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Die
Erfindung betrifft eine Bearbeitungseinrichtung mit den Merkmalen
im Oberbegriff des Hauptanspruchs.
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Aus
der Praxis ist es bei der Fertigung von Holzteilen mit qualitativ
hochwertigen Oberflächen, z. B. Parkettdielen, bekannt,
die Holzteile einer Qualitätsprüfung zu unterziehen
und bei Bedarf nachzubearbeiten. Dies erfolgt von Hand, wobei Astlöcher,
Risse und dgl. andere Fehlstellen ausgebessert und ggf. mit einem
Spachtelkitt gefüllt werden. Diese Nachbesserungsarbeiten
sind in der Qualität manchmal ungleichmäßig.
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Die
US 4,614,555 A befasst
sich mit der Herstellung von furnierten Platten, die mehrlagig aufeinander
gelegt und gepresst werden. Anschließend wird die Furnieroberfläche
gescannt, wobei evtl. Fehlstellen mit einem ersten robotergeführten
Werkzeug ausgefräst und mit einem nachfolgenden robotergeführten
Werkzeug mit einem pastösen Ausbesserungsmaterial gefüllt
werden. Dieses Material ist ein Mehrkomponentenwerkstoff, der in
einer externen Mischeinrichtung vorbereitet und dem Füllwerkzeug
am Roboter fertig abgemischt zugeführt wird. Die Einfüllmenge
wird nach dem vermessenen Defektstellenvolumen dosiert. In einer
nachfolgenden Station werden die Bretter gesägt oder geschliffen, wobei
beim Schleifen auch evtl. Überstände von Füllmaterial
abgetragen werden.
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Aus
der
DE 40 19 744 C2 ist
eine Reparatureinrichtung für aus Faserverbundwerkstoffen
bestehende Kunststoffbauteile bekannt. Zur Reparatur von ermittelten
Defektstellen wird die Fehlstelle mit einer vorgeschalteten Fräs-
und Schleifeinrichtung vorbereitet und dann ein fertiger Zuschnitt
aus einem geeigneten Faserverbundwerkmaterial in die Fehlstelle eingepasst.
Anschließend wird mit einer Einspritzeinheit ein aus mehreren
abgemischten Komponenten bestehendes Harzgemisch aufgetragen. Hierdurch wird
der vorher eingelegte Zuschnitt getränkt und mit dem Grundmaterial
verbunden.
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Es
ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, derartige Nachbearbeitungen
zu verbessern.
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Die
Erfindung löst diese Aufgabe mit den Merkmalen im Hauptanspruch.
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Die
beanspruchte Bearbeitungseinrichtung hat den Vorteil, dass eine
dauerhafte, hochwertige und reproduzierbare Qualität der
Nachbearbeitung, insbesondere der Spachtelung von vertieften Fehlstellen,
erreicht werden kann. Dies ist mit einer hohen Geschwindigkeit und
Präzision durchführbar. Außerdem ist
die beanspruchte Bearbeitungstechnik hochflexibel und lässt
sich auf unterschiedlichste Werkstücke und Arten von Fehlstellen
und/oder Vertiefungen einstellen. Die beanspruchte Bearbeitungstechnik
erlaubt außerdem eine sichere Erfassung und zielgerichtete
Nachbearbeitung aller vorhandenen Fehlstellen und/oder Vertiefungen.
Es ist außerdem möglich, besonders störende
Fehlstellen, z. B. unerwünschte Astlöcher oder
dgl. in einer Vorbehandlung zu entfernen, insbesondere abzutragen,
und die entstandene Vertiefung anschließend mit einem geeigneten
Fluidmaterial auszufüllen.
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Die
erfindungsgemäße Bearbeitungstechnik erlaubt es,
nach Bearbeitungen, insbesondere Ausbesserungen oder Spachtelarbeiten
so exakt auszuführen, dass sie am Werkstück anschließend
nicht oder kaum mehr sichtbar sind. Insbesondere kann eine Angleichung
an die qualitativ hochwertige Werkstückumgebung erreicht
werden.
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Weitere
Vorteile liegen in einer optimalen Ausnutzung der zum Verfüllen
von Vertiefungen eingesetzten pastösen oder flüssigen
Füllmasse. Die Vertiefungen werden optimal ausgefüllt,
wobei das Fluidmaterial sicher verankert wird und außerdem auch
Hinterschneidungen erreichen und ausfüllen kann.
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Durch
das Führen des Bearbeitungswerkzeugs mittels einer Handhabungseinrichtung,
insbesondere eines Manipulators oder Roboters, können höhere
Lasten als bei manuellen Nachbesserungsarbeiten aufgenommen und
bewegt werden. Hierdurch ist es möglich, die Auftragvorrichtung
technisch aufwändiger zu gestalten und mit mehr Komponenten-Fluidmaterialien
zu arbeiten. Ein Spachtelkitt oder dgl. kann z. B. als Zweikomponenten-
oder Dreikomponentenmasse ausgestaltet sein, wobei die Komponenten
erst kurz vor dem Auftrag zusammengebracht und gemischt werden.
In den Arbeitspausen können die einzelnen Komponenten sicher
und luftdicht abgeschlossen werden. Überschussverbräuche,
Verschmutzungen und Verklebungen am Werkzeug und dgl. können
vermieden werden. Außerdem ergibt sich eine höhere
zeitliche Flexibilität für die Durchführung
der Nachbearbeitungs- und Füllarbeiten. Dies bringt insbesondere
Vorteile gegenüber der bislang üblichen manuellen
Technik, bei der mehr Komponenten-Massen vorab angemischt und dann
innerhalb einer vorgegebenen Zeitspanne verarbeitet werden mussten.
Dabei konnte die Aushärtung z. T. schon soweit fortgeschritten
sein, dass eine Verarbeitung nicht mehr mit ausreichender Qualität
möglich war. All dies lässt sich mit der bedarfs- und
auftragsgerechten Anmischung oder Verbindung der verschiedenen Materialkomponenten
vermeiden.
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Die
erfindungsgemäße Bearbeitungstechnik ist auch
hochflexibel. Insbesondere können die eingesetzten Materialien
bei Bedarf schnell gewechselt werden. Auch ein Wechsel der Bearbeitungswerkzeuge
oder der Werkzeugteile ist möglich, was vollautomatisch
geschehen kann. Hierdurch reduzieren sich die Umrüstzeiten
auf ein Minimum. Dies erlaubt auf der anderen Seite eine höhere
Flexibilität bei einem Wechsel von Werkstücken,
die sich z. B. in der Holzart oder Farbe unterscheiden können.
Die Werkstückchargen können relativ klein sein
und schnell gewechselt werden. Auch eine Farbanpassung der Fluidmaterialien
bzw. Füllmassen an die vorhandene Werkstückumgebung
ist mit hoher Qualität möglich. Insbesondere lässt
sich die Flexibilität in Auswahl und Einsatz des Fluid-
oder Füllmaterials erhöhen und verbessern.
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In
den Unteransprüchen sind weitere vorteilhafte Ausgestaltungen
der Erfindung angegeben.
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Die
Erfindung ist in den Zeichnungen beispielsweise und schematisch
dargestellt. Im einzelnen zeigen:
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1:
eine Bearbeitungsstation mit einer Bearbeitungseinrichtung für
Holzteile in Draufsicht,
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2:
eine Seitenansicht der Bearbeitungsstation von 1,
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3:
eine abgebrochene Seitenansicht eines Teils der Bearbeitungseinrichtung
gemäß Pfeil III von 1,
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4:
eine abgebrochene und vergrößerte Draufsicht auf
die Arbeitsstelle mit der Bearbeitungseinrichtung,
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5:
eine perspektivische Ansicht eines Bearbeitungswerkzeugs,
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6 und 7:
verschiedene geklappte Seiten- und Stirnansichten des Bearbeitungswerkzeugs,
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8 bis 10:
verschiedene Betriebsstellungen des Bearbeitungswerkzeugs und
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11:
eine abgebrochene perspektivische Ansicht einer Reinigungseinrichtung.
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Die
Erfindung betrifft eine Bearbeitungseinrichtung (2) und
ein Bearbeitungsverfahren für Werkstücke (3).
Die Erfindung betrifft ferner eine Bearbeitungsstation (1),
die mit mindestens einer solchen Bearbeitungseinrichtung (2)
ausgerüstet ist.
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Die
Werkstücke (3) können von beliebiger Art,
Form und Größe sein und aus beliebigen Materialien
bestehen. Im gezeigten Ausführungsbeispiel handelt es sich
um Werkstücke (3) aus einem natürlich
gewachsenen Material, insbesondere Holz. Alternativ können
die Werkstücke (3) aus beliebig anderen Werkstoffen,
insbesondere anderen Naturstoffen, Kunststoffen, Metallen, Steinen
oder dgl. bestehen. Auch Verbundwerkstoffe sind möglich.
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Die
Werkstücke (3) haben zumindest eine sichtbare
Oberfläche (4), für die in vielen Fällen
eine hohe Oberflächengüte verlangt wird. Letzteres
kann auch bei nicht sichtbaren Oberflächen der Fall sein. Bei
vielen Werkstoffen, insbesondere Holz oder anderen natürlichen
Stoffen, gibt es jedoch Fehlstellen (5) in der Oberfläche
(4). Dies können z. B. Risse, ausgebrochene Aststellen,
Harzgallen oder dgl. sein. Diese Fehlstellen (5) sollen
mit dem Bearbeitungsverfahren und der Bearbeitungseinrichtung (2)
nachbearbeitet und insbesondere ausgebessert werden. Dies ist auf
verschiedene Weise möglich.
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Zum
einen werden Vertiefungen an Fehlstellen (5), z. B. Risse
oder dgl., mit einem Fluidmaterial (10) ausgefüllt.
Das Fluidmaterial (10) kann in der Farbe und Erscheinungsform
an die umgebenden Werkstückbereiche angepasst sein. Andererseits können
Fehlstellen (5), die z. B. in Aststellen bestehen, entfernt
werden, was durch einen Materialabtrag geschehen kann. Die hierdurch
entstehenden Vertiefungen werden anschließend in der vorerwähnten
Weise mit der Fluidmasse (10) befüllt. Am nachbearbeiteten
Werkstück (3) sind die ausgebesserten Fehlstellungen
(5) nicht mehr sichtbar oder zumindest kaum noch wahrnehmbar.
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Im
gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Werkstücke
(3) Parkettdielen aus Holz, die in mehreren Streifen mit
gegenseitigem Abstand auf einem hölzernen Trägermaterial
in einem Mehrschichtaufbau angeordnet sind. Die im Einbauzustand
des Parketts sichtbare Oberfläche (4) liegt oben
und kann ein oder mehrere der genannten Fehlstellen (5)
aufweisen. 1 und 4 zeigen
diese Werkstückanordnung und die Fehlstellen (5).
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Alternativ
können die Werkstücke (3) anderer Holzteile,
z. B. Möbel- oder Holzbauplatten oder dgl. sein. Es kann
sich um Holzteile mit natürlich gewachsener Struktur, insbesondere
um massive Bretter oder dgl. handeln. Alternativ können
auch verleimte Holzspanplatten, furnierte Platten oder Bretter oder
dgl. nachbearbeitet werden. Ferner ist es möglich, Metall-
oder Kunststoffteile oder auch Steinplatten etc. in der nachfolgend
beschriebenen Weise nachzubearbeiten und vorhandene Fehlstellen,
insbesondere Löcher oder andere Vertiefungen auszubessern.
Dies können bei Metallteilen z. B. Lunker sein. Bei Steinplatten
können Ausbrüche vorhanden sein. Die Werkstücke
(3) müssen keine Platten-, Leisten- oder Brettform
mit ebenen Oberflächen (4) haben. Sie können
jede andere Form haben und insbesondere gewölbte und auch
ungleichmäßige Konturen besitzen.
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Das
Fluidmaterial (10) kann von unterschiedlicher Art sein.
Es kann insbesondere flüssig, pastös oder granuliert
bzw. pulverisiert sein. Das Fluidmaterial (10) kann dadurch
in eine Vertiefung eingebracht werden und passt sich den dortigen
Konturen an. Es kann auch in hinterschnittene Vertiefungsbereiche gelangen,
insbesondere fließen.
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Das
Fluidmaterial (10) kann eine fließfähige Füllmasse
sein, die aus einer oder mehreren Komponenten besteht und die ggf.
auch eine wählbare Farbe hat. Im gezeigten Ausführungsbeispiel
der Holzteilnachbearbeitung handelt es sich um einen Spachtelkitt,
der aus einer, zwei, drei oder mehr Komponenten besteht. Bei Mehrkomponenten-Materialien
wird der Grundmasse z. B. ein Härter und auch eine Farbe oder
eine Pigmentierung zugegeben und vermischt. Das Fluidmaterial (10)
kann für die sichere Fixierung und Verankerung in der Fehlstelle
(5) aushärtbar sein, wobei die verschiedenen Komponenten
miteinander nach der Vermischung reagieren.
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Für
die Bearbeitung, insbesondere Nachbearbeitung oder Ausbesserung
der Werkstücke (3) ist eine Bearbeitungseinrichtung
(2) vorgesehen. Diese kann Bestandteil einer Bearbeitungsstation
(1) sein, wie sie in 1 bis 4 dargestellt
ist. In der Bearbeitungsstation (1) können auch
mehrere Bearbeitungseinrichtungen (2) oder deren Komponenten
angeordnet sein. Die in 1 und 2 gezeigte
Bearbeitungsstation (1) weist eine Bearbeitungseinrichtung
(2) und eine Transporteinrichtung (37) für
die vorgenannten Werkstücke (3) in Form von Parkettdielen
auf.
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Die
Bearbeitungseinrichtung (2) weist eine Erfassungseinrichtung
(6) für die Fehlstellen (5) und eine
Handhabungseinrichtung (7) mit einem Bearbeitungswerkzeug
(8) zum Bearbeiten der Fehlstellen (5) auf. Ferner
weist die Bearbeitungseinrichtung (2) eine Steuerung (14)
auf. Die Erfassungseinrichtung (6) ist im gezeigten Ausführungsbeispiel örtlich
getrennt von der Handhabungseinrichtung (7) und dem Bearbeitungswerkzeug
(8) angeordnet. Sie kann sich alternativ an anderer Stelle
und insbesondere an der Handhabungseinrichtung (7) oder
dem Bearbeitungswerkzeug (8) befinden.
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Mit
der Erfassungseinrichtung (6) werden die Fehlstellen (5)
mit ihren bearbeitungsrelevanten Eigenschaften erfasst. Dies können
insbesondere die Lage, Form und Größe der einen
oder mehreren vorhandenen Fehlstellen (5) sein. Die Erfassungseinrichtung
(6) weist hierfür eine geeignete Messeinrichtung
(16) zum vorzugsweise mehrdimensionalen Erfassen dieser
Eigenschaften auf. Im gezeigten Ausführungsbeispiel bildet
die Erfassungseinrichtung (6) ein Portal, unter dem die
plattenförmigen Werkstücke (3) hindurch
bewegt werden, wobei ihre Oberfläche (4) mit der
Messeinrichtung (16) in geeigneter Weise, z. B. optisch,
abgetastet wird. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist die
Messeinrichtung (16) als optischer 3D-Scanner ausgebildet.
Mit der Messeinrichtung (16) wird insbesondere das Volumen
der Fehlstelle (5) bzw. deren Vertiefung ermittelt und
danach das erforderliche Volumen des Fluidmaterials (10) berechnet.
Dies kann in der Erfassungseinrichtung (6) oder in der
angeschlossenen Steuerung (14) geschehen. An die Steuerung
(14) wird auch die Form, Lage und Größe
der Fehlstelle (5) mit Bezug auf eine Werkstückreferenz,
z. B. der äußere Umriss, ein Eckbereich, eine
Markierung oder dgl. des Werkstücks (3) ermittelt
und gspeichert.
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Insbesondere
wird bei länglichen Fehlstellen (5), z. B. Rissen,
die Länge und Richtung erfasst. Anhand der mit der Erfassungseinrichtung
(6) aufgenommenen oder ermittelten Daten wird die Handhabungseinrichtung
(7) mit dem Bearbeitungswerkzeug (8) gesteuert.
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Die
Handhabungseinrichtung (7) kann eine oder mehrere Bewegungsachsen
haben. Vorzugsweise ist sie als mehrachsig beweglicher Manipulator (17)
ausgebildet. Dies kann z. B. der in 1 bis 4 gezeigte
vierachsige Gelenkarmroboter sein. Dieser kann auch sechs oder mehr
Achsen haben, ggf. in Form von Zusatzachsen. Die Handhabungseinrichtung
(7) bzw. der Manipulator (17) kann rotatorische
und/oder translatorische Bewegungsachsen in beliebig geeigneter
Zahl und Kombination haben.
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Am
Abtriebsende hat der Manipulator (17) eine Hand oder Roboterhand
(18), an der ein Bearbeitungswerkzeug (8) fest
oder lösbar angeordnet ist. Auch hier kann eine Zusatzachse
zwischengeschaltet sein. In den gezeigten Ausführungsbeispielen
ist an dieser Schnittstelle eine Wechselkupplung (45) vorhanden,
mit der Manipulator (17) das Bearbeitungswerkzeug (8)
selbsttätig aufnehmen und abgeben sowie wechseln kann.
Im Arbeitsbereich des Manipulators (17) kann mindestens
ein Magazin (9) angeordnet sein. Dieses nimmt z. B. mehrere
verschiedene Bearbeitungswerkzeuge (8) auf.
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In
der gezeigten Ausführungsform besteht die Handhabungseinrichtung
(7) aus einem einzelnen Manipulator (17), der
ein einzelnes Bearbeitungswerkzeug (8) trägt,
welches alle Nachbearbeitungsfunktionen ausführt. Alternativ
kann die Handhabungseinrichtung (7) mehrere Manipulatoren
(17) aufweisen, die gleichartige Bearbeitungswerkzeuge (8)
mit voller Funktionalität tragen, die gemeinsam ein Werkstück
(3) bearbeiten. Ferner ist es möglich, die Bearbeitungsfunktionen
auf mehrere entsprechend angepasste Bearbeitungswerkzeuge (8)
zu verteilen und diese an mehreren Manipulatoren (17) anzuordnen,
die dann im Verbund und in gegenseitiger Ergänzung arbeiten.
Die Nachbearbeitung kann an einer Arbeitsstelle (15) oder
verteilt an mehreren Arbeitsstellen (15) erfolgen.
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Die
Bearbeitungseinrichtung (2) kann ferner eine Vorbehandlungseinrichtung
(12) und/oder eine Nachbehandlungseinrichtung (13)
aufweisen. Ferner kann eine Reinigungseinrichtung (11)
im Arbeitsbereich der Handhabungseinrichtung (7) angeordnet sein.
Die Vor- und Nachbehandlungseinrichtungen (12, 13)
können örtlich getrennt von der Handhabungseinrichtung
(7) und dem Bearbeitungswerkzeug (8) angeordnet
sein, wie dies 1 schematisch verdeutlicht.
Sie können alternativ an der Handhabungseinrichtung (7)
und insbesondere an einem Bearbeitungswerkzeug (8) angeordnet
sein oder ein solches im vorgenannten aufgegliederten Werkzeug- und
Roboterverbund bilden.
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Im
gezeigten Ausführungsbeispiel von 1 ist die
Vorbehandlungseinrichtung (12) in Förderrichtung
(43) der Werkstücke (3) vor der Arbeitsstelle (15)
und dem Bearbeitungswerkzeug (8) angeordnet. Sie besteht
z. B. aus einem Portal mit einer oder mehreren Bewegungsachsen,
in dem ein Fräser oder ein anderes Vorbehandlungsorgan
beweglich angeordnet ist. Mit einem rotierenden Fräser
können z. B. optisch störende Fehlstellen (5),
z. B. Astausbrüche oder dgl. entfernt und insbesondere
abgetragen werden, wobei ggf. Vertiefungen entstehen, die anschließend
mit dem Fluidmaterial (10) aufgefüllt werden. Alternativ
oder zusätzlich sind andere Vorbehandlungsprozesse möglich,
z. B. ein Trocknen, Reinigen, chemisches Vorbehandeln der Fehlstellen
(5) oder anderer Teile des Werkstücks (3)
oder dgl. möglich.
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Die
Nachbehandlungseinrichtung (13) kann in Förderrichtung
(43) hinter der Arbeitsstelle (15) angeordnet
sein. Hier können ein oder mehrere Nachbearbeitungsprozesse
durchgeführt werden. Die Nachbehandlungseinrichtung (13)
kann insbesondere eine Aushärteeinrichtung für
eine aus ggf. mehreren Komponenten bestehende Fluidmasse (10)
sein. Die Aushärtung kann z. B. mit UV-Licht, Ultraschall, Heißluft,
Infrarotstrahlung oder dgl. geschehen. Andere Nachbehandlungsprozesse
können ein Aufbringen eines Überzugs, eine Nachvergütung
der Oberfläche oder dgl. sein.
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Das
Bearbeitungswerkzeug (8) ist in 5 bis 9 in
seinen Einzelheiten und Funktionen dargestellt. Hierbei wird ein
vollfunktionales Bearbeitungswerkzeug (8) gezeigt. Entsprechend
der vorgenannten Abwandlung können die vorgenannten Einzelfunktionen
oder Werkzeugkomponenten auch auf mehrere verschiedene Bearbeitungswerkzeuge
(8) in entsprechend abgespeckter Version verteilt werden.
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In
der gezeigten Ausführung weist das Bearbeitungswerkzeug
(8) ein Gestell (20), z. B. in Form einer Montageplatte,
auf, welches einen Anschluss (21) für die Verbindung
mit der Handhabungseinrichtung (7) und insbesondere mit
deren Roboterhand (18) aufweist. Wie 6 verdeutlicht,
kann zwischen dem Anschluss (21) und der Hand (18)
eine automatische Wechselkupplung (45) angeordnet sein.
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Das
Bearbeitungswerkzeug (8) weist eine Auftrageinrichtung
(22) für das Füllmaterial (10)
auf. Sie kann ferner eine Prüfeinrichtung (26)
besitzen, mit der nach dem Auftrag der Fluidmasse (10)
das Ergebnis der Nachbearbeitung überprüft wird.
Das Bearbeitungswerkzeug (8) und seine Komponenten sind
ebenfalls an die Steuerung (14) angeschlossen. Die Steuerung
(14) kann z. B. eine Robotersteuerung sein, von der außer
dem Manipulator (17) auch alle anderen Komponenten der
Bearbeitungseinrichtung (2) gesteuert werden, z. B. auch
die Vor- und Nachbehandlungseinrichtung (12, 13)
und die Reinigungseinrichtung (11). Die Robotersteuerung
kann hierfür mehrere Ansteuerungsmöglichkeiten
für Zusatzachsen haben.
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Die
Auftrageinrichtung (22) weist eine Fülleinrichtung
(23) zum dosierten Einbringen des Fluidmaterials (10)
in die Vertiefung an der Fehlstelle (5) auf. Die Auftrageinrichtung
(22) kann ferner eine Verdichtungseinrichtung (24)
für das Einpressen und Verdichten des Fluidmaterials (10)
in der Fehlstelle (5) aufweisen. Sie kann ferner eine Ausgleichseinrichtung
(25) aufweisen, mit der evtl. Überschüsse
an Fluidmaterial (10) entfernt werden. Die Ausgleichseinrichtung
(25) kann eine Abzieheinrichtung sein. Sie sorgt außerdem
für eine gleichmäßige Oberflächenbeschaffenheit
und eine Anpassung der Füllmaterialoberfläche
an die angrenzende Werkstückumgebung.
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Die
Auftrageinrichtung (22) kann unterschiedlich ausgebildet
sein. Die vorgenannten Funktionen und Einrichtungen (23, 24, 25)
können getrennt voneinander am Bearbeitungswerkzeug (8) angeordnet
sein und befinden sich z. B. gemäß der gezeigten
Ausführungsform in einer Reihe hintereinander am Gestell
(20), wobei sie in der Reihe fluchten können.
Die Reihenanordnung ist z. B. längs Gestellachse oder einer
Vorschubrichtung (19) ausgerichtet, entlang derer die Handhabungseinrichtung
(7) das Bearbeitungswerkzeug (8) während
des Bearbeitungsprozesses bewegt.
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Die
Fülleinrichtung (23) kann je nach Art des gewählten
Fluidmaterials (10) in geeigneter Weise konstruktiv ausgebildet
sein. Dies hängt auch davon ab, aus wie vielen Komponenten
das Fluidmaterial (10) besteht. Die Fülleinrichtung
(23) kann ferner die Abgabe von mehreren unterschiedlichen
Fluidmaterialien (10) ermöglichen und hat hierfür
z. B. gemäß 5 bis 7 mehrere,
z. B. zwei, Auftrageköpfe. Die Fülleinrichtung
(23) besitzt mindestens ein Auftragorgan (27),
z. B. in Form einer Auftragdüse, für das Fluidmaterial
(10), das am ortsfest oder beweglich Gestell (20)
angeordnet ist. Bei der gezeigten Mehrfachanordnung von Auftrageköpfen
sind entsprechend mehrere Auftragorgane (27) vorhanden. Sie
erstrecken sich vom plattenförmigen Gestell (20) z.
B. senkrecht nach unten und sind auf der dem Anschluss (21)
gegenüberliegenden Seite angeordnet.
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Die
Fülleinrichtung (23) weist ferner mindestens eine
Dosiereinrichtung (28) und mindestens eine Materialversorgung
(30) für das Fluidmaterial (10) auf.
Wenn das Fluidmaterial (10) aus mehreren Komponenten besteht,
kann die Fülleinrichtung (23) auch mindestens
eine Mischeinrichtung (29) für diese Komponenten
besitzen. Die Materialversorgung (30) ist an die Art und
Zahl der Komponenten angepasst. Sie kann mitgeführte Vorratsbehälter
in Form von Kartuschen oder dgl. aufweisen. Alternativ ist eine
externe Anordnung von Vorratsbehältern in Verbindung mit
einer Schlauchzuführung auf das Bearbeitungswerkzeug (8)
möglich. Die Materialversorgung (30) weist hierfür
auch ein oder mehrere Förderorgane, z. B. Pumpen oder dgl.
auf. Die Dosiereinrichtung (28) kann ein oder mehrere geeignete
Dosierorgane, z. B. Ventile oder dgl. besitzen. Die Mischeinrichtung
(29) kann ein oder mehrere Mischorgane, z. B. Mischschnecken
besitzen.
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Die
Fülleinrichtung (23) mit dem einen oder mehreren
Auftrageköpfen kann fest oder lösbar am Bearbeitungswerkzeug
(8) und dessen Gestell (20) angeordnet sein. Teile
der Fülleinrichtung (23), z. B. die kompletten
Auftrageköpfe mit Dosiereinrichtung (28), Mischeinrichtung
(29) und Materialversorgung (30) können
komplett abgebaut und gewechselt werden. Dies kann mittels einer
geeigneten Maschinenkupplung auch vollautomatisch geschehen, wobei der
Wechsel von der Handhabungseinrichtung (7) durchgeführt
wird. Das Magazin (9) kann zu diesem Zweck komplette Fülleinrichtungen
(23) oder auch deren Komponenten, insbesondere Auftrageköpfe, aufnehmen.
In weiterer Abwandlung ist es möglich, nur Teile der Auftrageköpfe
zu wechseln, z. B. die Materialversorgung (30). Beim Wechsel
des Fluidmaterials (10) werden dann nur die Materialversorgungen
(30), z. B. mitgeführte Vorratsbehälter
mit integrierten Fördermitteln, gewechselt. Die Fülleinrichtung
(23) kann für solche Fälle zusätzlich
eine Spüleinrichtung beinhalten, mit der die Auftragorgane (27)
und die anderen mit dem Fluidmaterial (10) in Berührung
kommenden Vorrichtungsteile bei einem Materialwechsel gespült
und gereinigt werden. Auch dieser Wechsel der Materialversorgung
(30) kann manuell oder vollautomatisch, ggf. in Verbindung
mit dem Magazin (9), erfolgen.
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Im
Betrieb an der Arbeitsstelle (15) wird von der Handhabungseinrichtung
(17) das Bearbeitungswerkzeug (8) an das Werkstück
(3) zugestellt. Hierbei werden die ein oder mehreren Auftragorgane
(27) an die Werkstückoberfläche (4)
und die dortigen Fehlstellen (5) angenähert und
in der gezeigten Ausführungsform schwebend mit einem geringen
Abstand darüber gehalten. Das Fluidmaterial (10)
wird in die Vertiefung (5) mit einer entsprechend der Daten
aus der Erfassungseinrichtung (6) dosierten Menge eingefüllt.
Hierbei kann an der Werkstückoberfläche (4) ein
Materialüberstand vorhanden sein, wie dies in 8 angedeutet
ist.
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Während
des Einfüllens kann eine Relativbewegung zwischen dem Auftragorgan
(27) und dem Werkstück (3) erfolgen.
Hierfür kann z. B. das Werkstück (3)
an der Arbeitsstelle (15) in Ruhe sein und durch eine geeignete
Positioniereinrichtung (44) in einer exakt vorgegebenen
Position gehalten werden. Auf diese Position sind auch die erfassten
Positions- und Formdaten der Fehlstellen (5) bezogen. Die
Positioniereinrichtung (44) kann in beliebig geeigneter Weise
durch Anschläge, Schieber, Rollen oder dgl. gebildet sein
und ist in 1 der Übersicht halber
nur durch einen Pfeil symbolisiert. Alternativ kann das Werkstück
(3) in Bewegung sein, wobei seine Bewegung und die sich ändernde
Position exakt erfasst werden, worüber auch die entsprechende
Position der Fehlstellen (5) in Förderrichtung
(43) ermittelt wird.
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In
der gezeigten Ausführungsform bewegt die Handhabungseinrichtung
(7) das Bearbeitungswerkzeug (8) in Vorschubrichtung
(19) relativ zum bevorzugt stehenden Werkstück
(3). Die Vorschubrichtung (19) kann sich dabei nach
der Form, Lage und Ausrichtung der zu füllenden Vertiefung
(5) richten. Wenn diese z. B. ein Riss ist und eine längliche
Form hat, ist die Vorschubrichtung (19) entlang des Risses ausgerichtet.
Die Vorschubbewegung kann gerade und/oder gekrümmt sein.
Die Positionierung des Auftragorgans (27) über
der Fehlstelle (5), der Austritt des Fluidmaterials (10)
und die Führung des Auftragorgans (27) entsprechend
der Fehlstellenform wird über die Steuerung (14)
anhand der vorher erfassten Fehlstellendaten gesteuert.
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In
der gezeigten Ausführungsform wird die Fluidmasse (10)
nach dem Einfüllen verdichtet. Dies kann mit der dem Auftragorgan
(27) nachgeordneten Verdichtungseinrichtung (24)
geschehen. Diese weist z. B. mindestens einen Verdichtungsspachtel (31)
auf, der von oben auf das überstehende Fluidmaterial (10)
angedrückt und dabei ggf. über die Fehlstelle
(5) hinweg bewegt wird. Der Verdichtungsspachtel (31)
kann in beliebig geeigneter Weise ausgebildet sein. In der gezeigten
und in 6 verdeutlichten Ausführungsform weist
er einen an der Gestellunterseite montierten Halter (33)
mit einer biegeelastischen Klinge (34) auf, die in Arbeitsstellung schräg
abwärts gerichtet ist. In der in 9 verdeutlichten
kontaktfreien Ausgangsstellung kann die Klinge (34) eine
gerade Erstreckung und ggf. ebene oder leicht gekrümmte
Form haben. Wenn die schräg abstehende Klinge (34)
an das Werkstück (3) angenähert wird
und dieses kontaktiert, biegt sie sich und legt sich mit dem freien
Klingenende ggf. ein Stück plan an die Werkstückoberfläche
(4) an.
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Die
Klinge (34) besteht aus einem federelastischen Material,
z. B. Metall, insbesondere Federstahl und ist als dünnwandiges
Metall- oder Stahlblech ausgebildet. Die Biegung der Klinge (34)
und die dabei vom aufliegenden Klingenende ausgeübte Andruckkraft
auf die Werkstückoberfläche (4) oder die
Materialoberfläche hängt vom Abstand des Gestells
(20) gegenüber dem Werkstück (3)
ab. Je stärker die Annäherung, desto größer
die Anpresskraft. Zum Verdichten wird die Klinge (34) über
das an der Fehlstelle (5) eingefüllte Fluidmaterial
(10) schleppend hinweg bewegt, was vorzugsweise in der
vorerwähnten Vorschubrichtung (19) geschieht,
und drückt dabei das Fluidmaterial (10) in die
Vertiefung (5). Das Fluidmaterial (10) füllt
dadurch die Vertiefung (5) vollkommen aus und erreicht
auch evtl. Hinterschneidungen. Das Fluidmaterial (10) kann
ggf. auch etwas komprimiert werden.
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In
Abwandlung der gezeigten Ausführungsform kann eine Verdichtung
des Fluidmaterials (10) auf andere Weise erfolgen, z. B.
beim Einfüllen. Hierbei können Teilmengen eingefüllt
und anschließend gleich verdichtet werden. Das Auftragorgan
(27) kann mit entsprechenden Ansätzen oder dgl.
eine Verdichtung herbeiführen und dabei in Normalenrichtung
auf die Werkstückoberfläche (4) bzw.
die Fehlstelle (5) gedrückt werden. Alternativ
ist ein Verdichten beim Befüllen durch Rollen oder dgl.
möglich.
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Die
Ausgleichseinrichtung oder Abzieheinrichtung (25) ist im
gezeigten Ausführungsbeispiel in der Reihe hinter dem Verdichtungsspachtel
(31) angeordnet. Sie weist z. B. einen Abziehspachtel (32) auf.
Dieser besitzt eine Klinge (35), die in einem Halter (33)
an der Gestellunterseite angeordnet ist. Über die in sich
verstellbaren Halter (33) ist eine Einstellung von Lage
und Ausrichtung beider Klingen (34,35) möglich.
Die Abziehklinge (35) ist biegesteif ausgebildet und biegt
sich bei Kontakt mit der Werkstückoberfläche (4)
nicht oder nur wenig. Sie kann eine gerade oder gebogene Form haben
und ist gerade oder schräg abwärts gerichtet.
Sie hat an der Unterseite eine gerade Klingenkante, die von der Handhabungseinrichtung
(7) auf die Werkstückoberfläche (4)
mit Druck angesetzt und anschließend über die
Fehlstelle (5) hinweg bewegt wird, vorzugsweise in Vorschubrichtung
(19). Hierdurch wird ein nach dem Verdichten evtl. vorhandener Überschuss
des Fluidmaterials (10) abgestreift und die Materialoberfläche
an der Fehlstelle (5) an die Werkstückoberfläche
(4) angepasst und eingeebnet.
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Die
Abziehlinge (35) hat eine höhere Biegesteifigkeit
als die Verdichtungsklinge (34) und besitzt andererseits
eine kleinere Länge in Abwärtsrichtung.
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Mit
der gezeigten Reihenanordnung der Fülleinrichtung (23),
der Verdichtungseinrichtung (24) und der Ausgleichseinrichtung
(25) ist ein Einfüllen, Verdichten und Abziehen
des Fluid- oder Füllmaterials (10) in einer durchgehenden
Bewegung in Vorschubrichtung (19) möglich.
-
Die
Prüfeinrichtung (26) ist hinter der Abzieheinrichtung
(25) angeordnet. Sie prüft die nachgebesserte
und befüllte Fehlstelle (5) sowie ggf. die angrenzende
Werkstückumgebung und kann hierzu in beliebig geeigneter
konstruktiver Weise ausgebildet sein. Sie stellt insbesondere fest,
ob die Vertiefung (5) vollständig ausgefüllt
wurde oder ob noch Löcher bestehen. Ferner werden evtl.
Materialüberstände oder nicht korrekt abgezogene
Materialbereiche oder andere Fehler erkannt. Bei geeigneter Ausbildung können
auch Farbabweichungen zwischen Fluidmaterial (10) und Werkstück
(3) erkannt werden. Im gezeigten Ausführungsbeispiel
weist die Prüfeinrichtung (26) einen Profilscanner
(36) zum optischen Abtasten und Prüfen der Oberfläche
(4) und des Materials (10) auf. Der Profilscanner
(36) kann z. B. mit einem Lichtschnittverfahren arbeiten,
wobei mehrere sichtbare Lichtstrahlen aus verschiedenen Winkeln auf
die Werkstück- und Materialoberfläche (4, 10)
gerichtet werden. Etwaige Höhenunterschiede bilden optisch
erkennbare und vermessbare leuchtende Stufen ab.
-
8 bis 10 verdeutlichen
verschiedene Vorgehensweisen bei der Nachbearbeitung. 8 zeigt
den vorgenannten Nachbearbeitungsprozess mit einem singulären
Bewegungsablauf. Das plattenartige Gestell (20) ist hierbei
im wesentlichen parallel zur Werkstückoberfläche
(4) ausgerichtet und soweit angenähert, dass die
Füll-, Verdichtungs-, Abzieh- und Prüfvorgänge
in einem Zug durchgeführt werden können, wobei
auch die zugehörigen Einrichtungen eine entsprechende Lage
und Ausrichtung am Gestell (20) haben.
-
9 verdeutlicht
eine Werkzeugstellung für einen Materialauftrag ohne Spachtelvorgang.
Das Bearbeitungswerkzeug (8) wird mit seinem Gestell hierbei
soweit schräg gestellt, dass Verdichtungs- und Abziehspachtel
(31, 32) vom Werkstück (3) abgehoben
sind und nur das Auftragorgan (27) zum Einfüllen
des Fluidmaterials (10) entsprechend an das Werkstück
(3) angenähert ist. Eine solche Arbeitsstellung
wird z. B. eingenommen, wenn mehrere Fehlstellen (5) in
einem ersten Arbeitsgang gruppenweise oder insgesamt befüllt
werden. Eine solche Arbeitsstellung kann auch erforderlich sein,
wenn die Lage und Größe von Fehlstellen (5)
mehrachsige Bewegungen des Auftragorgans (27) gegenüber
der Fehlstelle (5) auffordern, z. B. ein Pendeln, eine kreisförmige
Bewegung etc.
-
10 zeigt
eine Werkzeugausrichtung mit entgegengesetzter Schräglage
zu 9. Hierbei sind die Verdichtungs- und Abziehspachtel
(31, 32) an das Werkstück (3)
angestellt und drücken mit erhöhter Kraft, wobei
das Auftragorgan (27) am einen Gestellende angehoben und
die Prüfeinrichtung (26) am anderen Gestellende
abgesenkt ist.
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11 verdeutlicht
eine Ausführungsform für eine Reinigungseinrichtung
(11). Hierdurch können die mit dem Füllmaterial
(10) in Kontakt kommenden Teile des Bearbeitungswerkzeugs
(8), insbesondere das Auftragorgan (27) und die
Spachtel (31, 32) gereinigt werden. Die Reinigungseinrichtung
(11) weist z. B. Sprühdüsen zum gezielten
Aufbringen eines Reinigungsmittels und rotierende Bürsten
auf. Alternativ können Reinigungsbänder, Tauchbäder oder
dgl. eingesetzt werden. Es ist auch möglich, die Kittreste
auf einer stationären Reibplatte mit einer entsprechenden
Werkzeugbewegung abzustreifen.
-
Die
Transporteinrichtung (37) kann in beliebig geeigneter Weise
konstruktiv ausgebildet sein. In der gezeigten Variante ist sie
als Rollenbahn ausgeführt. Alternativ sind Bandförderer,
Schubförderer oder dgl. möglich. Über
eine Werkstückzuführung (38) gelangen
die Werkstücke (3) in die Bearbeitungsstation
(1). Über eine Werkstückabgabe (39)
an der gegenüberliegenden Seite werden sie wieder nach
außen abgegeben und einer Weiterverarbeitung zugeführt.
Die Transporteinrichtung (37) kann eine Hauptstrecke (41)
aufweisen, welche die Werkstückzuführung (38)
und die Werkstückabgabe (39) direkt verbindet. Über
ein oder mehrere Weichen (40) können die Werkstücke
(3) auf eine oder mehrere Nebenstrecken (42) abgeleitet
und ggf. im Kreislauf wieder zur Hauptstrecke (41) zurückgeführt
werden. Die Transporteinrichtung (37) und ihre Bestandteile können
ebenfalls an die Steuerung (14) angeschlossen sein.
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Die
Erfassungseinrichtung (6) ist in 1 an der
Werkstückzuführung (38) angeordnet und
tastet alle einlaufenden Werkstücke (3) ab. In
Abhängigkeit vom Erfassungsergebnis kann eine Weiche (40) stromabwärts
betätigt werden. Wenn ein Werkstück (3)
keine Fehlstellen (5) aufweist und auch ansonsten keiner
weiteren Bearbeitung bedarf, kann es auf der Hauptstrecke (41)
direkt zur Werkstückabgabe (39) transportiert
werden. Wenn ein Werkstück (3) Fehlstellen (5)
hat oder aus anderen Gründen eine Bearbeitung braucht,
wird es von der gesteuerten Weiche (40) auf die Nebenstrecke
(42) abgeleitet und zur Handhabungseinrichtung (7)
mit dem Bearbeitungswerkzeug (8) sowie ggf. einer Vor-
und Nachbehandlung gebracht. Anschließend wird das Werkstück
(3) wieder über eine andere Weiche (40)
in die Hauptstrecke (41) eingeschleust und zur Werkstückabgabe (39)
gebracht.
-
Die
Transportlinien in der Haupt- und Nebenstrecke (41, 42)
können in einer oder in mehreren Ebenen angeordnet sein.
Hierbei können auch Zwischenlager, Hubeinrichtungen oder
dgl. vorhanden sein, um die Werkstücke (3) von
einer Transportebene auf eine andere zu bringen. Ein Pufferspeicher kann
z. B. der Handhabungseinrichtung (7) vorgeschaltet sein,
um bei Erreichen einer Mindestzahl von fehlerhaften Werkstücken
(3) die Bearbeitung aufzunehmen. Außerdem kann
am Ende der Nebenstrecke ein weiterer Pufferspeicher vorhanden sein,
um die nachbearbeiteten Werkstücke (3) erst zu
einem gewünschten Zeitpunkt, z. B. am Ende einer Werkstückcharge
wieder in den Werkstückfluss einzugliedern.
-
Abwandlungen
der gezeigten und beschriebenen Ausführungsformen sind
in verschiedener Weise möglich. Insbesondere können
die beschriebenen Einzelmerkmale der Ausführungsformen
beliebig untereinander kombiniert und vertauscht werden.
-
Die
Werkstücke (3) können eine Codierung aufweisen,
wobei das Stations- und Transportsystem eine Materialflusssteuerung
besitzt, sodass zu Zwecken der Qualitätskontrolle etc.
jedes Werkstück (3) über die Codierung
individualisierbar ist und einen werkstückbezogenen Datensatz
erhalten kann, in dem die vorgenommenen Bearbeitungen, Zahl, Art und
Größe der Fehlstellen (5) und sonstige
wegen der Qualität oder aus anderen Gründen relevante werkstückbezogene
Daten gespeichert und mitgeführt werden. Bei jedem weiteren
Prozessschritt können diese Werkstückdaten ausgelesen
und berücksichtigt werden. Bei der gezeigten Bearbeitungsstation
(1) ist auch eine Aussonderung und ein separater Abtransport
der nachbearbeiteten Werkstücke (3) als zweite
Qualität möglich.
-
Das
Bearbeitungswerkzeug (3) und seine Bestandteile können
in anderer konstruktiver Weise ausgebildet sein. Die Fülleinrichtung
(23) und insbesondere das Auftragorgan (27) können
beweglich bzw. verstellbar angeordnet sein, um durch Pendelbewegungen
oder dgl. größere Fehlstellungen (5)
in einer geraden Vorschubbewegung füllen zu können. Das
Auftragsorgan (27) kann auch beheizt sein, um eine höhere
Effektivität bei der Materialverarbeitung, insbesondere
bei Mehrkomponenten-Kitts, zu erreichen. Beim Einfüllen
des Fluidmaterials (10) kann eine Druckmessung im Material
(10) erfolgen, mittels der die Dosierung ersatzweise oder
ggf. zusätzlich gesteuert werden kann. Dies ist z. B. vorteilhaft,
um von der Erfassungseinrichtung (6) nicht erkennbare Hinterschneidungen
an der Fehlstelle (5) mit größerer Sicherheit
auszufüllen und dabei den Materialeinsatz zu optimieren
bzw. den Überschuss zu minimieren. Die Verdichtungs- und
Abziehspachtel (31, 32) können an anderer
Stelle angeordnet sein und in größerer Zahl vorhanden
sein. Die Prüfeinrichtung (26) kann vom Bearbeitungswerkzeug
(8) entfernt und an anderer Stelle der Bearbeitungseinrichtung
(2) angeordnet sein. Hierauf kann ggf. auch verzichtet
werden. Die Vor- und/oder Nachbehandlungseinrichtung (12, 13)
können ebenfalls entfallen. Ferner ist es möglich,
etwaige Materialüberreste nach dem Verdichten und dem Abziehen durch
einen anschließenden Schleifvorgang der gesamten Werkstückoberfläche
(4) mit abzutragen. Wenn eine solche generelle Nachbearbeitung
aller Werkstücke (3) erfolgt, kann ggf. auf den
Abziehvorgang und die Ausgleichseinrichtung (25) verzichtet
werden.
-
- 1
- Bearbeitungsstation
- 2
- Bearbeitungseinrichtung
- 3
- Werkstück,
Holzteil
- 4
- Oberfläche
- 5
- Fehlstelle,
Vertiefung
- 6
- Erfassungseinrichtung
- 7
- Handhabungseinrichtung
- 8
- Bearbeitungswerkzeug
- 9
- Magazin,
Werkzeugmagazin
- 10
- Fluidmaterial,
Füllmaterial, Spachtelkitt
- 11
- Reinigungseinrichtung
- 12
- Vorbehandlungseinrichtung,
Fräser
- 13
- Nachbehandlungseinrichtung,
Aushärtung
- 14
- Steuerung
- 15
- Arbeitsstelle
- 16
- Messeinrichtung,
Scanner
- 17
- Manipulator,
Roboter
- 18
- Hand,
Roboterhand
- 19
- Vorschubrichtung
- 20
- Gestell,
Montageplatte
- 21
- Anschluss
Handhabungseinrichtung
- 22
- Auftrageinrichtung
- 23
- Fülleinrichtung
- 24
- Verdichtungseinrichtung
- 25
- Ausgleichseinrichtung,
Abzieheinrichtung
- 26
- Prüfeinrichtung
- 27
- Auftragorgan,
Düse
- 28
- Dosiereinrichtung
- 29
- Mischeinrichtung
- 30
- Materialversorgung
- 31
- Verdichtungsspachtel
- 32
- Abziehspachtel
- 33
- Halter
- 34
- Klinge,
Abziehklinge
- 35
- Klinge,
Verdichtungsklinge
- 36
- Profilscanner
- 37
- Transporteinrichtung
- 38
- Werkstückzuführung
- 39
- Werkstückabgabe
- 40
- Weiche
- 41
- Hauptstrecke
- 42
- Nebenstrecke
- 43
- Förderrichtung
- 44
- Positioniereinrichtung
- 45
- Wechselkupplung
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
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-
Zitierte Patentliteratur
-
- - US 4614555
A [0003]
- - DE 4019744 C2 [0004]