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Diese Erfindung betrifft ein verbessertes Bearbeitungszentrum und dessen Funktionsweise.
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Genauer ausgedrückt handelt es sich bei der Erfindung um ein Bearbeitungszentrum, das insbesondere für die präzise Erfassung der Längsverschiebung von Werkstücken, vorzugsweise Längsträger aus Holz, Kunststoff, Stahl, Glasfaser und dergleichen, konzipiert und gebaut wurde, das jedoch für jede Anlage oder Maschine verwendet werden kann, bei der es notwendig ist, die Verschiebung eines Werkstücks während der verschiedenen Bearbeitungsphasen genau zu erfassen.
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Im Folgenden wird die Beschreibung der Bearbeitung von länglichen Holzteilen behandelt, aber es ist klar, dass sie nicht als auf diese spezifische Anwendung beschränkt angesehen werden sollte.
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Bekanntlich gibt es derzeit Bearbeitungszentren, die speziell für die Bearbeitung von Trägern, insbesondere Holzträgern, konzipiert sind, die beispielsweise für den Bau von Decken oder Dächern vorgesehen sind.
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Diese Teile haben eine überwiegende Längserstreckung und sind meist auch recht schwer.
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Diese Bearbeitungszentren bestehen im Allgemeinen aus einer Arbeitsfläche mit einer Oberfläche, die unter anderem aus Rädern besteht, entlang derer der zu bearbeitende Träger transportiert wird.
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Für die Längsbewegung des Werkstücks werden in der Regel Greifer oder Aufnahmeelemente im Allgemeinen verwendet. Wann immer der Träger in Längsrichtung nach vorne bewegt werden soll, muss der Greifer das Werkstück freigeben und an einer anderen Stelle wieder aufnehmen, um es um eine weitere Strecke zu bewegen.
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Je länger und schwerer der Träger ist, desto öfter wird er freigegeben, gegriffen und vorgeschoben, was die Fehlerquoten erhöht.
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Die meisten Anwendungen im Bereich der Tischlerei-Bearbeitungszentren stellen Lösungen mit Werkstück-Bewegungsgreifern dar, und während der Phasen des „Nachgreifens“, die, wie erwähnt, je nach Länge des Teils zahlenmäßig größer sind, neigt die Positioniergenauigkeit dazu, proportional abzunehmen.
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Auf dem Markt sind derzeit Systeme zur Erkennung der Verschiebung des mit Hilfe von Rädern bewegten Teils, auf dem der Träger gleitet, erhältlich.
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Diese Systeme sind besonders teuer und daher wenig wirtschaftlich.
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Das europäische Patent
EP0724939 B1 deckt die Messung des Werkstücks vor dem Einlegen in die Maschine ab. Dieses System ermöglicht zwar die genaue Messung der Größe des zu bearbeitenden länglichen Werkstücks, erlaubt es aber nicht, Fehler bei der Positionierung oder dem Versatz des Werkstücks während der Bearbeitungsphasen zu erkennen.
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In Anbetracht dessen ist es daher der Zweck dieser Erfindung, ein Bearbeitungszentrum anzubieten, das in der Lage ist, die Längsverschiebung eines Trägers oder im Allgemeinen eines Werkstücks, die über die Grenzen der bekannten Technik hinausgeht, genau zu erfassen.
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Ziel dieser Erfindung ist es außerdem, ein Bearbeitungszentrum anzubieten, das in der Lage ist, die Position des Werkstücks in den verschiedenen Bearbeitungsphasen genau zu messen.
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Daher ist der spezifische Gegenstand dieser Erfindung ein Bearbeitungszentrum für die Bearbeitung eines Werkstücks, wie Träger und dergleichen, aus Holz, Kunststoff, Glasfaser, Metall und dergleichen, wobei das Werkstück ein Ende und ein zweites Ende aufweist, und bei der das Bearbeitungszentrum eine Auflagefläche für die Auflage des besagten Werkstücks aufweist, einschließlich einer ersten Halbebene und einer zweiten Halbebene, einer Bearbeitungseinheit, die zwischen der ersten und der zweiten Halbebene angeordnet ist, und eine oder mehrere Bearbeitungsgruppen für die Bearbeitung des Werkstücks enthält, Bewegungsvorrichtungen für die Bewegung des im Wesentlichen länglichen Werkstücks in eine Richtung der besagten ersten Halbebene und/oder der besagten zweiten Halbebene, um das besagte Werkstück in die besagte Bearbeitungseinheit einzuführen und die Bearbeitung durchzuführen, und
eine logische Steuereinheit zur Steuerung dieses Bearbeitungszentrums, die sich dadurch auszeichnet, dass sie Abtastvorrichtungen zum Erfassen des Abstands dieses Werkstücks von einer Referenzposition nach der Bewegung dieses Werkstücks mittels dieser Bewegungsvorrichtungen in diese Richtung beinhaltet.
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Ebenfalls gemäß der Erfindung können diese Abtastvorrichtungen einen Lasersensor vom TOF-Typ beinhalten.
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Ebenfalls gemäß der Erfindung können diese Abtastvorrichtungen eine Auflage beinhalten, in dem der Lasersensor im Wesentlichen auf der Auflage positioniert werden kann.
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Vorteilhaft gemäß der Erfindung für die Bearbeitung eines Werkstücks ist, das sie eine den Abtastvorrichtungen zugewandte Seite am ersten Ende aufweist, wobei das Werkstück auf der ersten Halbebene positioniert wird und die Abtastvorrichtungen so angeordnet werden können, dass sie den Abstand der Seite von einer Referenzposition erfassen.
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Gemäß der Erfindung können diese Bewegungsvorrichtungen vorzugsweise einen ersten Greifer, der auf Höhe der ersten Halbebene angeordnet ist, für die Längsbewegung des Werkstücks entlang der ersten Halbebene beinhalten, wobei der erste Greifer eine erste Backe und eine zweite Backe beinhaltet und zum Greifen, Handhaben und Lösen des Werkstücks beinhaltet.
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Darüber hinaus können diese Bewegungsvorrichtungen gemäß der Erfindung eine Führung beinhalten, entlang derer der erste Greifer gleiten kann.
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Ferner kann die Bewegungsvorrichtung gemäß der Erfindung einen zweiten Greifer beinhalten, der auf Höhe der zweiten Halbebene angeordnet ist, für die Längsbewegung des zu bearbeitenden Werkstücks entlang der zweiten Halbebene, wobei der zweite Greifer eine weitere erste Backe und eine weitere zweite Backe beinhalten kann, um das zu bearbeitende Werkstück zu greifen, es zu bewegen und freizugeben.
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Auch können diese Bewegungsvorrichtungen gemäß der Erfindung eine Führung beinhalten, entlang derer der zweite Greifer gleiten kann.
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Vorteilhafterweise gemäß der Erfindung kann die logische Steuereinheit konfiguriert werden, um mindestens eine gewünschte Position des Werkstücks zu erfassen, die von den Sensoren erzeugten Messdaten zu erfassen und Bewegungen der Bewegungsvorrichtungen zu steuern, die geeignet sind, mindestens einen Fehler bei der Positionierung des Werkstücks in Bezug auf die mindestens eine gewünschte Position zu kompensieren.
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Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Erfassen der Position eines Werkstücks in einem Bearbeitungszentrum nach einem der vorhergehenden Ansprüche, einschließlich der folgenden Schritte: Positionieren eines Werkstücks auf dieser ersten Halbebene; Durchführen einer ersten Messung des Abstandes dieser Seite von einer Referenzposition mit Hilfe dieser Abtastvorrichtungen; und Durchführen einer neuen Messung des Abstandes dieser Seite von dieser Referenzposition mit Hilfe dieser Abtastvorrichtungen nach mindestens einer Bewegung dieses Werkstücks mit Hilfe dieser Bewegungsvorrichtungen.
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Auch gemäß der Erfindung kann dieser Abstand mit Hilfe dieses Lasersensors und durch die Tatsache erfasst werden, dass diese Referenzposition die Position dieser Abtastvorrichtungen oder dieses Lasersensors ist.
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Ferner wird gemäß der Erfindung für den Fall, dass nach einer Messung des Abstands dieser Seite von dieser Referenzposition mit Hilfe dieser Abtastvorrichtungen ein Positionierungsfehler in Bezug auf diese mindestens eine gewünschte Position oder ein Versatz festgestellt wird, dieses Bewegungsvorrichtungen in einer nachfolgenden Bewegung dieses Werkstücks diesen Positionierungsfehler oder Versatz mit Hilfe dieser logischen Steuereinheit kompensieren.
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Die vorliegende Erfindung wird nun als Veranschaulichung, aber nicht einschränkend, nach ihren bevorzugten Realisierungsformen beschrieben, insbesondere in Bezug auf die Abbildungen der beigefügten Zeichnungen. Hierbei zeigen:
- zeigt eine perspektivische Ansicht des Bearbeitungszentrums, das gemäß der vorliegenden Erfindung bei der Bewegung eines Werkstücks perfektioniert wurde;
- zeigt eine Draufsicht auf das Bearbeitungszentrum gemäß beim Bewegen eines Werkstücks;
- 3 zeigt eine Ansicht eines Abschnitts eines Bearbeitungszentrums gemäß von oben, wobei ein Greifer in einer ersten Position platziert ist; und
- zeigt eine Ansicht von der anderen Seite eines Abschnitts eines Bearbeitungszentrums gemäß , wobei der Greifer in einer zweiten Position angeordnet ist.
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In den verschiedenen Abbildungen werden ähnliche Teile mit denselben Bezugsnummern gekennzeichnet.
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Unter Bezugnahme auf die beobachten wir ein Bearbeitungszentrum 1 gemäß der vorliegenden Erfindung.
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Das Bearbeitungszentrum 1 umfasst im Wesentlichen eine Auflagefläche 2 zum Auflegen des Werkstücks P, entlang dem das gleiche Werkstück P verschoben wird, eine Bearbeitungseinheit 3, die eine oder mehrere Bearbeitungseinheiten zur Durchführung der am Werkstück P auszuführenden Bearbeitungen enthält, Bewegungsvorrichtungen 4, die nachstehend besser beschrieben sind und dazu bestimmt sind, das Werkstück P entlang der Auflagefläche 2 zu bewegen, und Sensorvorrichtungen 5 zur Abstandserfassung, die im Folgenden besser beschrieben werden.
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Das Werkstück P weist typischerweise eine überwiegend Längserstreckung auf und kann im Allgemeinen ein Träger und dergleichen sein.
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Dieses Werkstück P weist insbesondere ein erstes Ende P1 und ein zweites Ende P2 auf. Im Allgemeinen ist die geometrische Form solcher P-Träger die eines Parallelepipeds. Daher haben die P-Träger an den Enden ebene Flächen oder Seiten. Im Detail wird die Seite F am ersten Ende P1 angezeigt.
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Die Auflagefläche 2 umfasst eine erste Halbebene 21 und eine zweite Halbebene 22. Zwischen der ersten 21 und zweiten 22 Halbebene ist die Bearbeitungseinheit 3 angeordnet.
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Auf dieser ersten 21 und zweiten 22 Halbebene sind Rollen 23 vorgesehen, um die Bewegung und das Gleiten des Trägers P entlang der Auflagefläche 2 zu erleichtern.
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Darüber hinaus beinhalten die erste 21 und zweite 22 Halbebenen auch Bodenverankerungsstützen 24.
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Die Bearbeitungseinheit 3 ist, wie gesagt, zwischen der ersten 31 und der zweiten 22 Halbebene angeordnet. Diese Bearbeitungseinheit 3 beinhaltet ein Gehäuse 31 zum Schutz der darin enthaltenen Bearbeitungseinheiten (nicht in den Abbildungen dargestellt). Das Gehäuse 31 weist Fenster oder Öffnungen 32 auf, durch die die Bearbeitungsvorgänge innerhalb der Bearbeitungseinheit 3 beobachtet werden können.
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Die Steuervorrichtungen 33, einschließlich Monitor, Tastatur und dergleichen, ist ebenfalls an der Bearbeitungseinheit installiert, um das gesamte Bearbeitungszentrum 1 zu steuern. Diese Steuervorrichtungen 33 ermöglichen die Steuerung des Bearbeitungszentrums 1 mittels einer logischen Steuereinheit U. Diese logische Steuereinheit ist in der Lage, die Funktion der im Folgenden näher beschriebenen Bewegungsvorrichtungen 4 und der Sensorvorrichtungen 5 zu verwalten.
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Die Bewegungsvorrichtungen 4 beinhalten in der vorliegenden Form der Realisierung des Bearbeitungszentrums 1 einen ersten 41 und einen zweiten 42 Greifer.
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Im Detail ist dieser erste Greifer 41 entlang einer Schiene 43 auf Höhe der ersten Halbebene 21 verschiebbar.
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Auf die gleiche Weise ist der Greifer 42 entlang einer entsprechenden Schiene 44 auf Höhe der zweiten Halbebene 22 verschiebbar.
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Dieser erste Greifer 41 hat eine erste 411 und eine zweite 412 Backe, und dieser zweite Greifer 42 hat eine weitere erste 421 und eine zweite 422 Backe.
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Die Abstandsmesselemente 5 beinhalten eine Auflage 51, die in der vorliegenden Form der Realisierung die Form eines vertikalen Stabes hat, und einen Lasersensor 52, der die TOF zur Messung des Abstandes misst, dessen Funktion im Folgenden näher erläutert wird.
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Diese Sensorelemente 5 befinden sich an der Rückseite der ersten Halbebene 21, um eine genaue Messung der Position eines auf den Rollen 23 der ersten Halbebene 21 positionierten Werkstücks P zu ermöglichen.
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Das vorstehend beschriebene Bearbeitungssystem 1 funktioniert folgendermaßen:
- Wenn ein Werkstück P, das im vorliegenden Fall ein Träger ist, auf die erste Halbebene 21 gelegt wird, weist es die Rückseite F auf, die einem ersten Ende P1 entspricht, das dem Lasersensor 52 zugewandt ist, der den Abstand zu sich selbst misst.
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Dieser erste Greifer 41, der entlang der entsprechenden Führung 43 gleitet, bewegt sich je nach Länge des Trägers P etwa bis zum Ende des Hubs (siehe ) und arretiert den Träger P mit den jeweiligen Backen 411 und 412. Diese Backen 411, 412 greifen den P-Träger an den Seitenflächen.
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Auf diese Weise bewegt der Greifer 41 den Träger P in Richtung des Pfeils A (siehe ), um den Träger P durch das zweite Ende P2, gegenüber den Abtastvorrichtungen 5 innerhalb der Bearbeitungseinheit 3 einzuführen, um die entsprechenden Bearbeitungen durchzuführen.
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Jedes Mal, wenn der Greifer 41 das Werkstück P greift, bewegt er das Werkstück mittels seiner Führung 43 und gibt es in einer weiter vorne liegenden Position entlang der ersten Halbebene 31 frei, so dass der Träger P in die Bearbeitungseinheit 3 eingeführt oder an diese angenähert wird.
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Dieser Lasersensor 52 misst dann erneut den Abstand der Rückseite F des Trägers P von einer Referenzposition, die im vorliegenden Fall die Position des Lasersensors 52 selbst ist. So kompensiert das Bearbeitungszentrum 1 bei Positionierfehlern oder einem Positionsversatz oder bei einer Verschiebung durch den Greifer 41 nach der Bewegung des Trägers P durch die Messungen des Lasersensors 52 diese Versätze bei einer nachfolgenden Bewegung des Greifers 41.
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Ebenso ist es beim Verlassen der Bearbeitungseinheit 3 der Greifer 42, der den Träger P mit den jeweiligen Backen 421 und 222 greift, um ihn immer in Richtung A zu bewegen.
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So ermöglicht der Lasersensor 52, wie man sieht, eine Erfassung der Positionierung des Werkstücks auf abgetastete Weise zu entsprechenden Zeiten, um in den verschiedenen Bearbeitungsschritten eine versetzte Positionierung des Werkstücks selbst zu erfassen.
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Um beispielsweise die Funktionsweise des Bearbeitungszentrums
1 besser zu verdeutlichen, nehmen wir an, dass das Werkstück
P auf der ersten Halbebene
21 positioniert wird, so dass ein Abstand vom Lasersensor
52 gleich
x erfasst wird. Der Greifer
41 bewirkt, dass das Werkstück
P eine programmierte Bewegung von
Δa ausführt. Die tatsächliche Verschiebung des Werkstücks P ist jedoch gleich
wie vom Lasersensor
52 erfasst, so dass:
dann, wenn eine weitere Bewegung des Werkstücks P ausgeführt werden muss, die
Δb für den Ausgleich des Fehlers ε entspricht, wird dem Greifer
41 eine tatsächlich programmierte Bewegung angewiesen, die am Werkstück P ausgeführt werden soll, die gleich Δ
b+ε ist.
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Dieses Kompensationsverfahren erfolgt auch für nachfolgende Messungen des Lasersensors 52.
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Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung ist, dass sie die Beseitigung von Abweichungen auf den Längen des Werkstücks durch die „Zertifizierung“ der Schnittlänge durch ein unabhängiges Messsystem ermöglicht.
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Es ist auch ein Vorteil dieser Erfindung, das gleiche System zur Überprüfung der Länge des hereinkommenden Werkstücks zu verwenden, um mögliche Fehleinschätzungen des Bedieners in der Beladesequenz der Rohträger zu vermeiden.
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Die vorliegende Erfindung wurde zum Zwecke der Erläuterung, jedoch nicht in einschränkender Weise beschrieben, und zwar entsprechend ihrer bevorzugten Ausführungsformen; es gilt, dass von Fachleuten Variationen und/oder Änderungen daran vorgenommen werden können, wobei der von den in Anlage beigefügten Patentansprüchen festgelegte Schutzbereich nicht verlassen wird.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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