DE19716971C5

DE19716971C5 - Abbundanlage

Info

Publication number: DE19716971C5
Application number: DE1997116971
Authority: DE
Inventors: Hans Schmidler; Richard Schmidler
Original assignee: R M G SCHMIDLER GmbH; Rmg Schmidler GmbH
Current assignee: S. A. GAU, CASTRES, FR
Priority date: 1997-04-15
Filing date: 1997-04-15
Publication date: 2011-12-15
Anticipated expiration: 2017-04-16
Also published as: DE19716971C1; DE19716971C9

Abstract

Verfahren zum Betreiben einer Abbund-Anlage (12) mit wenigstens einem programmgesteuerten Transportorgan (13) für einen in einer Bearbeitungspostition von einem Bearbeitungswerkzeug eines Bearbeitungsaggregates (16) zu bearbeitenden Holz-Balken (14) und mit einem Sensor (20) zum Erfassen der Bewegung des Balkens (14) gegenüber der Anlage (12), dessen Messwerte an die Steuerung (25) übermittelt werden, nämlich zum Betreiben einer Abbund-Anlage (12) unter exaktem Positionieren des Balkens (14) an maschinenfesten Bearbeitungs-Aggregaten (16) durch Vorgabe der Bewegung es Transportorganes (15) mittels einer Lagesteuerung und Rückmelden dessen von einem Ortsgeber abgefragter Momentanposition an eine rechnergestützte Programm-Steuerung (25), wobei während eines Bearbeitungsvorganges der Balken (14) und das Bearbeitungswerkzeug nach Ausgangspositionierung des Balkens (14) am Werkzeug relativ zur Bearbeitungsposition bewegbar und deren Vorschub jeweils koordiniert gesteuert ist, nämlich zum Betreiben der Abbund-Anlage (12) unter Umschalten der Steuerung (25) von einer Lageregelung des Transportorganes (13) für den Balken (14) auf eine Wegregelung mit durch den ortsfesten Sensor...

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 vollinhaltlich Bezug genommen wird) näher erläutert, beruht die Arbeitsweise einer solchen Abbundanlage im wesentlichen darauf, Balken nacheinander in Längsrichtung von einer Anlieferstation am Anfang eines maschinenfesten Vorschubbettes zu einer Ausförderstation am Ende der Anlage zu bewegen und zwischendurch jeweils an maschinenfesten Bearbeitungsaggregaten zu positionieren, in denen sie – insbesondere spanabhebend durch Sägen, Fräsen oder Bohren – für den zimmermannsmäßigen Holzbau (etwa für Dachstühle) profiliert werden. Die Vorschub-Vorgabe zum Positionieren an der jeweiligen Bearbeitungsstation erfolgt aus einer rechnergestützten Programm-Steuerung für die definierte Linear-Bewegung eines Transportorganes, das längs eines gerätefesten Ortsgebers am Vorschubbett entlang verfahrbar ist und dabei auf dem Vorschubbett möglichst schlupffrei mit dem Balken gekoppelt wird. Deshalb genügt es grundsätzlich, für die exakte Balken-Positionierung die Bewegung des Transportorganes mittels einer Lagesteuerung genau vorzugeben und dessen vom Ortsgeber abgefragte Momentanposition an die Steuerung rückzumelden. Für den Fall allerdings, daß aufgrund ausgefallener Gegebenheiten wie besonders rascher Beschleunigung eines besonders schweren Balkens doch einmal Schlupf, also ein Versatz zwischen dem Transportorgan und dem, dessen Fortbewegung gegenüber zurückbleibenden, 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 arretierte Bearbeitungsposition gemessen und vor Einsatz der Bearbeitung des dafür festzuspannenden Balkens gegebenenfalls noch korrigiert wird. Insoweit dort der jeweilige, auf einer Rollenbahn 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 Drehwinkel 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 ortsfest am freien Ende eines Schwingarmes gehalterten und unter elastischem Andruck über dem Werkstück abrollenden Meßrad zum Ansteuern einer numerischen Anzeige. Auffallend ist allerdings, 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 Balken-Vorschubes illusorisch machen würde. Ein weiteres praktisches Problem dürfte beim Anfahren des Stirnendes eines Balkens gegen das Meßrad auftreten. Denn wenn dieses in die Bewegungsbahn 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 Positionierung in der nächstfolgenden Bearbeitungsstation mehr möglich. Für eine genaue Transport-Positionierung 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 stationäre 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 bearbeiten, 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 aufweisenden Fräsers auch Konturen in die Oberfläche des Balkens eingeschnitten werden, die definiert 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 Unterbau-Schwenkkappsäge hinweggeschoben wird.
In solchen Fällen wird man entgegen der Darstellung in unserem eingangs genannten Europäischen Patent für den Vorschub keine degressive Schlepp-Kopplung zum Ballen ansetzen, sondern 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 naheliegend, den Balken-Schlupf in bewährter Weise wieder vom Transportorgan aus zur Ausgleichssteuerung zu erfassen. Den erfindungsgemäßen Erkenntnissen zufolge wäre das nun allerdings unzweckmäßig, weil beim Bearbeiten des Balkens, während er das Bearbeitungsaggregat passiert, von der Steuerung keine Positionierung für das Transportorgan vorgegeben wird, sondern die tatsächliche Bearbeitungslänge, die das Holz erfahren soll, also die tatsächliche Längsbewegung des Ballens relativ zur Werkzeugposition. Deshalb wird nach vorliegender Erfindung insbesondere 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 Balken-Bewegungssteuerung umgeschaltet, die – ohne Umrechenerfordernisse hinsichtlich der mit der Balkenbewegung nun tatsächlich nicht mehr unbedingt koordinierten Bewegung des Transportorganes – eine Lage-Rückmeldung direkt vom Balken relativ zur Anlage mit ihrem gerätefesten 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 vorgeschoben, bis die rechnerisch auf die Balken-Längsrichtung projizierte Bearbeitungs-Vorgabelänge erreicht ist. Die Rückmeldung des Sensors über die tatsächliche Bewegung des Balkens am Bearbeitungsaggregat vorbei beeinflußt auch die Werkzeugsteuerung, wenn das Schneid-Werkzeug definiert quer zum Längsvorschub arbeiten soll, um nicht parallel sondern geneigt zur Längsachse verlaufende Spuren auf der Balken-Oberfläche zu ziehen.
Vorstehende Darlegungen zur grundsätzlichen Lösung, und Weiterbildungen gemäß den Unteransprüchen, 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) Mitnehmer-Führungsbahn 10 wird auf dem Vorschubbett 11 einer Abbundanlage 12 mittels eines Transportorganes 13 ein zu bearbeitender Holzbalken 14, an einer maschinenfesten Längsführung 15 entlang, in Balken-Längsrichtung fortbewegt. Dabei wird ein maschinenfestes Bearbeitungsaggregat 16 passiert, während dessen ortogonal zur Passagerichtung 17 einstellbares Werkzeug 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 Aggregat 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 – erforderlichenfalls z. B. durch eine Öffnung in der Längsführung 15 hindurch – über eine Andruckeinrichtung 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 Anfangsstellung 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 gerichtet sein muß, sondern ohne Beeinträchtigung der Positionierung und der Weiterbewegung des Balkens 14 wie gezeichnet auch quer zur Passagerichtung 17 orientiert sein kann. Zur Wegermittlung wird die Drehbewegung des Reibrades 22 in einem Wandler 24 in Impulse umgesetzt, welche dann in einer zentralen Steuerung 25 zu Weglängen bzw. Geschwindigkeitsprofilen 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 veranlaßt nun die Steuerung 25 den Balken-Vorschub so lange, bis das Ergebnis der (direkt am Balken 14 gegenüber der Anlage 12 vorgenommenen) Wegmessung übereinstimmt mit der Vorgabe der Bearbeitungslänge aus einem Bearbeitungsprogramm 26, bis also tatsächlich der Balken 14 (und nicht nur sein vielleicht schlupfbehaftet angreifendes Transportorgan 13) über den vorbestimmten Längenabschnitt unter Überwindung des gewöhnlich bremsenden Werkzeug-Eingriffes am Bearbeitungsaggregat 16 vorbei weiterbewegt wurde. Das gilt für jedes der unabhängig von der anderen längs des Vorschubbettes 11 der Anlage 12 wirkenden Bearbeitungsaggregate 16; d. h., das positionsgenaue Anfahren des nächsten Aggregates 16 erfolgt durch Lageregelung des Transportorganes 13 (erforderlichenfalls mit Schlupfkorrektur), und daraufhin folgt wieder eine Bearbeitungs-Passage über eine den Istwert direkt am Balken 14 erfassende Vorschubregelung.
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 Bearbeitungserfordernisse am Balken 14 vorkommen, während er das gerätefeste Bearbeitungsaggregat 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 Balkenoberfläche anliegenden Reibrad 22) direkt am in Bearbeitung befindlichen Balken 14 relativ zur Anlage 12 erfaßt.

Claims

Verfahren zum Betreiben einer Abbund-Anlage (12) mit wenigstens einem programmgesteuerten Transportorgan (13) für einen in einer Bearbeitungspostition von einem Bearbeitungswerkzeug eines Bearbeitungsaggregates (16) zu bearbeitenden Holz-Balken (14) und mit einem Sensor (20) zum Erfassen der Bewegung des Balkens (14) gegenüber der Anlage (12), dessen Messwerte an die Steuerung (25) übermittelt werden, nämlich zum Betreiben einer Abbund-Anlage (12) unter exaktem Positionieren des Balkens (14) an maschinenfesten Bearbeitungs-Aggregaten (16) durch Vorgabe der Bewegung es Transportorganes (15) mittels einer Lagesteuerung und Rückmelden dessen von einem Ortsgeber abgefragter Momentanposition an eine rechnergestützte Programm-Steuerung (25), wobei während eines Bearbeitungsvorganges der Balken (14) und das Bearbeitungswerkzeug nach Ausgangspositionierung des Balkens (14) am Werkzeug relativ zur Bearbeitungsposition bewegbar und deren Vorschub jeweils koordiniert gesteuert ist, nämlich zum Betreiben der Abbund-Anlage (12) unter Umschalten der Steuerung (25) von einer Lageregelung des Transportorganes (13) für den Balken (14) auf eine Wegregelung mit durch den ortsfesten Sensor (20) direkt am Balken (14) erfasstem Vorschub-Istwert relativ zur Anlage (12) unter Beeinflussen auch der Werkzeugsteuerung, wenn das Schneidwerkzeug des Bearbeitungsaggregates (16) definiert quer zum Längsvorschub des Balkens (14) arbeitet, während der Balken (14) am Bearbeitungs-Aggregat (16) vorbeigeschoben wird, um Konturen in die Oberfläche des Balkens (14) einzuschneiden, die definiert geneigt zur Längsachse des Balkens (14) verlaufen, mit Rückmeldung des Bewegungs-Sensors (20) über die tatsächliche Bewegung des Balkens (14) am Bearbeitungs-Aggregat (16) vorbei.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung über den Sensor Wegstrecken oder Geschwindigkeiten des Balkens relativ zur Anlage aufnimmt und den Antrieb für das Transportorgan stoppt, wenn die tatsächliche Balkenbewegung an einen gerätefesten Bearbeitungsaggregat vorbei mit der Vorgabe aus einem Bearbeitungs-Programm hinreichend übereinstimmt.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Transportorgan auf den Balken und gegen das Werkzeug des Bearbeitungsaggregates eine Schubbewegung in Passagerichtung ausübt.
Anordnung zum Durchführen eines Verfahrens nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der ortsfeste Sensor (20) mit einem Reibrad (22) gegen den Balken (14) anliegt.
Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkzeug des Bearbeitungsaggregates (16) eine Säge ist.
Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkzeug des Bearbeitungsaggregates (16) ein Fräskopf ist.