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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Bearbeiten von Werkstücken, die bevorzugt zumindest abschnittsweise aus Holz, Holzwerkstoffen, Kunststoff oder dergleichen bestehen.
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Stand der Technik
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Die Bearbeitung von Werkstücken wird in zunehmenden Maße automatisiert. Hierbei ist es verbreitet, Werkstücke mittels Fördereinrichtungen weitgehend automatisiert Bearbeitungseinrichtungen zuzuführen. Im Bereich der Verarbeitung von plattenförmigen Holz-, Kunststoff-, und Verbundwerkstücken werden die Werkstücke mit einer relativ hohen Geschwindigkeit mittels einer Fördereinrichtung beispielsweise einer Kantenbearbeitungseinrichtung zugeführt.
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Ferner sind solche plattenförmigen Werkstoffe teilweise mit Strukturen, wie z. B. grafischen Gestaltungen oder dreidimensionalen Oberflächenstrukturen versehen, wie dies z. B. bei plattenförmigen Fußbodenbelägen bekannt ist. Gerade bei plattenförmigen Werkstücken, die teilweise aus Holz oder holzähnlichen Materialien bestehen, stellt sich hierbei das Problem, dass sich die Platten in Abhängigkeit des Feuchtigkeitsgehaltes oder sonstiger Einflüsse wie beispielsweise der Temperatur in ihren Abmessungen verändern. In der Regel verringern sich die Abmessungen, wenn sich der Feuchtigkeitsgehalt verringert. Dadurch tritt das Problem auf, dass die Werkstücke die Strukturen nicht immer an der gleichen Position aufweisen, wenn sie roh zugesägt oder gepresst einer Format- oder Kantenbearbeitung zugeführt werden. Das heißt der Abstand der Struktur oder des Dekors zu den Werkstückrändern ist nicht immer gleich.
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Probleme treten bei der Bearbeitung dahingehend auf, dass die Strukturen auf der Fördereinrichtung ungenau positioniert sind und sich dadurch Fehler bei der nachfolgenden Bearbeitung, z. B. einer Kantenbearbeitung ergeben.
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Bekannt ist es, diesem Problem zu begegnen, indem eine Ausrichteinrichtung der Bearbeitung vorgeschaltet angeordnet ist, die die Werkstücke genau positioniert. Hierdurch soll sichergestellt werden, dass die Werkstücke in einer nachgeordneten Bearbeitungsstation, beispielsweise einer Durchlaufsäge oder einem Doppelendprofiler, mit hoher Präzision bearbeitet werden.
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Aus der
EP 2 030 725 A1 ist eine Vorrichtung zum Ausrichten von Werkstücken auf einer Fördereinrichtung vor einer Bearbeitung bekannt. Diese Fördereinrichtung muss beim Erfassen und Ausrichten der Werkstücke nicht angehalten werden. Zu diesem Zweck weist die Ausrichteinrichtung mindestens ein Ausrichtelement auf, das in Durchlaufrichtung zumindest in Grenzen verfahrbar ist. Auf diese Weise können die auszurichtenden Werkstücke sogar während des Erfassungs- und Ausrichtvorganges weiter in Durchlaufrichtung gefördert werden.
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Die genannten Ansätze lösen das Problem nicht, das bei der Kantenbearbeitung von Werkstücken mit Strukturen dahingehend auftritt, dass sich diese nach der Kantenbearbeitung nicht an einer gewünschten Position befinden. Insbesondere sind die genannten Ansätze nicht in der Lage, Längenschwankungen des Dekos oder der Struktur im einzelnen Werkstück bei der Bearbeitung zu berücksichtigen.
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Darstellung der Erfindung
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Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Bearbeiten von Werkstücken, die bevorzugt zumindest abschnittsweise aus Holz, Holzwerkstoffen, Kunststoff oder dergleichen bestehen zur Verfügung zu stellen, die es ermöglichen, die Werkstücke so zu bearbeiten, dass die Struktur möglichst präzise auf dem bearbeiteten Werkstück positioniert ist.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Vorrichtung und ein Verfahren mit den Merkmalen eines der unabhängigen Ansprüche gelöst. Besonders bevorzugte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Erfindungsgemäß weist eine Vorrichtung zum Bearbeiten von Werkstücken, die bevorzugt zumindest abschnittsweise aus Holz, Holzwerkstoffen, Kunststoff oder dergleichen bestehen, eine Fördereinrichtung zum Fördern der Werkstücke in einer Förderrichtung auf. Diese Fördereinrichtung befördert die Werkstücke bevorzugt geradlinig oder entlang kurvenförmiger Bahnen. Die Werkstücke werden ausreichend verrutschsicher auf der Fördereinrichtung angeordnet, z. B. mittels Unterdruck an ihrer Unterseite, Aufdruck auf ihre Oberseite oder Klemmeinrichtungen fixiert, so dass sie verrutschsicher transportiert und später bearbeitet werden können.
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Ferner ist eine elektronische, insbesondere optische Erfassungseinrichtung zum Erfassen einer Position einer optischen und/oder dreidimensionalen Struktur der auf der Fördereinrichtung geförderten Werkstücke vorgesehen. Als optische Struktur sind hierbei eine grafische Ausgestaltung, eine Maserung der Werkstückoberfläche oder auch einfache grafische Markierungen etc. zu verstehen. Dreidimensionale Strukturen werden heute häufig als Ausgestaltungen z. B. von plattenförmigen Fußbodenwerkstoffen verwendet. Zum Beispiel kann in einer vorgelagerten Oberflächenpresse eine Fase oder Rundung so in die Rohplatte gepresst werden, dass die fertig bearbeiteten Werkstücke eine Fuge (z. B. symmetrisch oder asymmetrisch) bilden, wenn man sie zusammenlegt.
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Als elektronische, insbesondere optische Erfassungseinrichtungen kommen besonders bevorzugt Kameras mit CCD- oder CMOS-Chip zum Einsatz. Für dreidimensionale Strukturen werden auch bevorzugt 3D-Scanner eingesetzt.
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Die Struktur, die erfasst wird, ist zwischen einer ersten Werkstückschmalfläche und einer zweiten Werkstückschmalfläche, die das Werkstück seitlich in der Förderrichtung begrenzen, angeordnet. Demnach wird die Struktur, die auf dem Fertigbauteil später eine bestimmte Sollposition einnehmen soll, direkt erfasst. Eine alleinige Erfassung lediglich der Werkstückränder genügt nicht, da die Position der Struktur auf dem Bauteil unterschiedlich sein kann. Durch die erfindungsgemäße Vorrichtung wird somit direkt die Position der Struktur zunächst unabhängig von den tatsächlichen Werkstückabmessungen, die schwanken können, erfasst.
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Gemäß einer Ausführungsform ist eine erste Ausrichteinrichtung zum Verschieben und Ausrichten der auf der Fördereinrichtung geförderten Werkstücke auf Grundlage eines Erfassungsergebnisses der Erfassungseinrichtung vorgesehen, wobei die erste Ausrichteinrichtung ein erstes Ausrichtelement aufweist, das quer zur Förderrichtung verfahrbar ist. Die Ausrichteinrichtung kann somit das Werkstück in Abhängigkeit von der durch die Erfassungseinrichtung festgestellten Position der Struktur auf dem Werkstück verschieben und ausrichten. Die Richtungsangabe quer zur Förderrichtung meint hier jede Richtung, die nicht der Förderrichtung entspricht. Dadurch kann die Struktur auf dem Werkstück mit dem Werkstück für die nachfolgende Bearbeitung in eine gewünschte Position gebracht werden. Die Struktur auf dem Werkstück wird daher relativ zu einem nachfolgend einwirkenden Bearbeitungsmittel verlagert.
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Die Ausrichteinrichtung kann im Rahmen der Erfindung auf unterschiedliche Art und Weise ausgestaltet sein und beispielsweise auch berührungsfrei und ggf. unter Nutzung der Schwerkraft arbeiten. Bevorzugt wirkt die Ausrichteinrichtung schiebend oder ziehend auf das Werkstück ein. Das Werkstück kann auch von der Ausrichteinrichtung gegriffen werden.
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Die Vorrichtung zum Bearbeiten von Werkstücken gemäß dieser Ausführungsform weist ferner eine Bearbeitungseinrichtung zum Bearbeiten der ersten und/oder zweiten Werkstückschmalfläche mit wenigstens einem dem ersten Ausrichtelement nachgeschalteten ersten Bearbeitungsmittel auf. Die Bearbeitungseinrichtung ist besonders bevorzugt ein Doppelendprofiler, der nicht nur die Abmessungen des Werkstücks verändert, sondern den Werkstückschmalflächen ein Profil verleiht oder eine Formatbearbeitungseinheit. Besonders Bevorzugt weist das Bearbeitungsmittel einen Fräser und bevorzugt ein Sägeblatt oder ein Schleifmittel auf.
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Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist wenigstens eine Bearbeitungseinrichtung zum Bearbeiten der ersten und/oder zweiten Werkstückschmalfläche auf, die mindestens ein erstes Bearbeitungsmittel aufweist, das quer zur Förderrichtung auf Grundlage eines Erfassungsergebnisses der Erfassungseinrichtung verfahrbar ist. Bei dieser Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die relative Verlagerung von Bearbeitungsmittel zur Struktur des Werkstückes somit durch eine Verlagerung des Bearbeitungsmittels quer zur Förderrichtung realisiert.
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In den Unteransprüchen finden sich vorteilhafte Ausgestaltungen und Verbesserungen der Erfindung.
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Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist eine Kantenanbringeinrichtung der Bearbeitungseinrichtung nachgeschaltet angeordnet. Die Kantenanbringeinrichtung dient dazu, eine Kante an wenigstens einer der Werkstückschmalflächen anzubringen. Die Kante besteht dabei bevorzugt aus einem flexiblen Band. Dabei können für die Kantenanbringeinrichtung unterschiedlichste Technologien zum Einsatz kommen, die dem Fachmann geläufig sind, wie beispielsweise auch eine Fügetechnologie unter Einsatz eines Lasers oder einer anderen geeigneten Energiequelle. Die Kantenanbringeinrichtung weist bevorzugt ein Schneidaggregat auf, um über die Werkstückschmalflächen herausstehendes Kantenmaterial automatisiert entfernen zu können.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Struktur unter Tageslicht für den Menschen zumindest teilweise nicht sichtbar. Die Erfassungseinheit ist jedoch geeignet, die Struktur zu erfassen. Dadurch können besonders gut für die Erfassungseinrichtung der Position der Struktur erkennbare Strukturen verwendet werden. Z. B. können breite einfach gestaltete Markierungen verwendet werden, die von einer Mustererkennung der Erfassungseinrichtung besonders einfach auszuwerten sind. Solche speziell für die Positionserfassung geeignete Strukturen würden das Erscheinungsbild des Werkstücks negativ beeinträchtigen, wenn sie für das menschliche Auge sichtbar wären. Bevorzugt werden hierbei fluoreszierende Stoffe als Struktur aufgebracht, die dann unter UV-Licht einer entsprechenden Lampe der Erfassungseinrichtung für die Erfassungseinrichtung sichtbar werden. Andere Stoffe sind für die Struktur dieser Ausführungsform einsetzbar, insofern diese für das menschliche Auge unter Tageslicht und dem Licht konventioneller Innenraumbeleuchtungen nicht sichtbar sind und gleichzeitig von einer entsprechenden Erfassungseinrichtung erfassbar sind.
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Alternativ oder zusätzlich können auch sichtbare Markierungen (z. B. Aufdrucke oder Vertiefungen) auf den Werkstücken aufgebracht werden. In diesem Falle ist es besonders vorteilhaft, die Markierungen an einer Stelle des Werkstücks vorzusehen, die im Zuge der weiteren Bearbeitung abgetragen wird. Ebenso können auch beliebige Muster oder Strukturen, die an dem Werkstück vorhanden sind, in das Erfassungssystem eingelesen (”geteacht”) werden, welche dann als Ausrichtmarkierungen genutzt werden.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist die Bearbeitungseinrichtung wenigstens ein zweites Bearbeitungsmittel auf. Bevorzugt wirkt das erste Bearbeitungsmittel auf die erste Werkstückschmalfläche und das zweite Bearbeitungsmittel auf die zweite Werkstückschmalfläche ein. Dadurch können beide Werkstückschmalflächen gleichzeitig bearbeitet werden. Dabei können auch unterschiedliche Bearbeitungsmittel als erstes und zweites Bearbeitungsmittel zum Einsatz kommen, was zusätzliche Möglichkeiten für die Bearbeitung eröffnet.
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Obgleich die erfindungsgemäße Vorrichtung auch mit nur einem Bearbeitungsmittel versehen sein kann, sind gemäß einer bevorzugten Ausführungsform mehrere erste Bearbeitungsmittel und mehrere zweite Bearbeitungsmittel vorgesehen. Dadurch können mehrere unterschiedliche Bearbeitungsmittel, wie z. B. Fräser und Sägemittel kombiniert werden. Bevorzugt sind wenigstens zwei der ersten Bearbeitungsmittel und/oder zwei der zweiten Bearbeitungsmittel unabhängig voneinander quer zur Förderrichtung gesteuert verfahrbar. Dies ermöglicht einen parallelen unabhängigen Einsatz der einzelnen Bearbeitungsmittel. Bevorzugt werden auch Bearbeitungsmittel redundant ausgeführt, so dass diese zur Laufzeit der Bearbeitungsvorrichtung ausgewechselt werden können, ohne dass die Bearbeitungsvorrichtung angehalten werden muss.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 zeigt eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Bearbeiten von Werkstücken; und
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2 zeigt eine schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Bearbeiten von Werkstücken.
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Ausführliche Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Figuren der Zeichnung näher erläutert. In den Figuren bezeichnen dieselben Bezugszeichen gleiche oder funktionsgleiche Komponenten, soweit nichts Gegenteiliges angegeben ist.
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1 zeigt eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 zum Bearbeiten von Werkstücken 2. Eine Fördereinrichtung 4 zum Fördern der Werkstücke 2 ist in dieser Abbildung vertikal verlaufend dargestellt. Zwei rechteckig dargestellte Werkstücke 2 sind auf der Fördereinrichtung 4 angeordnet. Die Werkstücke weisen eine rechteckig dargestellte optisch erkennbare grafische Struktur 5 auf ihrer Oberfläche auf. Die Fördereinrichtung 4 transportiert die Werkstücke in Richtung des Pfeils F. Die Werkstücke 2 weisen in Transportrichtung F gesehen eine erste Werkstückschmalfläche 6 und eine zweite Werkstückschmalfläche 7 auf, die das Werkstück 2 seitlich in der Förderrichtung F begrenzen.
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Ein Einlauflineal 8 ist unten links in der Grafik dargestellt. Es hat die Aufgabe das Werkstück 2 an seiner ersten Werkstückschmalfläche 6 in einer Richtung quer zur Förderrichtung F vorauszurichten. Eine Bearbeitungseinrichtung 10 ist längs der Fördereinrichtung 4 angeordnet. Die Bearbeitungseinrichtung weist bei diesem Ausführungsbeispiel drei erste Bearbeitungsmittel 11 und drei zweite Bearbeitungsmittel 12 auf, die hier als Kreise dargestellt sind. Eine Erfassungseinrichtung 30 zum Erfassen einer Position der optischen Struktur 5 der auf der Fördereinrichtung 4 geförderten Werkstücke 2 ist unten rechts im Bild dargestellt.
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Im Betrieb der Vorrichtung 1 werden die Werkstücke 2 mittels der Fördereinrichtung 4 in der Transportrichtung F verfahren. Dabei passieren sie die Erfassungseinrichtung 30, die die Position der optischen Struktur 5 der auf der Fördereinrichtung 4 geförderten Werkstücke 2 erfasst. Das Werkstück 2 wird dann an der Bearbeitungseinrichtung 10 entlang gefördert. Dabei wird es von den ersten Bearbeitungsmitteln 11 und den zweiten Bearbeitungsmitteln 12 bearbeitet. Die ersten Bearbeitungsmittel 11 sind quer zur Förderrichtung F auf Grundlage des Erfassungsergebnisses der Erfassungseinrichtung 30 verfahrbar.
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Die Position der Struktur 5 auf dem Werkstück 2 wird durch die Erfassungseinrichtung 30 festgestellt und in einer Steuereinrichtung verrechnet. Mit dem Ergebnis aus dieser festgestellten tatsächlichen Position der Struktur 5 und einer festgelegten Sollgeometrie wird eine Steuerung von einem Verfahren der ersten Bearbeitungsmittel 11 quer zur Förderrichtung F durchgeführt. Dadurch kann bei diesem Ausführungsbeispiel eine Bearbeitung der zweiten Werkstückschmalfläche 7 in Abhängigkeit von der Position der Struktur 5 erfolgen. Dadurch ist es möglich, durch die Bearbeitung ein Werkstück 2 zu erhalten, dass die Struktur 5 in einem gewünschten Abstand zur bearbeiteten zweiten Werkstückschmalfläche 7 aufweist.
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2 zeigt eine schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 zum Bearbeiten von Werkstücken 2. Wie beim ersten Ausführungsbeispiel beschrieben, wird das Werkstück 2 im Bild von unten nach oben verlaufend von der Fördereinrichtung 4 gefördert. Das Werkstück 2 weist wieder eine erste Werkstückschmalfläche 6 und eine zweite Werkstückschmalfläche 7 auf. Eine optische Erfassungseinrichtung ist vorgesehen, um eine Position einer optischen Struktur 5 der auf der Fördereinrichtung 4 geförderten Werkstücke 2 zu erfassen. Die Struktur 5 ist zwischen einer ersten Werkstückschmalfläche 6 und einer zweiten Werkstückschmalfläche 7, die das Werkstück 2 seitlich in der Förderrichtung F begrenzen, angeordnet. Mittels eines Einlauflineals 8 wird das Werkstück 2 auf der Fördereinrichtung 4 quer zur Förderrichtung F vorjustiert. Bei diesem Ausführungsbeispiel erfolgt eine Bearbeitung der ersten Werkstückschmalfläche 6 durch zweite Bearbeitungsmittel 12, die hier als Kreise dargestellt sind, bevor das Werkstück 2 der Erfassungseinrichtung 30 zugeführt wird. Eine erste Ausrichteinrichtung 20 ist zum Verschieben und Ausrichten der auf der Fördereinrichtung 4 geförderten Werkstücke 2 auf Grundlage eines Erfassungsergebnisses der Erfassungseinrichtung 30 vorgesehen.
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Die erste Ausrichteinrichtung 20 weist ein erstes Ausrichtelement 21 auf, das quer zur Förderrichtung F verfahrbar ist und schiebend auf die erste Werkstückschmalfläche 6 einwirkt und dadurch das Werkstück 2 quer zur Förderrichtung F verlagert. Die erste Ausrichteinrichtung 20 weist ferner ein zweites Ausrichtelement 22 auf, das quer zur Förderrichtung F verfahrbar ist und schiebend auf die zweite Werkstückschmalfläche 7 einwirkt und dadurch das Werkstück 2 quer zur Förderrichtung F verlagert. Durch die Ausrichtelemente 21 und 22 dieser Ausführungsform kann das Werkstück auf der Fördereinrichtung 4 positioniert werden. Dabei wirken die Ausrichtelemente 21 und 22 vorteilhaft nacheinander auf das Werkstück ein. Anstelle eines schiebenden Einwirkens können auch andere Mechanismen zum Einsatz kommen, wie beispielsweise ein Greifen.
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Erste Bearbeitungsmittel 11 der Bearbeitungseinrichtung 10 sind der ersten Ausrichteinrichtung 20 nachgeschaltet angeordnet. Die ersten Bearbeitungsmittel 11 wirken auf die zweite Werkstückschmalfläche 7 ein.
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Bei diesem Ausführungsbeispiel sind zwischen einzelnen ersten Bearbeitungsmitteln 11 ein erstes Ausrichtelement 25 und ein zweites Ausrichtelement 26 einer zweiten Ausrichteinrichtung 24 angeordnet. Die zweite Ausrichteinrichtung 24 ist zum Verschieben und Ausrichten der auf der Fördereinrichtung 4 geförderten Werkstücke 2 auf Grundlage eines Erfassungsergebnisses vorgesehen, das von einer nicht näher gezeigten, weiteren Erfassungseinrichtung und/oder der Erfassungseinrichtung 30 bereitgestellt wird.
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Das erste Ausrichtelement 25 wirkt dabei auf die erste Werkstückschmalfläche 6 schiebend ein, und das zweite Ausrichtelement 26 wirkt dann auf die zweite Werkstückschmalfläche 7 schiebend ein, wodurch das Werkstück 2 quer zur Förderrichtung F hin und her geschoben werden kann. Dadurch kann eine Zwischenpositionierung der Struktur 5 zwischen einzelnen Bearbeitungsschritten erfolgen, was ein noch genaueres Bearbeitungsergebnis ermöglicht. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist eine Kantenanbringeinrichtung 27 den Bearbeitungsmitteln 11, 12 nachgeschaltet angeordnet, die Kanten an die Werkstückschmalflächen 6, 7 anleimt.
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Obwohl die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele vorliegend beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern auf vielfältige Weise modifizierbar.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Vorrichtung zum Bearbeiten von Werkstücken
- 2
- Werkstück
- 4
- Fördereinrichtung
- 5
- Struktur
- 6
- erste Werkstückschmalfläche
- 7
- zweite Werkstückschmalfläche
- 8
- Einlauflineal
- 10
- Bearbeitungseinrichtung
- 11
- erstes Bearbeitungsmittel
- 12
- zweites Bearbeitungsmittel
- 20
- erste Ausrichteinrichtung
- 21
- erstes Ausrichtelement der ersten Ausrichteinrichtung
- 22
- zweites Ausrichtelement der ersten Ausrichteinrichtung
- 24
- zweite Ausrichteinrichtung
- 25
- erstes Ausrichtelement der zweiten Ausrichteinrichtung
- 26
- zweites Ausrichtelement der zweiten Ausrichteinrichtung
- 27
- Kantenanbringeinrichtung
- 30
- Erfassungseinrichtung
- 34
- Markierungseinheit
- F
- Förderrichtung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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