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Die Erfindung betrifft eine Anlage, insbesondere Holzverarbeitungsanlage, zur Bearbeitung und Handhabung von plattenförmigen Werkstücken.
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Bei bekannten Anlagen, z. B.
EP 1 716 991 B1 müssen Rohteile in Gestalt plattenförmiger Werkstücke Ablageplätzen zugeführt werden, von dort aufgenommen, ausgerichtet und schließlich in einer Bearbeitungsstation bearbeitet werden, wonach die dann entstandenen Fertigteile aus der Bearbeitungsstation entnommen und einer weiteren Ablage zugeführt werden.
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Dieser Prozess ist zum einen aufwendig, weil eine ganze Reihe von Komponenten koordiniert werden müssen, sodass eine gewisse Zeit vergeht, bis ein in die Anlage eingefördertes Rohteil in der Bearbeitungsstation aufgespannt ist und bearbeitet werden kann. Zudem spielen bei der Anlagenkonstruktion Sicherheitsaspekte eine Rolle, vor allem sollen solche komplexen Anlagen möglichst personensicher ausgebildet sein, d. h. eine Interaktion zwischen einer Person und der Holzverarbeitungsanlage sollte minimiert werden.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Anlage, insbesondere Holzverarbeitungsanlage, zu schaffen, die den oben genannten Anforderungen gerecht wird.
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Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Anlage, insbesondere Holzbearbeitungsanlage, mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie ein System, insbesondere Holzverarbeitungssystem, mit den Merkmalen des Anspruchs 10. Vorteilhafte Ausführungsformen finden sich in den jeweiligen Unteransprüchen.
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Die erfindungsgemäße Anlage, insbesondere Holzverarbeitungsanlage, dient zur Bearbeitung und Handhabung von plattenförmigen Werkstücken aus Holz, Kunststoffen oder Holzersatzstoffen, und weist dabei wenigstens einen Ablageplatz auf. Als Ablageplatz kommen unterschiedliche Einrichtungen infrage. So kann als Ablageplatz zum Beispiel ein Stapelplatz, eine Bodenrollenbahn, ein Rollentisch oder auch beladbare Fahrzeuge wie AGVs (fahrerlose Transportfahrzeuge) oder fahrerlose Transportsysteme infrage kommen. Jedenfalls können von dem Ablageplatz Werkstücke entnommen oder auf diesem abgelegt werden.
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Ferner verfügt die erfindungsgemäße Anlage über wenigstens eine Ausrichtstation, an der von einem Ablageplatz entnommene Werkstücke ausgerichtet werden können. Das Ausrichten kann z. B. mittels Positionierhilfen und/oder durch den Roboter und/oder durch eine weiter unten beschriebene Greifeinrichtung erfolgen. Die Anlage umfasst zudem wenigstens eine Bearbeitungsstation, die eine Aufspannvorrichtung, die die Werkstücke während der Bearbeitung festhält, sowie wenigstens ein Bearbeitungsaggregat, welches relativ zum von der Aufspannvorrichtung aufgespannten Werkstück beweglich ausgebildet ist, aufweist.
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Darüber hinaus ist in der erfindungsgemäßen Anlage eine Greifeinrichtung vorhanden, welche dazu dient, Werkstücke zu erfassen und bevorzugt als Greifer oder Saugspanner oder dergleichen ausgebildet ist. Bevorzugt umfasst die Greifeinrichtung wenigstens einen Greifer oder eine Saugvorrichtung, wobei die Greifeinrichtung derart beweglich ausgebildet ist, dass sie ein Werkstück an der Ausrichtstation aufnehmen und zur Aufspannvorrichtung transportieren und dort ablegen kann.
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Schließlich umfasst die Anlage einen Roboter, welcher um eine Drehachse drehbar ausgebildet ist und einen Roboterarm umfasst. Dieser weist eine Erfassungseinrichtung auf, die dazu ausgelegt ist, ein Werkstück aufzunehmen. Der Roboter ist dabei so angeordnet, dass er mittels einer Erfassungseinrichtung Werkstücke von einem Ablageplatz und von der Aufspannvorrichtung aufnehmen und auf den oder einem anderen Ablageplatz und der Ausrichtstation ablegen kann.
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Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, dass der Aktionsbereich des Roboters letztlich den Bauraum der gesamten Anlage bestimmt. Insofern liegen alle Komponenten der erfindungsgemäßen Anlage, die vom Roboter beschickt bzw. von welchen der Roboter Werkstücke entnehmen kann, innerhalb des Aktionsradius des Roboters. Hierdurch wird eine besonders kompakte Anlage geschaffen, die sich vor allem vollständig einhausen lässt. Da der Roboter programmierbar ist und somit eine weitgehende Automatisierung der Anlage ermöglicht, ist Bedienpersonal innerhalb des Aktionsradius des Roboters prinzipiell nicht erforderlich. Die erfindungsgemäße Anlage kann damit vollständig in einer Einhausung untergebracht sein.
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Folglich kann die komplette Anlage in einem Sicherheitsbereich liegen. Hierdurch können zudem Zeiten gespart werden, da der Roboter einerseits aus der Bearbeitungsstation fertige Werkstücke entnehmen und in weiterer Bewegung die Ausrichtstation mit Rohteilen beschicken kann. Dies wird insbesondere dadurch erreicht, dass die Greifeinrichtung die Rohteile vom Roboter übernimmt und zur Aufspannung in der Bearbeitungsstation ausrichtet und der Roboter so für eine weitere Manipulation wieder frei wird. Hierdurch kann der Prozess beschleunigt werden.
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Bevorzugt kann vorgesehen sein, dass die vom Roboter mittels seiner Erfassungseinrichtung erreichbaren Ablageplätze, die vom Roboter mittels seiner Erfassungseinrichtung erreichbare Ausrichtstation sowie die vom Roboter mittels seiner Erfassungseinrichtung erreichbare Aufspannvorrichtung innerhalb des Aktionsraums des Roboters, insbesondere eines Kreises um die Drehachse des Roboters herum, liegen. Aktionsraum bezeichnet in diesem Fall den Bereich, den der Roboter mit seiner Erfassungseinrichtung erreichen kann. Eine entsprechende Grenzlinie des Aktionsraums kann im einfachsten Fall eine Kreislinie sein, für den Fall, dass der Roboter auch translatorisch bewegbar ist, weicht diese Grenzlinie von einer Kreislinie ab.
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Im einfachsten Fall ist der Roboter selbst translatorisch nicht beweglich, nach einer weiteren Ausführungsform kann er alternativ in einer Raumrichtung oder in zwei Raumrichtungen, insbesondere parallel zum Boden, beweglich sein.
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Der Roboterarm kann auf unterschiedliche Weise ausgestaltet sein, je nachdem, welche Anlagengeometrie gewählt wird. Bevorzugt ist vorgesehen, dass der Roboterarm wenigstens zwei gelenkig um eine Gelenkachse miteinander verbundene Armabschnitte aufweist, wobei an einem Armabschnitt die Erfassungseinrichtung, insbesondere um eine Gelenkachse schwenkbar, angeordnet ist. Auf diese Weise lässt sich der Roboter innerhalb des Aktionsraums möglichst flexibel bewegen.
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Zur Beschleunigung des Ablageprozesses des Roboters kann die Ausrichtstation eine Rollenbahn umfassen, wobei Positionierhilfen vorgesehen sind, die einen Anschlag und/oder ein Lineal umfassen. Der Roboter legt das Teil von einem Ablageplatz auf der Rollenbahn ab und überlässt die weitere Ausrichtung dann der Ausrichtstation. Auf diese Weise wird der Roboter für eine weitere Manipulation wieder frei.
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Die Aufspannvorrichtung umfasst bevorzugt Saugtraversen. Das von der Greifeinrichtung zur Bearbeitungsstation verbrachte Werkstück kann auf diese Weise ohne aufwändige Bewegungen fixiert bzw. aufgespannt werden.
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Zur Bearbeitung des Werkstücks in der Bearbeitungsstation ist nach einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass das Bearbeitungsaggregat relativ zur Aufspannvorrichtung in wenigstens zwei Richtungen beweglich ist. Dabei kann das Bearbeitungsaggregat ortsfest angeordnet sein und die Aufspannvorrichtung bewegt sich. Genauso gut ist es möglich, das Bearbeitungsaggregat beweglich auszubilden, indem es beispielsweise an einem verschieblichen Portal verschieblich gelagert ist. Kombinationen dieser beiden Maßnahmen sind natürlich ebenfalls denkbar.
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Um das Ablegen der Werkstücke, bzw. das Aufnehmen der Werkstücke durch den Roboter zu vereinfachen, ist nach einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform vorgesehen, dass wenigstens ein erster Ablageplatz ausschließlich zur Aufnahme von Werkstücken durch den Roboter und ein zweiter Ablageplatz ausschließlich zur Ablage von Werkstücken vorgesehen ist. Durch diese Rollenverteilung der Ablageplätze wird insbesondere auch gewährleistet, dass das Einbringen neuer Werkstücke als Rohteile in die erfindungsgemäße Anlage bzw. das Ausschleusen von Fertigteilen aus der erfindungsgemäßen Anlage prozesstechnisch einander nicht beeinflussen, was ansonsten zur Verlangsamung des Prozesses führen könnte.
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Die Erfindung betrifft ferner ein System, insbesondere Holzverarbeitungssystem, welches eine oben beschriebene Anlage umfasst sowie für zumindest einen, insbesondere jeden, Ablageplatz eine Beschickungseinrichtung und/oder Entnahmeeinrichtung aufweist. Ist die erfindungsgemäße Anlage eingehaust, so befinden sich die Beschickungseinrichtung bzw. Entnahmeeinrichtung außerhalb einer solchen Einhausung.
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Das erfindungsgemäße System verfügt bevorzugt über eine Steuerung, welche als gemeinsame Steuerung die Komponenten der erfindungsgemäßen Anlage, insbesondere den Roboter, die Bearbeitungsstation und die Greifeinrichtung, steuert. Mit der gemeinsamen Steuerung lassen sich die Bearbeitungsschritte der Bearbeitungsvorrichtung noch besser mit der Bewegung des Roboters und dessen Aufnahme bzw. Ablage von Werkstücken koordinieren oder synchronisieren. Darüber hinaus kann die Steuereinrichtung natürlich auch eine eventuell vorhandene Beschickungseinrichtung oder Entnahmeeinrichtung steuern.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand der 1 bis 4 näher erläutert.
- 1 zeigt eine Draufsicht auf ein Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße Anlage.
- 2 zeigt die erfindungsgemäße Anlage aus 1 in einem ersten Betriebszustand.
- 3 zeigt die erfindungsgemäße Anlage aus 1 in einem zweiten Betriebszustand.
- 4 zeigt die erfindungsgemäße Anlage aus 1 in einem dritten Betriebszustand.
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In 1 ist ein Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße Anlage, insbesondere Holzverarbeitungsanlage, 100 als Draufsicht dargestellt.
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Parallel zum Boden erstrecken sich die beiden Raumrichtungen X und Y. Die Anlage 100 ist Teil eines Systems, insbesondere Holzverarbeitungssystems, welches neben der Anlage 100 auch Beschickungseinrichtungen (angedeutet durch die Pfeile P3) und/oder Entnahmeeinrichtung (angedeutet durch den Pfeil P4) aufweisen kann. Auch kann eine gemeinsame Steuerung Teil der Anlage 100 bzw. des Systems sein.
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Die in 1 dargestellte Holzbearbeitungsanlage weist einen oder eine Mehrzahl Ablageplätze 12 bis 14 auf, auf denen Werkstücke W entweder als Rohteil oder als bearbeitetes Teil abgelegt werden können. Zur Ablage bzw. zur Entnahme auf die Ablageplätze 12 bis 14 bzw. von den Ablageplätze 12 bis 14 dient erfindungsgemäß ein Roboter 8, der im gezeigten Beispiel um eine Drehachse A drehbar gelagert ist und bevorzugt zwei miteinander um eine Achse B schwenkbare Roboterarme 9 bzw. 10 sowie eine am Roboterarm 10 schwenkbar um eine Achse C gelagerte Erfassungseinrichtung 11 umfasst, die im gezeigten Beispiel zwei Sauger 11a und 11b umfasst; die Erfassungseinrichtung 11 kann aber auch auf andere Weise so ausgebildet sein, dass sie in der Lage ist, ein Werkstück W zu fixieren und aufzunehmen.
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Ferner ist eine Ausrichtstation 2 vorgesehen, welche dazu dient, vom Roboter 8 dort abgelegte Werkstücke an Anschlägen oder Linealen so auszurichten, dass sie von einer Greifeinrichtung 3, die im gezeigten Beispiel in Richtung P1 parallel zur Raumrichtung X auf einer Führung 4 verschieblich ist, in der ausgerichteten Position in Richtung einer auf einem Maschinenbett 5 gelagerten Aufspannvorrichtung transportiert und dort aufgespannt werden können. Die Greifeinrichtung kann Greifer umfassen, kann aber auch Sauger oder dergleichen aufweisen. Eine Bearbeitungsstation 6 mit einem Bearbeitungsaggregat 7 kann dann das aufgespannt Werkstück W bearbeiten. Es genügt, wenn Bearbeitungsstation und Werkstück zur Bearbeitung relativ zueinander beweglich angeordnet sind. Dazu kann zum Beispiel das Bearbeitungsaggregat in Richtung P2 parallel zur Raumrichtung X und bevorzugt auch in der Raumrichtung Y senkrecht dazu bewegt werden. Genauso gut ist es möglich, das Werkstück bei feststehendem Bearbeitungsaggregat in den Richtungen X und/oder Y zu bewegen.
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Die gesamte Anlage 100 ist bevorzugt in einem Gehäuse 1 untergebracht, dies ist möglich, weil der Aktionsraum des Roboters 8 durch eine Grenzlinie K, die beispielsweise eine Kreislinie sein kann, begrenzt ist, da sämtliche vom Roboter 8 zu erreichenden Stationen innerhalb dieser Grenzlinie K liegen.
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Die einzelnen Arbeitsschritte werden nun mit Bezug auf die 2 bis 4 etwas näher erläutert. Die jeweils nicht betrachteten Komponenten der erfindungsgemäßen Anlage 100 sind der Übersicht halber in gepunkteten Linien angedeutet.
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Ein als Rohteil ausgebildetes plattenförmiges Werkstück, welches aus Kunststoffen oder Holz oder Holzersatzstoffen ausgebildet sein kann, wird im gezeigten Beispiel der 2 z. B. vom Ablageplatz 13 durch Erfassen des Werkstücks W über die Erfassungseinrichtung 11 des Roboters 8 erfasst und vom entsprechenden Ablageplatz 13 abgehoben.
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Der Roboterarm 8 schwenkt dann um seine Drehachse A, gegebenenfalls auch unter Verschränkung des Roboterarms 9, 10 so, dass das betreffende Werkstück W auf der beispielsweise als Rollentisch ausgebildeten Ausrichtstation 2 zu liegen kommt. Dort kann zum Beispiel die Ausrichtstation 2 dazu verwendet werden, dass Werkstück W gegen Anschläge 16 zu schieben, die die erforderliche definierte Position zur Übernahme durch die Greifeinrichtung 3, vorgeben. Wenn die Ausrichtstation 2 zumindest teilweise automatisiert ist, braucht der Roboter 8 das Werkstück W lediglich grob abzulegen und kann sich einem weiteren Manipulationsvorgang widmen. Natürlich ist es auch möglich, dass der Roboter 8 oder die Greifeinrichtung 3 das Werkstück W an der Ausrichtstation selbst positioniert oder das Werkstück W noch gegen die Anschläge 16 verschiebt. Ist das Werkstück W ausgerichtet, so befindet es sich in der Position 15, die durch den gestrichelten Kreis angedeutet ist, 3. Spätestens an dieser Stelle wird es von der Greifeinrichtung 3 übernommen, die im gezeigten Beispiel bevorzugt zwei Greifer 3a und 3b umfasst; die Greifeinrichtung kann aber auch nur einen Greifer oder zum Beispiel einen oder eine Mehrzahl Saugspanner umfassen.
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Sodann wird das Werkstück mittels der Greifeinrichtung 3 entlang der Führung 4 parallel zur Richtung X bewegt, bis es zur Aufspannvorrichtung 18, 19 gelangt, 4. Die Aufspannvorrichtung ist bevorzugt mit Saugtraversen 19 und Saugspannern 18 ausgestattet. Andere Aufspannmöglichkeiten sind aber ebenso denkbar.
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Hier wird das Werkstück W dann durch relative Bewegung der Aufspannvorrichtung und des Bearbeitungsaggregat 7 zumindest in der XY-Ebene bearbeitet. Nach erfolgter Bearbeitung kann der Roboter 8 das aus der Aufspannlage freigegebene Werkstück W an der Aufspannvorrichtung 18, 19 übernehmen und beispielsweise auf einem der Ablageplätze (z. B. 14 in 1) ablegen und ein nächstes Teil zur Bearbeitung von einem anderen Ablageplatz 12 bis 14 aufnehmen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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