrahlen sind zwar als solche, längs vorgegebener Bah­ nen über flächiges Schnittmaterial geführt, als Schneidköpfe in Koordinaten-Flachbettanlagen zum Trennen von Blechen und zum Konturenschneiden in harten, porösen Platten aus Glas oder Marmor (hierfür mit Erodier-Pulver als Zuschlag zum Wasser) im industriellen Einsatz. Auch zum Schneiden extrem weicher bzw. nachgiebiger Materialien wie dünner Textilien oder leichter Schaumstoffblöcke benutzt man Wasserstrahlen. Die Anwendung dieser an sich bekannten Hohdruck-Wasserstrahltechnik im konstruktiven Holzbau mit seinen räumlich kompliziert gegeneinander versetzen unmd einander durchdringenden Schnittflächen erscheint aber auf den ersten Blick abwegig; sie ermöglicht jedoch - neben den bereits genannten, einfacheren Holzbearbeitungswerkzeugen - überaus große Zusatznutzen, da die im holzverarbei­ tenden Gewebe latente Gefahr einer Verpuffung des neben den Spänen allzu reichlich anfal­ lenden Holzmehls zuverlässig gebannt ist, wenn es gleich an der Enstehunsstelle benetzt wird. Feuchtes Holz neigt auch weniger zu aufgesplitterten Bearbeitungskanten, als die me­ chanische (herkömmliche) Bearbeitung an abgelagerten Bauholz. Und die räum­ liche Verschwenkung sowie präzise, reproduzierbare Orientierung einer am Robotor-ge­ lenkarm gehalterten Strahldüse mit ihrer druckfesten Schlauchzuführung wirft in der appara­ tiven Praxis keine nennenswerten kinetischen Probleme auf.Nozzles for high-pressure water cutting jets are as such, along the given Bah over flat cutting material, as cutting heads in coordinate flatbed systems for cutting metal sheets and for contour cutting in hard, porous glass plates or marble (for this purpose with eroding powder as an additive to water) in industrial use. Also for cutting extremely soft or resilient materials such as thin textiles or light foam blocks, water jets are used. The application of this in itself well-known high pressure water jet technology in structural timber construction with its spatial complexly offset and intersecting cut surfaces appear but absurd at first glance; However, in addition to the simpler woodworking tools already mentioned, it enables extremely great additional benefits, since they are used in wood processing tending tissue latent danger of deflagration of what is too abundant besides the chips wood flour is reliably banned if it wets at the point of origin becomes. Moist wood is also less prone to splintered edges than me Chinese (conventional) processing on deposited lumber. And the room swiveling and precise, reproducible orientation of a robot  the jet nozzle with its pressure-resistant hose feed throws in the appara practice has no significant kinetic problems.

Vor allem aber eröffnet die platzparende und präzisionssteigernde Möglich­ keit, schließlich praktisch alle Bearbeitungsmaschinen, die (seitlich oder zentral) über seine gesamte Stärke durch den Balken hindurch wirken, zu ersetzen durch (wenigstens) einen einzigen Gelenkarm-Robotor mit einer Hochdruckdüse zum richtbaren Ausbringen eines Schneidstrahls gegen den Balken. Das erspart den Einbauraum für die Säge und für praktisch alle Fräser und Bohrer, nämlich mit Ausnahme we­ nigstens einer Werkzeugmaschine zum Einbringen von nicht den Balken-Querschnitt zentral oder seitlich durchgringenden Sack­ profilen und der folgenden Rollenbahn der Längenbedarf für die Aufstellung einer Abbundanlage um gut zwei Drittel auf die Größenordnung der Installationsanlage für eine Durchlauf-Hobelstation (typisch knapp drei Meter). Dabei kann der Mehrach­ sen-Robotorarm, der die Strahldüse für den erodierenden Schneidvorgang in Position und in die aktuell zutreffende Neigung (gegenüber dem Balken) für die vorgegebene Ablängung und Profilierung bringt, nacheinander an verschiedene Orte längs des zur Bearbeitung eingespannten Balkens bewegt werden. Das eröffnet die zeitsparende und maßgenauere Bearbeitung unter­ schiedlicher Profile an verschiedenen Stellen des bereitge­ stellten Balken, also nun ohne den Balken zwischendurch lösen, relativ zur Holzbearbeitungseinrichtung (Säge, Bohrer oder Fräser) in Längsrichtung vortransportieren und dann für den nächsten Bearbeitungsvorgang mit derselben oder der nächsten Werkzeug­ maschine erst wieder neu maßgerecht festspannen zu müssen.Above all, however, the space-saving and precision-increasing possibilities open up Finally, practically all machine tools that move (laterally or centrally) over its full strength through the beam, to be replaced by (at least) one single articulated arm robot with a high pressure nozzle for the directional application of a Cutting beam against the beam. This saves the installation space for the saw and for practical all milling cutters and drills, with the exception of we  at least one machine tool for the introduction of not the Cross-section of the bar, central or lateral sack profiles and the following roller conveyor the length requirement for the installation of a joinery machine by a good two thirds on the Size of the installation system for a continuous planing station (typically just under three meters). The Mehrach robotic arm, which is the jet nozzle for the eroding Cutting process in position and in the currently applicable inclination (opposite the bar) for the given cut and Profiling brings one after the other to different places along of the beam clamped for processing. The opens up the time-saving and more precise machining under different profiles in different places of the ready placed bars, so now solve without the bar in between, relative to the woodworking equipment (saw, drill or milling cutter) advance in the longitudinal direction and then for the next one Machining process with the same or the next tool only need to re-tighten the machine to size.

So ist infolge erfindungsgemäßen Ersatzes der Säge und/oder von Fräs- bzw. Bohraggregaten nicht nur der knappe Raum in einer Maschinenhalle besser benutzt, sondern zugleich kann an appara­ tivem Aufwand für das explosionssichere Absaugen und Einlagern des brisanten Holzmehles eingespart werden; ganz abgesehen davon, daß die Bearbeitung genaue und schneller wird, weil der Balken nicht ehr so häufig relativ zu einer Bearbeitungssta­ tion verfahren werden muß, sondern nun ein Wasserstrahl- Schneidkopf mittels robotorgesteuerten Gelenkarme an den ver- schiedenen Bearbeitungspositionen längs des festgesetzten Bal­ kens nacheinander jeweils höchst präzise und mit hervorragender Reproduzierbarkeit schnittgerecht positioniert und orientiert werden kann.So is due to replacement of the saw and / or of the invention Milling and drilling units are not just the limited space in one Machine hall better used, but at the same time can appara tive effort for explosion-proof suction and storage the explosive wood flour can be saved; not to mention that the processing becomes more precise and faster because of the Beams not so often relative to a machining status tion must be moved, but now a water jet Cutting head by means of robot-controlled articulated arms on the different machining positions along the set ball kens one after the other with the greatest precision and with excellent results Reproducibility positioned and oriented according to the cut can be.

Claims (2)

1. Verfahren zum Bearbeiten von Holzbalken für den zimmermannsmäßigfen Holzbau mit den Arbeitsschritten wie Ablängen, Anschneiden, Bohren und/oder Fräsen, dadurch gekennzeichnet, daß die Holzbalken unter Verwendung eines räumlich verschwenkbaren Was­ serstrahl-Schneidkopfes bearbeitet werden, der von einem computergesteuerten Robotorarm geführt wird.1. Process for processing wooden beams for carpentry timber construction with the steps such as cutting, cutting, drilling and / or milling, characterized in that the wooden beams are processed using a spatially pivotable water jet cutting head, which is guided by a computer-controlled robot arm . 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schneidkopf im Raum positioniert ist.2. The method according to claim 1, characterized in that the cutting head in space is positioned.