DE19716971C1 - Abbundanlage - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Abbundanlage gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Wie in unserem Gebrauchsmuster DE 92 14 929 U1 und in der Publikation unseres teilweise auf dessen Priorität beruhenden Europäischen Patentes EP-B-0571754 (auf die hier voll­ inhaltlich Bezug genommen wird) näher erläutert, beruht die Arbeitsweise einer solchen Abbundanlage im we­ sentlichen darauf, Balken nacheinander in Längsrichtung von einer Anlieferstation am Anfang eines maschinenfesten Vorschubbettes zu einer Ausförderstation am Ende der Anlage zu bewe­ gen und zwischendurch jeweils an maschinenfesten Bearbeitungsaggregaten zu positionieren, in denen sie - insbesondere spanabhebend durch Sägen, Fräsen oder Bohren - für den zimmer­ mannsmäßigen Holzbau (etwa für Dachstühle) profiliert werden. Die Vorschub-Vorgabe zum Positionieren an der jeweiligen Bearbeitungsstation erfolgt aus einer rechnergestützten Pro­ gramm-Steuerung für die definierte Linear-Bewegung eines Transportorganes, das längs eines gerätefesten Ortsgebers am Vorschubbett entlang verfahrbar ist und dabei auf dem Vorschub­ bett möglichst schlupffrei mit dem Balken gekoppelt wird. Deshalb genügt es grundsätzlich, für die exakte Balken-Positionierung die Bewegung des Transportorganes mittels einer Lagesteue­ rung genau vorzugeben und dessen vom Ortsgeber abgefragte Momentanposition an die Steue­ rung rückzumelden. Für den Fall allerdings, daß aufgrund ausgefallener Gegebenheiten wie be­ sonders rascher Beschleunigung eines besonders schweren Balkens doch einmal Schlupf, also ein Versatz zwischen dem Transportorgan und dem, dessen Fortbewegung gegenüber zurück­ bleibenden, Balken auftritt, kann gemäß unserem Deutschen Patent DE-C-42 37 048 ein direkt am Transportorgan installierter Wegmesser vorgesehen sein. Der mißt die Schlupf-Bewegung des Balkens relativ zum Transportorgan und liefert diesen Meßwert als Positionierungsfehler an die Steuerung für das Transportorgan. Dieses wird dann zum Schlupfausgleich um die Schlupfstrecke zusätzlich vorbewegt und dadurch der Balken doch wieder exakt vorgabegerecht am nächstfolgenden Bearbeitungsaggregat positioniert.

In gewisser Hinsicht vergleichbare Verhältnisse liegen bei der Abbundanlage gemäß DE 87 14 080 U1 insoweit vor, als auch dort der Vorschub des zu bearbeitenden Balkens in die dann ar­ retierte Bearbeitungsposition gemessen und vor Einsatz der Bearbeitung des dafür festzuspan­ nenden Balkens gegebenenfalls noch korrigiert wird. Insoweit dort der jeweilige, auf einer Rol­ lenbahn liegende Balken allerdings nicht in die aufeinanderfolgenden Bearbeitungspositionen geschleppt, sondern durch aktiv angetriebene Förder-Rollen dorthin transportiert wird, ist das unvermeidlich mit vergleichsweise sehr starkem Schlupf verbunden; weshalb es dort zutreffend als wenig erfolgversprechend angesehen wird, den Balkenvorschub über Drehzahl und Dreh­ winkel von (aktiven oder passiven) Transportrollen zu messen. Aber auch das Messen der Drehbewegung der Umlenkrolle eines Kettenförderers wird angesichts des trägheitsabhängig auftretenden Schlupfes beim Anfahren und Abbremsen als für die toleranzfreie Balken- Positionierung nicht genau genug abgelehnt und stattdessen für die Anzeige der jeweiligen Ist-Position eine Positioniervorrichtung vorgeschlagen, die unabhängig von den eigentlichen Antriebsorganen und deshalb angeblich schlupffrei arbeitet; nämlich mit wenigstens einem orts­ fest am freien Ende eines Schwingarmes gehalterten und unter elastischem Andruck über dem Werkstück abrollenden Meßrad zum Ansteuern einer numerischen Anzeige. Auffallend ist al­ lerdings, daß jene so erfolgversprechende Lösung überhaupt keinen Eingang in die apparative Praxis gefunden hat. Der Grund könnte darin zu finden sein, daß insbesondere die schweren, langen Holzbalken für den Dachstuhlbau schon beim Lösen aus einer Bearbeitungs-Arretierung und vor allem beim dann sofort einsetzenden raschen Vorschub von der bisherigen in die nächstfolgende Bearbeitungsstation sehr stark vibrieren, so daß das Meßrad unabhängig von seiner Reifenprofilierung auf der Balkenoberfläche springt, also etwas abhebt und dann unter undefiniertem Längsversatz wieder aufsetzt, was ein genaues Positionieren im Zuge des Bal­ ken-Vorschubes illusorisch machen würde. Ein weiteres praktisches Problem dürfte beim An­ fahren des Stirnendes eines Balkens gegen das Meßrad auftreten. Denn wenn dieses in die Be­ wegungsbahn des eintreffenden Balkens hineinragt, um dann auf dessen Oberfläche angehoben zu werden, führt die kinetische Aufprallenergie der rasch bewegten großen Balkenmasse wohl sehr rasch zur Zerstörung des Meßrades oder wenigstens seiner Aufhängung. Wenn andererseits das Meßrad erst gegen den schon darunter befindlichen Balken angelegt wird, dann ist die bis dahin schon durchgelaufene Balkenlänge nicht definiert und deshalb keine genaue Positionie­ rung in der nächstfolgenden Bearbeitungsstation mehr möglich. Für eine genaue Transport-Po­ sitionierung sollte deshalb auf die unterdessen in der Praxis bewährte, eingangs erläuterte eigene Lösung zurückgegriffen werden.

Auf solche Probleme der genauen Positionierung eines Balkens beim Einfahren in eine stationä­ re Bearbeitungsposition bezieht sich die vorliegende Erfindung aber gerade nicht. Der Erfindung liegt vielmehr die grundsätzlich ganz andere technische Problemstellung zugrunde, den in einer Bearbeitungsstation angelangten Balken wirtschaftlicher aber dennoch weiterhin präzise zu be­ arbeiten, wofür irreguläres Verhalten des Balkens erfaßt und ausgesteuert wird, das nicht so sehr bei seinem Positionieren als vielmehr im Zuge seiner Bearbeitung auftreten kann.

Wenn auch grundsätzlich anzustreben ist, für die aktuelle Bearbeitung den Balken jeweils auf der Anlage vorübergehend festzuspannen, damit das Holz dem Eingriff des Werkzeuges nicht ausweichen kann, was zu einem Fehlmaß im Bearbeitungsergebnis führen würde, kommen in der Praxis doch Fälle vor, in denen der Holzbalken unter relativer Bewegung zum Werkzeug bearbeitet wird. So können z. B. mittels des üblicherweise nur drei Bewegungsachsen aufwei­ senden Fräsers auch Konturen in die Oberfläche des Balkens eingeschnitten werden, die defi­ niert geneigt zur Längsachse des Balkens verlaufen, wenn der Balken am Bearbeitungsaggregat vorbeigeschoben wird, während der in die Balkenoberfläche eingreifende Fräskopf längs seiner Drehachse (und somit quer zur Balkenlängsachse) vor- und rückbewegt wird; oder ein Balken wird dadurch über eine bestimmte Länge in Längsrichtung geschlitzt, daß er längsseits über das in Längsrichtung des Vorschubbettes gestellte, rotierende Kreissägeblatt einer Unter­ bau-Schwenkkappsäge hinweggeschoben wird.

In solchen Fällen wird man entgegen der Darstellung in unserem eingangs genannten Europäi­ schen Patent für den Vorschub keine degressive Schlepp-Kopplung zum Ballen ansetzen, son­ dern die progressive Kopplung einer Schub-Krafteinleitung in den vorzubewegenden Balken bevorzugen, um ihn auch gegen den Widerstand des in das Holz einschneidenden Werkzeuges definiert weitertransportieren zu können.

Aufgrund der beim Vorschub gegen den Werkzeug-Eingriff unvermeidbar auftretenden Schwingungen ist bei der Bearbeitung des nun nicht festgespannten Balkens auch das Auftreten von Schlupf gegenüber dem Transportorgan nie ganz auszuschließen. Es wäre deshalb nahelie­ gend, den Balken-Schlupf in bewährter Weise wieder vom Transportorgan aus zur Ausgleichs­ steuerung zu erfassen. Den erfindungsgemäßen Erkenntnissen zufolge wäre das nun allerdings unzweckmäßig, weil beim Bearbeiten des Balkens, während er das Bearbeitungsaggregat pas­ siert, von der Steuerung keine Positionierung für das Transportorgan vorgegeben wird, sondern die tatsächliche Bearbeitungslänge, die das Holz erfahren soll, also die tatsächliche Längsbewe­ gung des Ballens relativ zur Werkzeugposition. Deshalb wird nach vorliegender Erfindung ins­ besondere in solchen Fällen, in denen - aufgrund Bearbeitung am nicht festgelegten sondern am sich bewegenden Balken - Schlupf ohnehin praktisch unvermeidbar ist, in erster Linie nicht mehr die Positionsregelung des längs der Anlage verfahrbaren Transportorganes zugrundegelegt, sondern nach der Ausgangspositionierung des Balkens am Werkzeug auf eine direkte Bal­ ken-Bewegungssteuerung umgeschaltet, die - ohne Umrechenerfordernisse hinsichtlich der mit der Balkenbewegung nun tatsächlich nicht mehr unbedingt koordinierten Bewegung des Trans­ portorganes - eine Lage-Rückmeldung direkt vom Balken relativ zur Anlage mit ihrem gerätefe­ sten Werkzeug erfährt.

Dafür wird gemäß dem Hauptanspruch erfindungsgemäß bei dem Bearbeitungsaggregat, an dem der Balken für die Bearbeitung nicht festgespannt sondern vorbeitransportiert wird, ein maschinenfester Weg- oder Bewegungs-Sensor etwa mit einem Abtast-Rollrad kraftschlüssig schlupffrei gegen die Oberfläche des in die Bearbeitungs-Ausgangslage verbrachten Balkens angelegt. Der wird daraufhin unter Eingriff des Werkzeuges so lange in Längsrichtung vorge­ schoben, bis die rechnerisch auf die Balken-Längsrichtung projizierte Bearbei­ tungs-Vorgabelänge erreicht ist. Die Rückmeldung des Sensors über die tatsächliche Bewegung des Balkens am Bearbeitungsaggregat vorbei beeinflußt auch die Werkzeugsteuerung, wenn das Schneid- oder Markier-Werkzeug definiert quer zum Längsvorschub arbeiten soll, um nicht parallel sondern geneigt zur Längsachse verlaufende Spuren auf der Balken-Oberfläche zu zie­ hen.

Vorstehende Darlegungen zur grundsätzlichen Lösung, und Weiterbildungen gemäß den Un­ teransprüchen, werden in nachstehender Zeichnungsbeschreibung näher veranschaulicht. In der einzigen Figur der Zeichnung ist stark abstrahiert und nicht maßstabsgerecht ein Ausschnitt aus einer erfindungsgemäß ausgestatteten Abbundanlage skizziert.

Unter einer (für die zeichnerische Prinzipdarstellung nach außen verlegten) Mitneh­ mer-Führungsbahn 10 wird auf dem Vorschubbett 11 einer Abbundanlage 12 mittels eines Transportorganes 13 ein zu bearbeitender Holzbalken 14, an einer maschinenfesten Längsfüh­ rung 15 entlang, in Balken-Längsrichtung fortbewegt. Dabei wird ein maschinenfestes Bearbei­ tungsaggregat 16 passiert, während dessen ortogonal zur Passagerichtung 17 einstellbares Werk­ zeug 18 (im dargestellten Ausführungsbeispiel ein von unten auftauchendes Kreissägeblatt; aber beispielsweise auch ein Fräskopf oder einfach ein Markierstift) an der Oberfläche des Balkens 14 und ggfls. in diesen hineinschneidend angreift.

Diejenige Strecke, um die der Balken 14 in Richtung seiner Längsachse 19 tatsächlich am Ag­ gregat 16 vorbei und damit relativ zur Anlage 12 vorbewegt wird, die wird nach Betrag und ggfls. auch als Geschwindigkeits-Zeit-Profil von einem Bewegungs-Sensor 20 erfaßt. Das kann berührungslos, etwa mittels eines geneigt gegen die Balken-Oberfläche gerichteten stationären Radar- oder Lidar-Dopplermeßgerätes erfolgen.

Im dargestellten bevorzugten Beispielsfalle arbeitet der in der Nähe des Bearbeitungsaggregates 16 installierte Bewegungs-Sensor 20 aber reib- oder kraftschlüssig gegen die Oberfläche des Balkens 14. Dafür ist an einem Abtasthebel 21 ein Reibrad 22 befestigt. Das wird - erforderli­ chenfalls z. B. durch eine Öffnung in der Längsführung 15 hindurch - über eine Andruckeinrich­ tung 23 (etwa eine Druckfeder oder einen Fluid-Kolben) gegen die benachbarte Oberfläche des Balkens 14 angelegt, nachdem der in seiner Bearbeitungs-Ausgangsposition am Aggregat 16 positioniert wurde; bzw. das aktuell saldierte Meßergebnis wird jedenfalls dann auf eine An­ fangsstellung gebracht (insbesondere auf Null zurückgesetzt), wenn der bearbeitungskritische Abschnitt längs des Balkens 14 beginnt. Der Andruck des Abtast-Rades 22 sichert zwar eine genaue Wegmessung; aber er ist doch so schwach, daß er nicht gegen das Vorschubbett 11 ge­ richtet sein muß, sondern ohne Beeinträchtigung der Positionierung und der Weiterbewegung des Balkens 14 wie gezeichnet auch quer zur Passagerichtung 17 orientiert sein kann. Zur We­ germittlung wird die Drehbewegung des Reibrades 22 in einem Wandler 24 in Impulse umge­ setzt, welche dann in einer zentralen Steuerung 25 zu Weglängen bzw. Geschwindigkeitsprofi­ len integriert werden (insoweit das nicht schon im Wandler 24 des Sensors 20 selbst erfolgt).

So wird also während der Bearbeitung des nicht festgelegten, sondern voranbewegten Balkens 14 nicht mehr in erster Linie die Bewegung des Transportorganes 13 - längs seiner gerätefesten Führungsbahn 10 entlang z. B. einer Zahnschiene 27 als Ortsgeber - geregelt. Vielmehr veran­ laßt nun die Steuerung 25 den Balken-Vorschub so lange, bis das Ergebnis der (direkt am Bal­ ken 14 gegenüber der Anlage 12 vorgenommenen) Wegmessung übereinstimmt mit der Vorga­ be der Bearbeitungslänge aus einem Bearbeitungsprogramm 26, bis also tatsächlich der Balken 14 (und nicht nur sein vielleicht schlupfbehaftet angreifendes Transportorgan 13) über den vor­ bestimmten Längenabschnitt unter Überwindung des gewöhnlich bremsenden Werkzeug-Ein­ griffes am Bearbeitungsaggregat 16 vorbei weiterbewegt wurde. Das gilt für jedes der unabhän­ gig von der anderen längs des Vorschubbettes 11 der Anlage 12 wirkenden Bearbeitungsaggre­ gate 16; d. h., das positionsgenaue Anfahren des nächsten Aggregates 16 erfolgt durch Lagerege­ lung des Transportorganes 13 (erforderlichenfalls mit Schlupfkorrektur), und daraufhin folgt wieder eine Bearbeitungs-Passage über eine den Istwert direkt am Balken 14 erfassende Vor­ schubregelung.

Zusammengefaßt ist deshalb festzustellen, daß in einer Abbundanlage 12 die Bearbeitung eines Balkens 14 zwar an sich erfolgt, während er nach einer Lageregelung des Transportoganes 13 relativ zur Anlage 12 auf dieser festgespannt ist, damit die Bearbeitungspräzision nicht unter einem etwaigen Ausweichen des Holzes vor dem Werkzeugeingriff leidet; daß aber auch Bear­ beitungserfordernisse am Balken 14 vorkommen, während er das gerätefeste Bearbeitungsag­ gregat 16 passiert. Dafür schaltet die Steuerung 25 dann auf eine Wegregelung um, die ihren Vorschub-Istwert mittels eines gerätefesten Sensors 20 (etwa mit einem gegen die Balkenober­ fläche anliegenden Reibrad 22) direkt am in Bearbeitung befindlichen Balken 14 relativ zur An­ lage 12 erfaßt.

Claims (9)

1. Verfahren zum Betreiben einer Abbund-Anlage mit wenigstens einem programmgesteu­ erten Transportorgan für einen in einer Bearbeitungsposition zu bearbeitenden Holz-Balken und mit einem Sensor zum Erfassen der Bewegung des Balkens gegenüber der Anlage, dessen Meßwerte an die Steuerung übermittelt werden, dadurch gekennzeich­ net, daß während eines Bearbeitungsvorganges der Balken und das Bearbeitungswerkzeug re­ lativ zur Bearbeitungsposition bewegbar und deren Vorschub jeweils koordiniert gesteuert ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung über den Sensor Wegstrecken oder Geschwindigkeiten des Balkens re­ lativ zur Anlage aufnimmt und den Antrieb für das Transportorgan stoppt, wenn die tat­ sächliche Balkenbewegung an einen gerätefesten Bearbeitungsaggregat vorbei mit der Vorgabe aus einem Bearbeitungs-Programm hinreichend übereinstimmt.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkzeug des Bearbeitungsaggregates während der Passage des Balkens quer zur Passagerichtung verfahrbar ist.

4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung des Balkenvorschubes zwischen den anzufahrenden Bearbeitungsag­ gregaten durch eine Positionsregelung für das Transportorgan und die Steuerung eines Bearbeitungsvorganges an einem Bearbeitungsaggregat durch eine Wegregelung erfolgt.

5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Transportorgan auf den Balken und gegen das Werkzeug des Bearbeitungsaggre­ gates eine Schubbewegung in Passagerichtung ausübt.

6. Anordnung zum Durchführen eines Verfahrens nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein ortsfester Sensor (20) vorgesehen ist, der mit einem Reibrad (22) gegen den Bal­ ken (14) anliegt.

7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkzeug des Bearbeitungsaggregates (16) eine Säge ist.

8. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkzeug des Bearbeitungsaggregates (16) ein Fräskopf ist.

9. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkzeug des Bearbeitungsaggregates (16) ein Markierer ist.