DE19516263A1

DE19516263A1 - CNC-gesteuerte Holzbearbeitungsanlage, insbesondere für lange Werkstücke wie Balken

Info

Publication number: DE19516263A1
Application number: DE1995116263
Authority: DE
Inventors: Albert Zembrod
Original assignee: Baljer & Zembrod
Current assignee: Baljer & Zembrod
Priority date: 1995-04-27
Filing date: 1995-04-27
Publication date: 1996-10-31

Description

Die Erfindung betrifft eine CNC-gesteuerte Holzbearbeitungsanlage nach dem Gattungsbegriff des Patentanspruchs 1.

Eine Holzbearbeitungsanlage dieser Art ist aus der Europäischen Patentanmeldung 0 608 746 bekannt. Danach ist der Spindelmotor, der die Werkzeugspindel treibt, in fünf Achsen beweglich, nämlich drei Linearachsen und zwei Drehachsen, die Achse der Werkzeugspindel nicht mitgerechnet. Dabei besteht ein besonderes Charakteristikum dieser bekannten Holzbearbeitungsanlagen für langgestreckte Werkstücke darin, daß eine Linearachse durch die Längsbewegung des Werkstücks selbst realisiert wird. Diese Werkstückbewegung ist in die numerische Steuerung mit einbezogen. An die Steuerungsgenauigkeit des schweren Werkstücks sind höchste Anforderungen gestellt, weil die Bearbeitungsgenauigkeit unmittelbar davon abhängt.

Abgesehen von dem technischen Aufwand für die Längsbewegung des Werkstücks hat das bekannte System den grundsätzlichen Nachteil einer großen Baulänge. Der Platzbedarf addiert sich aus der doppelten Werkstücklänge, die z. B. bis zu 13 Meter betragen kann und einem Zuschlag für die Bearbeitungszone. Deshalb müssen für solche Anlagen meist neue Hallen gebaut oder die vorhandenen verlängert werden. Außerdem erfordern die langen bekannten Führungsbahnen für die Spannwagen und die Schlittenanordnungen zum Bewegen des Spindelmotors einen hohen Investitionsaufwand.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Holzbearbeitungsanlage der einleitend bezeichneten Art vorzuschlagen, die einen deutlich geringeren Platzbedarf hat und preiswerter ist.

Diese Aufgabe wird bei einer Holzbearbeitungsanlage der genannten Art erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Nach diesem Vorschlag wird das Werkstück in Längsrichtung nicht bewegt. Es bleibt vielmehr festgespannt und das Bearbeitungswerkzeug bewegt sich, soweit erforderlich, dem Werkstück entlang. Dies wird dadurch möglich, daß ein Gelenkroboter, wie er sonst etwa für Montage- oder Schweißarbeiten eingesetzt wird, den Spindelmotor trägt und führt, und daß dieser Roboter auf einem Sockelschlitten oder -wagen aufgebaut ist, der entlang des Werkstücks verfahrbar ist. Der Roboter kommt also zur Bearbeitungsstelle hin. Außerdem kann der Roboter Bearbeitungen mit Längsvorschubrichtung durch Fortbewegen des Sockelschlittens ausführen.

Das Werkzeugmagazin könnte an einer beliebigen Stelle längs der Führungsbahn des Roboters angeordnet sein. Vorteilhafterweise wird jedoch vorgeschlagen, daß das Werkzeugmagazin am Sockelschlitten des Roboters angebracht und mit diesem verfahrbar ist. Der Roboter kann sich also ohne Wegeverlust das jeweils benötigte Werkzeug holen. Das Werkzeugmagazin ist am Sockelschlitten insbesondere fest angebracht, weil der Roboter den Spindelmotor in beiden zum Werkzeugwechsel erforderlichen Richtungen, axial und quer, bewegen kann. Bekannte Werkzeugmagazine sind so konzipiert, daß das Bearbeitungswerkzeug parallel zu seiner Achse in die Halterung eingefügt wird und der Spindelmotor mit seinem Aufnahmekonus dann axial zurückfährt bzw. bei der Werkzeugaufnahme umgekehrt.

Der Bewegungsbereich heute verfügbarer Gelenkroboter läßt es zu, ein Werkstück, z. B. einen Balken, an den Seitenflächen, oben und an den Stirnflächen zu bearbeiten. Um auch die Unterseite bearbeiten zu können, sollte deshalb eine Kippmöglichkeit für das Werkstück um eine zur Längsachse parallele Achse vorgesehen sein, was grundsätzlich bekannt ist.

Schließlich ist zu beachten, daß die Spannwagen den Bearbeitungsvorgang nicht stören dürfen, was bei einer Bearbeitung in der Nähe eines Spannwagens der Fall wäre. Es wird daher vorgeschlagen, daß drei auf einer geradlinigen Führungsbahn verfahrbare Spannwagen vorgesehen sind, die eigene Motoren und von diesen angetriebene Ritzel aufweisen, und daß die Ritzel mit einem unbeweglichen Zahnstrang in Eingriff stehen, der sich der Führungsebene entlang erstreckt. Der Zahnstrang könnte eine am Maschinengrundgestell befestigte Zahnstange sein. In gleicher Weise ist es aber auch möglich, eine Kette oder einen Zahnriemen, die bzw. der an beiden Enden befestigt ist, mit Hilfe von Führungsrollen über einen ausreichenden Bogenwinkel jedes Ritzels zu führen. Im Bearbeitungsprogramm kann dabei berücksichtigt werden, daß rechtzeitig vor einem bestimmten Bearbeitungsvorgang der störende Spannwagen ein Stück weit wegfährt, während das Werkstück auf den beiden anderen arretieren Spannwagen festgespannt bleibt. Dieses Zur-Seite- Fahren des jeweils störenden Spannwagens erfordert keine besondere Genauigkeit des Antriebs, vielmehr genügt es, wenn der Spannwagen mit Sicherheit weit genug weggefahren wird. Auch dadurch ergibt sich im Gegensatz zu den punktgenauen Antrieben der Spannwagen bekannter Holzbearbeitungssysteme eine erhebliche Kosteneinsparung.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung erläutert. Im einzelnen zeigt

Fig. 1 einen Holzbearbeitungsroboter und einen auf stillgesetzten Spannwagen aufgespannten Balken in Balkenlängsrichtung gesehen,

Fig. 2 eine Draufsicht auf die Anlage nach Fig. 1 schematisch und in kleinerem Maßstab und

Fig. 3 eine Seitenansicht der Aufspannvorrichtung und des Balkens gemäß Fig. 2.

Die dargestellte Holzbearbeitungsanlage umfaßt zwei parallele geradlinige Führungsbahnen 1 und 2, die mittels geeigneter Stützen 3 und 4 auf einem langestreckten treppenförmigen Fundament 5 befestigt sind.

Auf der Führungsbahn 2 können sich drei Spannwagen 6 mit Hilfe eigener Antriebe unabhängig voneinander bewegen. Auf jedem Spannwagen ist eine Spannvorrichtung 7 aufgebaut, die einen Balken 8 seitlich einklemmt und auf der Vorrichtung festhält. Wegen der Einzelheiten der Spannvorrichtung wird auf die Europäische Patentanmeldung 0 607 914 Bezug genommen. Eine solche Spannvorrichtung bietet die Möglichkeit, ihren oberen Teil mit dem Balken um ein Gelenk mit horizontaler längsverlaufender Achse 9 um 90° zu kippen. Dies ist strichpunktiert angedeutet.

Fig. 3 zeigt eine Möglichkeit, den Fahrantrieb der Spannwagen 6 zu verwirklichen. Der nicht eigens dargestellte, an jedem Spannwagen angebaute Motor treibt ein Ritzel 10, dessen horizontale Achse sich in Querrichtung erstreckt. Auf der Führungsbahn 2 liegt ein Zahnriemen 11, der an beiden Enden der Führungsbahn mittels eines Klemmstücks 12 befestigt ist. Der Zahnriemen 11, dessen Zahnprofil sich an der Unterseite befindet, ist über die Ritzel 10 gelegt und wird durch Führungsrollen 13 niedergehalten. Das Ritzel 10 bewirkt somit bei Drehung eine Fortbewegung des betreffenden Spannwagens 6 und umgekehrt dessen Arretierung, wenn der Motor festgebremst ist.

Auf der anderen, größeren Führungsbahn 1 ist ein Sockelschlitten 14 des Gelenkroboters längsbeweglich angebracht. Dieser Sockelschlitten weist ebenfalls einen Fahrantrieb auf, mit dessen Hilfe er programmgesteuert jeden Punkt der Führungsbahn anfahren kann und der ihn gewünschtenfalls an diesem Punkt arretiert, um z. B. einen Bearbeitungsvorgang durchzuführen. Der Fahrantrieb kann aber auch dazu dienen, den Roboter während des Bearbeitungsvorgangs sozusagen als Vorschubantrieb fortzubewegen, um beispielsweise einen längeren Längsschlitz zu fräsen.

Der dargestellte Gelenkroboter hat einen Sockel 15, der mittels eines Drehkranzes auf dem Sockelschlitten 14 um eine vertikale Hochachse 16 drehbar ist. Ferner umfaßt der Gelenkroboter einen Parallelarm 17 größeren Querschnitts und zwei nebeneinander liegende schwächere Parallelarme 18. Diese Parallelarme sind einerseits mit dem Sockel 15 und andererseits mit einem Hinteram 19 durch Gelenke verbunden. Zu beiden Seiten ist zwischen dem Sockel 15 und dem Hinteram 19 je eine Entlastungsfeder 20 ausgespannt.

In dem Hinterarm 19 ist ein Vorderarm 21 bezüglich einer Achse 22 drehbar gelagert. Der Vorderarm 21 trägt ein Handgelenkt, dessen Achse 23 sich gemäß Fig. 1 senkrecht zur Papierebene erstreckt. Und schließlich ist an dem beweglichen Teil des Handgelenks ein Ansatz 24 um eine Achse 25 drehbar gelagert. Dieser Ansatz trägt einen Spindelmotor 26, in welchem mittels eines Werkzeugkonus das jeweilige Bearbeitungswerkzeug 27, im Beispiel ein Bohrer, aufgenommen ist.

An der gemäß Fig. 1 rechten, vom Werkstück 8 abgewandten Seite des Sockelschlittens ist an diesem mittels einer Konsole 28 ein Werkzeugmagazin 29 befestigt. Es umfaßt, wie auch Fig. 2 zeigt, sieben Steckplätze 30 für weitere Bearbeitungswerkzeuge 27, darunter auch ein Sägeblatt 31. Das Magazin ist als Halterechen ausgeführt. Die Werkzeuge werden in Richtung des Doppelpfeils eingesteckt und herausgenommen. Die Werkzeugkonusse stehen nach oben. Um sich ein Werkzeug zu holen, macht der Roboter einen 180°-Schwenk. Die Ausbildung der Werkzeugaufnahme am Spindelmotor im einzelnen kann als bekannt vorausgesetzt werden.

Die Balken 8 werden zum Aufspannen auf die Spannvorrichtungen 7 von der dem Roboter abgewandten Seite her herangebracht und auch an dieser Seite weggenommen. Beim Aufspannen ist die Stellung der Spannwagen 6 zunächst beliebig. Bei kürzeren Balken werden die Spannwagen näher zusammengefahren. Die Darstellungen, insbesondere Fig. 1, machen deutlich, daß der Balken seitlich und oben, aber auch an den Stirnseiten bearbeitet werden kann, wenn der Roboter an die Enden seiner Führungsbahn 1 fährt. Diese ist deshalb etwas länger gewählt, als die der maximalen Balkenlänge entsprechende Führungsbahn 2. Zur Bearbeitung der Balkenunterseite wird dieser gekippt. Ist eine Bearbeitung an einer Stelle des Balkens gewünscht, die zunächst von einem Spannwagen belegt ist, dann fährt der Spannwagen vorher programmgemäß nach Lösung der Spannvorrichtung ein Stück weiter und spannt in dieser Position erneut.

Bezugszeichenliste

1 Führungsbahn
2 Führungsbahn
3 Stütze
4 Stütze
5 Fundament
6 Spannwagen
7 Spannvorrichtung
8 Balken
9 Gelenkachse
10 Ritzel
11 Zahnriemen
12 Klemmstück
13 Führungsrollen
14 Sockelschlitten
15 Sockel
16 Hochachse
17 Parallelarm
18 Parallelarm
19 Hinterarm
20 Entlastungsfeder
21 Vorderarm
22 Achse
23 Achse
24 Ansatz
25 Achse
26 Spindelmotor
27 Bearbeitungswerkzeug
28 Konsole
29 Werkzeugmagazin
30 Steckplatz
31 Sägeblatt

Claims

1. CNC-gesteuerte Holzbearbeitungsanlage, insbesondere für lange Werkstücke wie Balken, mit einer vielachsig beweglichen Werkzeugspindel (26) mit vollautomatischem Werkzeugwechsel und mit einer Werkstückspannvorrichtung (7), die längs des Werkstücks (8) einzeln verfahrbare Spannwagen (6) aufweist und ein Kippen des Werkstücks um eine zu seiner Längserstreckung parallele Achse (9) ermöglicht, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkstück (8) während einer Bearbeitung unbeweglich gehalten wird, und daß ein die Werkzeugspindel (26) tragender Gelenkroboter auf einer sich neben dem Werkstück erstreckenden Führungsbahn (1) verfahrbar ist.

2. Holzbearbeitungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Werkzeugmagazin (29) am Sockelschlitten (14) des Roboters angebracht und mit diesem verfahrbar ist.

3. Holzbearbeitungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß drei auf einer geradlinigen Führungsbahn (2) verfahrbare Spannwagen (6) vorgesehen sind, die eigene Motoren und von diesen angetriebene Ritzel (10) aufweisen, und daß die Ritzel mit einem unbeweglichen Zahnstrang (11) in Eingriffstehen, der sich der Führungsbahn (2) entlang erstreckt.