DE10009681C2 - Zapfenschneidsystem zum Bearbeiten der Enden von Rahmenhölzern durch Fräsen - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf das Gebiet der Arbeitsmaschinen zur Holzbearbeitung und betrifft insbesondere eine Holzbearbeitungsmaschine zum Bearbeiten der Enden von Rahmenhölzern für die Fenster- und Türenfertigung durch Fräsen.

Wie bekannt, werden die aus Holz bestehenden Rahmen von Fenstern und Türen gebildet, indem Futterhölzer und Querhölzer an ihren Enden zusammengefügt werden. Diese Holzrahmen werden aus einzelnen, geradlinigen, beschlagenen Rahmenhölzern mit einem mehr oder weniger regulären prismenförmigen Querschnitt gefertigt, wobei nacheinander die Bearbeitung der Rahmenformung, das Zapfen-/Schlitzschneiden und die Profilgebung vorgenommen werden.

Im Besonderen besteht das Zapfen-/Schlitzschneiden darin, an jedem Rahmenholzende die nötigen Zapfen und Schlitze herzustellen, um beim abschließenden Zusammenfügen die Einspannverbindungen zwischen Futterhölzern und Querhölzern zu verwirklichen.

Im Allgemeinen wird das Zapfen-/Schlitzschneiden auf eine automatisierte Weise mittels eigener Bearbeitungseinheiten ausgeführt, die aus mehreren Arbeitsmaschinen bestehen, unter diesen zumindest eine Fräseinheit, um an den Rahmenholzenden die gewünschten Zapfen und Schlitze zu fertigen, und ggfls. auch eine oder mehrere Sägeeinheiten, um die Rahmenholzenden auf Maß zu schneiden und die zu bearbeitenden Oberflächen vorzubereiten.

In der DE 197 52 685 A1 ist eine Maschine zum Bearbeiten von Rahmenhölzern für die Fensterfertigung mit Bearbeitungsaggregaten beschrieben, mit der an den stirnseitigen Enden eines jeweiligen Rahmenholzes nacheinanderfolgend Zapfen und Schlitze mit entsprechenden Werkzeugen hergestellt werden.

Das US-P 4,221,246 beschreibt eine Maschine zum Bearbeiten von auf einem Förderband befestigten Rahmenhölzern, bei der beidseitig des Förderbandes in Vorschubrichtung der Rahmenhölzer hintereinander verschiedene Werkzeuge angeordnet sind. Zunächst werden beide Enden der Rahmenhölzer gleichzeitig auf Länge geschnitten und nachfolgend werden an den Enden mittels jeweils zueinander versetzt angeordneten Sägeeinrichtungen Zapfen geschnitten.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Holzbearbeitungsmaschine zum Bearbeiten von Rahmenhölzern unterschiedlicher Abmessungen für die Fenster- und Türenfertigung derart weiterzubilden, dass diese mit geringem Rüstaufwand auf unterschiedliche Längen der Rahmenhölzer eingestellt werden kann und damit die Flexibilität der Maschine erhöht wird.

Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung mit einer Holzbearbeitungsmaschine zum Bearbeiten der Enden von Rahmenhölzern für die Fenster- und Türenfertigung mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist im Unteranspruch 2 angegeben.

Für die Erfindung ist wesentlich, dass die Enden von Rahmenhölzern für die Herstellung der Zapfen und Schlitze für die Fenster- und Türenfertigung kontinuierlich und mit hoher Qualität im Durchlauf bearbeitet werden können. Der Vorteil der Erfindung besteht dabei insbesondere darin, dass die auf der aus zwei Förderbändern gebildeten Fördereinrichtung in Förderrichtung quer liegend angeordneten Rahmenhölzer jeweils einzeln, aber mit ihren jeweiligen Enden gleichzeitig die wiederum beiderseits zur Förderrichtung der Rahmenhölzer quer beweglich angeordneten Fräswerkzeuge mit integrierten Splitterschutzen zur Herstellung der Zapfen und Schlitze ohne erforderliche Nacharbeit durchlaufen.

Um die Merkmale der vorliegenden Erfindung näher zu erklären, wird diese nunmehr in Bezug auf eine beispielsweise, bevorzugte und nicht darauf beschränkte Ausführungsform anhand der anliegenden Zeichnung beschrieben.

Es zeigen:

Fig. 1 und 2 eine Draufsicht einer erfindungsgemäßen Holzbearbeitungsmaschine,

Fig. 3 eine Draufsicht der erfindungsgemäßen Holzbearbeitungsmaschine.

Mit Bezug auf die Fig. 1 und 2 der Zeichnungen wird dort die erfindungsgemäße Holzbearbeitungsmaschine in Draufsicht dargestellt und mit dem Bezugszeichen 10 bezeichnet.

Im Einzelnen: Fig. 1 zeigt die Holzbearbeitungsmaschine 10 beim Fräsen der Enden der Rahmenhölzer Q und Fig. 2 zeigt die Holzbearbeitungsmaschine 10 beim Rüstvorgang.

Die Holzbearbeitungsmaschine 10 weist einen Eingang oder Einlegeteil E für die halbfertigen Rahmenhölzer Q und einen Ausgang oder Entladeteil A für die fertig gestellten Rahmenhölzer Q auf.

Die Beschickung der Holzbearbeitungsmaschine 10 mit Rahmenhölzern Q kann mit Hilfe einer Arbeitskraft, wie in Fig. 1 dargestellt, oder auf automatisierte Weise mittels eines nicht dargestellten Überführungsmechanismus ausgeführt werden, wenn die Holzbearbeitungsmaschine 10 in eine Bearbeitungsstraße, bestehend aus mehreren serienmäßig verbundenen Stationen, eingesetzt ist.

Die Holzbearbeitungsmaschine 10 weist folgende Hauptkomponenten auf: Eine Versorgungseinheit 11 für elektrische Energie, eine Steuereinheit 12, eine Fördereinrichtung 13 für die Rahmenhölzer Q, eine Zapfen-/Schlitz-Schneideinrichtung 14 für die Rahmenhölzer Q und eine Werkzeugwechseleinrichtung 15 für Fräswerkzeuge 31 und eine Splitterschutzeinrichtung für Splitterschutze 32.

Zwecks einer einfacheren Beschreibung sind in Fig. 1 und, 2 keine anderen Komponenten der Holzbearbeitungsmaschine 10 gezeigt worden, insofern sie im Rahmen dieser Beschreibung eine zweitrangige Bedeutung einnehmen, wie beispielsweise eine Beschickungseinheit von zur Bearbeitung erforderlichem Hilfsmaterial, eine Abführeinheit für nicht verbrauchtes Hilfsmaterial und für die bei der Bearbeitung von anfallenden Abfällen.

Die Versorgungseinheit 11 und die Steuereinheit 12 sind in herkömmlicher Weise veranschaulicht und sind nicht Gegenstand dieser Erfindung; sie werden deshalb im Folgenden nur summarisch beschrieben. Selbstverständlich kann ein Fachmann an diesen Einheiten jede Änderung und/oder Verbesserung vornehmen, die zu einer Optimierung des Arbeitszyklus, zum Schutz der Steuerungen, der Werkzeuge usw. sowie auch zu einer Reduzierung der Ruhezeiten beitragen.

Die Versorgungseinheit 11 besteht im allgemeinen aus einer Vielzahl von Geräten und Vorrichtungen, die in einem besonderen Montageschrank vereinigt sind und für die Abwicklung der Funktionen von Umspannung, Umformung und Regulierung der in die Holzbearbeitungsmaschine 10 gespeisten Energie sowie Umschalt- und Schutzfunktionen bestimmt sind.

Auch die Steuereinheit 12 besteht aus einem besonderen Steuerschrank, worin eine Vielzahl von Geräten und Vorrichtungen aufgenommen sind, die bekannterweise zur Abwicklung der Funktionen: Erfassung, Umwandlung, Verarbeitung, Speichern, Erzeugen und Übertragen von Steuer- und Regelsignalen, die zum Steuern des Betriebes der Holzbearbeitungsmaschine 10 dienen, bestimmt sind.

Die Fördereinrichtung 13 für die Rahmenhölzer Q ist zwischen einem Eingang E und einem Ausgang A der Holzbearbeitungsmaschine 10 angeordnet und führt die Rahmenhölzer Q längs einer quer zu einer ersten Richtung Y angeordneten zweiten Richtung X einer Zapfen-/Schlitz- Schneideinrichtung 14 zu.

Die Fördereinrichtung 13 ist aus einem Paar endloser Förderbänder 16 gebildet, die über synchronisierte Steuermittel 17 betätigt werden. Die Förderbänder 16 sind auf einer gemeinsamen horizontalen Oberfläche parallel untereinander angeordnet und jeder davon weist ein Traggestell auf, das aus einem länglichen horizontalen Element 18 und aus zwei vertikalen Tragelementen 19 gebildet ist. Wie nachfolgend beschrieben wird, können die Förderbänder 16 während des Arbeitszyklus zwischen zwei Arbeitspositionen horizontal verschoben werden, wie in Fig. 2 dargestellt.

In Fig. 3 der Zeichnung ist im Einzelnen die Gestaltung der Holzbearbeitungsmaschine 10 veranschaulicht. Da diese im Wesentlichen gegenüber der zweiten Achse X der Rahmenhölzer Q symmetrisch ist, wird in der Figur lediglich der Teil der Holzbearbeitungsmaschine 10 gezeigt, der sich zeichnungsgemäß rechts von dieser Achse befindet.

Die Zapfen-/Schlitz-Schneideinrichtung 14 ist quer zur zweiten Achse X der Rahmenholzzuführrichtung angeordnet und weist ein Untergestell 20 auf, das zwei Basisschlitten 21 trägt und führt, die in entgegen gesetzten Richtungen, entlang einer Achse V bewegbar sind.

Zum Steuern der Bewegung der Basisschlitten 21 sind zwei Führungen 22 vorgesehen, die einstückig auf dem Untergestell 20 eingelassen oder daran befestigt sind. Die notwendigen Vorschub- und Rückwärtsbewegungen der Basisschlitten 21 werden mittels einer Steuerung, bestehend aus einem Motor 23 und einem Antrieb 24, bewirkt. Die Basisschlitten 21 dienen als bewegliche Träger zum Verschieben der Förderbänder 16 in entgegen gesetzten Richtungen entlang der Achse V.

Zu diesem Zweck besteht jeder Basisschlitten 21 aus zwei Ständern 25, mit denen die senkrechten Tragelemente 19 eines jeden Förderbandes 16 verbunden sind. Einer dieser Ständer 25 dient auch zum Abstützen einer Fräseinheit 26, die von einem Schlitten 27 bzw. einem Schlitten 28 in die erste Richtung Y und in die Längsrichtung Z des Ständers geführt wird.

Die Zapfen-/Schlitz-Schneideinrichtung 14 für Rahmenhölzer Q weist also im Gesamten zwei Fräseinheiten 26 auf, jede davon ist zum Bearbeiten von einem Ende des Rahmenholzes Q bestimmt. Jede Fräseinheit 26 ist durch fünf Steuerachsen gekennzeichnet: die Achse X für die Vorschubbewegung der Rahmenhölzer Q, die Achse Y für die Verschiebebewegung des Schlittens 27, die Achse Z für die Verschiebbewegung des Schlittens 28, die Achse V parallel zur Achse Y für die Verschiebebewegung von Basisschlitten 21, der den Ständer 25 der Fräseinheit 26 trägt, und die Achse C für die Drehbewegung der Werkzeugspindel der Fräseinheit 26.

Werkzeugwechseleinrichtungen 15 für die Werkzeuge und die Splitterschutze 32 sind neben der Zapfen-/Schlitz- Schneideinrichtung 14 angeordnet und bestehen aus einem programmierbaren, automatischen Werkzeugwechsler 29 und einem damit zugeordneten Magazin 30, in dem die Fräswerkzeuge 31 und die Splitterschutze 32 aufgehoben sind.

In der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsform besteht der programmierbare automatische Werkzeugwechsler 29 aus einem kartesischen Roboter mit Portal, der mit Greifelementen 33 und 34 ausgestattet ist, die ein gleichzeitiges Manipulieren der Fräswerkzeuge 31 und der Splitterschutze 32 ermöglichen.

Die Gestaltung der Werkzeugwechseleinrichtung 15 wird hier nur beispielsweise angeführt und ist nicht darauf beschränkt, da es für den Fachmann offensichtlich ist, dass solche Einheiten anders gestaltet sein könnten, um sie Anforderungen höherer Funktionalität und geringerer Komplexität und geringeren Außenmaßes anzupassen, so dass sich das Einfügen der Holzbearbeitungsmaschine 10 in eine bereits vorhandene Fertigungsstraße nicht problematisch zeigt.

Das der Werkzeugwechseleinrichtung 15 zugeordnete Magazin 30 könnte z. B. von der Zapfen-/Schlitz-Schneideinrichtung 14 getrennt sein oder mit deren Untergestell nicht verbunden sein, wie in Fig. 3 dargestellt, sondern von einem unabhängigen Untergestell getragen werden, und könnte nur die Fräswerkzeuge 31 enthalten, während man für die Splitterschutze 32 ein eigenes Magazin vorsehen könnte, beispielsweise ein Drehmagazin, das in die Zapfen-/Schlitz- Schneideinrichtung 14 einverleibt ist. In diesem Fall würde der Werkzeugwechsler 29 die Fräswerkzeuge 31 und die Splitterschutze 32 einzeln manipulieren.

Im Nachfolgenden werden die Arbeitsgänge des an der Holzbearbeitungsmaschine 10 ausgeführten Bearbeitungszyklus beschrieben:
Das Ausgangshalbfabrikat ist, wie gesagt, ein gradliniges Rahmenholz Q mit einem mehr oder weniger regulären prismenförmigen Querschnitt, an dessen Enden durch Fräsen ein Vorsprung oder eine geformte Vertiefung erzeugt wird.

Der erste Arbeitsgang besteht im Einlegen von Rahmenholz Q in den Eingang E der Holzbearbeitungsmaschine 10, auf die Förderbänder 16, mittels denen es der Zapfen-/Schlitz- Schneideinrichtung 14 mit der genauen Orientierung, d. h., mit der größeren Seite senkrecht zur Vorschubrichtung X, vorgelegt wird. Das genau orientierte Rahmenholz Q gelangt in die Zapfen-/Schlitz-Schneideinrichtung 14 und wird zur Fräseinheit 26 befördert, wo der Fräsgang an seinen Enden einsetzt.

Während das Rahmenholz Q längs der Achse X befördert wird, beginnt das Fräswerkzeug 31 das Ende an der Vorderseite des Rahmenholzes Q zu bearbeiten. Wenn das Fräswerkzeug 31 die Rückseite vom Rahmenholz Q erreicht hat, positioniert ein Halter den Splitterschutz 32 an der Rückseite vom Rahmenholz Q und folgt diesem in seiner Vorschubbewegung, indem sie bis zur Vervollständigung des Fräsgangs ständig mit seiner Rückseite in Berührung bleibt.

Ist der Fräsgang beendet, kehrt dieser Halter in seine Ausgangsstellung für die nächste Bearbeitung zurück und das bearbeitete Rahmenholz Q wird zum Ausgang A der Holzbearbeitungsmaschine 10 geleitet.

Müssen die Fräswerkzeuge 31 und die Splitterschutze 32 ausgewechselt werden, bewegen sich die Basisschlitten 21 in die Nähe der Werkzeugwechseleinrichtung 15 und die Fräseinheiten 26 nehmen die Rüststellung ein. Der programmierbare automatische Werkzeugwechsler 29 wechselt dann die Fräswerkzeuge 31 und die Splitterschutze 32 mit solchen für die nächste Bearbeitung erforderlichen aus. Nach Beendigung der Rüstoperation werden die Basisschlitten 21 und die Fräseinheiten 26 erneut in die Arbeitsstellung überführt.

Claims (2)

1. Numerisch gesteuerte Zapfenschneidstellen (10) zum Bearbeiten der Enden von Rahmenhölzern für die Fenster- und Türenfertigung durch Fräsen, mit:
zwei einander gegenüberliegenden, in eine erste Richtung (V) verfahrbaren Basisschlitten (21), deren Abstand zueinander verstellbar ist, an denen jeweils ein Fräswerkzeug (31) zum Schneiden von Zapfen und Schlitzen in das jeweilige Rahmenholzende vorgesehen ist, welches mittels Schlitten (27; 28) in zwei Richtungen (Y; Z) verstellbar ist, mit welchen jeweils ein Förderband (16) zum Zuführen der zu bearbeitenden Rahmenhölzer (Q) zu den Fräswerkzeugen (26) in eine zur ersten Richtung (V) quer verlaufende zweite Richtung (X) verbunden ist und denen jeweils eine Splitterschutzeinrichtung zugeordnet ist, die in Fräsrichtung vor dem zugeordneten Fräswerkzeug (31) an das Rahmenholz (Q) anlegbar ist, und mit einem Manipulator zum automatischen Wechsel der Fräswerkzeuge und des Splitterschutzes.

2. Holzbearbeitungsmaschine nach Anspruch 1, wobei die Basisschlitten (21) aus einer Arbeitsposition, in der die Förderbänder (16) die Rahmenhölzer(Q) tragen und die Fräswerkzeuge (26) das Zapfen/Schlitz-Schneiden an den Rahmenholzenden ausführen, in eine Werkzeugwechselposition bewegbar sind, in der die Basisschlitten (21) an die zugeordneten Werkzeugwechseleinrichtungen (15) zwecks Auswechselns der Werkzeuge (31) und der Splitterschutze (32) und umgekehrt verfahrbar sind.