DE10220291A1 - Schneidevorrichtung für plattenförmige Werkstücke (Nestbased Manufacturing) - Google Patents

Abstract

Erfindungsgemäß ist eine Vorrichtung zum Schneiden von Werkstücken, insbesondere plattenförmigen Holzwerkstoffen, mit mindestens einem Werkzeug und einer Einrichtung zum geführten Bewegen des Werkstücks in dessen Hauptebene, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung das Werkstück einspannt und in der Hauptebene mindestens in zwei zueinander senkrechten Richtungen (X, Y) bewegt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Schneiden von Werkstüc­ ken, insbesondere plattenförmigen Holzwerkstoffen, mit mindestens einem Werk­ zeug und einer Einrichtung zum geführten Bewegen des Werkstücks in dessen Hauptebene.

Insbesondere in der Holzverarbeitung und dort insbesondere im Handwerk sind zum Schneiden von plattenförmigen Werkstücken Kreissäge-Maschinen bekannt. Diese Maschinen haben eine Einrichtung zum geführten Bewegen des Werkstücks in dessen Hauptebene - d. h.," die Platte, die "zugeschnitten" werden soll, lässt sich auf einen zumeist horizontalen Tisch legen und an einem rotierenden Sägeblatt parallel vorbeiführen, um so einen geraden Schnitt zu setzen. Die Einrichtung zum geführten Bewegen des Werkstücks kann dabei bekanntlich entweder einfach eine glatte Tischplatte mit einem parallel zu dem Sägeblatt orientierten Anschlag sein, oder bei aufwendigeren Maschinen ist diese Anordnung durch einen in der Schnitt­ richtung linear gelagerten Schlitten ergänzt. Dadurch wird das plattenförmige Werkstück in seiner Hauptebene - d. h. in der Ebene, in der sich das Werkstück plattenförmig ausdehnt - geführt, und zwar zum Setzen des Schnitts genau in der zur Ebene des Sägeblatts parallelen Richtung.

Mit diesen bekannten Vorrichtungen zum Schneiden von plattenförmigen Werk­ stücken ist es aber nicht möglich, das Werkstück anders als in geraden Schnitten zu zerteilen. Und diese geraden Schnitte können sich auch nur entsprechend dem beschriebenen Prinzip der Maschine in einer Richtung durch das plattenförmige Werkstück erstrecken, wenn das Werkstück einmal in die Vorrichtung eingelegt ist. Erst durch Umlagern des Werkstücks ist dann ein gerader Schnitt auch in anderer Richtung möglich.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Schneiden von plattenförmigen Werkstücken, insbesondere aus Holz, zu schaffen, die eine größere Vielzahl von Schnittformen ermöglicht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Bevorzugte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.

Eine Vorrichtung zum Schneiden von plattenförmigen Werkstücken, insbesondere aus Holz, hat mindestens ein Schneidwerkzeug, z. B. einen Fräser, Bohrer und/oder eine Kreissäge, sowie eine Einrichtung zum geführten Bewegen des Werkstücks. In die Einrichtung lässt sich das Werkstück erfindungsgemäß einspannen und in seiner Hauptebene mindestens in zwei zueinander senkrechten Richtungen bewe­ gen. So kann z. B. mit einem Fräser als Schneidwerkzeug, eine beliebige Freiform- Außenkontur aus dem plattenförmigen Werkstück ausgeschnitten werden.

Ähnlich einer Tischkreissäge kann die erfindungsgemäße Vorrichtung einen Tisch mit einer oberseitigen Tischplatte aufweisen, aus der das mindestens eine Werk­ zeug emporragt und vorzugsweise in der Tischplatte versenkbar ist. So lässt sich wiederum mit Blick auf einen Fräser als beispielhaftes Schneidwerkzeug z. B. auch aus der Mitte eines plattenförmigen Werkstücks eine beliebige Kontur ausfräsen, indem nämlich zunächst das plattenförmige Werkstück mittels der Einrichtung zum geführten Bewegen so über den - in der Tischplatte versenkten - Fräser geführt wird, das der Fräser "beim Auftauchen" aus der Tischplatte eine Stelle des Werk­ stücks trifft, an der der Schnitt beginnen soll. Durch die Bewegungseinrichtung geführt, lässt sich dann eine beliebige Kontur aus dem Werkstück ausschneiden. Insbesondere zur Verbesserung von Produktivität und Präzision ist die Vorrichtung vorzugsweise computer-numerisch gesteuert.

Indem die Vorrichtung mehr als ein Werkzeug aufweist, welche - z. B. durch ent­ sprechendes "Auftauchen aus der Tischplatte" -sich wahlweise ansteuern lassen, stellt die erfindungsgemäße Vorrichtung eine Bearbeitungsmaschine für plattenför­ mige Werkstücke dar, die in nur einer Aufspannung des Werkstücks mehrere Be­ arbeitungsschritte, z. B. Fräsen, Bohren und Sägen, ermöglicht. Erfindungsgemäß sinnvoll ist in diesem Zusammenhang z. B. auch, mehrere Kreis- und/oder Bohrvor­ richtungen vorzusehen, in denen jeweils Schneidwerkzeuge verschiedener Kontur oder verschiedener Durchmesser eingespannt sind, um an einem Werkstück ohne Umspannen der Werkzeuge die entsprechenden unterschiedlichen Bearbeitungs­ schritte vornehmen zu können.

Zum Einstellen einer Geometrie des Schnittes ist vorzugsweise die Orientierung mindestens eines Werkzeugs einstellbar. Zum Beispiel kann die Neigung eines Kreissägeblattes bezüglich der Hauptebene, in der sich das plattenförmige Werk­ stück von der Einrichtung führen lässt, einstellbar sein, oder die Neigung der Achse einer Fräs- oder Bohrvorrichtung lässt sich insbesondere um eine beliebige in der Hauptebene des Werkstücks liegende Achse einstellen. Auch diese Einstellbarkeit kann computer-numerisch gesteuert sein.

Das plattenförmige Werkstück ist in der Einrichtung zum geführten Bewegen des Werkstücks vorzugsweise entlang eines Kantenbereichs - und vorzugsweise nur entlang eines Kantenbereichs -eingespannt. Dadurch ist das plattenförmige Werk­ stück im Wesentlichen in seiner gesamten Größe zur Be- und Verarbeitung für die Werkzeuge zugänglich. Im übrigen kann das Werkstück durch Eigengewichtskraft in der Einrichtung gehalten sein. Zum Beispiel kann die Tischplatte die Unterseite des Werkstücks unterstützen. Um dann das Gleiten des Werkstücks auf der Tisch­ platte zu verbessern, können Düsen zum Erzeugen eines Luftpolsters in der Tisch­ platte vorgesehen sein.

Insbesondere, um ein Abheben des plattenförmigen Werkstücks aus der Einrichtung zum geführten Bewegen des Werkstücks zu vermeiden, kann ein Niederhalter - z. B. durch eine Feder gegen das Werkstück vorgespannt oder als Anschlag in Z-Rich­ tung mit einem gewissen Spiel über dem Werkstück "schwebend" - in geeigneter Richtung gegen das Werkstück anliegen und z. B. in einer Richtung wirken, die die Eigengewichtskraft des Werkstücks unterstützt. Auch kann das Werkzeug eine Schneidkantengeometrie, insbesondere eine Schneidkantensteigung aufweisen, die eine Schneidkraft bewirkt mit einer Kraftkomponente, die in einer Richtung wirkt, die das Werkstück in der Einrichtung hält und z. B. die Eigengewichtskraft des Werkstücks unterstützt.

Die Position des Niederhalters ist auf der Oberfläche des Werkstücks vorzugsweise einstellbar. Der Niederhalter kann also jeweils dort auf dem Werkstück angreifen, wo ein Abheben besonders ungünstig wäre. Auch kann der Niederhalter motorisch verfahrbar sein und insbesondere computer-numerisch gesteuert die verschiedenen Fertigungsschritte jeweils an möglichst geeignetem Ort, insbesondere bearbeitungs­ nah, unterstützen.

Besonders bevorzugt weist der, oder sogar ein zusätzlicher, Niederhalter minde­ stens zwei nebeneinander in einer Ebene liegende Greifeinrichtungen zum Greifen je eines Oberflächenabschnitts des Werkstücks auf. Diese lassen sich, z. B. auch computer-numerisch gesteuert, dort auf dem Werkstück positionieren, wo eine der Greifeinrichtungen auf einer Seite eines mittels der Vorrichtung zu schneidenden Schnittes und die zweite der Greifeinrichtungen auf der anderen Seite des Schnittes an dem Werkstück angreifen. Dies vermeidet zum und nach Abschluss des Schnit­ tes Gefahr durch das sonst lose von dem Werkstück abgeschnittene Teil. Denn erfindungsgemäß sind durch die beiden Greifeinrichtungen beide durch den Schnitt voneinander getrennten Teile des plattenförmigen Werkstücks sicher gehalten. Die Greifeinrichtung weist dazu vorzugsweise eine Saugeinrichtung auf.

Zum Abtransport der Platte kann sich dann die Saugeinrichtung von dem in der Halteeinrichtung eingespannten Werkstückbereich lösen lassen, während die Saugeinrichtung auf dem abgeschnittenen Teil weiter greift. Daran lässt sich der abgeschnittene Teil dann von der Vorrichtung abtransportieren.

Die vorliegende Erfindung wird im folgenden mit Bezug auf die beigefügten Zeich­ nungen beschrieben.

Fig. 1 zeigt eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Vorrichtung und

Fig. 2 zeigt eine Seitenansicht der Vorrichtung gemäß Fig. 1.

In Fig. 1 und 2 ist eine Vorrichtung 2 zum Schneiden von plattenförmigen Werk­ stücken (nicht dargestellt) abgebildet. Die Vorrichtung 2 hat eine Einrichtung 4 zum geführten Bewegen des Werkstücks in zwei zueinander senkrechten Richtungen X, Y (Fig. 1). Dazu umfasst die Einrichtung 4 einen in der X-Richtung beweglichen Schlitten 6, an dem zwei in der Y-Richtung orientierte, in der X-Richtung einstell­ bare Anschlagschienen 8 für das Werkstück befestigt sind, auf denen Klemm­ backen 10 in der Y-Richtung verfahrbar sind. Mittels der Klemmbacken 10 lässt sich eine Kante eines rechteckigen plattenförmigen Werkstücks bezüglich der Vorrichtung 2 einspannen und mittels der Einrichtung 4 in der X- und Y-Richtung geführt bewegen. Zusätzlich zu der Einspannung in den Klemmbacken 10 ist ein plattenförmiges Werkstück in der Vorrichtung durch sein Eigengewicht gehalten, welches das Werkstück auf dem Schlitten 6 und auf einer Tischplatte 12 hält, deren Oberseiten dazu in einer horizontalen Ebene fluchten.

Die Anschlagschienen 8 können z. B. zum Ausgleich von nicht genau gerade oder nicht genau rechtwinklig geschnittenen Werkstückplatten Anschlagflächen mit z. B. federvorgespannten Vorsprüngen aufweisen, die in Richtung der Werkstückplatte vorgespannt sind - oder sich z. B. pneumatisch vorspannen lassen. Diese Aus­ gleichselemente fügen sich dann einem nicht genau geraden oder nicht genau rechtwinkligen Verlauf der Plattenkanten an und lassen Kräfte, die auf das platten­ förmige Werkstück einwirken, auch durch die Anschlagschiene 8 abfließen.

Der Ausschnitt A macht erkennbar, dass die Oberseite der Tischplatte 12 mit aufwärts orientierten Düsen 14 ausgestattet ist, die in einem rechteckigen Muster angeordnet sind. Indem durch die Düsen 14 Luft nach oben aus der Tischplatte 12 ausgeblasen wird, entsteht unter der darauf gelagerten Werkstückplatte ein Luft­ polster, welches das Verschieben der Werkstückplatte erleichtert.

Die so gebildete Einrichtung 4 zum geführten Bewegen des Werkstücks ermöglicht eine Bewegung des Werkstücks in der Ebene seiner plattenförmigen Erstreckung (Hauptebene) in zwei zueinander senkrechten Richtungen X, Y bezüglich verschie­ dener Werkzeuge 16 bis 26.

Eine Fräsvorrichtung 16 mit einem um eine vertikale Achse drehbaren zylindrischen Fingerfräser ragt aus der Tischplatte 12 in den Bereich empor, in dem das platten­ förmige Werkstück (nicht dargestellt) in seiner horizontalen Lage horizontal in den beiden Raumrichtungen X und Y beweglich ist. Der Fräser 16 ist in Richtung seiner vertikalen Achse verschieblich - also auch in die Tischplatte 12 versenkbar und wieder ausfahrbar, so dass der Fräser 16 unterseitig in die Werkstückplatte ein­ tauchen lässt - z. B. entweder um das Werkstück zu durchbohren und dann seine Fräsbahn geführt von der Einrichtung 4 zum geführten Bewegen der Werkstück­ platte zu schneiden, oder um nur teilweise in das Werkstück einzutauchen und auf diese Weise z. B. eine Nut in die Werkstückunterseite zu fräsen.

Damit z. B. bei einer derartigen Tätigkeit der Vorrichtung 2 das Werkstück nicht aus seiner horizontalen Lage emporgedrückt wird, weist die Vorrichtung 2 einen Niederhalter 28 an einem Arm 30 auf, der am Maschinenbett 32 befestigt ist. Der Arm 30 erstreckt sich horizontal über dem Tisch 12 und ist durch Scharniergelenke 36 in seiner Ausrichtung, auch motorisch, z. B. Computer-numerisch gesteuert, einstellbar. Der sich von dem Arm 30 abwärts erstreckende Niederhalter 28 ist entlang des Arms 30 verfahrbar, und so kann der Niederhalter 28 im Wesentlichen jeden Bereich der Vorrichtung 2 erreichen, wo ein Werkzeug 16 bis 26 eine Kraft auf das plattenförmige Werkstück (nicht dargestellt) einwirken lässt, die das Werkstück veranlassen könnte, sich von dem Tisch 12 oder der Schiene 8 ab­ zuheben. Der Niederhalter 28 ist als Kugelkopf am unteren Ende eines Stabes pneumatisch aus- und einfahrbar - lässt sich so also gegen das Werkstück fahren oder von ihm abheben.

Die Vorrichtung 2 weist außer dem Fräser 16 zusätzlich eine Kreissäge 18 auf, die schnelle, gerade Schnitte durch das plattenförmige Werkstück ermöglicht. Die Kreissäge 18 ist um eine vertikale Achse z. B. um bis zu 90° drehbar, um gerade Schnitte sowohl in X- als auch in Y-Richtung zu ermöglichen. Alternativ kann - um den Schwenkmechanismus zu erübrigen - auch ein zweites Sägeblatt mit um 90° um eine vertikale Achse verdrehte Orientierung vorgesehen sein.

Des weiteren weist die Vorrichtung 2 Bohrer 20 bis 26 auf, von denen einige 24, 26 um vertikale Achsen rotierend in einer in X-Richtung fluchtenden Reihe und einige 26 in einer in Y-Richtung fluchtenden Reihe orientiert sind. Der Abstand zwischen den Bohrern jeweils einer der Reihen 24, 26 ist so eingestellt, dass sich mit diesen Bohrern Lochreihen einfach und schnell herstellen lassen, die z. B. für höhenverstellbare Regalbretter im Möbelbau in seitlichen Wangenplatten des Regals oder eines Schrankes anzubringen sind.

Die Vorrichtung 2 hat des weiteren zwei Bohrvorrichtungen 20, 22 mit um horizon­ tale Achsen rotierenden Bohrern. Dabei ist die Achse der Bohrer 20 in X- und die Achse der Bohrer 22 in Y-Richtung orientiert. So ermöglichen die Bohrer 20, 22 horizontale Bohrungen z. B. in Schnittkantenflächen des Werkstücks.

Vorzugsweise ist der Fräser 16 in X- und Y-Richtung um eine horizontale Achse schwenkbar und kann so schräge Frässchnitte erzeugen, so dass sich eine Schwenkbarkeit um alle horizontalen Achsen ergibt. Dazu wird die Mechanik derart gesteuert, dass der sogenannte Seelenpunkt unabhängig von der Schwenkstellung des Fräsers 16 raumfest bleibt. Entsprechend kann sich die Kreissäge 18 um eine in Schnittrichtung horizontale Achse schwenken lassen, und auch die Bohrer können um eine zu ihrer Drehachse senkrechte Achse schwenkbar sein.

Die Vorrichtung 2 weist außerdem an dem Arm 30 des Niederhalters 28 einen Greifniederhalter 40 auf mit zwei Greifvorrichtungen 42, die nebeneinander in einer horizontalen Ebene liegen. Der Greifniederhalter 40 ist wie der Niederhalter 28 an dem Arm 30 beweglich und kann an beliebigem Ort auf dem plattenförmigen Werkstück (nicht dargestellt) abgesetzt werden. Der Greifniederhalter 40 wird dann insbesondere beim Arbeiten mit dem Fräser 16 portalartig z. B. über den Fräser 16 gesetzt, kurz bevor ein letzter Abschnitt eines Schnittes das Trennen der daraus entstehenden zwei Teile des Werkstücks beendet - insbesondere um so zu ver­ meiden, dass das abgetrennte Werkstück, das von der Einspannung dann nicht mehr gehalten ist, von dem Fräser 16 einen Impuls erhält und durch unkontrollierte Bewegung die Umgebung gefährdet oder die Kanten des Werkstücks beschädigt.

Der Greifniederhalter 40 kann aber auch mit nur einer Greifvorrichtung 42 z. B. in Gestalt eines Unterdrucksaugers ausgestattet sein, um so nur den abgetrennten Abschnitt des Werkstücks zu halten und abzutransportieren.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann auch Werkzeugwechselvorrichtungen zum automatischen Wechseln der Werkzeuge aufweisen.

Claims (14)

1. Vorrichtung zum Schneiden von Werkstücken, insbesondere plattenförmi­ gen Holzwerkstoffen, mit mindestens einem Werkzeug und einer Einrichtung zum geführten Bewegen des Werkstücks in dessen Hauptebene, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (4) das Werkstück einspannt und in der Hauptebene in mindestens zwei zueinander senkrechten Richtungen (X, Y) bewegt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Tisch mit einer oberseitigen Tischplatte (12), aus der das mindestens eine Werkzeug (16-26) vorspringt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch mindestens zwei Werkzeuge (16-26), die an verschiedenen Stellen aus der Tischplatte (12) vorspringen.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Werkzeug (16-26) in der Tischplatte (12) versenkbar ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Tischplatte (12) die Unterseite des Werkstücks unterstützt.

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Orientierung mindestens eines Werkzeugs (16-26) zum Einstellen einer Geometrie des Schnittes einstellbar ist.

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeug ein Fräser (16), Bohrer (20-26), eine Kreissäge (18) oder ein spezialisiertes Schneidwerkzeug (Adapteraggregat) ist.

8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkstück in der Einrichtung (4) entlang eines Kantenbereiches (10) eingespannt ist.

9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkstück auch durch Eigengewichts kraft in der Einrichtung (4) gehalten ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeug (16, 18, 24, 26) eine Schneidkanten­ geometrie, insbesondere eine Schneidkantensteigung aufweist, die eine Schneid­ kraft bewirkt mit einer Kraftkomponente zum Halten des Werkstücks in der Ein­ richtung (4).

11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Niederhalter (28, 40, 42) zum Halten des Werkstücks in der Einrichtung.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Position des Niederhalters (28, 40, 42) in der Hauptebene des Werkstücks einstellbar ist.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Niederhalter (40) mindestens zwei nebenein­ ander in einer Ebene liegende Greifeinrichtungen (42) zum Greifen je eines Ober­ flächenabschnitts des Werkstücks aufweist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Greifeinrichtung mindestens eine Saugeinrich­ tung (42) aufweist.