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Die
Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Bearbeiten von Platten,
insbesondere zum Ausschneiden flächiger
Teile aus Platten und Bearbeitung der Teile.
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Diese
Bearbeitungsaufgabe tritt insbesondere bei der Bearbeitung von Spanplatten
und beim Ausfräsen
und Bearbeiten flächiger
Möbelteile
(z.B. Bohren von Löchern)
aus Spanplatten auf. Spanplatten, die ein Möbelhersteller kauft und verarbeitet,
liegen im Großformat
oder als großformatiger
Zuschnitt vor. Sie müssen üblicherweise
mit einer Plattensäge auf
kleine Formate zugeschnitten werden. Die kleinen Formate werden
meist von Hand abgestapelt. Dies ist schwere Arbeit.
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Bereits
bei der Herstellung der kleinformatigen Platten, aus denen dann
die eigentlichen Möbelteile
hergestellt werden, entsteht ein Abfall von ca. 15 %. Die kleinen
Formate werden dann mit CNC-gesteuerten Oberfräsen weiterbearbeitet, d.h.
aus ihnen werden dann die Möbelteile
ausgefräst.
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Das
Einrichten der Positionierung und das Spannen der kleinformatigen
Platten für
die weitere Bearbeitung, d.h. das Ausschneiden der Möbelteile ist
mit großem
Aufwand verbunden. Selbst Fachleute benötigen dazu viel Erfahrung.
Dabei ist eine kostspielige Achspositionierung mit hohem Zeitaufwand notwendig.
Die dafür
erforderliche Zeit kann nicht für die
eigentliche Bearbeitung genutzt werden.
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Bis
jetzt werden die kleinformatigen Platten hauptsächlich mit Vakuum oder mechanisch
gespannt. Beim Spannen mit Vakuum werden Sauger eingesetzt. Es kann
dabei jeweils nur eine Platte gespannt werden.
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Beim
mechanischen Spannen der kleinformatigen Platten müssen Spanner
genau eingerichtet werden. Ist eine Rundumbearbeitung erforderlich,
so muß das
einzelne Werkstück
mindestens einmal umgespannt werden, d.h. die Werkstücke müssen von einer
ersten in eine zweite Spannposition gebracht werden. Dies bringt
Ungenauigkeiten mit sich. Es nimmt ferner Kraft und Zeit in Anspruch.
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Die
genannte Vorgehensweise ist bei kommissionsweiser Fertigung, insbesondere
kleiner Losgrößen unwirtschaftlich.
Da die Kundenwünsche
für alle
Möbelhersteller
ausschlaggebend sind, verlangt die Wirtschaft heute Einrichtungen,
bei denen der Rüstaufwand
möglichst
klein ist und die Werkstoffmaterialien optimal ausgenützt werden.
Außerdem soll
von Modell zu Modell ein möglichst
geringer Wechsel erforderlich sein, um eine Lagerhaltung vermeiden
zu können.
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Aus
der
EP 0 561 227 A1 ist
eine Abbundmaschine zum Bearbeiten von Kanthölzern bekannt, bei der das
zu bearbeitende Kantholz mittels eines Dorns relativ zu einer Verschiebeeinrichtung
fixiert wird. Während
der Bearbeitung bewegt die Verschiebeeinrichtung das Kantholz von
einer Bearbeitungsstation zur nächsten.
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Es
liegt somit die Aufgabe vor, eine Einrichtung zur Bearbeitung, insbesondere
zum Ausschneiden flächiger
Teile aus Platten, insbesondere Spannplatten, bereitzustellen, mit
denen verschiedene Teile schnell und einfach gespannt, mit möglichst
geringem Materialabfall hergestellt und erforderlichenfalls noch
bearbeitet, d.h. z.B. mit Bohrungen versehen werden können.
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Die
Lösung
der Aufgabe ergibt sich aus der Erfindung durch eine Einrichtung,
wie sie im Patentanspruch 1 definiert ist. Die Erfindung betrifft
ferner verschiedene vorteilhafte Weiterbildungen. Diese sind in
den Unteransprüchen
definiert.
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Dabei
wird die gesamte großformatige
Platte oder mehrere aufeinanderliegende Platten ("Paket") von den Greifern
an nur einer Seite festgehalten. Mittels der Greifer kann das Paket
in einer ersten Richtung (X-Richtung) sowohl vorwärts als
auch rückwärts verfahren
werden. Von der anderen Seite wird die Spanplatte durch ein senkrecht
zur X-Richtung, also in Y-Richtung
hin und her verfahrbares Werkzeug, z.B. einem Fräser und/oder Bohrer bearbeitet und
dabei festgehalten und geführt,
und zwar durch Förder-
und Halteeinrichtungen.
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Das
numerische Zusammenspiel zwischen der Verschiebung der Platte in
X-Richtung und in Y-Richtung, wobei die Förder- und Halteeinrichtungen
in X-Richtung entsprechend hin und her mitbewegt werden, ermöglicht das
Ausfräsen
jeder beliebigen Kontur eines flächigen
Möbelteils.
Die Fördereinrichtungen
können
dabei als Master/Slave-Bänder (von
denen also eines oder beide mit einem Antrieb versehen ist und im
ersten Fall das andere lediglich mitläuft) ausgebildet sein.
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Der
Werkzeugaufnahmeträger
(Bearbeitungsschlitten) kann oberhalb und/oder unterhalb des Werkstückes mit
verschiedenen Aggregaten bestückt
werden, so z.B. – wie
bereits erwähnt – mit Fräsern, Bohrern,
Sägen,
Hochfrequenzspindeln, sowie ggf. mit Werkzeugwechslern und/oder
Laser- oder Wasserstrahlschneidgeräten. Dadurch wird es möglich, daß ein Werkstück ohne
Wenden beidseitig bearbeitet werden kann, so daß der Bearbeitungsvorgang optimal
in die Fertigung eingebunden werden kann.
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Mit
Hilfe bekannter Programme zur Verschachtelung flächiger Teile kann die vorgegebenen Fläche einer
Spanplatte optimal ausgenutzt werden, auch um verschiedene flächige Teile unterschiedlicher
Kontur aus einer Platte herausschneiden zu können, ohne daß es – wie seither – erforderlich
wäre, zunächst eine
große
Platte in mehrere kleinformatige Platten zu zerschneiden und diese
dann separat zu spannen und zu bearbeiten.
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Es
sind also keine kleinformatigen Plattenzuschnitte mehr erforderlich.
Die vorgegebenen Herstellungsgrößen der
Platten können
also ohne besonderen Zuschnitt direkt verwendet werden. Die üblichen
Rüstzeiten
entfallen vollständig.
Die Handhabung ist denkbar einfach. Es werden präzise Teile mit geringem Personalaufwand
und minimalen Ausschuß hergestellt.
Es gibt keine Stückzahlbeschränkung. Die
Bearbeitung von einem bis unendlich vielen Teilen ist möglich. Die
Wirtschaftlichkeit ist außerordentlich
hoch, da eine Lagerhaltung auf Grund kommissionsweiser Fertigung,
die nunmehr möglich ist,
entfallen kann. Neben dem wirtschaftlichen Aspekt ist vor allen
Dingen die Umweltfreundlichkeit hervorzuheben, da die Ersparnis
beim Rohmaterial im Vergleich zu herkömmlichen Verfahren bis zu 45 %
beträgt.
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Die
Menge Reste und Abfälle
wird auf Grund der optimalen Nutzung des Rohmaterials stark verringert.
Entsprechend nimmt auch die Entsorgung durch Verbrennen ab. Dadurch
wird die Umweltbelastung reduziert. Es ist auch weniger Energie
zur Herstellung und zum Aufteilen der Platten erforderlich.
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Im übrigen können alle üblichen
Plattenmaterialien bearbeitet werden, z.B. Platten aus Rigips, Tischlerplatten,
Spanplatten, Hartfaserplatten, Sperrholzplatten, u.v.m.
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Die
maximale Schnitthöhe
hängt von
der Länge
des eingesetzten Werkzeuges ab. Es können bis zur maximalen Schnitthöhe mehrere
Platten übereinander
als Paket bearbeitet werden. Man kann z.B. mit drei als Paket aufeinanderliegenden
und von den Greifern auch zusammengehaltenen Platten mit dem Zeit-
und Energieaufwand, der an sich für eine Platte benötigt wird,
das Dreifache an Werkstücken
produzieren. Die Praxis hat gezeigt, daß sich die Anschaffung einer
solchen Anlage innerhalb kürzester
Zeit amortisiert, und zwar umso schneller, je teurer der Werkstoff,
je komplizierter die Form und je größer der seither erforderliche
Personaleinsatz sind.
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Ein
Ausführungsbeispiel
der Erfindung in ihrer vorteilhaften Weiterbildung wird in der Anlage
unter Bezugnahme auf die beigefügten
Zeichnungen näher
beschrieben. Es stellen dar:
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1a und 1b die
linke bzw. rechte Seite eines Ausführungsbeispieles derart, daß 1a und 1b nebeneinandergelegt
das Ausführungsbeispiel
in Seitenansicht ergeben;
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2a und 2b eine
Draufsicht auf 1a bzw. 1b;
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3 den
Ablauf der Bearbeitung;
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4 ein
Layout verschiedener Möbelteile
in einer großen
Platte, wie sie erfindungsgemäß in einem
Durchlauf ausgeschnitten und bearbeitet werden können.
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Die
Einrichtung nach 1 weist einen Tisch 1 auf,
der durch mehrere parallel zueinander verlaufende Schienen 2 gebildet
wird, in denen jeweils in Abständen
von 30 oder 40 cm Rollen 3 gelagert sind, so daß auf der
Oberfläche
des Tisches 1 Spanplatten S verschoben werden können (vgl. 3).
Der Tisch 1 ist auf einem Untergestell 4 mittels
Streben 5 abgestützt,
wobei natürlich
nicht nur die eingezeichnete Strebe 5, sondern weitere
vorgesehen sind. Die Hauptrichtung des Tisches (von links nach rechts
in 1) ist die X-Richtung, in der eine Spanplatte S hin
und her (vor und zurück)
verschoben werden. Zusätzlich
kann der Tisch auch mit einem Riemenförderer ausgerüstet werden,
welcher die Teile automatisch an den Anschlag 25 bringen
kann, was erheblich Zeiteinsparung beim Einfahren der Werkstücke mit
sich bringen kann.
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Am
Untergestell 4 befinden sich seitlich Schienen 6.
In diesen Schienen 6, also in X-Richtung, ist eine allgemein
mit 7 bezeichnete Verschiebeeinrichtung mittels Kugelführungen
verfahrbar. An der Verschiebeeinrichtung 7 ist ein Antrieb 10 vorgesehen,
der zur Verschiebung dient.
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Die
beiden Türme 11,
die ebenfalls Teile der Verschiebeeinrichtung 7 sind, sind über einen
Querträger 12 miteinander
verbunden, an dem ein Greiferträger 13 mittels
eines Antriebes 14 vertikal verschiebbar ist. An dem Greiferträger 13 befinden
sich – wie
aus 2a ersichtlich – nebeneinander mehrere Greifer 15.
Wie aus 2a ersichtlich, ist die Anordnung
des Greiferträgers 13 und
der Greifer 15 in Bezug auf die Schienen 2 derart,
daß die
Greiferträger 13 jeweils
auch zwischen den Schienen 2 hindurch noch unter die Ebene
des Tisches 1 bewegt werden können.
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Ein
Greifer 15 wird durch einen unteren Greiferarm 17 und
einen daran mit Hilfe eines Antriebs 19 verschiebbaren
oberen Greiferarm 18 gebildet. Am unteren Greiferarm 17 ist – wie aus
der Draufsicht ersichtlich – noch
je ein Auswerfer 20 angeordnet, der durch eine Platte gebildet
wird, die in einem pneumatischen Zylinder 21 verschiebbar
ist.
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An
der Verschiebeeinrichtung 7 (1a) ist vertikal
verschiebbar ein Anschlag 23 angeordnet (vgl. auch 3).
Die Verschiebung erfolgt mit Hilfe eines Antriebes 24.
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In
dem Tisch 1 ist ferner ein Anschlag 25 mit Hilfe
eines Zylinders 26 nach oben in den Transportweg einer
Spanplatte klappbar angeordnet.
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Auf
der rechten Seite der Maschine (vgl. 1b) befindet
sich, mit dem Untergestell 4 verbunden, ein rahmenartiges
Tor 30. An diesem Tor ist ein Querträger 31 mit Hilfe eines
Antriebs 32 vertikal verschiebbar. An dem Querträger 31 befinden
sich zu beiden Seiten je ein Ausleger 33 und an diesen
wiederum vertikal verschiebbar ein horizontaler Balken 34,
auf dessen Unterseite – quer
zur Ebene in 1 in gleichmäßigen Abständen verteilt – mehrere
Andrückrollen 35 angeordnet
sind.
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An
den Auslegern 33 sind unten zwei Rollen 36, 37 angeordnet.
Unterhalb der beiden Rollen 36, 37 sind an einem
Gestell 42 weitere Rollen 40, 41 angeordnet.
Die Rollen 40, 41 werden von einem (nicht gezeigten)
Antrieb angetrieben. Zwischen den Rollenpaaren 36, 37 (oben)
und 40, 41 (unten) läuft bei Bearbeitung eine Spanplatte
S mit den ausgeschnittenen Teilen hindurch und wird dabei gehalten
und geführt.
Ein Rollenpaar wird angetrieben, das andere läuft mit (Master/Slave-Anordnung). Man kann
auch vorsehen, daß über die
Rollen 36, 37 und 40, 41 je ein
griffiges Förderband
läuft.
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Mit
dem Untergestell 4 ist ferner eine Bearbeitungseinheit 50 fest
verbunden. Sie ist am Tor 31 quer zur Ebene der 1, d.h. in Y-Richtung mittels eines Antriebs 55 verschiebbar.
An der Bearbeitungseinheit 50 ist ein Bearbeitungsschlitten 54,
sowie an dem Bearbeitungsschlitten 54 mit Hilfe eines Antriebs 56 eine
Werkzeugantriebseinheit 57 vertikal verschiebbar. Die Werkzeugantriebseinheit 57 ist
so aufgebaut, daß sie
ein Werkzeug – im
Ausführungsbeispiel
einen Fräser 58 – aufnehmen
kann, dessen Dreh- und Antriebsachse vertikal steht. Unten ist eine von
einem Antriebsmotor 100 angetriebene Säge 101 angeordnet,
die ebenfalls so verschiebbar ist, daß sie durch vertikale Bewegung
in Eingriff mit einer Spanplatte gebracht und während der Bearbeitung in Y-Richtung
verschoben werden kann. Im Anschluß an das Tor 30 befindet
sich ein Fördertisch 59,
der ebenfalls durch eine oder mehrere Rollen, ggf. mit einem umlaufenden
Band, gebildet wird.
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Die
Funktionsweise wird im folgenden an Hand der schematischen 3 erläutert:
Zunächst wird
eine Spanplatte S oder ein "Paket" von zwei oder drei
aufeinanderliegenden Spanplatten von einer Transportvorrichtung,
die hier nicht gezeigt ist, auf den Tisch 1 gelegt, und
zwar von links her. Dann fährt
die Verschiebeeinrichtung 7 soweit nach links, daß der Anschlag 23 derart
vertikal nach unten gefahren werden kann, daß er, wenn die Verschiebeeinrichtung 7 wieder
nach rechts gefahren wird, die Spanplatte S an ihrem linken Ende
erfaßt
und nach rechts schiebt. Dies erfolgt, wie in 3(b) gezeigt, solange, bis
die Spanplatte S mit ihrem rechten Ende an dem Anschlag 25 anliegt,
der vertikal nach oben geklappt worden ist. Dann wird der erstgenannte
Anschlag 23 wieder hochgefahren. Wie in 3(c) gezeigt,
wird die Verschiebeeinrichtung 7 dann wieder nach links
gefahren und danach die Greifer 15 so weit abgesenkt, daß sie – in geöffnetem
Zustand – bei
erneuter Verschiebung der Verschiebeeinrichtung 7 nach
rechts die Spanplatte S umfassen. Dann werden, wie in 3(c) gezeigt, die Greifer 15 geschlossen.
Mittels des Antriebs 19 wird dann also das linke Ende der
Platte S von den Greiferarmen 17, 18 fest umfaßt. Dies
erfolgt in der Position, in der das rechte Ende der Spanplatte S
in definierter Position am Anschlag 25 anliegt. Da die
Greifer 15 die Spanplatte S festhalten, kann jetzt die
Spanplatte S in X-Richtung von
der Verschiebeeinrichtung 7 vor und zurück verschoben werden.
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Zunächst erfolgt
eine Bewegung nach rechts, wobei das rechte Ende der Spanplatte
S von den Andrückrollen 35 nach
unten auf den Tisch 1 gedrückt wird. Dann wird der Werkzeugantrieb 57 abgesenkt
und das Werkzeug 58 beginnt mit der Bearbeitung. Das Werkzeug 58 kann
ein Fräser
oder ein Bohrer sein. Die Bearbeitung kann auch von unten erfolgen,
z.B. mit der Säge 101.
Dabei erfolgt nun, durch den Antrieb 55 gesteuert, auch
eine Bewegung des Bearbeitungsschlittens 54 senkrecht zur
Ebene der 3, also in Y-Richtung und zwar
in beiden Richtungen. Bei gleichzeitiger Bewegung der Verschiebeeinheit 7 und
mit ihr des Greifers 15 in X-Richtung und des Bearbeitungsschlittens 54 in Y-Richtung
können
die Konturen der Möbelteile
aus der Spanplatte S ausgeschnitten werden (3(d)).
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Verschiedene
derartige Konturen, auch mit verschiedenen Möbelteilen, die aus einer Spanplatte ausgeschnitten
werden können,
sind in 4 gezeigt.
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Während der
Bearbeitung gemäß 3(d) wird der rechte Teil der Spanplatte,
in dem sich also bereits Schnitte und ggf. bereits ausgeschnittene
Möbelteile
befinden, zwischen den Rollen 37, 38 und 40, 41 ggf.
zwischen Förderbändern 38 und 39 geführt und
gehalten. Alternativ können
anstatt der Förderbänder 38 und 39 auch
nur gummierte Rollen eingesetzt werden, sofern das Endprodukt dies
zuläßt. In dem
Maß, in
dem vom rechten Ende der Spanplatte S her Möbelteile aus dieser ausgeschnitten
werden, werden diese zusammen mit den Restteilen der Spanplatte
von den beiden Rollen und/oder Förderbändern nach
rechts auf den Fördertisch 59 abgegeben
und dort wieder mit geeigneten Vorrichtungen oder von Hand entnommen.
Geschwindigkeit und Transportrichtung der Master/Slave-Anordnung
der Rollenpaare in X-Richtung wird synchron mit der Verschiebeeinrichtung 7 gesteuert.
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Die
in 4 gezeigten Möbelteile,
die aus Spanplatten S ausgesägt
werden, werden entlang ihrer Konturen durch den Fräser 58 aus
den Spanplatten S ausgeschnitten. Die Löcher, die ebenfalls gezeigt
sind, werden mit Bohrern gebohrt. In einem solchen Fall enthält dann
die Bearbeitungseinheit verschiedene Werkzeugantriebe 57 (vgl. 2b),
die verschiedene Werkzeuge aufnehmen können. Man kann dort in bekannter
Weise auch Werkzeugwechsler vorsehen.
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Die
Steuerung der Bewegung der Verschiebeeinheit 7 in beiden
Verschieberichtungen, also hin und her in X-Richtung (rechts und
links in 3) und die Bewegung des Bearbeitungsschlittens 54 hin
und her in Y-Richtung (quer zur Zeichenebene von 3 hin
und her), erfolgt durch eine Steuerung auf der Grundlage eines Layouts
etwa nach 4. Das Layout und die Steuerung
werden dem Fertigungsbedarf entsprechend durch ein Verschachtelungsprogramm, das
nicht Gegenstand der vorliegenden Anmeldung ist, erstellt.
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Insgesamt
kann man den Ablauf also dahingehend beschreiben, daß großformatige
Platten auf einen Tisch 1 aufgelegt und ohne Rüstzeiten
bearbeitet werden können,
d.h. ohne das – beim
Stand der Technik erforderliche – Einrichten von Saugern oder Spannern.
Die Bearbeitung kann sofort erfolgen. Das Auflegen der Platten kann
problemlos über
seither bereits bekannte Beschickungsanlagen vollautomatisch von
einem Plattenstapel her erfolgen. Es ist lediglich erforderlich,
sie auf einer vorgeschalteten Ausrichtstation auszurichten. Die
das hintere fahrbare Portal bildende Gentry-Achse spannt mittels
mehrerer Greifer 15 die Platten ggf. zu einem Paket zusammen.
Je nach Werkzeugausführung
und Materialbeschaffenheit können
Plattenhöhen
bis ca. 64 mm mit einem Vorschub von 15 m/min in X-Richtung bearbeitet
werden. Die Leistung der Frässpindel
liegt im Bereich von 18 kW bei 18.000 U/min. Die ausgefrästen Teile
und die Reste werden ca. 500 mm über
die Förder-
und Halteeinrichtungen nach rechts (1 bis 3)
hinausgeschoben und fallen dann auf den zwischenzeitlich abgesenkten
Fördertisch 59.
Auf diese Weise werden die Gutteile als auch der Abfall aus der
Maschine heraustransportiert. Die Teile werden dann entweder von
Hand oder mit einem Handlingsystem automatisch abgenommen und abgelegt.
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- S
- Spanplatte
- 1
- Tisch
- 2
- Schienen
- 3
- Rollen
- 4
- Untergestell
- 5
- Streben
- 6
- Schienen
- 7
- Verschiebeeinrichtung
- 8
- Basis
- 9
- Rollen
- 10
- Antrieb
- 11
- Türme
- 12
- Querträger
- 13
- Greiferträger
- 14
- Antrieb
- 15
- Greifer
- 16
- Antrieb
- 17
- unterer
Greiferarm
- 18
- oberer
Greiferarm
- 19
- Antrieb
- 20
- Platte
- 21
- Zylinder
- 23
- Anschlag
- 24
- Antrieb
- 25
- Anschlag
- 26
- Antrieb
- 30
- Tor
- 31
- Querträger
- 32
- Antrieb
- 33
- Ausleger
- 34
- Querbalken
- 35
- Andrückrollen
- 36,
37
- Rollen
- 38,
39
- Förderbänder
- 40,
41
- Rollen
- 42
- Gestell
- 50
- Bearbeitungseinheit
- 51
- Basis
- 52
- Gestell
- 53
- Querträger
- 54
- Bearbeitungsschlitten
- 55
- Antrieb
- 56
- Antrieb
- 57
- Werkzeugantriebseinheit
- 58
- Fräser
- 59
- Fördertisch