EP1985425B1 - Vorrichtung und Verfahren zum Bearbeiten eines Werkstücks - Google Patents
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- EP1985425B1 EP1985425B1 EP07008452A EP07008452A EP1985425B1 EP 1985425 B1 EP1985425 B1 EP 1985425B1 EP 07008452 A EP07008452 A EP 07008452A EP 07008452 A EP07008452 A EP 07008452A EP 1985425 B1 EP1985425 B1 EP 1985425B1
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- B27M1/00—Working of wood not provided for in subclasses B27B - B27L, e.g. by stretching
- B27M1/08—Working of wood not provided for in subclasses B27B - B27L, e.g. by stretching by multi-step processes
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B27—WORKING OR PRESERVING WOOD OR SIMILAR MATERIAL; NAILING OR STAPLING MACHINES IN GENERAL
- B27C—PLANING, DRILLING, MILLING, TURNING OR UNIVERSAL MACHINES FOR WOOD OR SIMILAR MATERIAL
- B27C9/00—Multi-purpose machines; Universal machines; Equipment therefor
- B27C9/02—Multi-purpose machines; Universal machines; Equipment therefor with a single working spindle
Definitions
- the present invention relates to a device for processing a preferably plate-shaped workpiece.
- the invention relates in particular to a machine for underfloor machining of the plate-shaped workpieces, which is preferably in a production line a link in the process chain.
- FIGS. 2 and 3 show two different embodiments of the prior art.
- Both embodiments include a tool 211, 311, with which a workpiece 202B, 302B is processed and which is held by a holding device 204, 304.
- the workpieces are conveyed from a conveyor 206, 306 to the processing machine 210, 310. Since the tool 211, 311 continuously processes one workpiece 202B, 302B after another, and the machining of a workpiece 202B, 302B takes time, the subsequent workpiece is located 202A, 302A ready for processing while the tool 211, 311 is still processing the current workpiece 202B, 302B.
- Fig. 2 shows an embodiment in which the tool 211 in two directions perpendicular to the conveying direction x directions (y, z) and the holding device 204 parallel to the conveying direction x is movable.
- Zone A is a buffer zone in which the subsequent workpiece 202A is turned off during processing of the current workpiece 202B, i. "parked" is.
- zone B the current workpiece 202B is machined and then deposited in zone C for removal. For this, the workpiece 202C located in zone C must already be transported away.
- the holding device moves in the x direction over the buffer zone A and picks up the workpiece positioned in the buffer zone.
- the holding device 204 moves the held workpiece in the x-direction over the tool 211, which is arranged in an interruption 208 of the conveying device 206.
- the tool 211 moves the required proportion in the y-direction itself, so that any arbitrary position of the workpiece 202B can be achieved.
- the machining area B must be substantially twice the workpiece length to ensure that the workpiece 202B can be retracted again should multiple machining steps be necessary.
- no other workpieces 202A, 202C are allowed to enter this processing area B, as otherwise two workpieces could collide.
- the workpiece is then conveyed by the conveyor 206 from the processing zone in zone C and then transported away.
- Such a machine takes up a great deal of space, which is a major disadvantage for machines that are commonly used in a production line.
- FIG. 3 Another embodiment is in FIG. 3 shown.
- the tool 311 is movable in the three directions x, y, z.
- the zoning A, B, C remains the same, with the processing zone B only having to have the length of a workpiece 302B.
- the interruption 308 is made substantially larger than in the first embodiment of the prior art.
- the interruption 308 here is essentially as large as the processing zone B. This is because during machining, only the tool 311 moves, the holding device 304 and the workpiece 302B in the processing zone B but stand still.
- the workpiece is first placed in the buffer zone A, where it is picked up by the holder 304 which is movable in the transport direction x and moved over the processing zone B. After machining, the holder deposits the workpiece in zone C and the workpiece is removed from the conveyor 306.
- the machine is still quite large and has the further disadvantage that in the processing zone, the conveyor device must be interrupted over a large area, since the tool requires this area for machining the workpieces. As a result, the holding device 304 is forced to transport each continuous workpiece itself over the interruption.
- DE 201 15 390 U1 and the DE 298 07 071 U1 each show devices for processing plate-shaped workpieces in which several workpieces can be processed simultaneously. The processing and transport, however, take place in the same plane.
- the object of the invention is to provide a device for machining a workpiece, in which a smaller dimensioning of the device is made possible.
- the device for machining a workpiece which preferably at least partially consists of wood, wood-based materials, plastics or the like, comprises a tool for carrying out the machining of the workpiece, a transport device with a feed side for feeding and a removal side for transporting the workpiece to or from the Tool, wherein the workpiece is transported in a transport plane in at least one transport direction, and wherein the transport device has, at least in the feed side, a buffer zone in which a subsequent workpiece is positioned during processing of the workpiece. Further, a holding device for holding the workpiece during processing and for transporting the workpiece from the supply side to the discharge side is provided, wherein a processing plane in which the workpiece is processed, lies in a different plane to the transport plane. A buffer zone and / or a removal zone overlap with the processing zone at least in sections, in particular in a direction perpendicular to the transport plane or to the processing plane projection.
- Such an embodiment of a device makes it possible to significantly reduce the expansion in the transport direction and thus the space requirement, since the buffer zone, in which the workpieces are waiting for processing, and the processing zone are superimposed.
- the space in the transport direction is thus used twice. Furthermore, there is no risk of a collision of the workpieces during processing, which reliably avoids damage to the workpieces and minimizes waste.
- the machine can also be easily decoupled from the factory and allow the workpieces to go through without processing.
- the tool can pass through the transport plane into the processing plane.
- the holding device preferably holds the workpiece mechanically or with vacuum. Just a fixation of the workpiece by negative pressure is a particularly gentle on the surface type of holding.
- an automatic timing of the steps is provided, so that a continuous monitoring of the device is unnecessary.
- the holding device above the transport device and the tool and the tool is then preferably arranged below the transport device.
- the holder and the tool face each other, so that the surface to be machined is completely exposed and there is no danger that holder and tool interfere with each other.
- a workpiece of any surface area can be processed, since the working plane is not limited by parts of the device in the lateral extent.
- the workpieces can be held by gravity on the transport device, so that it is possible to avoid a complicated conveying device, which must fix the workpieces.
- the invention comprises a method for machining a workpiece according to claim 11.
- the Cartesian coordinate system already given in the description of the prior art is used.
- the x-direction and the y-direction lie in the conveying plane of the conveying device, wherein the x-direction represents the conveying direction.
- the z-direction is perpendicular to the conveying plane.
- Transport plane is the respective level of the conveyor meant.
- the conveyor device itself first runs horizontally, undergoes a tilt in a next section and then again runs horizontally, so that mathematically two parallel, horizontal planes are present.
- the transport plane itself then comprises the first horizontal plane, the inclination plane and the second horizontal plane in which the workpiece is transported or stored and always lies on the conveyor device.
- Fig. 1 is a schematic side view of a device according to the invention shown.
- the device 10 according to the invention has at least one tool 11, a holding device 4 and a conveying device 6.
- the tool 11 can be a simple tool, such as a drill, a milling cutter, a saw, a punch or a riveting / nailing machine. However, it may also be a more complex tool or aggregate with, for example, two different machining units for sequential machining, such as drills in two different ones Sizes or any combination of the previously mentioned simple tools.
- the tool 11 can be permanently installed so that it is stationary and not movable. Preferably, however, the tool 11 is movable, and again it is necessary to distinguish between the different directions of movement.
- the tool 11 is movable only in one of the directions x, y or z (see Fig. 1 ), the y direction being preferred. Furthermore, a combination of two directions of movement can be selected, wherein preferably the xy directions are selected. It is also possible to make the tool movable or rotatable in three directions, so that up to six degrees of freedom can be achieved (three linear directions of movement, three directions of rotation). In principle, any combination of motions can be achieved.
- the conveying device 6 may be any conveying device, as is commonly used in manufacturing plants. As examples for this conveyor belts, rollers, sliding surfaces or the like may be mentioned.
- the conveying device 6 has a transport direction x, in which the workpiece is conveyed.
- This transport direction preferably consists of only one direction, but alternatively, the transport direction can also change, for example, by the workpiece arriving in the x-direction and being transported away in the y-direction.
- the conveying device 6 has a feed side 6A, on which the workpiece is fed to the processing device 1, and a removal side 6C, on which the workpiece 2 is transported away from the device 10.
- the feed side 6A and the discharge side 6C of FIG Conveyor 6 need not be at a same height level.
- the conveying device 6 thus represents the interface of the processing device with the environment and conveys the workpieces from any preceding device (not shown) to the processing device 10 according to the invention and from this to the subsequent device (not shown) in the process chain.
- the conveying device 6 can extend over several machines present in the process chain.
- the conveying device 6 can also be provided exclusively on the device 10 according to the invention, so that the entire device 10 can be fitted in modular construction in any process chain.
- the feed side 6A and the discharge side 6C are then the interfaces to the environment.
- the conveying device 6 is used to denote the device for transporting the workpieces in the immediate vicinity of the processing device 10, that is to say the feed side 6A and the removal side 6C.
- the conveying device 6 has a buffer zone A, in which a workpiece 2, which is to be processed, is turned off in order to be picked up therefrom by the holding device 4 described below.
- the conveyor device can also be designed to be movable in order to lift or lower the workpieces in the z direction out of the transport plane and thus to transfer them to the holding device 4.
- a processing zone B on the conveyor is not provided in the present invention.
- an interruption 14 to the tool may also be omitted.
- the construction-related design of the conveying device 6 can already provide sufficient gaps for machining with the tool 11 through the conveying device 6. Another possibility would be to attach the tool 11 on the opposite side of the conveying device 6.
- the interruption of the conveyor depends strongly on the choice of the tool, but in any case is smaller than the workpiece length and wider than the tool.
- the holder 4 is preferably in the transport direction, i. in the x-direction, movable. At least its direction of movement has a component parallel to the conveying direction.
- the holder may also be movable in several directions of movement, wherein up to six degrees of freedom may also be included analogous to the directions of movement of the tool.
- Tool and holder together should have at least two directions of movement, preferably x and z direction, better at least three directions of movement, preferably x, y and z direction.
- the directions of movement of holder 4 and tool 11 together may also be overdetermined, ie, for example, both may be movable in the x-direction in addition to other directions of movement.
- a stationary tool 11 should preferably be arranged such that it does not reach through the transport plane.
- the holder 4, the workpiece 2 mechanically, in particular friction and / or positive or pneumatic, such as by a vacuum hold.
- the holding device 4 is preferably arranged with respect to the tool 11 on the other side of the conveying device 6 and holds the workpiece 2 such that the side to be machined is ideally completely exposed.
- the tool 11 operates, so to speak, preferably through the transport plane in the working plane in which the workpiece is kept for processing.
- the processing zone B lies in the working plane and thereby overlaps with the buffer zone A and / or the removal zone C in a projection perpendicular to the transport plane or to the processing plane. This is only possible because the holding device 4 is decoupled from the transport plane, ie, that the holder does not have to reach through the transport plane to hold the workpiece 2.
- a workpiece 2A positioned in the buffer zone can thus overlap the workpiece 2B to be processed without running the risk of colliding with it.
- the holding device 4 may also be possible to attach the holding device 4 laterally to the conveying device 6 in such a way that the holding device 4 does not have to work through the conveying device 6 but passes past it laterally. Then the holder 4 does not have to however, it is still decoupled from the conveyor 11.
- the structural arrangement of the conveying device 6, holder 4 and tool 11 is in principle adapted by the skilled person to the respective circumstances.
- the tool 11 and the holder 4 may both be arranged above or below the conveying device 6, which then possibly also requires no interruption 8, or also opposite to the conveyor 6 between them.
- FIG. 1 The preferred embodiment is in FIG. 1 shown, in which the conveying device 6 is provided between the tool 11 and the holder 4.
- the tool moves in the y- and z-direction, the holder during machining only in the x-direction, wherein the holder 4 moves when picking up the workpiece 2 in the z-direction.
- a workpiece 2A is conveyed on the feed side from the conveyor 6 to the processing apparatus 10. There it is positioned in the buffer zone C while the current workpiece 2B is still being processed.
- the workpiece 2 can be arbitrarily rotated and moved, depending on how far the distance difference between the tool and transport plane or tool and working plane is. However, preferably in any desired x and y direction. Direction.
- the holding device is no longer occupied and engages the workpiece 2A positioned in the buffer zone A.
- the holding device moves over the workpiece 2 and moves itself in the z-direction to accommodate the workpiece 2 or the Conveyor can move in the buffer zone in the z-direction and brings the workpiece so in the working plane.
- the working plane is outside the conveying plane of the feeding side 6A and the conveying side 6C of the conveying device 6 so that the workpiece 2B to be processed and the workpiece 2C positioned in the buffer zone can not collide.
- This removal of the machining and the transport plane is preferably workpiece-dependent, but may also be a fixed measure and in some cases also depend on the kinematics of the machining (possible rotations).
- the working plane can therefore also be oblique to the transport plane. In a plate-shaped workpiece, which is machined only in the three linear directions x, y, z and which has a thickness of a few cm, for example 2-3 cm, the working plane would have to be removed from the transport plane by the value of this thickness.
- the holding device 6 moves the held workpiece 2 to the tool 11.
- the tool is not stationary mounted, but may move in the y-direction and in the z-direction, so that the holder must be movable only in the x-direction to provide all linearly independent directions of movement.
- the workpiece 2B is now processed at all required locations, while the subsequent workpiece 2A is already in the buffer zone. It may also be possible that the preceding workpiece 2C is still in the removal zone, but this workpiece must be removed before settling the machined workpiece to allow the machined workpiece settle without collision.
- the holding device 4 moves after machining on the removal zone C and sets the workpiece 2, it is also possible here that the removal zone C is movable in the z direction and takes over the transport of the workpiece 2 from the working plane to the transport plane.
- the invention makes it possible to build the machine a substantial piece of compactness. As a result, the space required for this device is considerably shortened and additional process steps in the process chain can be installed. This increases the effectiveness or reduces the space requirement and thus the costs.
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Description
- Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Bearbeitung eines vorzugsweise plattenförmigen Werkstücks. Die Erfindung bezieht sich hierbei insbesondere auf eine Maschine zur Unterflurbearbeitung der plattenförmigen Werkstücke, die bevorzugt in einer Fertigungsstraße ein Glied in der Prozesskette ist.
- In der nachfolgenden Beschreibung des Standes der Technik werden alle Richtungsangaben anhand eines kartesischen Koordinatensystems angegeben. Die x-Richtung und die y-Richtung liegen in der Förderebene einer Fördervorrichtung, wobei die x-Richtung die Förderrichtung darstellt. Die z-Richtung ist senkrecht zur Förderebene.
- Im Stand der Technik erfolgt die Bearbeitung von Werkstücken an einer Bearbeitungsmaschine mit einem Bearbeitungsbereich B, der sich mindestens über die gesamte Länge eines Werkstücks erstreckt. Die
Figuren 2 und 3 zeigen zwei unterschiedliche Ausführungsformen des Standes der Technik. - Beide Ausführungsformen beinhalten ein Werkzeug 211, 311, mit dem ein Werkstück 202B, 302B bearbeitet wird und das von einer Haltevorrichtung 204, 304 gehalten wird. Die Werkstücke werden von einer Fördereinrichtung 206, 306 zur Bearbeitungsmaschine 210, 310 gefördert. Da das Werkzeug 211, 311 kontinuierlich ein Werkstück 202B, 302B nach dem anderen bearbeitet und die Bearbeitung eines Werkstücks 202B, 302B Zeit in Anspruch nimmt, liegt das nachfolgende Werkstück 202A, 302A zur Bearbeitung bereit, während das Werkzeug 211, 311 noch das aktuelle Werkstück 202B, 302B bearbeitet.
-
Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem das Werkzeug 211 in zwei zur Förderrichtung x senkrechten Richtungen (y, z) und die Haltevorrichtung 204 parallel zur Förderrichtung x bewegbar ist. - Die Vorrichtung 210 ist in drei Zonen A, B und C unterteilt. Zone A ist eine Pufferzone, in der das nachfolgende Werkstück 202A während der Bearbeitung des aktuellen Werkstücks 202B abgestellt, d.h. "geparkt" wird. In Zone B wird das aktuelle Werkstück 202B bearbeitet und danach in Zone C für den Abtransport abgesetzt. Dazu muss das in Zone C befindliche Werkstück 202C schon abtransportiert sein.
- Die Haltevorrichtung 204 verfährt in x-Richtung über die Pufferzone A und nimmt das in der Pufferzone positionierte Werkstück auf. Für die Bearbeitung verfährt die Haltevorrichtung 204 das gehaltene Werkstück in x-Richtung über das Werkzeug 211, welches in einer Unterbrechung 208 der Fördervorrichtung 206 angeordnet ist. Das Werkzeug 211 verfährt den benötigten Anteil in y-Richtung selbst, so dass jede beliebige Stelle des Werkstücks 202B erreicht werden kann.
- Da das Werkstück 202B aber über die gesamte Länge bearbeitet wird muss der Bearbeitungsbereich B im Wesentlichen die doppelte Werkstücklänge aufweisen, um zu gewährleisten, dass das Werkstück 202B auch wieder zurückgefahren werden kann, falls mehrere Bearbeitungsschritte notwendig sein sollten. In diesen Bearbeitungsbereich B dürfen während der Bearbeitung keine anderen Werkstücke 202A, 202C gelangen, da es ansonsten zur Kollision zweier Werkstücke kommen könnte.
- Nach der Bearbeitung wird das Werkstück dann von der Fördervorrichtung 206 aus der Bearbeitungszone in Zone C gefördert und anschließend abtransportiert.
- Eine solche Maschine hat einen hohen Platzbedarf, was für Maschinen, die üblicherweise in einer Fertigungsstraße verwendet werden, ein wesentlicher Nachteil ist.
- Ein anderes Ausführungsbeispiel ist in
Figur 3 gezeigt. In diesem Beispiel ist das Werkzeug 311 in den drei Richtungen x,y,z bewegbar. Die Zonenaufteilung A, B, C bleibt die gleiche, wobei die Bearbeitungszone B nur die Länge eines Werkstücks 302B aufweisen muss. Dafür ist allerdings die Unterbrechung 308 wesentlich größer ausgeführt als im ersten Ausführungsbeispiel des Standes der Technik. Die Unterbrechung 308 ist hier im Wesentlichen so groß wie die Bearbeitungszone B. Das liegt daran, dass während der Bearbeitung ausschließlich das Werkzeug 311 verfährt, die Haltevorrichtung 304 und das Werkstück 302B in der Bearbeitungszone B aber still stehen. Das Werkstück wird zunächst in der Pufferzone A platziert, wird dort von dem sich in Transportrichtung x bewegbaren Halter 304 aufgenommen und über die Bearbeitungszone B verfahren. Nach der Bearbeitung legt der Halter das Werkstück in der Zone C ab und das Werkstück wird von der Fördervorrichtung 306 abtransportiert. - Auch bei dieser Ausführungsform ist die Maschine immer noch recht groß und weist den weiteren Nachteil auf, dass in der Bearbeitungszone die Fördervorrichtung großflächig unterbrochen werden muss, da das Werkzeug diese Fläche zur Bearbeitung der Werkstücke benötigt. Dadurch ist die Haltevorrichtung 304 gezwungen, jedes durchlaufende Werkstück selbst über die Unterbrechung zu transportieren.
- In einer Prozesskette, bei der nicht jedes Werkstück von allen Vorrichtungen der Prozesskette bearbeitet wird, führt dies zu einer Verzögerung der Transportzeit aufgrund fehlender Flexibilität. Mit anderen Worten, selbst wenn die Vorrichtung für bestimmte Werkstücke nicht benutzt werden soll, können diese Werkstücke nicht einfach die Vorrichtung ohne Zeitverlust durchlaufen, sondern müssen jeweils alle von der Haltevorrichtung 304 über die Unterbrechung 308 gehoben werden.
- Die
DE 100 26 069 A1 ,DE 201 15 390 U1 und dieDE 298 07 071 U1 zeigen jeweils Vorrichtungen zum Bearbeiten von plattenförmigen Werkstücken, in denen mehrere Werkstücke gleichzeitig bearbeitet werden können. Die Bearbeitung und der Transport erfolgen allerdings in derselben Ebene. - Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zum Bearbeiten eines Werkstücks bereitzustellen, bei der eine kleinere Dimensionierung der Vorrichtung ermöglicht wird.
- Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Weitere, die Erfindung ausgestaltende Merkmale sind in den Unteransprüchen enthalten.
- Die Vorrichtung zum Bearbeiten eines Werkstücks, das bevorzugt zumindest abschnittsweise aus Holz, Holzwerkstoffen, Kunststoffen oder dergleichen besteht, umfasst ein Werkzeug zur Ausführung der Bearbeitung des Werkstücks, eine Transportvorrichtung mit einer Zuführungsseite zum Zuführen und einer Abtransportseite zum Abtransportieren des Werkstücks zu bzw. von dem Werkzeug,
wobei das Werkstück in einer Transportebene in mindestens einer Transportrichtung transportiert wird, und wobei die Transportvorrichtung zumindest in der Zuführungsseite eine Pufferzone aufweist, in der ein nachfolgendes Werkstück während der Bearbeitung des Werkstücks positioniert ist. Ferner ist eine Haltevorrichtung zum Halten des Werkstücks während der Bearbeitung und zum Transport des Werkstücks von der Zuführungsseite zur Abtransportseite vorgesehen, wobei eine Bearbeitungsebene, in der das Werkstück bearbeitet wird, in einer zur Transportebene unterschiedlichen Ebene liegt. Eine Pufferzone und/oder eine Abtransportzone überlappen mit der Bearbeitungszone zumindest abschnittsweise, insbesondere in einer zur Transportebene oder zur Bearbeitungsebene senkrechten Projektion. - Eine solche Ausgestaltung einer Vorrichtung ermöglicht es die Ausdehnung in Transportrichtung und somit den Platzbedarf erheblich zu reduzieren, da die Pufferzone, in der die Werkstücke auf die Bearbeitung warten, und die Bearbeitungszone übereinander liegen. Der Platz in Transportrichtung wird somit doppelt genutzt. Weiterhin besteht keinerlei Gefahr einer Kollision der Werkstücke während der Bearbeitung, was eine Beschädigung der Werkstücke sicher vermeidet und den Ausschuss minimiert. Die Maschine kann ferner auch sehr einfach aus dem Fertigungsbetrieb ausgekoppelt werden und es den Werkstücken ermöglichen, ohne Bearbeitung durchzulaufen.
- Bevorzugt kann in der Vorrichtung das Werkzeug durch die Transportebene hindurch in die Bearbeitungsebene gelangen.
- Das ist insbesondere für eine Vorrichtung zur Unterflurbearbeitung von Vorteil, da die zu bearbeitenden Platten üblicherweise mit der zu bearbeitenden Fläche auf der Transportebene liegen um die später sichtbare Oberfläche zu schonen. Die Werkstücke müssen dann zur Bearbeitung nicht zuerst noch gedreht werden.
- Die Haltevorrichtung hält das Werkstück bevorzugt mechanisch oder mit Vakuum. Gerade ein Fixieren des Werkstücks durch Unterdruck ist eine besonders oberflächenschonende Art des Haltens.
- Bevorzugt ist eine automatische Taktung der Arbeitsschritte vorgesehen, so dass eine andauernde Überwachung der Vorrichtung überflüssig wird.
- Vorzugsweise ist die Haltevorrichtung oberhalb der Transportvorrichtung und des Werkzeugs und das Werkzeug dann bevorzugt unterhalb der Transportvorrichtung angeordnet. Bei einer solchen Anordnung liegen Halter und Werkzeug gegenüber, so dass die zu bearbeitende Fläche komplett freiliegt und keine Gefahr besteht das sich Halter und Werkzeug gegenseitig behindern. Dadurch kann ein Werkstück jeder beliebigen Flächenausdehnung bearbeitet werden, da die Bearbeitungsebene nicht durch Teile der Vorrichtung in der seitlichen Ausdehnung beschränkt wird.
- Weiterhin können die Werkstücke durch Schwerkraft auf der Transportvorrichtung gehalten werden, so dass sich eine aufwendige Fördervorrichtung, die die Werkstücke fixieren muss, vermeiden lässt.
- Ferner umfasst die Erfindung ein Verfahren zur Bearbeitung eines Werkstücks, nach Anspruch 11.
- Die Vorteile eines solchen Verfahrens sind mit denen der Vorrichtung übereinstimmend, wobei sich das Verfahren besonders gut für plattenförmige Werkstücke aus Holz, Holzwerkstoffen, Kunststoffen oder dergleichen eignet.
-
- Fig. 1
- zeigt eine Seitenansicht in einer schematischen Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;
- Fig. 2
- zeigt ein Ausführungsbeispiel aus dem Stand der Technik;
- Fig. 3
- zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel aus dem Stand der Technik.
- Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend ausführlich unter Bezugnahme auf
Figur 1 beschrieben. - Für die Bewegungsrichtungen der nachfolgenden Beschreibung wird das schon bei der Beschreibung des Stands der Technik angegebene kartesische Koordinatensystem verwendet. Die x-Richtung und die y-Richtung liegen in der Förderebene der Fördervorrichtung, wobei die x-Richtung die Förderrichtung darstellt. Die z-Richtung ist senkrecht zur Förderebene. Es ist allerdings möglich, ein beliebiges anderes Koordinatensystem zu verwenden, so lange die Bewegungsrichtungen voneinander linear unabhängig sind.
- Mit Transportebene ist die jeweilige Ebene der Fördervorrichtung gemeint. So ist es denkbar, dass die Fördervorrichtung selbst zuerst horizontal verläuft, in einem nächsten Abschnitt eine Neigung erfährt und danach wieder horizontal verläuft, so dass mathematisch zwei parallele, horizontale Ebenen vorhanden sind. Die Transportebene selbst umfasst dann die erste horizontale Ebene, die Neigungsebene und die zweite horizontale Ebene, in der das Werkstück transportiert bzw. gelagert wird und liegt immer auf der Fördervorrichtung.
- In
Fig. 1 ist eine schematische Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung gezeigt. Die erfindungsgemäße Vorrichtung 10 besitzt mindestens ein Werkzeug 11, eine Haltevorrichtung 4 und eine Fördervorrichtung 6. - Das Werkzeug 11 kann dabei ein einfaches Werkzeug, wie zum Beispiel ein Bohrer, eine Fräse, eine Säge, eine Stanze oder auch eine Niet-/Nagelmaschine sein. Es kann allerdings auch ein komplexeres Werkzeug oder Aggregat mit beispielsweise zwei verschiedenen Bearbeitungseinheiten zur aufeinander folgenden Bearbeitung sein, wie Bohrer in zwei verschiedenen Größen oder eine beliebige Kombination aus den vorher genannten einfachen Werkzeugen.
- Das Werkzeug 11 kann dabei fest installiert sein, so dass es stationär und nicht bewegbar ist. Vorzugsweise ist das Werkzeug 11 allerdings bewegbar, wobei auch hier wieder zwischen den verschiedenen Bewegungsrichtungen unterschieden werden muss.
- So ist es möglich, dass das Werkzeug 11 ausschließlich in einer der Richtungen x, y oder z bewegbar ist (siehe
Fig. 1 ), wobei die y-Richtung bevorzugt ist. Weiterhin kann auch eine Kombination aus zwei Bewegungsrichtungen gewählt werden, wobei bevorzugt die xy-Richtungen gewählt werden. Ebenfalls ist es möglich, das Werkzeug in drei Richtungen bewegbar zu machen oder auch drehbar auszubilden, so dass bis zu sechs Freiheitsgraden erreicht werden können(drei lineare Bewegungsrichtungen, drei Rotationsrichtungen). Prinzipiell lässt sich so jede beliebige Bewegungskombination erreichen. - Die Fördervorrichtung 6 kann eine beliebige Fördervorrichtung sein, wie sie üblicherweise in Fertigungsanlagen verwendet wird. Als Beispiele werden hierfür Förderbänder, Laufrollen, Gleitflächen oder ähnliches genannt.
- Die Fördervorrichtung 6 besitzt eine Transportrichtung x, in der das Werkstück gefördert wird. Diese Transportrichtung besteht vorzugsweise aus nur einer Richtung, alternativ dazu kann sich die Transportrichtung allerdings auch ändern, indem zum Beispiel das Werkstück in x-Richtung ankommt und in y-Richtung abtransportiert wird.
- Die Fördervorrichtung 6 besitzt eine Zuführungsseite 6A, auf der das Werkstück der Bearbeitungsvorrichtung 1 zugeführt wird, und eine Abtransportseite 6C, auf der das Werkstück 2 von der Vorrichtung 10 abtransportiert wird. Die Zuführungsseite 6A und die Abtransportseite 6C der Fördervorrichtung 6 müssen nicht auf einem gleichen Höhenniveau sein.
- Die Fördervorrichtung 6 stellt somit die Schnittstelle der Bearbeitungsvorrichtung mit der Umgebung dar und fördert die Werkstücke von einer eventuell vorhergehenden Vorrichtung (nicht gezeigt) zur erfindungsgemäßen Bearbeitungsvorrichtung 10 und von dieser zur nachfolgenden Vorrichtung (nicht gezeigt) in der Prozesskette. Somit kann die Fördervorrichtung 6 sich über mehrere in der Prozesskette vorhandene Maschinen erstrecken.
- Die Fördervorrichtung 6 kann allerdings auch ausschließlich an der erfindungsgemäßen Vorrichtung 10 vorgesehen sein, so dass die gesamte Vorrichtung 10 in Modulbauweise in eine beliebige Prozesskette eingepasst werden kann. Die Zuführungsseite 6A und die Abtransportseite 6C sind dann die Schnittstellen zur Umgebung.
- Im Folgenden wird mit der Fördervorrichtung 6 die Vorrichtung zum Transportieren der Werkstücke in unmittelbarer Umgebung der Bearbeitungsvorrichtung 10 bezeichnet, also die Zuführungsseite 6A und die Abtransportseite 6C.
- Die Fördervorrichtung 6 besitzt eine Pufferzone A, in der ein Werkstück 2, welches bearbeitet werden soll, abgestellt ist, um von dort von der nachfolgend beschriebenen Haltevorrichtung 4 aufgenommen zu werden. Die Fördervorrichtung kann auch bewegbar ausgestaltet sein, um die Werkstücke in z-Richtung aus der Transportebene herauszuheben oder abzusenken und so an die Haltevorrichtung 4 zu übergeben.
- Eine Bearbeitungszone B auf der Fördervorrichtung ist in der vorliegenden Erfindung nicht vorgesehen. Bevorzugt gibt es auch keine signifikante Unterbrechung 14 der Fördervorrichtung 6, sondern nur eine schmale Lücke, durch die das Werkzeug 11 das Werkstück 2 bearbeitet.
- In einigen Fällen kann eine Unterbrechung 14 für das Werkzeug auch weggelassen werden. Beispielsweise bei einer Ausführung der Fördervorrichtung 6 als Laufrollen kann die Konstruktionsbedingte Ausgestaltung der Fördervorrichtung 6 schon ausreichende Lücken für eine Bearbeitung mit dem Werkzeug 11 durch die Fördervorrichtung 6 hindurch bereitstellen. Eine andere Möglichkeit wäre, das Werkzeug 11 auf der gegenüberliegenden Seite der Fördervorrichtung 6 anzubringen. Die Unterbrechung der Fördervorrichtung hängt dabei stark von der Wahl des Werkzeugs ab, ist aber in jedem Fall kleiner als die Werkstücklänge und breiter als das Werkzeug.
- Es ist so prinzipiell möglich, die Werkstücke 2, insbesondere plattenförmigen Werkstücke, ohne Bearbeitung an der Bearbeitungsvorrichtung 10 auf der Fördervorrichtung 6 durchzufahren.
- Der Halter 4 ist vorzugsweise in Transportrichtung, d.h. in x-Richtung, bewegbar. Zumindest weist seine Bewegungsrichtung eine zur Förderrichtung parallele Komponente auf. Der Halter kann ebenso in mehreren Bewegungsrichtungen bewegbar sein, wobei analog zu den Bewegungsrichtungen des Werkzeugs ebenfalls bis zu sechs Freiheitsgrade eingeschlossen werden können. Werkzeug und Halter zusammen sollten mindestens zwei Bewegungsrichtungen, vorzugsweise x- und z-Richtung, besser mindestens drei Bewegungsrichtungen, bevorzugt x-, y- und z-Richtung aufweisen.
- Selbstverständlich können die Bewegungsrichtungen von Halter 4 und Werkzeug 11 zusammen auch überbestimmt sein, d.h. es können beispielsweise beide in x-Richtung zusätzlich zu anderen Bewegungsrichtungen bewegbar sein.
- Die Kombination der Bewegungsrichtungen aus Halter 4 und Werkzeug 11 wird für die jeweiligen konstruktiven Anordnungen relevant. Sollte das Werkzeug 11 fest installiert sein, muss der Halter 4 beispielsweise alle Bewegungen selbst ausführen. Das Werkzeug 11 muss bei einer solchen Konstruktion allerdings in die Bearbeitungsebene hineinragen, was bedeuten kann, dass das Werkzeug 11 dann auch durch die Transportebene ragen muss. Eine solche Anordnung ist demnach vorstellbar, wenn auch nicht bevorzugt. Ein stationäres Werkzeug 11 sollte bevorzugt derart angeordnet sein, dass es nicht durch die Transportebene hindurch reicht.
- Der Halter 4 kann das Werkstück 2 mechanisch, insbesondere reib- und/oder formschlüssig oder auch pneumatisch, wie beispielsweise durch ein Vakuum halten.
- Die Haltevorrichtung 4 ist in Bezug auf das Werkzeug 11 bevorzugt auf der anderen Seite der Fördervorrichtung 6 angeordnet und hält das Werkstück 2 derart, dass die zu bearbeitende Seite im Idealfall komplett freiliegt. Das Werkzeug 11 arbeitet sozusagen bevorzugt durch die Transportebene hindurch in der Bearbeitungsebene, in der das Werkstück zu Bearbeitung gehalten wird. Die Bearbeitungszone B liegt in der Bearbeitungsebene und überlappt dadurch mit der Pufferzone A und/oder der Abtransportzone C in einer zur Transportebene oder zur Bearbeitungsebene senkrechten Projektion. Dies ist nur möglich, da die Haltevorrichtung 4 von der Transportebene entkoppelt ist, d.h., dass der Halter nicht durch die Transportebene hindurch greifen muss, um das Werkstück 2 zu halten. Ein in der Pufferzone positioniertes Werkstück 2A kann sich somit mit dem zu bearbeitenden Werkstück 2B überschneiden ohne Gefahr zu laufen, mit diesem zu kollidieren. Es kann auch möglich sein, die Haltevorrichtung 4 derart seitlich der Fördervorrichtung 6 anzubringen, dass die Haltevorrichtung 4 nicht durch die Fördervorrichtung 6 hindurch arbeiten muss sondern seitlich daran vorbeigeht. Dann muss die Haltevorrichtung 4 auch nicht gegenüber dem Werkzeug 11 angeordnet sein, ist allerdings immer noch von der Fördervorrichtung entkoppelt.
- Die konstruktive Anordnung von Fördervorrichtung 6, Halter 4 und Werkzeug 11 ist prinzipiell vom Fachmann an die jeweiligen Gegebenheiten anzupassen. So können das Werkzeug 11 und der Halter 4 beide über oder unter der Fördervorrichtung 6 angeordnet sein, die dann eventuell auch keine Unterbrechung 8 benötigt, oder auch gegenüberliegend mit der Förderanlage 6 dazwischen.
- Die bevorzugte Ausführungsform ist in
Figur 1 gezeigt, in der die Fördervorrichtung 6 zwischen dem Werkzeug 11 und dem Halter 4 vorgesehen ist. Das Werkzeug bewegt sich in y- und z-Richtung, der Halter während der Bearbeitung nur in x-Richtung, wobei der Halter 4 beim Aufnehmen des Werkstücks 2 sich auch in z-Richtung bewegt. - Ein Werkstück 2A wird auf der Zuführungsseite von der Fördervorrichtung 6 zur Bearbeitungsvorrichtung 10 gefördert. Dort wird es in der Pufferzone C positioniert, während das aktuelle Werkstück 2B noch in Bearbeitung ist.
- Da die Bearbeitungsebene vorzugsweise weiter vom Werkzeug entfernt ist als die Transportebene, kann das Werkstück 2, je nachdem wie weit die Entfernungsdifferenz zwischen Werkzeug und Transportebene bzw. Werkzeug und Bearbeitungsebene ist, beliebig gedreht und bewegt werden, bevorzugt allerdings in beliebiger x- und y-Richtung. Nachdem die Bearbeitung des vorhergehenden Werkstücks 2B abgeschlossen ist, ist die Haltevorrichtung nicht mehr belegt und greift das in der Pufferzone A positionierte Werkstück 2A. Dazu verfährt die Haltevorrichtung über das Werkstück 2 und bewegt sich selbst in z-Richtung, um das Werkstück 2 aufzunehmen oder die Fördervorrichtung kann sich in der Pufferzone in z-Richtung bewegen und bringt das Werkstück so in die Bearbeitungsebene.
- Dabei ist zu beachten, dass die Bearbeitungsebene derart außerhalb der Transportebene der Zuführungsseite 6A und der Abtransportseite 6C der Fördervorrichtung 6 liegt, dass das zu bearbeitende Werkstück 2B und das in der Pufferzone positionierte Werkstück 2C nicht kollidieren können. Diese Entfernung der Bearbeitungs- und der Transportebene ist bevorzugt werkstückabhängig, kann allerdings auch ein festes Maß sein und in manchen Fällen auch von der Kinematik der Bearbeitung (eventuelle Drehungen) abhängen. Die Bearbeitungsebene kann demnach auch schief zur Transportebene liegen. Bei einem plattenförmigen Werkstück, welches nur in den drei linearen Richtungen x, y, z bearbeitet wird und welches eine Dicke von einigen cm aufweist, beispielsweise 2-3 cm, müsste die Bearbeitungsebene um den Wert dieser Dicke von der Transportebene entfernt sein.
- Nachdem das Werkstück 2 entweder von der Haltevorrichtung 4 oder von der Fördervorrichtung 6 in die Bearbeitungsebene gebracht wurde und von der Haltevorrichtung 4 mittels mechanischer oder pneumatischer Kraft gehalten wird, bewegt die Haltevorrichtung 6 das gehaltene Werkstück 2 zum Werkzeug 11.
- Vorzugsweise ist das Werkzeug nicht stationär angebracht, sondern kann sich in y-Richtung und in z-Richtung bewegen, so dass die Haltevorrichtung nur in x-Richtung bewegbar sein muss, um alle linear unabhängigen Bewegungsrichtungen bereitzustellen. Das Werkstück 2B wird nun an allen erforderlichen Stellen bearbeitet, während das nachfolgende Werkstück 2A bereits in der Pufferzone liegt. Es kann auch möglich sein, dass das vorhergehende Werkstück 2C noch in der Abtransportzone liegt, dieses Werkstück muss allerdings vor dem Absetzen des bearbeiteten Werkstücks abtransportiert werden, um es zu ermöglichen, das bearbeitete Werkstück kollisionsfrei abzusetzen. Die Haltevorrichtung 4 fährt nach der Bearbeitung über die Abtransportzone C und setzt das Werkstück 2 ab, wobei es hier ebenfalls möglich ist, dass die Abtransportzone C in z-Richtung bewegbar ist und den Transport des Werkstücks 2 aus der Bearbeitungsebene in die Transportebene übernimmt.
- Die Erfindung ermöglicht es, die Maschine um ein wesentliches Stück kompakter zu bauen. Dadurch wird der Raum, der für diese Vorrichtung benötigt wird, erheblich verkürzt und zusätzliche Prozessschritte in die Prozesskette können eingebaut werden. Das erhöht die Effektivität oder vermindert den Platzbedarf und somit die Kosten.
Claims (11)
- Vorrichtung (10) zum Bearbeiten eines Werkstücks (2), das bevorzugt zumindest abschnittsweise aus Holz, Holzwerkstoffen, Kunststoffen oder dergleichen besteht, umfassend:ein Werkzeug (11) zur Ausführung der Bearbeitung des Werkstücks (2);eine Transportvorrichtung (6) mit einer Zuführungsseite (6A) zum Zuführen und einer Abtransportseite (6C) zum Abtransportieren des Werkstücks (2) zu bzw. von dem Werkzeug (11), wobei das Werkstück (2) in einer Transportebene, die an der Transportvorrichtung (6) angeordnet ist, in mindestens einer Transportrichtung (x) transportiert wird, wobei die Transportvorrichtung (6) zumindest in der Zuführungsseite (6A) eine Pufferzone (A) aufweist, in der ein nachfolgendes Werkstück (2A) während der Bearbeitung des Werkstücks (2B) positioniert ist;eine Haltevorrichtung (4) zum Halten des Werkstücks (2) während der Bearbeitung durch das Werkzeug (11) in einer Bearbeitungsebene, die in einer Bearbeitungszone und in einer zur Transportebene unterschiedlichen Ebene liegt, und zum Transport des Werkstücks von der Zuführungsseite (6A) zur Abtransportseite (6C),dadurch gekennzeichnet, dass
sich die Pufferzone (A) und/oder eine Abtransportzone (C) mit der Bearbeitungszone (B) zumindest
abschnittsweise überlappen, insbesondere in einer zur Transportebene oder zur Bearbeitungsebene senkrechten Projektion. - Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der das Werkzeug (11) durch die Transportebene hindurch in die Bearbeitungsebene gelangt.
- Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei der die Bewegungsrichtungen (x, y, z) des Werkzeugs (11) und der Haltevorrichtung (4) linear unabhängig, bevorzugt zueinander senkrecht sind.
- Vorrichtung nach einem der vorgehenden Ansprüche, bei der die Haltevorrichtung (4) und/oder die Transportvorrichtung (6) in einer zusätzlichen Bewegungsrichtung senkrecht zur Transportebene bewegbar sind.
- Vorrichtung nach einem der vorgehenden Ansprüche, bei der die Haltevorrichtung (4) das Werkstück (2) mechanisch oder mit Vakuum hält.
- Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Taktung der Arbeitsschritte automatisch ausgeführt wird.
- Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Haltevorrichtung (14) oberhalb der Transportvorrichtung (6) und des Werkzeugs (11) angeordnet ist.
- Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der das Werkzeug (11) unterhalb der Transportvorrichtung (6) vorgesehen ist.
- Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Werkstücke (11) durch Schwerkraft auf der Transportvorrichtung (6) gehalten werden.
- Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der das Werkzeug (11) ein Bohrer, eine Säge oder eine Fräse ist.
- Verfahren zur Bearbeitung eines Werkstücks (2), das bevorzugt zumindest abschnittsweise aus Holz, Holzwerkstoffen, Kunststoffen oder dergleichen besteht, mit folgenden Schritten:Zuführen eines Werkstücks (2A) auf einer Transportvorrichtung (6) in einer Transportebene in eine Pufferzone (A);Übergeben des Werkstücks an eine Haltevorrichtung (4), die in mindestens einer Richtung bewegbar ist;Bearbeiten des Werkstücks (2B) mittels eines Werkzeugs (11) in einer Bearbeitungszone (B) in einer Bearbeitungsebene, die zur Transportebene unterschiedlich ist, und die sich mit der Pufferzone in einer senkrechten Projektion zur Bearbeitungsebene oder zur Transportebene überschneidet;Positionieren des bearbeiteten Werkstücks (2B) auf der Transportvorrichtung (6C) in der Transportebene auf der Abtransportseite (C); undAbtransportieren des Werkstücks (2C).
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