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Die Erfindung betrifft eine Holzbearbeitungsmaschine zur serienweisen Herstellung von Gestell- oder Möbelteilen mit unregelmässiger Körperform aus Holz oder Holzwerkstoffen, welche einerseits eine Anzahl je einen zu bearbeitenden Holzrohling festgespannt tragender Werkstückschlitten besitzt, die von einer Bearbeitungsstation zur nächsten gemeinsam fortschaltbar, während der Bearbeitung der Formteile hingegen am Ort festgehalten sind, anderseits eine Anzahl mehreren Bearbeitungsstationen zugeordneter Fräs- und Schleifaggregate zur Bearbeitung mindestens einer Formteillängsseite aufweist, die in Längsrichtung der Formteile mittels Schlitten mit vorbestimmter Vorschubgeschwindigkeit verschiebbar sind. Diese Holzbearbeitungsmaschinen sind auf dem Prinzip aufgebaut, die Längsbearbeitung der Holzrohling bzw.
Formteile mit einer vorbestimmten, von dem Längsprofil einer Formteilseite völlig unabhängigen Vorschubgeschwindigkeit auszuführen. Dabei wurden die verschiedenen Fräs- und Schleifaggregate zur Vermeidung eines zu langen Maschinenbettes und eines sich daraus ergebenden Vorschubweges möglichst knapp hintereinander in einer Bearbeitungsstation angeordnet, so dass beim Längsfräsen bzw. Längsschleifen meist mehrere Werkzeuge an verschiedenen Stellen einer Formteilseite gleichzeitig zum Einsatz kommen.
Auf solchen Maschinen können zwar die hölzernen Formteile mit unregelmässiger Körperform auch auf beiden Längsseiten bearbeitet werden, jedoch mit dem Nachteil, dass Formteilstufen oder mehr oder minder stark zur Vorschubrichtung quer verlaufende Formkuppen mangels einer unabhängigen Steuerung der Vorschubgeschwindigkeit jedes der Werkzeuge nur mangelhaft ausgearbeitet werden können.
Es sind aber auch Holzbearbeitungsmaschinen bekannt, bei denen die Werkstückschlitten an den für die Längsbearbeitung der hölzernen Formteile bestimmten Fräs- und Schleifaggregaten mit vorgegebener Vorschubgeschwindigkeit vorbeibewegt werden. Auch bei diesen Maschinen sind die Werkzeugaggregate so dicht aufeinanderfolgend entlang der Führungsbahn der Werkstückschlitten ortsfest angeordnet, dass mehrere Werkzeuge an verschiedenen, in Vorschubrichtung versetzten Stellen einer zu bearbeitenden Seitenfläche des Holzrohlings bzw. des Formteiles gleichzeitig angreifen. Hier wurde die Vorschubgeschwindigkeit der Werkstückschlitten variabel ausgeführt, um stufen- oder kuppenförmig verlaufende Teilflächen einer Formteilseite exakt ausarbeiten zu können.
Bei Maschinen dieser Type ist es aber bekannt, dass mehrere Fräs- und/oder Schleifaggregate innerhalb einer Bearbeitungsstation an einer Formteilseite gleichzeitig arbeiten. Dann ergibt sich aber durch die zugunsten der Ausarbeitung einer stufen- oder kuppenförmigen Teilfläche einer Formteilseite erfolgende bedeutende Herabsetzung der Vorschubgeschwindigkeit des Werkstückschlittens der Nachteil, dass das bzw. die an der Ausarbeitung der Stufe oder Kuppe unbeteiligten Werkzeuge in dieselbe Formteilseite eine Delle bzw. eine sichtbare Unregelmässigkeit einarbeiten. Dieser unerwünschte Effekt beeinträchtigt die Qualität der Formteilseite bedeutend.
Zur Beseitigung dieses unerwünschten Effektes der Dellenbildung liegt der Erfindung der Gedanke zugrunde, die zu bearbeitende Formteilseite eines Holzrohlings in einzelnen, in Vorschubrichtung der Werkstückschlitten aufeinanderfolgenden Bearbeitungsstationen nur von je einem Werkzeug eines zur vollständigen Bearbeitung einer Formteilseite bestimmten Werkzeugsatzes bearbeiten zu lassen und dabei die zur Bearbeitung dieser Formteilseite oder eines Teilstückes derselben bestimmten Werkzeuge hinsichtlich der auszuarbeitenden Form und der Vorschub- bzw. Bahngeschwindigkeit unabhängig voneinander zu steuern.
Dieser Gedanke wird gemäss der Erfindung dadurch verwirklicht, dass jedes Werkzeugaggregat eines zur Längsbearbeitung einer Formteilseite bestimmten Werkzeugaggregatsatzes in einer der Bearbeitungsstationen einer entlang der Werkstückschlittenreihe angeordneten Reihe von Bearbeitungsstationen einsatzbereit längsbeweglich gelagert ist und jedes Werkzeug nicht nur durch eine Schablone in bekannter Weise zur Ausarbeitung einer Formteilseite oder eines Teilstückes derselben geführt, sondern auch mit einer in Abhängigkeit von der auszuarbeitenden Kurvenform, insbesondere von stufen- oder kuppenförmigen Teilflächen einer Formteilseite gesteuerten Vorschubgeschwindigkeit (Bahngeschwindigkeit) in Längsrichtung des stillstehenden Formteiles mittels einer die Vorschubvorrichtung der Werkzeugaggregate überwachenden mechanischen, hydraulischen,
pneumatischen oder elektronischen Steuereinrichtung steuerbar ist.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann die von der Kurvenform der Formteilseite abhängige Vorschubgeschwindigkeit (Bahngeschwindigkeit) eines oder mehrerer Werkzeuge in der Weise zur Wirkung gebracht werden, dass sämtliche zur Bearbeitung einer Formteilseite bestimmten Werkzeugaggregate durch eine ihnen gemeinsame, durch die Steuereinrichtung überwachte Vorschubvorrichtung mit einer der Form entsprechenden Bahngeschwindigkeit in Vorschubrichtung gemeinsam steuerbar sind, aber jedes einzelne der Werkzeugaggregate mittels der ihm zugeordneten Schablone in bekannter Weise zum Arbeitseinsatz gegen die zu bearbeitende Formteilseite selbsttätig formsteuerbar ist, so dass jedes Werkzeug im Arbeitseinsatz mit einer der auszuarbeitenden Längsprofilform entsprechenden Bahngeschwindigkeit fräst bzw. schleift.
Die Vorteile der erfindungsgemässen Massnahme bestehen darin, dass
1. erstmals eine exakte Ausarbeitung von stufen- oder kuppenförmigen Teilflächen einer Formteilseite im Zuge ihrer Längsbearbeitung ohne die Gefahr der Dellenbildung gewährleistet ist und
2. der zur Bearbeitung einer Formteilseite erforderliche Vorschubweg, der sich bisher auf dem knappen
Abstand der Werkzeugaggregate innerhalb einer Bearbeitungsstation voneinander und der
Werkstücklänge ergab, praktisch auf die Formteilseitenlänge allein beschränkt werden konnte,
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wodurch sich die Taktzeit der Werkzeugaggregate auf die tatsächliche Bearbeitungsdauer einer
Formteilseite verkürzt.
Bei der serienweisen Herstellung von Gestell- oder Möbelteilen wirkt sich diese Taktzeit einsparende Verkürzung des Vorschubweges auf die Leistung der Maschine ausserordentlich günstig aus.
Eine erfindungsgemäss ausgebildete Holzbearbeitungsmaschine ist in zwei beispielsweisen Ausführungsformen in den Fig. l und 2 im Grundriss schematisch dargestellt, wobei nur jene Merkmale der Maschine prinzipiell veranschaulicht sind, die für das Verständnis der Erfindung erforderlich sind. Als Formteil mit bearbeiteter Längsseite ist in Fig. 3 ein Sesselhinterbein veranschaulicht. Die verschiedenen Querschnitte durch dieses Sesselhinterbein und die zugeordneten Werkzeuge sind in Fig. 4 dargestellt. Fig. 5 zeigt die fünf verschiedenen Bearbeitungsstrecken Ai-As und aus Fig. 6 geht ein Beispiel einer mechanischen Steuereinrichtung hervor.
Gemäss den in den Fig. l und 2 dargestellten Ausführungsbeispielen der erfindungsgemässen Steuerung der Werkzeugaggregate einer Holzbearbeitungsmaschine besitzt diese auf einem Maschinenbett-l--eine Reihe Werkstückschlitten--2--, welche Mann an Mann dicht aneinandergeschlossen in Führungen längsverschiebbar gelagert und in den einzelnen Bearbeitungsstationen, z. B.--I bis V--, für die Dauer je eines Arbeitstaktes festgehalten sind.
Der Vorschub dieser Schlittenreihe --2-- erfolgt in den Arbeitstaktpausen mittels eines nur angedeuteten Kolbens-3--, der durch ein Druckmittel in an sich bekannter Weise verschiebbar ist und stets die ganze Schlittenreihe um einen schlittenlangen Schaltschritt von der Einlegestation--E--für die Holzrohlinge weg vorschiebt, wodurch die Werkstückschlitten von einer Bearbeitungsstation zur nächsten bewegbar sind.
Ob es sich dabei um eine endlose Schlittenreihe handelt, die nach Art einer endlosen Kette um zwei Förderräderpaare geführt ist, oder ob die Schlittenreihe geschlossen von der Einlegestation--E--zu einer nicht dargestellten Auswurfstation für die fertig bearbeiteten Formteile wandert und die Werkstückschlitten einzeln wieder zur Einlegestation auf einer gesonderten Bahn zurückgeführt werden, ist für die Erfindung ohne Bedeutung. Für die erfindungsgemässe Lösung der gestellten Aufgabe ist es aber wesentlich, dass in jeder der veranschaulichten und für die Längsbearbeitung einer Formteilseite bestimmten Bearbeitungsstationen - I-V--nur ein Fräs-oder Schleifaggregat auf dem Maschinenbett--l--parallel zur Schlittenreihe --2-- verschiebbar gelagert ist.
Gemäss Fig. l ist jedes der Werkzeugaggregate--4, 5,6, 7 und 8--auf einer Führung--9--unabhängig voneinander längsverschiebbar gelagert und mittels je einer Vorschubvorrichtung - -10, 11,12, 13 oder 14--hin und zurück bewegbar. Jede dieser Vorschubvorrichtungen--10-14-besitzt z. B. einen zweiarmigen Hebel, dessen einer Arm durch einen Lenker mit dem zugeordneten Werkzeugaggregat und dessen anderer Arm mit der Kolbenstange je eines Kolbens gelenkig verbunden ist. Jeder dieser Kolben sitzt in einem durch ein Druckmittel betriebenen Druckzylinder--15, 16,17, 18 oder 19-und kann mittels einer Servosteuerung--20--zum gegebenen Zeitpunkt automatisch hin und her bewegt werden.
Zu diesem Zweck ist jeder Druckzylinder--15-19--mit einer eigenen Leitung--21, 22,23, 24 oder 25-mit der Servosteuerung--20--verbunden, welche dadurch in der Lage ist, jeden einzelnen Kolben und
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umgekehrter Richtung den Druckzylindern--15-19--zuführen kann, um die Werkzeugaggregate - -4 - 8-- innerhalb jeder Bearbeitungsstation wieder in die Ausgangslage zurückzuführen.
Gemäss der Erfindung ist nun in jede der Leitungen--21 bis 25--eine Druckregeleinrichtung--27, 28, 29,30 oder 31-z. B. als Drosselventil eingebaut ; welches durch elektrische Leitungen-32, 33,34, 35 oder
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Arbeitsprogramm eingestellt werden und dieses elektromagnetisch oder elektronisch an die Regeleinrichtungen - -27, 28,29, 30 oder 31--getrennt weitergeben.
Diese Steuereinrichtung ist somit in der Lage, die Servo-Steuerung--20--zu überwachen, d. h. den Druckmittelzufluss zu den einzelnen Druckzylindern--15 bis 19--so zu regeln, dass jeder Druckzylinder die ihm zugeordnete Vorschubvorrichtung--10 bis 14--und damit auch das zugeordnete Werkzeugaggregat--4 bis 8--mit de-, jeweils erforderlichen Vorschubgeschwindigkeit bewegt und dadurch das Werkzeug des zugeordneten Werkzeugaggregates mit variabler Geschwindigkeit in Vorschubrichtung fortbewegt.
Das in Fig. l dargestellte Beispiel zeigt, dass jedes der Werkzeugaggregate--4 bis 8-unabhängig von den andern Werkzeugaggregaten innerhalb seiner Bearbeitungsstation--I bis V--mit variabler Vorschubgeschwindigkeit bewegt werden kann und dass die Werkzeuge --Al bis As--dabei maximal nur einen der Länge der zu bearbeitenden Formteilseite entsprechenden Vorschubweg vollführen. In allen fünf Bearbeitungsstationen--I bis V--wird die Seitenfläche des Formteiles im gleichen Zeitraum bearbeitet, so dass jeder Formteil-F--, der die Bearbeitungsstation --V-- verlässt, eine fertig bearbeitete Längsseite
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Zu Fig. 2 der Zeichnungen ist zu sagen, dass in der schematisch im Grundriss dargestellten Ausführungsform der Maschine sowohl die Bearbeitungsstationen--I bis V--als auch die Reihe Werkzeugschlitten--2--auf dem Maschinenbett :--l--und die Werkzeugaggregate--4 bis 8--gleichgeblieben sind. Der Unterschied dieses Ausführungsbeispieles gegenüber dem zuerst geschilderten Beispiel liegt darin, dass die Werkzeugaggregate - 4 bis 8-durch einen ihnen gemeinsamen Vorschubzylinder-44-miteinander zu einer Einheit verbunden sind. Jedes Werkzeug dieser Werkzeugaggregate--4 bis 8--ist in bekannter Weise durch einen
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--44-- führenden Leitungen --45, 46-- sindSteuereinrichtung --37-- in Verbindung steht.
Diese Steuereinrichtung regelt die Vorschubgeschwindigkeit der Werkzeugaggregate--4 bis 8--in einer der Form der zu bearbeitenden Formteilseite entsprechenden Weise, so dass die Werkzeuge --Al bis As--nur mit einer bestimmten Bahngeschwindigkeit in Vorschubrichtung bewegt werden. Dabei werden die einzelnen Werkzeuge--Al bis As--in den verschiedenen Bearbeitungsstationen - I bis V-unabhängig voneinander durch ihre an den Schablonen-38 bis 42-ablaufenden Kopierrollen --43- formgesteuert bzw. mit der bestimmten Bahngeschwindigkeit an den Formteilseiten zum Einsatz gebracht.
Auf diese Weise kann nach beiden in den Fig. l und 2 schematisch dargestellten Vorschlägen jede stufenoder kuppenförmige Teilfläche einer Formteilseite in einem Durchgang bzw. in einem Arbeitstakt exakt ausgearbeitet werden. Es wird auch darauf verwiesen, dass diese Massnahme auch bei doppelseitig arbeitenden Fräs- und Schleifmaschinen in gleicher Weise mit Erfolg angewendet werden kann.
In den Fig. 3 und 4 ist als Ausführungsbeispiel ein Sesselhinterbein dargestellt, dessen eine, in den Zeichnungen untere Seite im Rohumriss mit strichpunktierter Linie und fertig bearbeitet, mit ganzer Linie dargestellt ist. Für diese Seite des Holzrohlings-F-werden fünf verschiedene Werkzeuge-At bis As-in ebensovielen Bearbeitungsstationen--I bis V--zum Einsatz gebracht, um alle untereinander verschiedenen
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Der Arbeitstakt setzt in allen fünf Bearbeitungsstationen--1 bis V--gleichzeitig ein und seine Dauer richtet sich nach der Länge der zu bearbeitenden Formteilseite.
Dabei werden alle fünf Werkzeugaggregate--4 bis 8-mittels der Vorschubvorrichtung--10 bis 14-in Vorschubrichtung mit einer vorgegebenen Vorschubgeschwindigkeit gleichzeitig in Bewegung gesetzt, jedoch einzeln unabhängig voneinander durch die Schablonen-38 bis 42-formgesteuert. Da jede der Vorschubvorrichtungen-10 bis 14-durch ein programmgesteuertes Regelorgan--27 bis 31--in ihrer Bewegungsgeschwindigkeit beeinflussbar ist, kann die Vorschubgeschwindigkeit jedes der in den fünf Bearbeitungsstationen--I bis V--arbeitenden Werkzeuge - Ai bis As-unabhängig vom andern bahngesteuert werden, d. h. mit konstanter Bahngeschwindigkeit um stufen- oder kuppenförmige Teilflächen einer Formteilseite geführt werden.
Die Fig. 3 zeigt die fünf verschiedenen Arbeitsoperationen an einer Längsseite eines Sessel-Hinterbeines, wovon die Arbeitsoperationen --At und As--die Bearbeitung eines Kuppe zur Aufgabe haben und demgemäss mit einer von der normalen Vorschubgeschwindigkeit abweichenden Bahngeschwindigkeit gefräst und geschliffen werden. Die fünf verschiedenen Querschnitte durch das Sesselhinterbein zeigen das verschiedene Profil der bearbeiteten Formteillängsseite. Zum besseren Verständnis sind in Fig. 5 die verschiedenen Schnittbahnen--Al bis As-- voneinander getrennt dargestellt und in übereinstimmung mit den Werkzeugen bezeichnet.
Es ist deutlich zu ersehen, wie weit die verschiedenen Schnittbahnen--Al bis As--, insbesondere an den Enden des Sesselhinterbeines--F--von der geradlinigen Vorschubrichtung der Werkzeugaggregate--4 bis 8--im Winkel stark abweichen und aus diesem Grunde nur mit Bahngeschwindigkeit sauber ausgearbeitet werden können. Aus diesem Grunde wird die Vorschubvorrichtung--10 bis 14- (Fig. l) bzw.-44-- (Fig. 2) durch die Steuereinrichtung --37-- überwacht, welche die Vorschubgeschwindigkeit in Abhängigkeit von der auszuarbeitenden Form der Teilfläche der Formteilseite in eine Bahngeschwindigkeit umwandelt. Dadurch ist es möglich, die Vorschubgeschwindigkeit, z.
B. im Bereiche der kuppenförmigen Endform des Sesselhinterbeines --F-- so weit zu verringern, dass das Werkzeug--Al, A4 und As--die durch die Schablone--38 bis 42-gegebene Kurvenform einwandfrei ausarbeiten kann. Mit Ausnahme der ersten fünf Arbeitstakte am Beginn der Herstellung einer neuen Formteilserie fällt nach jedem Arbeitstakt der Werkzeugaggregate-4 bis 8-ein Formteil--F-mit fertig bearbeiteter Längsseite an. Bei Holzbearbeitungsmaschinen mit mehrseitiger Bearbeitung der Holzrohlinge werden die jeder Formteilseite zugeordneten Werkzeugaggregate in den verschiedenen Bearbeitungsstationen in der gleichen Weise wie bereits beschrieben bahngesteuert.
Die Steuerung angetriebener Maschinenelemente mit Bahngeschwindigkeit ist an sich bekannt und kann mechanisch, hydraulisch, pneumatisch oder auch elektronisch ausgeführt werden. Als Beispiel einer mechanischen Steuerung der Werkzeuge mit Bahngeschwindigkeit ist in Fig. 6 eine Schablonensteuerung schematisch dargestellt.
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Parallel zur Formschablone, z. B.--38--, die mittels der Kopierrolle--43--des zugeordneten Werkzeugaggregates-4--abgetastet wird, ist eine weitere Schablone --49-- angeordnet, die im Bereiche der stufen- oder kuppenförmigen Teilflächen der Formschablone-38-z. B. Höcker--50--aufweist, die von einer mit dem Werkzeugaggregat--4--mitlaufenden Kopierrolle-51-abgetastet wird.
Diese Kopierrolle--51--übermittelt ihre Tastbewegung durch ein längsbewegliches Verbindungsorgan--52--auf den Hebel--53-eines Regelventiles--54-, welches in die von der Servosteuerung--20--kommende und zu einem Umsteuerventil --55-- eines Vorschubzylinders, z. B.-15--, führende Leitung-56eingebaut ist. Läuft die Kopierrolle--43--zu einer Stufe oder Kuppe der Schablone--38--, dann läuft
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Schablone--49--auf,PATENTANSPRÜCHE :
1. Holzbearbeitungsmaschine zur serienweisen Herstellung von Gestell- oder Möbelteilen mit unregelmässiger Körperform aus Holz oder Holzwerkstoffen, welche einerseits eine Anzahl je einen zu bearbeitenden Holzrohling festgespannt tragender Werkstückschlitten besitzt, die von einer Bearbeitungsstation zur nächsten gemeinsam fortschaltbar, während der Bearbeitung der Formteile hingegen am Ort festgehalten sind, anderseits eine Anzahl mehreren Bearbeitungsstationen zugeordneter Fräs- und Schleifaggregate zur Bearbeitung mindestens einer Formteillängsseite aufweist, die in Längsrichtung der Formteile mittels Schlitten
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Werkzeugaggregatsatzes (4 bis 8) in einer der Bearbeitungsstationen (I bis V)
einer entlang der Werkstückschlittenreihe angeordneten Reihe von Bearbeitungsstationen einsatzbereit längsbeweglich gelagert ist und jedes Werkzeug (Al bis As) nicht nur durch eine Schablone (38 bis 42) in bekannter Weise zur Ausarbeitung einer Formteilseite oder eines Teilstückes derselben geführt, sondern auch mit einer, in Abhängigkeit von der auszuarbeitenden Kurvenform, insbesondere von stufen- oder kuppenförmigen Teilflächen einer Formteilseite gesteuerten Vorschubgeschwindigkeit (Bahngeschwindigkeit) in Längsrichtung des stillstehenden Formteiles mittels einer die Vorschubvorrichtung (10 bis 14) der Werkzeugaggregate (4 bis 8) überwachenden mechanischen, hydraulischen, pneumatischen oder elektronischen Steuereinrichtung (37) bewegbar ist.
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