DE102016224037A1

DE102016224037A1 - Bearbeitungsvorrichtung zur Durchlaufbearbeitung, Steuereinrichtung und Verfahren

Info

Publication number: DE102016224037A1
Application number: DE102016224037.4A
Authority: DE
Inventors: Reinhard Heimann; Markus Tentrup; Oliver Gertzen; Tobias Müller; Dennis Bursch
Original assignee: Weeke Bohrsysteme GmbH
Current assignee: Weeke Bohrsysteme GmbH
Priority date: 2016-12-02
Filing date: 2016-12-02
Publication date: 2018-06-07
Also published as: WO2018100148A1; CN110036350A; EP3548976A1; US20190286107A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Bearbeitungsvorrichtung (100), eine Steuereinrichtung (200) und ein Verfahren, zur kontinuierlichen Bearbeitung von Werkstücken (W- W), bevorzugt plattenförmigen Werkstücken (W- W), die bevorzugt zumindest abschnittsweise aus Holz, Holzwerkstoff und/oder Kunststoff bestehen wobei eine Synchronisierung einer Bewegung eines Bearbeitungsaggregats (130) mit einer Vorschubbewegung des Werkstücks (W- W) anhand einer ersten Steuerung (201) und eine Positionierung des Bearbeitungsaggregats (130) entsprechend einer voreingestellten Bearbeitungsbewegung anhand einer zweiten Steuerung (202), insbesondere mit elektronsicher Kurvenscheibe, erfolgt.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Bearbeitungsvorrichtung, insbesondere Durchlaufbearbeitungsvorrichtung, zur Durchlaufbearbeitung von Werkstücken, sowie eine Steuereinrichtung und ein Verfahren. Derartige Maschinen werden beispielsweise im Bereich der Möbel- und Bauelementeindustrie eingesetzt, um Möbelteile, Paneele, Türen, Fenster oder ähnliches zu bearbeiten.
Stand der Technik
Im Allgemeinen werden Bearbeitungsvorrichtungen in zwei Maschinenklassen unterschieden. Zum einen gibt es stationäre Bearbeitungsvorrichtungen und zum anderen Durchlaufbearbeitungsvorrichtungen. Bei hohen Stückzahlen sowie mehreren hintereinander geschalteten Bearbeitungsschritten werden für gewöhnlich getaktete Durchlaufbearbeitungsvorrichtungen eingesetzt.
Hierbei besteht jedoch bei bekannten getakteten Durchlaufbearbeitungsvorrichtungen das Problem, dass der langsamste Takt, also der längste Bearbeitungsvorgang, die Taktzeit und damit den Produktdurchsatz der gesamten Durchlaufbearbeitungsvorrichtung, im Falle von mehreren Bearbeitungsschritten innerhalb einer Durchlaufbearbeitungsvorrichtungen, und/oder der gesamten Produktionslinie bestimmt. Im Stand der Technik wird dieses Problem oftmals dadurch gelöst, dass mehrere gleiche Durchlaufbearbeitungsvorrichtungen parallel geschaltet werden, um den Engpass durch die langsame Taktzeit zu kompensieren. Damit sind jedoch oft hohe Anschaffungskosten verbunden, was diese Lösung in vielen Einsatzfällen unwirtschaftlich macht.
So ist es zum Beispiel bei einer Durchlauffräsvorrichtung als ein konkretes Beispiel einer Durchlaufbearbeitungsvorrichtung wie in 1 gezeigt notwendig, wenn eine kreisförmige Nut im Durchlauf gefräst werden soll, dass die CNC-Steuerung der Durchlaufvorrichtung sämtliche Verfahrwege der Bearbeitungseinrichtung steuert. Hierfür ist es wie dargestellt notwendig, eine überlagerte Bewegungsbahn 1 (siehe 1) verschiedener Achsen zu berechnen. Die dargestellte Schleifenbahn ergibt sich aus der linearen Vorschubbewegung 2 (siehe 2a) des Werkstücks, welche kompensiert werden muss, sowie der gewünschten ringförmigen Fräskontur 3 (siehe 2b). Bei einer bekannten Durchlaufvorrichtung wäre es somit notwendig, dass die CNC-Steuerung gemäß der berechneten Schleifenbahn gleichzeitig drei Achsen der Bearbeitungseinrichtung steuert. Eine Achse davon führt die Zustellbewegung des Bearbeitungsaggregats aus, die anderen beiden Achsen müssen die 2-dimensionale Bewegungsbahn (Schleifenbahn) abbilden. Ausgehend von einer gewünschten konstanten Vorschubgeschwindigkeit (Fördergeschwindigkeit) des Werkstücks von ca. 20 m/min, ist es einer gängigen CNC-Steuerung nicht möglich, die notwendigen Berechnungen ausreichend schnell durchzuführen.
Ein weiteres Problem bei der Realisierung einer ungetakteten Durchlaufbearbeitungsvorrichtungen stellen die teilweise hohen Massen der Bearbeitungseinrichtungen dar. So weist zum Beispiel bei einer Durchlaufbohrvorrichtung als ein konkretes Beispiel einer Bearbeitungsvorrichtung das Bohraggregat, insbesondere wenn mehrere Bohrungen (Bohrbild) gleichzeitig gebohrt werden sollen, eine äußerst hohe Masse und somit Trägheit auf. Was dazu führt, dass die notwendigen Verfahrgeschwindigkeiten des Bearbeitungsaggregats, insbesondere die notwendigen Beschleunigungen, nicht realisiert werden können.
Gegenstand der Erfindung
Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine Bearbeitungsvorrichtung, insbesondere eine Durchlaufbearbeitungsvorrichtung, eine Steuereinrichtung sowie ein Verfahren bereitzustellen, anhand denen eine ungetaktete Bearbeitung von Werkstücken, insbesondere eine Hochgeschwindigkeitsbearbeitung, mit ausreichender Bearbeitungsgeschwindigkeit bei hoher Bearbeitungsqualität gewährleistet werden kann.
Die Aufgabe wird gelöst durch eine Bearbeitungsvorrichtung nach Anspruch 1, eine Steuereinrichtung nach Anspruch 15 sowie ein Verfahren nach Anspruch 17. Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen gegeben.
Einer der Kerngedanken der vorliegenden Erfindung ist es, mittels einer ersten Steuerung, insbesondere einer CNC-Steuerung, eine Synchronisation einer Bewegung eines Bearbeitungsaggregats mit einer Durchlaufbewegung eines Werkstücks durchzuführen bzw. zu steuern, und anhand einer zweiten Steuerung mit elektronischer Kurvenscheibe eine Steuerung einer Positionierung des Bearbeitungsaggregats entsprechend einer voreingestellten Bearbeitungsbewegung durchzuführen.
Auf diese Weise ist es möglich, die Steuerung der Bearbeitungsbewegung des Bearbeitungsaggregats in zwei Grundfunktionen aufzuteilen, insbesondere eine Synchronisation, die das Bearbeitungsaggregat mit gleicher Geschwindigkeit als das Werkstück mit dem Werkstück mitführt, in Richtung Förderrichtung, und einer Positionierung des Bearbeitungsaggregats auf einer voreingestellten Bearbeitungsbewegung.
Aufgrund der Trennung dieser beiden Grundfunktionen, insbesondere die Abarbeitung (Steuerung) der beiden Grundfunktionen durch getrennte, an sich unabhängige Steuerungen, kann der Steuerungsaufwand der einzelnen Steuerung, insbesondere der zweiten Steuerung mit elektronischer Kurvenscheibe, drastisch reduziert werden und somit eine ausreichend schnelle Verarbeitung (Steuerung) gewährleistet werden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung weist die Bearbeitungsvorrichtung, insbesondere die Durchlaufbearbeitungsvorrichtung, zur ungetakteten Bearbeitung von, bevorzugt plattenförmigen, Werkstücken, die bevorzugt zumindest abschnittsweise aus Holz, Holzwerkstoff und/oder Kunststoff bestehen, auf: mindestens eine Bearbeitungseinrichtung, aufweisend: mindestens ein Bearbeitungsaggregat zur Bearbeitung des Werkstücks, eine Verfahreinrichtung zur Bewegung des mindestens einen Bearbeitungsaggregats, und mindestens eine Steuereinrichtung für die mindestens eine Bearbeitungseinrichtung, wobei die Steuereinrichtung aufweist: eine erste Steuerung, insbesondere eine CNC-Steuerung, zur Steuerung der Synchronisation der Bewegung des Bearbeitungsaggregats mit der Durchlaufbewegung des Werkstücks, und eine zweite Steuerung, insbesondere mit elektronischer Kurvenscheibe, zur Steuerung der Positionierung des Bearbeitungsaggregats entsprechend der voreingestellten Bearbeitungsbewegung.
Die Verfahreinrichtung kann dazu eingerichtet sein, eine Bewegung des Bearbeitungsaggregats mit einer Durchlaufbewegung des Werkstücks durch die Bearbeitungsvorrichtung zu synchronisieren und das Bearbeitungsaggregat entsprechend einer voreingestellten Bearbeitungsbewegung relativ zu dem Werkstück zu positionieren,
Ein Bearbeitungsaggregat kann ein Werkzeug oder eine Bearbeitungseinheit aufweisen, oder das Werkzeug/die Bearbeitungseinheit ist in dieses einwechselbar, beispielsweise in eine Schnittstelle.
„Ungetaktet“ bedeutet im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung, dass ein Werkstück nicht vollständig gestoppt wird, sondern sich weiter bewegt. Zwar ist es bevorzugt, dass die Bewegungsgeschwindigkeit konstant bleibt. Es ist jedoch auch eine Änderung der Bewegungsgeschwindigkeit denkbar.
Eine Steuerung mit elektronischer Kurvenscheibe im Sinne der vorliegenden Erfindung bezieht sich auf eine eindeutige Zuordnung der Positionen zwischen einem Leitantrieb (Master) und einem Folgeantrieb (Slave). Der Leitantrieb kann entweder ein Antrieb, ein Positionsgeber oder ein „virtueller Master“ sein. Hierbei beruht die elektronische Kurvenscheibe auf dem Grundgedanken der allgemein bekannten mechanischen Kurvenscheibe, bei der eine lineare rotatorische Bewegung in eine beliebige kurvenförmige Bewegung umgesetzt wird.
Ferner ist unter einer Synchronisation der Bewegung des Bearbeitungsaggregats mit der Durchlaufbewegung des Werkstücks im Sinne der vorliegenden Erfindung zu verstehen, dass das Bearbeitungsaggregat während der Bearbeitung des Werkstücks auf eine gleiche Vorschubgeschwindigkeit gebracht wird wie das Werkstück selbst. D.h., dass wenn die eigentliche Bearbeitungsbewegung des Bearbeitungsaggregats, die während der Bearbeitung des Werkstücks durchgeführt wird, unberücksichtigt bleibt, keine Relativbewegung zwischen Werkstück und Bearbeitungsaggregat vorliegt. Also das Bearbeitungsaggregat mit derselben Vorschubgeschwindigkeit in Förderrichtung des Werkstücks bewegt wird wie das Werkstück selbst.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die erste Steuerung, insbesondere die CNC-Steuerung als eine übergeordnete Maser-Steuerung (Master) ausgebildet und die zweite Steuerung, insbesondere mit elektronischer Kurvenscheibe, als eine der ersten Steuerung untergeordnete Slave-Steuerung (Slave) ausgebildet. Damit ist die Steuerung der Bearbeitungspositionen des Bearbeitungsaggregats während der Bearbeitung des Werkstücks entsprechend der voreingestellten Bearbeitungsbewegung starr an die Master-Steuerung (Master) gekoppelt, womit die Steuerung des Bearbeitungsaggregats stark vereinfacht werden kann.
Ferner wird bevorzugt die Bewegung des Bearbeitungsaggregats zur Synchronisation der Bewegung des Bearbeitungsaggregats mit der Durchlaufbewegung des Werkstücks und die Bewegung des Bearbeitungsaggregats zur Durchführung der Positionierung des Bearbeitungsaggregats entsprechend der voreingestellten Bearbeitungsbewegung miteinander überlappend ausgeführt. D.h., beide Bewegungen werden gleichzeitig durchgeführt, werden also gleichzeitig durch die erste Steuerung (Master) und die zweite Steuerung (Slave) gesteuert.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Bearbeitungsvorrichtung dazu eingerichtet, zumindest eine 3-seitige Durchlaufbearbeitung, bevorzugt eine 4-seite Durchlaufbearbeitung, weiter bevorzugt eine 5-seitige Durchlaufbearbeitung, insbesondere weiter bevorzugt eine 6-seitige Durchlaufbearbeitung des Werkstücks durchzuführen.
Hiermit kann auf kleinstem Raum, insbesondere anhand von nur einer Bearbeitungsvorrichtung eine Bearbeitung aller Seiten eines Werkstücks durchgeführt werden. Was die Anschaffungskosten weiter reduziert, da keine separaten Bearbeitungsvorrichtungen für unterschiedliche Seiten (bzw. Gruppen von Seiten) bereitgestellt werden müssen.
Ferner ist es bevorzugt, dass anhand der Bearbeitungsvorrichtung mindestens eine der nachfolgenden Bearbeitungen des Werkstücks durchführbar ist: horizontales Bohren, vertikales Bohren, Sägen, Fräsen, Beschichten, Beleimen, Bedrucken, Laserbearbeiten und dergleichen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die zweite Steuerung dazu eingerichtet, von der ersten Steuerung ein Start-Signal zu empfangen, um nach Empfang des Startsignals die Verfahreinrichtung entsprechend der voreingestellte Bearbeitungsbewegung, insbesondere einer hinterlegten Bearbeitungsbahn, zu steuern. Hierdurch kann die starre Kopplung des Slave mit dem Master, d.h., der Bearbeitungsbewegung mit der Bewegung zur Synchronisation der Bewegung des Bearbeitungsaggregats mit der Bewegung des Werkstücks sichergestellt werden.
Des Weiteren kann die Bearbeitungsvorrichtung eine Fördereinrichtung zum Fördern der Werkstücke in einer Förderrichtung, und eine Steuerung zum Steuern der Vorschubbewegung der Werkstücke, aufweisen, wobei bevorzugt die Steuerung zum Steuern der Vorschubbewegung der Werkstücke gleich ist mit der ersten Steuerung.
Entsprechend stellt die Steuerung zum Steuern der Vorschubbewegung der Werkstücke (des Werkstücks) die Master-Steuerung dar, und gibt somit das Start-Signal für die Slave-Steuerung aus, womit der Start der Bearbeitung gesteuert wird.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Bearbeitungsvorrichtung mit mindestens zwei oder mehreren Bearbeitungseinrichtungen versehen, wobei jede Bearbeitungseinrichtung eine eigene bzw. separate zweite Steuerung (Slave-Steuerung) mit elektronischer Kurvenscheibe aufweist, anhand der die Steuerung der Positionierung des Bearbeitungsaggregats entsprechend der voreingestellten Bearbeitungsbewegung erfolgt.
Entsprechend können über jeweilige elektronische Kurvenscheiben die Bearbeitungsbewegungen (Bewegungsabläufe) der einzelnen Bearbeitungseinrichtung an die Maser-Steuerung (erste Steuerung) gekoppelt und somit die einzelnen Bearbeitungen durch die Bearbeitungseinrichtungen an die Bewegung (Förderbewegung) des Werkstücks gekoppelt werden. Damit kann sichergestellt werden, dass die vorgenommenen Bearbeitungen an dem Werkstück an den korrekten Positionen auf dem Werkstück vorgenommen werden.
Ferner ist es bevorzugt, dass die Verfahreinrichtung dazu eingerichtet ist, das Bearbeitungsaggregat in zumindest zwei Richtungen, bevorzugt in drei Richtungen, die in etwa orthogonal zueinander ausgerichtet sind, zu verfahren, um das Bearbeitungsaggregat zu dem zu bearbeitenden Werkstück zustellen zu können sowie die voreingestellte Bearbeitungsbewegung ausführen zu können, insbesondere um eine zweidimensionale Bearbeitungskontur abbilden zu können.
Darüber hinaus kann die mindestens eine Bearbeitungseinrichtung zumindest einen ersten Antrieb, insbesondere einen Servomotor, Schrittmotor oder Gleichstrommotor, zum Antreiben des Bear beitungsaggregats und zumindest zwei zweite Antrieb, insbesondere Servomotoren, Schrittmotoren oder Gleichstrommotoren, zum Antreiben der Verfahreinrichtung aufweisen.
Aufgrund der Ausstattung jeder Bearbeitungseinrichtung mit den notwendigen Antrieben, wird jede Bearbeitungseinrichtung als autarke Einheit ausgebildet, die unabhängig von den anderen Bearbeitungseinrichtungen verfahren bzw. eine Bearbeitung ausführen kann. Entsprechend flexibel können die Bearbeitungsabläufe gestaltet werden.
Des Weiteren ist es vorzuziehen, dass wenn mindestens zwei oder mehrere Bearbeitungseinrichtungen vorgesehen sind, diese in Förderrichtung hintereinander angeordnet sind und unabhängig voneinander, nacheinander Bearbeitungen an dem Werkstück durchführen, insbesondere unterschiedliche Bearbeitungen, wie z.B. horizontales Bohren, vertikales Bohren, Sägen, Fräsen, Beschichten, Beleimen, Bedrucken, Laserbearbeiten und dergleichen, durchführen.
Auf diese Weise kann die vollständige Bearbeitung des Werkstücks modular erfolgen, also die einzelnen Bearbeitungen in Module (Bearbeitungssektionen) aufgeteilt werden. So ist es zum Beispiel bei einer Durchlaufbohrvorrichtung als ein konkretes Beispiel einer Durchlaufbearbeitungsvorrichtung möglich, die Bearbeitungen in folgende Module zu unterteilen, Modul 1 = Konstruktionsbohrungen, Modul 2 = horizontale Bohrungen, Modul 3 = Lochreihenbohrungen, Modul 4 = Sonderbohrungen (Matrix), Modul 5 = vertikale Bohrungen, usw. Hierbei können die einzelnen Module durch die jeweiligen Bearbeitungseinrichtungen realisiert werden. Dies bietet den Vorteil, dass die einzelnen Bearbeitungseinrichtungen kompakter ausgelegt werden können und damit ihre Masse und die damit verbundene Trägheit reduziert werden kann. Ferner kann dadurch der Steuerungsaufwand für die einzelne zweite Steuerung (Slave-Steuerung) reduziert werden und damit eine ausreichende Bearbeitungsgeschwindigkeit gewährleistet werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist eine Bearbeitungseinrichtung mindestens zwei oder mehrere Bearbeitungsaggregate auf, die gleichzeitig eine gleiche bzw. ähnliche Bearbeitung an dem Werkstück durchführen. Dies bietet sich z.B. an, wenn an einem Werkstück, insbesondere an einer Seite, gleich große oder zumindest annähernd gleich große Bohrungen vorgesehen werden müssen. Damit kann die Anzahl der einzelnen Bearbeitungseinrichtungen und damit insbesondere die Anzahl der notwendigen Steuerungen (Slave-Steuerungen) reduziert werden. Falls es die Leistung der einzelnen Steuerungen bzw. die Komplexität der jeweiligen Bearbeitungsvorgänge erlaubt, ist es grundsätzlich möglich, mehrere Bearbeitungseinrichtungen durch eine zweite Steuerung (Slave-Steuerung) zu steuern.
Ferner ist es bevorzugt, dass zumindest die Antriebe der Verfahreinrichtung als Direktantriebe ausgebildet sind. Dies bietet den Vorteil, dass auf ein zusätzliches Getriebe verzichtet werden kann, und somit die Fertigungstoleranz der Bearbeitung verbessert werden kann, da ein mögliches Getriebespiel vermieden werden kann. Dies trägt weiterhin zur Gewichtsreduzierung der einzelnen Bearbeitungseinrichtungen positiv bei.
Des Weiteren ist es bevorzugt, dass die Bearbeitungsvorrichtung mit einer Synchronisationseinrichtung versehen ist, die dazu eingerichtet ist, vor Beginn der Bearbeitung des Werkstücks eine Vorschubbewegung des Werkstücks zu erfassen und ein erfasstes Ergebnis an die erste Steuerung, bzw. die erste Steuerung der jeweiligen Bearbeitungseinrichtung, zu übermitteln.
Des Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung eine Steuereinheit zum Steuern einer ungetakteten Bearbeitung von, bevorzugt plattenförmigen Werkstücken, die bevorzugt zumindest abschnittsweise aus Holz, Holzwerkstoff und/oder Kunststoff bestehen, insbesondere zum Steuern der obig beschriebenen Bearbeitungsvorrichtung, aufweisend: eine erste Steuerung, insbesondere eine CNC-Steuerung, zur Steuerung einer Synchronisation einer Bewegung eines Bearbeitungsaggregats mit einer Durchlaufbewegung des Werkstücks, und eine zweite Steuerung, insbesondere mit elektronischer Kurvenscheibe, zur Steuerung einer Positionierung des Bearbeitungsaggregats entsprechend einer voreingestellten Bearbeitungsbewegung.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Steuereinrichtung vorliegender Erfindung sendet die erste Steuerung ein Startsignal an die zweite Steuerung, wobei das Startsignal bevorzugt mindestens eine der nachfolgenden Informationen einhält: Werkstückidentifizierungsnummer, Bearbeitungstyp, Bearbeitungsdaten, Identifizierung der gewünschten elektronischen Kurvenscheibe seitens der zweiten Steuerung, Startzeit bzw. Verzögerungszeit und dergleichen.
Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur ungetakteten Bearbeitung von, bevorzugt plattenförmigen Werkstücken, die bevorzugt zumindest abschnittsweise aus Holz, Holzwerkstoff und/oder Kunststoff bestehen, insbesondere unter Verwendung der obig beschriebenen Bearbeitungsvorrichtung, wobei das Verfahren aufweist: einen ersten Vorgang, zum Synchronisieren einer Bewegung eines Bearbeitungsaggregats mit einer Vorschubbewegung des Werkstücks anhand einer ersten Steuerung, insbesondere anhand einer CNC-Steuerung, und einen zweiten Vorgang, zum Positionieren des Bearbeitungsaggregats entsprechend einer voreingestellten Bearbeitungsbewegung anhand einer zweiten Steuerung mit elektronsicher Kurvenscheibe.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist das oben beschriebene Verfahren ferner das Erfassen der Vorschubbewegung des Werkstücks vor Beginn der Bearbeitung des Werkstücks auf, wobei basierend auf dem erfassten Ergebnis die Synchronisation der Bewegung des Bearbeitungsaggregats mit der Vorschubbewegung des Werkstücks mittels der ersten Steuerung ausgeführt wird.
Figurenliste

1 zeigt ein Beispiel einer überlagerten Bewegungsbahn zum Fräsen einer Ringnut im Durchlaufverfahren,
2a und 2b zeigen eine Aufteilung der überlagerten Bewegungsbahn aus 1 in eine Synchronisationsbewegung (2a) und Bearbeitungsbewegung (2b),
3 zeigt eine Durchlaufbearbeitungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bei der mehrere Module hintereinander abgearbeitet werden,
4 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt der in 3 gezeigten Durchlaufbearbeitungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
5 zeigt schematisch den Aufbau einer Steuereinrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Nachfolgend werden anhand der beigefügten Figuren bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung im Detail beschrieben. Weitere in diesem Zusammenhang genannte Modifikationen bestimmter Merkmale können jeweils einzeln miteinander kombiniert werden, um neue Ausführungsformen auszubilden.
3 zeigt eine Durchlaufbearbeitungsvorrichtung 100 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, in der Draufsicht. Bei der gezeigten Durchlaufbearbeitungsvorrichtung 100 handelt es sich als konkretes Beispiel einer Durchlaufbearbeitungsvorrichtung um eine Durchlaufbohrvorrichtung 100.
Anhand der gezeigten Durchlaufbohrvorrichtung 100 werden Werkstücke W1, W2, W3, die in Förderrichtung R_Förd. von links nach rechts durch die Durchlaufbohrvorrichtung 100 gefördert werden, mittels 5 aufeinander folgende Module M1 bis M5 bearbeitet. Hierbei sind anhand der Module M1 bis M5 die durchzuführenden Bearbeitung beispielhaft fertigungstechnisch aufgeteilt in Modul M1 = Konstruktionsbohrungen, Modul M2 = horizontale Bohrungen, Modul M3 = Lochreihenbohrungen, Modul M4 = Sonderbohrungen (Matrix), Modul M5 = vertikale Bohrungen. Es versteht sich, dass es auch möglich ist, die Aufteilung anderweitig vorzunehmen, z.B. entsprechend der benötigten Bearbeitungszeit.
Wie der 3 ferner entnommen werden kann, befinden sich in der vorliegenden Durchlaufbohrvorrichtung 100 gleichzeitig drei Werkstücke W1 bis W3 in der Bearbeitung. Zur Abarbeitung jedes einzelnen Moduls M1 bis M5 ist die Durchlaufbohrvorrichtung mit fünf separaten Bearbeitungseinrichtungen 110 ausgestattet. Die wiederum wie in 4, die einen vergrößerten Ausschnitt der 3 zeigt, dargestellt ist, jeweils eine Verfahreinrichtung 120 sowie mindestens ein Bearbeitungsaggregat 130 aufweisen. Das Bearbeitungsaggregat 130 kann ein Werkzeug aufweisen, oder ein Werkzeug ist in eine entsprechende Schnittstelle des Bearbeitungsaggregats 130 einwechselbar.
In der gezeigten Ausführungsform bearbeiten die ersten beiden Bearbeitungseinrichtungen 110 das zuletzt in die Durchlaufbohrvorrichtung 100 eingeführte Werkstück W₃, die zweite und dritte Bearbeitungseinrichtung 110 das zuvor eingeführte Werkstück W₂ und die fünfte Bearbeitungseinrichtung 110 das zuerst eingeführte Werkstück W₁.
Hierbei führt beispielhaft die erste Bearbeitungseinrichtung 110 die Konstruktionsbohrungen des Moduls 1 und die zweite Bearbeitungseinrichtung 110 die horizontalen Bohrungen des Moduls 2 aus. Beide Bearbeitungen werden gleichzeitig an dem gleichen Werkstück W₃ durchgeführt. Wie den Pfeilen Weg_Bearb. entnommen werden kann, ist der Bearbeitungsweg, und damit die Bearbeitungszeit, für die Ausführung der Konstruktionsbohrungen (Modul M1) annähernd identisch mit dem Bearbeitungsweg (Weg_Bearb.) für die horizontalen Bohrungen (Modul M2). Entsprechend dauert die Bearbeitung durch die beiden Bearbeitungseinrichtungen 110 etwa gleich lang.
Das zweite Werkstück W₂ wird von der dritten und vierten Bearbeitungseinrichtung 110 gleichzeitig bearbeitet. Hier führt das dritte Bearbeitungseinrichtung 110 die Lochreihenbohrungen (Modul M3) und das vierte Bearbeitungseinrichtung 110 die Sonderbohrungen (Modul M4) aus. Wie ebenfalls durch die Pfeile Weg_Bearb. schematisch dargestellt, ist der Bearbeitungsweg (Weg_Bearb.) der dritten Bearbeitungseinrichtung kürzer wie der der vierten Bearbeitungseinrichtung. Entsprechend kürzer ist die dritte Bearbeitungseinrichtung im Einsatz.
Am Ende der Durchlaufbohrvorrichtung 100 führt lediglich die fünfte Bearbeitungseinrichtung 110 eine Bearbeitung an dem zuerst eingeführten Werkstück W₃ durch. Die letzte Bearbeitungseinrichtung 110 der Durchlaufbohrvorrichtung führt die vertikalen Bohrungen (Modul M5) durch. Anschließend wird das fertig bearbeitete Werkstück W aus der Durchlaufbohrvorrichtung 100 ausgegeben und steht gegebenenfalls für eine Weiterbearbeitung durch eine andere Vorrichtung zur Verfügung.
In der dargestellten Durchlaufvorrichtung werden lediglich Bohrbearbeitungen durchgeführt, somit handelt es sich um eine reine Durchlaufbohrvorrichtung. Es ist jedoch auch denkbar, verschiedene Bearbeitungen in einer Durchlaufvorrichtung auszuführen. So können in einer Durchlaufvorrichtung beispielsweise gleichzeitig Bohrbearbeitungen, Fräs- und/oder Sägebearbeitungen, Beschichtungsarbeiten und dergleichen durchgeführt werden.
Hierbei sollte jedoch beachtet werden, dass die einzelnen Bearbeitungszeiten annähernd gleich sind, um nicht aufgrund einer Bearbeitung, die ungleichmäßig länger dauert wie die anderen Bearbeitungen, die Durchlaufvorrichtung unnötig auszubremsen. D.h., soll zum Beispiel eine relativ lange Fräskontur in das Werkstück W eingebracht werden, muss sichergestellt werden, dass die Bearbeitungsgeschwindigkeit der Bearbeitungseinrichtung mit dem Fräser ausreichend hoch ist, um trotz der langen Fräskontur und dem damit verbundenen langen Bearbeitungsweg, eine gleich lange Bearbeitungszeit wie die anderen Bearbeitungseinrichtungen erzielen zu können.
Sollte dies nicht möglich sein, kann alternativ eine Bearbeitung (z.B. das Fräsen einer langen Fräskontur) auf zwei Module, also auf zwei Bearbeitungseinrichtungen verteilt werden. Andererseits besteht auch die Möglichkeit, falls es die Verfahrwege erlauben, eine Bearbeitung (Fräskontur) anhand von unterschiedlichen Bearbeitungsaggregaten 130 einer Bearbeitungseinrichtung 110 durchführen zu lassen.
Ein schematischer Aufbau einer Steuereinrichtung 200 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann der 5 entnommen werden. In der gezeigten Ausführungsform ist die erste Steuerung 201 als eine CNC-Steuerung ausgeführt und die zweite Steuerung 202 als eine Steuerung mit Kurvenscheibe. Entsprechend gibt die CNC-Steuerung 201, die als Master (Leitantrieb) fungiert, nach Erfassen eines zu bearbeitenden Werkstücks W₁ - W₃ ein Startsignal an die zweite Steuerung 202 ab. Hierbei wird bevorzugt basierend auf erfassten Werkstückdaten des zu bearbeitenden Werkstücks W₁ - W₃, wie z.B. Werkstücktyp, Werkstückdimensionen, Vorschubgeschwindigkeit und dergleichen, ein entsprechendes Startsignal seitens der ersten Steuerung 201 generiert. Bevorzugt beinhaltet das Startsignal Informationen wie, Bearbeitungstyp, Bearbeitungsdaten, Identifizierung der gewünschten elektronischen Kurvenscheibe seitens der zweiten Steuerung 202, Startzeit bzw. Verzögerungszeit und dergleichen.
Entsprechend erhält die zweite Steuerung 202 durch das Startsignal Informationen darüber, welche Bearbeitung durch das Bearbeitungsaggregat 130 durchgeführt werden soll und welche in der zweiten Steuerung hinterlegte elektronische Kurvenscheibe hierzu verwendet werden soll. In der gezeigten Ausführungsform erhält die zweite Steuerung 202 seitens der CNC-Steuerung 201 das Startsignal eine Kreiskontur zu fräsen. Falls die Durchlaufmaschine mit mehreren Bearbeitungseinrichtungen 110 versehen ist, die nacheinander an dem Werkstück W₁ - W₃ Bearbeitungen, insbesondere unterschiedliche Bearbeitungen, vornehmen, ist es bevorzugt, dass die CNC-Steuerung 201 gleichzeitig an alle Bearbeitungseinrichtungen, d.h. an die jeweiligen zweiten Steuerungen 202 der Bearbeitungseinrichtungen 110, ein Startsignal für ein bestimmtes Werkstück W₁ - W₃ sendet. In diesem Fall ist es notwendig, dass mit dem Startsignal eine Startzeit bzw. Verzögerungszeit an die jeweilige zweite Steuerung 202 gesendet wird, um sicherzustellen, dass das korrekte Werkstück W₁ - W₃ in der korrekten Bearbeitungseinrichtung 110 bearbeitet wird.
Alternativ ist es möglich, dass die CNC-Steuerung 201 das Startsignal mit den notwendigen Informationen erst an die jeweilige Bearbeitungseinrichtung 110 sendet, wenn das entsprechende Werkstück W₁ - W₃ dort angekommen ist. In diesem Fall kann die CNC-Steuerung 201 das Startsignal genau zu dem Zeitpunkt an die zweite Steuerung 202 senden, zu dem die Bearbeitung begonnen werden soll.

Claims

Bearbeitungsvorrichtung (100) zur ungetakteten Durchlaufbearbeitung von, bevorzugt plattenförmigen, Werkstücken (W₁ - W₃), umfassend: mindestens eine Bearbeitungseinrichtung (110), aufweisend: mindestens ein Bearbeitungsaggregat (130) zur Bearbeitung des Werkstücks (W₁ - W₃), und eine Verfahreinrichtung (120) zur Bewegung des mindestens einen Bearbeitungsaggregats (130), und mindestens eine Steuereinrichtung (200) für die mindestens eine Bearbeitungseinrichtung (110), aufweisend: eine erste Steuerung (201), insbesondere eine CNC-Steuerung, zur Steuerung der Synchronisation der Bewegung des mindestens einen Bearbeitungsaggregats (130) mit der Durchlaufbewegung des Werkstücks (W₁ - W₃), und eine zweite Steuerung (202), insbesondere mit elektronischer Kurvenscheibe, zur Steuerung der Positionierung des mindestens einen Bearbeitungsaggregats (130) entsprechend einer voreingestellten Bearbeitungsbewegung.
Bearbeitungsvorrichtung (100) nach Anspruch 1, bei der die erste Steuerung (201), insbesondere die CNC-Steuerung, eine übergeordnete Master-Steuerung ist und die zweite Steuerung (202) mit elektronischer Kurvenscheibe eine der ersten Steuerung (201) untergeordnete Slave-Steuerung ist.
Bearbeitungsvorrichtung (100) nach Anspruch 1 oder 2, bei der die Bewegung des Bearbeitungsaggregats (130) zur Synchronisation der Bewegung des Bearbeitungsaggregats (130) mit der Durchlaufbewegung des Werkstücks (W₁ - W₃) und die Bewegung des Bearbeitungsaggregats (130) zur Durchführung der Positionierung des Bearbeitungsaggregats (130) entsprechend der voreingestellten Bearbeitungsbewegung miteinander überlappend ausgeführt werden.
Bearbeitungsvorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die dazu eingerichtet ist, zumindest eine 3-seitige Durchlaufbearbeitung, bevorzugt eine 4-seite Durchlaufbearbeitung, weiter bevorzugt eine 6-seitige Durchlaufbearbeitung des Werkstücks durchzuführen.
Bearbeitungsvorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die dazu eingerichtet ist, mindestens eine der nachfolgenden Bearbeitung durchzuführen: horizontales Bohren, vertikales Bohren, Sägen, Fräsen, Beschichten, Beleimen, Bedrucken, Laserbearbeiten und dergleichen.
Bearbeitungsvorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die zweite Steuerung (202) dazu eingerichtet ist, von der ersten Steuerung (201) ein Start-Signal zu empfangen, um nach Empfang des Startsignals die Verfahreinrichtung (120) entsprechend der voreingestellte Bearbeitungsbewegung, insbesondere einer hinterlegten Bearbeitungsbahn, zu steuern.
Bearbeitungsvorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend: eine Fördereinrichtung (140) zum Fördern der Werkstücke (W₁ - W₃) in einer Förderrichtung (R_Förd.), und eine Steuerung zum Steuern der Durchlaufbewegung der Werkstücke (W₁ - W₃), wobei bevorzugt die Steuerung zum Steuern der Vorschubbewegung der Werkstücke (W₁ - W₃) gleich ist mit der ersten Steuerung (201).
Bearbeitungsvorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der wenn mindestens zwei oder mehrere Bearbeitungseinrichtungen (110) vorgesehen sind, jede Bearbeitungseinrichtung (110) eine separate zweite Steuerung (202), insbesondere mit elektronischer Kurvenscheibe, zur Steuerung der Positionierung des Bearbeitungsaggregats (130) entsprechend der voreingestellten Bearbeitungsbewegung aufweist.
Bearbeitungsvorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Verfahreinrichtung (120) dazu eingerichtet ist, das Bearbeitungsaggregat (130) in zumindest zwei Richtungen, bevorzugt in drei Richtungen, die in etwa orthogonal zueinander sind, zu verfahren.
Bearbeitungsvorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die mindestens eine Bearbeitungseinrichtung (110) ferner zumindest einen ersten Antrieb, insbesondere einen Servomotor, Schrittmotor oder Gleichstrommotor, zum Antreiben des Bearbeitungsaggregats (130) und zumindest zwei zweite Antrieb, insbesondere Servomotoren, Schrittmotoren oder Gleichstrommotoren, zum Antreiben der Verfahreinrichtung (120) aufweist.
Bearbeitungsvorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der, wenn mindestens zwei oder mehrere Bearbeitungseinrichtungen (110) vorgesehen sind, diese in Förderrichtung (R_Förd.) hintereinander angeordnet sind und unabhängig voneinander, nacheinander Bearbeitungen an dem Werkstück (W₁ - W₃) durchführen, insbesondere unterschiedliche Bearbeitungen, wie z.B. horizontales Bohren, vertikales Bohren, Sägen, Fräsen, Beschichten, Beleimen, Bedrucken, Laserbearbeiten und dergleichen, durchführen.
Bearbeitungsvorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der eine Bearbeitungseinrichtung (110) mindestens zwei oder mehrere Bearbeitungsaggregate (130) aufweist, die bevorzugt gleichzeitig eine Bearbeitung, insbesondere die gleiche Bearbeitung, an dem Werkstück (W₁ - W₃) durchführen.
Bearbeitungsvorrichtung (110) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der zumindest die Antriebe der Verfahreinrichtung (120) als Direktantriebe ausgebildet sind.
Bearbeitungsvorrichtung (110) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend eine Synchronisationseinrichtung (150), die dazu eingerichtet ist, insbesondere vor Beginn der Bearbeitung des Werkstücks, eine Vorschubbewegung des Werkstücks (W₁ - W₃) zu erfassen und bevorzugt ein erfasstes Ergebnis an die erste Steuerung (201) zu übermitteln.
Steuereinrichtung (200), zum Steuern einer ungetakteten Bearbeitung von, bevorzugt plattenförmigen, Werkstücken (W₁ - W₃), die bevorzugt zumindest abschnittsweise aus Holz, Holzwerkstoff und/oder Kunststoff bestehen, insbesondere zum Steuern der Bearbeitungsvorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend: eine erste Steuerung (201), insbesondere eine CNC-Steuerung, zur Steuerung einer Synchronisation einer Bewegung eines Bearbeitungsaggregats (130) mit einer Durchlaufbewegung des Werkstücks (W₁ - W₃), und eine zweite Steuerung (202), insbesondere mit elektronischer Kurvenscheibe, zur Steuerung einer Positionierung des Bearbeitungsaggregats (130) entsprechend einer voreingestellten Bearbeitungsbewegung.
Steuereinrichtung nach Anspruch 15, bei der die erst Steuerung (201), ein Startsignal an die zweite Steuerung (202) sendet, wobei das Startsignal mindestens eine der nachfolgenden Informationen einhält: Werkstückidentifizierungsnummer, Bearbeitungstyp, Bearbeitungsdaten, Identifizierung der gewünschten elektronischen Kurvenscheibe seitens der zweiten Steuerung 202, Startzeit bzw. Verzögerungszeit und dergleichen.
Verfahren zur ungetakteten Bearbeitung von, bevorzugt plattenförmigen Werkstücken (W₁ - W₃), die bevorzugt zumindest abschnittsweise aus Holz, Holzwerkstoff und/oder Kunststoff bestehen, insbesondere unter Verwendung der Bearbeitungsvorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei das Verfahren umfasst: - einen ersten Vorgang, zum Synchronisieren einer Bewegung eines Bearbeitungsaggregats (130) mit einer Vorschubbewegung des Werkstücks (W₁ - W₃) anhand einer ersten Steuerung (201), insbesondere anhand einer CNC-Steuerung, - einen zweiten Vorgang, zum Positionieren des Bearbeitungsaggregats (130) entsprechend einer voreingestellten Bearbeitungsbewegung anhand einer zweiten Steuerung (202), insbesondere mit elektronischer Kurvenscheibe.
Verfahren nach Anspruch 17, ferner umfassend: Erfassen der Vorschubbewegung des Werkstücks vor Beginn der Bearbeitung des Werkstücks (W₁ - W₃), wobei basierend auf dem erfassten Ergebnis die Synchronisation der Bewegung des Bearbeitungsaggregats (130) mit der Vorschubbewegung des Werkstücks (W₁ - W₃) mittels der ersten Steuerung (201) ausgeführt wird.