DE19702561A1 - Bearbeitungsanlage zur vierseitigen spanenden Bearbeitung eines Werkstückes - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Bearbeitungsanlage zur vierseitigen spanenden Bearbeitung eines länglichen Werkstückes rechtwinklig zu seiner Hauptachse. Solche Werkstücke sind insbesondere Holzbretter oder -balken mit rechteckförmigem Querschnitt, insbesondere auch quadratischem Querschnitt. Ein Beispiel für Bearbeitungsanlagen der genannten Art sind Abbundanlagen, auf denen die für Verzapfun­ gen notwendigen Nuten von Balken für ein Fachwerkhaus oder einen Dachstuhl automatisiert eingefräst oder gesägt werden.

Weitere Beispiele sind sogenannte Doppelendprofiler, wie sie bei­ spielsweise eingesetzt werden, um Holzbretter zu besäumen und um die notwendigen Nuten einzubringen, um die Bretter mit blockhaus­ artigen Eckverzapfungen beispielsweise zu Gartengeräteschuppen zu­ sammensetzen zu können.

Bei bisher bekannten Bearbeitungsanlagen war es nicht möglich, in einem Arbeitsgang sämtliche parallel zur Längsachse des Werkstüc­ kes verlaufenden Seitenflächen zu bearbeiten. Beispielsweise bei Holzbrettern für die angesprochene Eckverbindung nach Art von Blockhütten ist es für qualitativ hochwertige Verbindungen notwen­ dig, die sich etwa über ein Viertel der Breite des Brettes er­ streckenden Nuten, die von der Schmalseite des Brettes her einge­ bracht sind, durch Nuten zu ergänzen, die von den Hauptseiten des Brettes eingebracht werden, so daß eine vierseitige, oder allge­ meiner gesprochen, 360° umfassende Bearbeitung - bezogen auf die Längsachse des Werkstückes - notwendig ist. Eine solche Bearbei­ tung war auf bekannten Bearbeitungsanlage mit zumindest einem Um­ spannvorgang verbunden, oder aber die Achsen der vorgesehenen ro­ tierenden spanabhebenden Werkzeuge mußten senkrecht zur Vorschub­ richtung verfahren werden.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Bearbeitungs­ anlage zu schaffen, die eine vierseitige spanende Bearbeitung von länglichen Werkstücken ermöglicht, ohne daß das Werkstück umge­ spannt werden muß. Demgemäß soll eine komplette Bearbeitung in einer einzigen Bearbeitungsanlage ermöglicht werden, die lediglich einmaliges Einspannen der Werkstücke erfordert.

Die Lösung der Aufgabe ist durch eine Bearbeitungsanlage mit fol­ genden Merkmalen gegeben:

• - zumindest zwei parallel zueinander angeordnete, eine Bearbei­ tungsebene definierende, umlaufende Vorschubmittel,
• - oberhalb und/oder unterhalb der Bearbeitungsebene angeordne­ te, rotierende spanabhebende Werkzeuge, von denen zumindest zwei in Vorschubrichtung hintereinander angeordnet sind,
• - an den Vorschubmitteln angeordnete, mit diesen umlaufende, um zumindest 90° schwenkbare Spannmittel, und
• - Betätigungsmittel zum Schwenken der Spannmittel zwischen zwei Werkzeugen.

Bevorzugt ist dabei vorgesehen, daß die Bearbeitungsebene horizon­ tal verläuft. Die rotierenden spanabhebenden Werkzeuge, wie ins­ besondere Kreissägeblätter, sind oberhalb und unterhalb der Bear­ beitungsebene angeordnet und bearbeiten das quer zu seiner Längs­ achse transportierte Brett bzw. sonstige längliche Werkstück je nach Anordnung an seinen Enden oder - fakultativ - auch in einem mittleren Bereich des Werkstückes. Beispielsweise ist es zur Er­ zeugung von Brettern für Gartenlauben mit einer zusätzlichen Ter­ rasse, Vorbau o. ä. notwendig, auch in der Mitte mancher Bretter Nuten anzubringen, um eine zweite Wand o. ä. aufbauen zu können.

Die zumindest um 90° schwenkbaren Spannmittel, die mit den Vor­ schubmitteln umlaufen, ermöglichen es, das einmal festgespannte Werkstück um 90° zu drehen, ohne daß der Vorschub unterbrochen werden muß, so daß nach Schwenken der Spannmittel zwischen zwei Werkzeugen ein zweites Paar voneinander gegenüberliegenden Seiten­ flächen des Werkstückes bearbeitet werden kann, ohne daß ein Ver­ fahren von Achsen von Werkzeugen oder ein Umspannen erforderlich wäre.

Die Vorschubmittel sind vorzugsweise umlaufende Ketten, insbeson­ dere Nadellagerketten, wobei insbesondere bei einer Bearbeitung in drei Bereichen der Längserstreckung des Werkstückes drei parallel zueinander angeordnete Vorschubmittel vorgesehen sein können, die entsprechend mit drei parallel zueinander angeordneten Spannmit­ teln für jedes Werkstück ausgerüstet sind.

Die Spannmittel sind vorzugsweise mit zwei rechtwinklig zueinander angeordneten Anlageflächen ausgeführt, d. h. im wesentlichen L-för­ mig, wobei im Fuße des "L" eine Lagerbohrung vorgesehen ist, um das Spannmittel um zumindest 90° schwenkbar auf einem mit den Ket­ ten umlaufenden Achsbolzen lagern zu können. Eine parallel zu ei­ nem Schenkel des "L" angeordnete Spannbacke kann auf die Dicke des jeweiligen Werkstückes, beispielsweise eines Holzbrettes, einge­ stellt werden, und pneumatisch oder hydraulisch betätigt die not­ wendigen Einspannkräfte erzeugen.

Die so auf einem Achsbolzen der Kette gelagerten Spannmittel kön­ nen durch synchron mit der Kette umlaufende Betätigungsmittel an bestimmten Stellen zwischen zwei Werkzeugen um 90° geschwenkt wer­ den. Betätigungsmittel sind vorzugsweise Kurbeln, die in vielen Ausführungsformen denkbar sind und mit dem umlaufenden Vorschub­ mittel synchronisiert werden. Eine Kurbel kann beispielsweise aus zwei parallel zueinander angeordneten Scheiben mit am äußeren Um­ fang der Scheiben angeordneten Betätigungsrollen bestehen, deren Kurbelkreis in den Vorschubweg der Spannmittel hineinragt.

Um die Bretter nicht nur durch die Spannmittel zu halten, sondern im Hinblick auf die auftretenden Zerspanungskräfte zum Erreichen einer höheren Genauigkeit fest und sicher einzuspannen, kann vor­ gesehen sein, zumindest zwei parallele Andruckketten von oben her parallel zu den Vorschubketten anzuordnen. Eine solche Anordnung, im Rahmen dieser Anmeldung auch als Oberdruck- oder Andrucksystem bezeichnet, kann bei nicht quadratischen Werkstücken vorzugsweise höheneinstellbar sein, so daß je nach Schwenkstellung des Werk­ stückes, d. h. abhängig davon, ob die Schmalseite oder die Breit­ seite vertikal angeordnet ist, das Oberdrucksystem in entsprechen­ der Höhe angeordnet ist, um die notwendigen Einspannkräfte zur Verfügung zu stellen.

Bevorzugt wird die erfindungsgemäße Bearbeitungsanlage ergänzt durch eine Beschickungseinrichtung, die bei der Massenfertigung Bretter automatisch zuführt und in die Spannmittel einlegt, sowie durch eine Entladevorrichtung, die nach erfolgter Profilierung von vier Seiten die Bretter oder sonstigen länglichen Werkstücke aus den geöffneten Spannbacken der Spannmittel auswirft.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines in der Zeichnung dar­ gestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Bearbeitungsanlage,

Fig. 2 eine Draufsicht der Bearbeitungsanlage gemäß Fig. 1,

Fig. 3 einen Schnitt durch die Bearbeitungsanlage gemäß der Linie III-III in Fig. 1,

Fig. 4 eine schematische Darstellung möglicher Bear­ beitungsschritte,

Fig. 5 eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Spannmittels in horizontaler Lage,

Fig. 6 eine Ansicht des Spannmittels gemäß Fig. 5 in Vorschubrichtung,

Fig. 7 eine Draufsicht des Spannmittels gemäß Fig. 5,

Fig. 8 das Spannmittel gemäß Fig. 5 in vertikaler Lage,

Fig. 9 eine Ansicht des Spannmittels gemäß Fig. 8 in Vorschubrichtung,

Fig. 10 eine Draufsicht des Spannmittels gemäß Fig. 8,

Fig. 11 eine schematische Darstellung eines erfin­ dungsgemäßen Betätigungsmittels zum Schwenken des erfindungsgemäßen Spannmittels zwischen den in den Fig. 5 und 8 dargestellten La­ gen,

Fig. 11a einen Schnitt durch eine Kurbel eines erfin­ dungsgemäßen Betätigungsmittels,

Fig. 12 eine Beschickungsvorrichtung für eine erfin­ dungsgemäße Bearbeitungsanlage, und

Fig. 13 eine Entladevorrichtung für eine erfindungs­ gemäße Bearbeitungsanlage.

Fig. 1 zeigt die erfindungsgemäße Bearbeitungsanlage in der Sei­ tenansicht. Die Bearbeitungsanlage 10 weist zwei parallel zuein­ ander angeordnete Vorschubmittel in Form einer jeweils umlaufen­ den, in Fig. 1 lediglich schematisch dargestellten Rollenkette 12 dar, die um zwei endseitig ausgebildete Kettenräder läuft und an­ getrieben wird, von denen eines mit 14 bezeichnet und in der Dar­ stellung gemäß Fig. 1 sichtbar ist.

Das Vorschubmittel 12 bzw. die beiden umlaufenden Rollenketten definieren mit ihrem jeweils oberen Trumm eine horizontale Bear­ beitungsebene 16. Von der lediglich schematisch dargestellten Rol­ lenkette 12 mitgenommen bzw. in regelmäßigen Abständen an ihr be­ festigt sind um 90° schwenkbare Spannmittel 18, die jeweils ein zu bearbeitendes Brett 20 einspannen. Die Spannmittel sind in den Fig. 5 bis 10 näher dargestellt.

Eine in den Fig. 11 und 11a dargestellte Betätigungseinrichtung ist in Fig. 1 mit dem Bezugszeichen 11 bezeichnet und lediglich angedeutet. In Fig. 1 sind rechts und links der mit 11 angedeute­ ten Betätigungseinrichtung zwei im Querschnitt im wesentlichen L-förmige Spannmittel 18 in einer horizontalen und einer vertikalen Lage gezeichnet, wie sie im wesentlichen den Fig. 5 und 8 ent­ sprechen. Fig. 11 zeigt schematisch, wie eine um einen Achsschen­ kel 22 an der Rollenkette 12 um 90° schwenkbar gelagerte Spann­ vorrichtung 18 durch eine mit der Rollenkette bzw. dem Vorschub­ mittel 12 synchronisierte Kurbel 24 aufgestellt wird. Die Kurbel 24 ist mit zwei um 180° gegeneinander versetzten Armen 24' und 24'' doppelarmig aufgebaut, wobei parallel ein zweites Paar von Armen 26' und 26'' angeordnet ist. Betätigungsrollen 28 ermögli­ chen einen nicht schleifenden Eingriff zwischen der Betätigungs­ kurbel 24 und dem in Richtung des Pfeiles sich vorwärts bewegen­ den, ein zu bearbeitendes Brett tragenden Spannmittel 18, das aus der in Fig. 5 gezeigten horizontalen Lage in die in Fig. 8 ge­ zeigte vertikale Lage geschwenkt wird, wie dies in Fig. 1 durch den Teilkreis 11 angedeutet ist.

Wie Fig. 1 zeigt, wird das zunächst in waagerechter Lage von ei­ ner Beschickungseinrichtung 30 angelieferte Brett zunächst einge­ spannt und dann in die Vertikallage gebracht.

Zwei außen angeordnete Kreissägen 32 kappen das eingespannte Brett nun auf die gewünschte Länge, beispielsweise 6 m, entsprechend dem Bearbeitungsschritt 1 in Fig. 4.

Wie die Fig. 2 und 3 zeigen, sind bei der beispielhaft darge­ stellten Bearbeitungsanlage drei senkrecht zur horizontalen Bear­ beitungsebene 16 angeordnete Schnittebenen A, B und C vorgesehen, deren Abstände, wie Fig. 3 durch die Pfeile schematisch andeutet, voneinander eingestellt werden können. Der Abstand der endseitigen Schnittebenen A und C, deren Abstand die Länge des besäumten Bret­ tes bzw. des sonstigen länglichen Werkstückes bestimmt, kann durch entsprechendes Verfahren der Aggregate eingestellt werden. Gleich­ falls kann die mittlere Schnittebene, die dem Einbringen von wei­ teren Nuten o.a. dient, eingestellt werden.

Wie Fig. 1 weiter zeigt, läuft das immer noch senkrecht transpor­ tierte Brett 20 nun an zwei Kappsägen 34 und 36 vorbei, die die Ecken des Brettes oben und unten gemäß den Bearbeitungsschritten 2 und 3 in Fig. 4 abschrägen. Dabei sind in Fig. 1 sichtbar die in der Schnittebene C angeordneten Kappsägen, während senkrecht zur Zeichenebene auf der anderen Endseite des Brettes die nicht sicht­ baren, in Schnittebene A angeordneten Kappsägen symmetrisch hierzu arbeiten.

Während die Kappsägen 34 in den Ebenen A und C die oberen Ecken des senkrecht vorgeschobenen Brettes besäumen, bringt eine in der Schnittebene B senkrecht angeordnete Säge 38 die untere Nut gemäß Bearbeitungsschritt 4 in Fig. 4 an.

Entsprechend bringt eine senkrecht von oben arbeitende Säge 40 in der Schnittebene B eine Nut von oben gemäß Bearbeitungsschritt 4 in Fig. 4 an, während die in den Ebenen A und C arbeitenden, an­ gestellten Kappsägen 36 die unteren Ecken des Brettes gemäß Bear­ beitungsschritt 3 in Fig. 4 besäumen. Die Vorschubrichtung ver­ läuft dabei in Fig. 4 immer senkrecht zur Zeichenebene.

Das nach wie vor senkrecht stehende Brett durchläuft anschließend in den Schnittebenen A und C, d. h. im wesentlichen endseitig, an­ geordnete Paare von Sägen 42 und 44, die die Nuten gemäß Bearbei­ tungsschritt 4 in Fig. 4 von den schmalen Endseiten her, d. h. von oben und von unten bezogen auf die horizontale Arbeitsebene 16, einbringen.

Das zu bearbeitende Brett bzw. die zu bearbeitenden Bretter werden zur Aufnahme der Zerspanungskräfte von einem Oberdrucksystem, das aus zwei parallel zueinander angeordneten, ebenfalls umlaufenden Ketten besteht, gegen das Vorschubmittel 12 eingespannt. In Fig. 1 trägt das Oberdrucksystem das Bezugszeichen 50. Das Oberdrucksy­ stem 50 ist höhenverstellbar, um unterschiedlichen Breiten von Werkstücken 20 Rechnung tragen zu können.

Die schwenkbaren Spannvorrichtungen 18 stoßen im Verlauf des wei­ teren Vorschubweges nach Verlassen des Oberdrucksystems 50 gegen eine in den Vorschubweg hineinragende Blattfeder 52, die Spannvor­ richtungen und damit das eingespannte, zu bearbeitende Brett 20 wieder in die horizontale Lage kippt, in der es zwischen dem Vor­ schubmittel 12 und einem zweiten Oberdrucksystem 54, bestehend aus zumindest zwei in Fig. 1 senkrecht zur Zeichenebene parallel zu­ einander angeordneten umlaufenden Ketten besteht, eingespannt wird. In der Schnittebene B arbeitende Sägen 56 und 58 bzw. in den Schnittebenen A und C arbeitende Sägen 60 und 62 bringen jeweils von oben und unten gemäß den Bearbeitungsschritten 5 und 6 im wei­ teren Verlauf des Vorschubweges Nuten von den Breitseiten des Brettes her ein, so daß die erfindungsgemäß vorgesehene vierseiti­ ge Bearbeitung des Brettes abgeschlossen wird.

Dabei zeichnet sich die erfindungsgemäße Anlage dadurch aus, daß bei einmaligem Einspannen in einem einzigen Arbeitsgang unter Ver­ wendung eines einzigen Vorschubmittels 12 das Brett vollständig bearbeitet werden kann.

Die unverrückbare Position der Werkstücke während der gesamten Bearbeitung führt dazu, daß die in den Bearbeitungsschritten 4, 5 und 6 eingebrachten, von den jeweiligen Seitenflächen her einge­ stochenen Nuten eine umlaufende, sauber gefertigte Nut um 360° des Werkstückes herum ergeben, ohne daß störende Versätze auftreten.

Im Vergleich zu Einzelanlagen weist die erfindungsgemäße Anlage einen geringen Platzbedarf auf und zeichnet sich durch hohe Stück­ leistung aus.

Fig. 4 zeigt alternativ, wie das um 90° gewendete Werkstück im Falle eines quadratischen Querschnittes auch zusätzlich besäumt werden kann, so daß die Endflächen pyramidenförmig ausgebildet werden.

Wie die Fig. 5 bis 10 zeigen, ist ein beispielhaft ausgeführtes Spannmittel im Querschnitt im wesentlichen L-förmig ausgebildet und bietet zwei rechtwinklig zueinander angeordnete Anlageflächen 70 und 72. Eine hydraulisch oder pneumatisch betätigte Spannbacke 19 preßt das zu bearbeitende Brett 20 gegen eine parallele, gegen­ überliegende Anlagefläche 70.

Die Spannvorrichtung 18 ist auf einem Achsbolzen 22 gelagert, der mit der Rollenkette 12 umläuft.

Fig. 11 zeigt im Detail den kinematischen Ablauf des Schwenkens eines erfindungsgemäßen Spannmittels 18 aus der horizontalen Lage gemäß Fig. 5 in die vertikale Lage gemäß Fig. 8.

Fig. 12 zeigt die erfindungsgemäß vorgesehene zusätzliche Be­ schickungseinrichtung 30, die von einem nicht dargestellten Brett­ stapel Einzelbretter entnimmt und in die umlaufenden Spannmittel 18 einlegt.

Fig. 13 zeigt eine mit dem nicht dargestellten Vorschubmittel 12 synchronisierte Auswurfvorrichtung 74, bei der eine entsprechend synchronisierte Kurbel 76 - bzw. in Fig. 13 mehrere parallel zur Zeichenebene hintereinander angeordnete Kurbeln - das Brett mit­ tels einer Aushubkerbe 78 fassen und aus der geöffneten Spannvor­ richtung 18/19 herausheben, so daß es eine schräge Ebene 80 hin­ untergleiten kann.

Claims (17)

1. Bearbeitungsanlage (10) zur vierseitigen spanenden Bearbei­ tung eines länglichen Werkstückes (20) rechtwinklig zu seiner Hauptachse, insbesondere Holzbrett oder -balken mit rechteck­ förmigem Querschnitt, mit folgenden Merkmalen:

• - zumindest zwei parallel zueinander angeordnete, eine Bearbeitungsebene (16) definierende, umlaufende Vor­ schubmittel (12),
• - oberhalb und/oder unterhalb der Bearbeitungsebene (16) angeordnete, rotierende spanabhebende Werkzeuge (32, 34, 36, 38, 40, 42, 44, 56, 58, 60, 62), von denen zumindest zwei in Vorschubrichtung hintereinander angeordnet sind,
• - an den Vorschubmitteln (12) angeordnete, mit diesen um­ laufende, um zumindest 90° schwenkbare Spannmittel (18), und
• - Betätigungsmittel (11, 52) zum Schwenken der Spannmittel (18) zwischen zwei Werkzeugen.

2. Bearbeitungsanlage (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Bearbeitungsebene (16) horizontal verläuft.

3. Bearbeitungsanlage (10) nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß die zumindest zwei parallel zueinander angeordneten umlaufenden Vorschubmittel durch um­ laufende Rollenketten (12) gebildet werden.

4. Bearbeitungsanlage (10) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich­ net, daß die Ketten Nadellagerketten sind.

5. Bearbeitungsanlage (10) nach Anspruch 3 oder 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß drei Vorschubmittel in Form von umlaufenden Rollenketten (12) parallel zueinander angeordnet sind.

6. Bearbeitungsanlage (10) nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß die mit den umlaufenden Vor­ schubmitteln (12) umlaufenden Spannmittel (18) jeweils zwei rechtwinklig zueinander angeordnete Anlageflächen (70, 72) für zwei rechtwinklige Seitenflächen eines zu bearbeitenden Werkstückes (20) aufweisen.

7. Spannmittel (18) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Spannmittel (18) auf einer mit den umlaufenden Rollen­ ketten (12) verbundenen Achszapfen (22) angeordnet ist und zwei eine horizontale Lage (Fig. 5) und eine vertikale Lage (Fig. 8) definierende Anschläge aufweist.

8. Bearbeitungsanlage (10) nach Anspruch 6 oder 7, dadurch ge­ kennzeichnet, daß eine parallel verschiebbare Spannbacke (19) auf die Dicke des zu bearbeitenden Werkstückes (20) einstell­ bar ist.

9. Bearbeitungsanlage (10) nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Spannmittel (18) pneumatisch oder hydraulisch betätigbar ist.

10. Bearbeitungsanlage (10) nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß als Betätigungsmittel zum Schwenken der Spannmittel (18) eine angetriebene, mit dem umlaufenden Vorschubmittel synchronisierte Kurbel (24) ver­ wendet wird, deren Kurbelkreis in den Vorschubweg der Spann­ mittel (18) hineinragt.

11. Bearbeitungsanlage (10) nach Anspruch 10, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Kurbel (24) aus zwei parallel zueinander angeordneten angetriebenen Scheiben besteht, die am Umfang angeordnete, mit dem Spannmittel (18) in Eingriff kommende Betätigungsrollen (28) trägt.

12. Bearbeitungsanlage (10) nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, gekennzeichnet durch ein Betätigungsmittel zum Schwenken der Spannmittel (18) in Form einer in den Vorschubweg der Spannmittel (18) hineinragenden Blattfeder (52).

13. Bearbeitungsanlage (10) nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, gekennzeichnet durch ein parallel zu den Vorschubmitteln (12) angeordnetes Andruckmittel (50, 54) in Form zumindest zweier parallel zueinander verlaufender Andruckketten.

14. Bearbeitungsanlage (10) nach Anspruch 13, gekennzeichnet durch zwei auf Dicke bzw. Breite des zu bearbeitenden Werk­ stückes einstellbare (höheneinstellbare) Andrucksysteme (50, 54), die in Vorschubrichtung hintereinander angeordnet sind.

15. Bearbeitungsanlage (10) nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, gekennzeichnet durch eine in Vorschubrichtung vor den Vorschubmitteln (12) angeordnete Beschickungseinrichtung (30).

16. Bearbeitungsanlage (10) nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, gekennzeichnet durch eine am Ende der Vorschubmittel angeordnete Entladevorrichtung (74).

17. Bearbeitungsanlage (10) nach Anspruch 16, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Entladevorrichtung (74) eine mit dem Vor­ schubmittel synchronisierte Kurbel (76) aufweist, deren Kur­ belkreis in den Vorschubweg der zu bearbeitenden Werkstücke hineinragt.