DE19819383A1 - Plattenbearbeitungsmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Plattenbearbeitungsmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Es ist eine Plattenbearbeitungsmaschine zum kontinuierlichen Fräsen, Bohren und zur Konturenbearbeitung von Holzplatten bekannt, die einen mehrspindeligen Werkzeugträgerkopf und ein Magazin umfaßt, welches alle zur Durchführung solcher Bearbeitungen erforderlichen Werkzeuge aufweist. Insbesondere weist das Magazin eine Vielzahl von Sitzen auf, von denen jeder ein Werkzeug über den jeweiligen Aufnahmekegel durch die Spindel aufnimmt. Eine solche Plattenbearbeitungsmaschine ist üblicher­ weise mit einer beweglichen Einrichtung versehen, die zwischen dem je­ weiligen Magazin und dem zugehörigen mehrspindeligen Werkzeugträgerkopf betätigbar ist, um die von dem Werkzeugträgerkopf getragenen Werkzeuge den durchzuführenden Bearbeitungen anzupassen.

Zur Beschleunigung der Entnahmezeit und des Werkzeugaustau­ sches ist jede bewegliche Einrichtung mit zwei entgegengesetzten Greif­ elementen versehen, von denen jedes ein Werkzeug über einen Griff auf­ nehmen kann. Die bewegliche Einrichtung ist um eine zur Rotationsachse der Spindeln parallele Achse drehbar, wobei eines der beiden Greifele­ mente zur Entnahme des durch die betreffende Spindel auszutauschenden Werkzeuges leer ist, während das andere das Austauschwerkzeug trägt.

Bei einer solchen Plattenbearbeitungsmaschine muß jedesmal, wenn die von den Spindeln des Werkzeugträgerkopfs getragenen Werkzeuge blockweise ausgetauscht werden, der dieser Plattenbearbeitungsmaschine zugeteilte Arbeiter die Betätigung der beweglichen Einrichtung zwischen dem Magazin und dem Werkzeugträgerkopf entsprechend der Zahl der Spin­ deln oder mindestens entsprechend der Zahl der zu ersetzenden Werkzeuge mehrmals steuern.

Eine solche Plattenbearbeitungsmaschine hat den Nachteil einer geringen Ertragszeit, da das Zeitintervall, in dem die Werkzeuge block­ weise ausgetauscht werden, sehr hoch ist. Da in diesem Zeitintervall keine Arbeit geleistet wird, wird durch eine solche bewegliche Einrich­ tung die Gesamtproduktionsfähigkeit der Plattenbearbeitungsmaschine ein­ geschränkt.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Plattenbearbeitungsmaschi­ ne nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zu schaffen, die eine erhöhte Produktionsfähigkeit aufweist.

Diese Aufgabe wird entsprechend dem kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1 gelöst.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung und den Unteransprüchen zu entnehmen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in den beigefügten Abbildungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Fig. 1 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht einer Plattenbearbeitungsmaschine.

Fig. 2 zeigt eine Seitenansicht in vergrößertem Maßstab und mit zur Verdeutlichung abgetrennten Teilen eines Abschnitts der Platten­ bearbeitungsmaschine aus Fig. 1.

Gemäß Fig. 1 ist eine Plattenbearbeitungsmaschine 1 vorzugs­ weise zum Bohren und Fräsen von Platten 2, insbesondere Holzplatten, zur Zuführung zu einer (nicht dargestellten) Montagestraße für bewegliche Bauteile anwendbar.

Die Plattenbearbeitungsmaschine 1 umfaßt ein sich in einer vorbestimmten Richtung 4 erstreckendes Bett 3 und ist mit einer Vielzahl von Anschlagflächen 5 zum Aufnehmen und Abstützen der zu bearbeiteten Platten 2 versehen. Sie umfaßt ferner einen Werkzeugträgerkopf 6, der mit einer Vielzahl von Spindeln 7 versehen ist, von denen jede ein Werk­ zeug 8 tragen kann, welches auf einem Montageschaft 9 vormontiert ist. Jeder Montageschaft 9 weist in einem axial begrenzten Abschnitt ein axiales Greifelement (nicht dargestellt) auf, welches durch eine Gabel in einer zur Rotationsachse des zugehörigen Montageschafts 9 transversa­ len Richtung automatisch ergreifbar ist. Die Plattenbearbeitungsmaschine 1 umfaßt weiter einen Ständer 15, welcher bezüglich des Bettes 3 in der Richtung 4 beweglich und nach oben durch eine Konsole 16 begrenzt ist, welche über dem Bett 3 angeordnet ist. Die Konsole 16 weist eine prisma­ tische Längsführung 17 auf, von der in Fig. 1 nur ein oberer Abschnitt sichtbar ist. Der Werkzeugträgerkopf 6 umfaßt freibeweglich abgestützt einen Schlitten 18, welcher von einer Haube 14 bedeckt ist, um ein Her­ ausfallen der Späne aus der Arbeitszone zu verhindern. Der Schlitten 18 trägt prismatisch eine Platte 19, die vertikal durch einen Linearantrieb 19a betätigbar ist (in Fig. 2 nur schematisch dargestellt). Mit der Platte 19 sind die Spindeln 7 des Werkzeugträgerkopfs 6 fest verbunden.

Die Plattenbearbeitungsmaschine 1 umfaßt eine Betätigungsvor­ richtung 20, die von dem Schlitten 18 zur Betätigung des Werkzeugträger­ kopfs 6 auf der Konsole 16 transversal zur Richtung 4 getragen wird. Die Betätigungsvorrichtung 20 umfaßt eine zur Richtung 4 transversale und von dem Ständer 15 getragene Zahnstange 20a und ein mit einer zur Rich­ tung 4 senkrechten Antriebswelle versehenes drehendes Stellglied 22 mit einem zur Antriebswelle koaxialen Zahnrad 21, welches mit der Zahnstange 20a in Eingriff steht. Der Werkzeugträgerkopf 6 ist in drei zueinander orthogonalen Achsen betätigbar und daher in kartesischen Koordinaten in­ nerhalb des Arbeitsraums beweglich, welcher im wesentlichen parallelepi­ pedisch über dem Bett 3 angeordnet ist.

Die Plattenbearbeitungsmaschine 1 umfaßt ferner eine Werkzeug­ wechselvorrichtung 23, welche gegenüberliegend zum Bett 3 von dem Stän­ der 15 fest abgestützt wird, um nicht in den Arbeitsraum einzugreifen, in dem sich der Werkzeugträgerkopf 6 bewegt.

Die Plattenbearbeitungsmaschine 1 umfaßt außerdem ein Magazin 24 auf einem beweglichen Band, welches eine Vielzahl von Werkzeugen 8 trägt, von denen jedes auf einem Montageschaft 9 montiert ist. Das Maga­ zin 24 wird vom Ständer 15 gegenüberliegend zur Konsole 16 und über der Werkzeugwechselvorrichtung 23 getragen.

Die Werkzeugwechselvorrichtung 23 wird von dem Ständer 15 über eine Führung 25 abgestützt, die mit einer Seite des Ständers 15 fest verbunden ist. Die Werkzeugwechselvorrichtung 23 ist mit einer Konsole 26 versehen, die in der Führung 25 verschiebbar ist und sich in die Richtung 4 erstreckt. Die Konsole 26 weist eine Führung 27 parallel zur Richtung 4 auf und trägt frei verschiebbar einen Schlitten 28, der eine bewegliche Einrichtung 29 trägt. Insbesondere ist der Schlitten 28 pris­ matisch an die Führung 27 gekoppelt und trägt die bewegliche Einrichtung 29 unter Zwischenschaltung eines Stellgliedes 30, welches die Rotation um eine jeweilige Achse 31 steuert, die um einen vorbestimmten Winkel bezüglich der Richtung 4 geneigt ist. Dieser vorbestimmte Winkel beträgt 90°, so daß die Achse 31 parallel zur Rotationsachse der Werkzeuge 8 auf den Spindeln 7 ist.

Die Einrichtung 29 ist mit einer Vielzahl von Portalträgern 32 versehen, von denen in Fig. 1 zur Vereinfachung der Darstellung insbe­ sondere zwei dargestellt sind und von denen jeder ein Paar 33 von im we­ sentlichen identischen Werkzeugträgerelementen 34 trägt. Jedes Werkzeug­ trägerelement 34 weist einen Gabelsitz 35 zur Unterbringung eines der Montageschäfte 9 auf. Jeder Gabelsitz 35 ist gemäß Fig. 1 durch zwei seitlich verstellbare Arme 37 begrenzt und dazu geeignet, den Montage­ schaft 9 in einem Winkel von mehr als 180° zu umfassen. Die Werkzeugträ­ gerelemente 34 von jedem Paar 33 sind entgegengesetzt und zueinander versetzt, und jeder Portalträger 32 ist auf der Konsole 26 in vertikaler Richtung durch einen Linearantrieb 38 beweglich. Der Linearantrieb 38 weist eine zur Achse 31 parallele Längsachse auf, über die jeder Portal­ träger 32 in vertikaler Richtung unabhängig von den anderen Portalträ­ gern 32 beweglich wird. Ferner kann zu jeder Rotation um 180° die Ein­ richtung 29 nacheinander die Werkzeugträgerelemente 34 jedes der Spindel 7 des Werkzeugträgerkopfes 6 zugewandten Paars 33 präsentieren.

Die Betätigung der Konsole 26 wird durch einen Linearantrieb 40 gesteuert, welcher senkrecht zur Richtung 4 angeordnet ist und von der Führung 25 getragen wird, während die Betätigung des Schlittens 28 durch einen von der Konsole 26 getragenen und am Schlitten 28 angreifen­ den Linearantrieb 41 gesteuert wird. Die Gesamtheit der Linearantriebe 38, 40 und 41 und des Betätigungselementes 30 definieren eine Betäti­ gungsvorrichtung 42 vom kartesischen Typ, welche die Portalträger 32 zwischen der Werkzeugwechselvorrichtung 23 und dem Werkzeugträgerkopf 6 bewegen kann.

Die Einrichtung 29 ist ein Karussell, das unter der Einwirkung des Stellglieds 30 um die Achse 31 drehbar ist und von einer Art um drei kartesische Achsen beweglichen Roboter getragen wird. Gemäß Fig. 1 sind der Werkzeugträgerkopf 6 und die Einrichtung 29 mit einer gleichen Zahl von Spindeln 7 bzw. Portalträgern 32 versehen, von denen jeder mit einem Paar 33 von Werkzeugträgerelementen 34 versehen ist. Insbesondere ist die Plattenbearbeitungsmaschine 1 mit zwei Spindeln 7 und zwei Portal­ trägern 32 versehen, so daß es möglich ist, die Entnahme und den Aus­ tausch der Werkzeuge 8 des Werkzeugträgerkopfs 6 gleichzeitig vorzuneh­ men.

Die Plattenbearbeitungsmaschine 1 umfaßt ferner eine elektro­ nische Steuerung 45 zur automatischen Betätigung des Linearantriebs 22, des Stellglieds 30 sowie der Linearantriebe 38, 40 und 41 nach einem vom Benutzer beliebig definierbaren Arbeitszyklus.

Gemäß Fig. 1 umfaßt das Magazin 24 eine Vielzahl von Trägern 46, die von einem um Rollen 48 verlaufenden Band 47 getragen werden, von denen mindestens eine von einem durch die Steuerung 45 gesteuerten Ge­ triebemotor 49 antreibbar ist. Jeder Träger 46 weist einen einzigen Sitz 50 pro Montageschaft 9 auf, wobei die Übergabe der Montageschäfte 9 von dem Gabelsitz 35 zu den Sitzen 50 in der Zeit realisierbar ist, in der die vom Werkzeugträgerkopf 6 getragenen Werkzeuge 8 die vom Bett 3 ge­ tragene Platte 2 bearbeiten.

Die Verwendung der Plattenbearbeitungsmaschine 1 ist leicht verständlich und wird nun unter Betriebsbedingung beschrieben, bei der sich eine zu bearbeitende Platte 2 auf dem Bett 3 befindet, während die Einrichtung 29 sich gemäß Fig. 1 in Ruheposition befindet. In einer sol­ chen Ruheposition ist die Konsole 26 zwischen dem Bett 3 und dem Magazin 24 angeordnet, und jeder der beiden Gabelsitze 35, die dem Magazin 24 zugewandt sind, trägt über den jeweiligen Montageschaft 9 ein Werkzeug 8. In dieser Betriebsphase ist der Werkzeugträgerkopf 6 bezüglich des Bettes 3 in Bewegung und jede Spindel 7 trägt ein Werkzeug 8 zur Bear­ beitung der Platte 2.

Wenn die von den Spindeln 7 getragenen Werkzeuge 8 ersetzt werden müssen, steuert die Steuerung 45 das Zurückstellen des Werkzeug­ trägerkopfs 6 über die Konsole 16 zur Werkzeugwechselvorrichtung 23. In­ zwischen steuert die Steuerung 45 die Betätigung der Linearantriebe 41 und 40, die die Werkzeugwechselvorrichtung 23 längs der Führung 27 bzw. längs der Führung 25 bewegen. An dieser Stelle werden die Linearantriebe 38 durch Hochfahren der Einrichtung 29 um ein ausreichendes Maß hin zu den Armen 37 der Montageschafte 9 der zu ersetzenden Werkzeuge 8 betä­ tigt. Inzwischen ist der Werkzeugträgerkopf 6 noch gegenüber der Wech­ selvorrichtung 23 in Bewegung und bleibt stehen, nachdem die Arme 37 die Montageschafte 9 der Werkzeuge 8 umfaßt haben. An dieser Stelle wird bei blockierter Werkzeugwechselvorrichtung 23 die Platte 19 vom jeweiligen Linearantrieb 19a nach oben gefahren, um die Spindeln 7 um ein Maß anzu­ heben, damit die Montageschafte 9 von den Spindeln 7 völlig frei kommen. Anschließend wird bei blockierten Linearantrieben 38, 40 und 41 das Stellglied 30 betätigt, um die Einrichtung 29 um 180° zu drehen, so daß die zu ersetzenden Werkzeuge 8 den Spindeln 7 zugewandt werden. Sobald die Einrichtung 29 gedreht ist, wird die Platte 19 zurück nach unten ge­ fahren, und die Montageschäfte 9 der zu ersetzenden Werkzeuge werden mit den Spindeln 7 schnellgekoppelt. An diesem Punkt bewegt sich der Werk­ zeugträgerkopf 6 horizontal orthogonal zur Richtung 4, wodurch der Ga­ belsitz 35 vom Montageschaft 9 frei kommt. Anschließend steuert die Steuerung 45 die Werkzeugwechselvorrichtung 23 bis zur jeweiligen Ruhe­ position und reaktiviert den Werkzeugträgerkopf 6 und die zugehörigen Spindeln 7 zur Fertigstellung der Bearbeitung der auf dem Bett 3 befind­ lichen Platte 2.

An dieser Stelle steuert die Steuerung 45 aufeinanderfolgend die Portalträger 32, um die den Spindeln 7 entnommenen Montageschäfte 9 dem Magazin 24, insbesondere zwei bestimmten Trägern 46, zuzuführen. So­ bald ein freier Träger 46 mit seiner vertikalen Achse und dem zugehöri­ gen Sitz 50 nach unten gedreht angeordnet ist, steuert die Steuerung 45 den Getriebemotor 49 zur Unterbrechung des Transports des Bandes 47 und steuert den Linearantrieb 40 zum Zurückstellen der Einrichtung 29 bis zu einer Stelle, an der die zugehörige Längsachse eines ersten Montage­ schaftes 9 mit der Zentralachse des Sitzes 50 des betreffenden Trägers 46 zum Wechseln zusammenfällt. An diesem Punkt verstellt die Steuerung 45 den dem ersten Montageschaft 9 entsprechenden Portalträger 32 zum Wechseln über den Linearantrieb 38 nach oben. Anschließend wird die Ein­ richtung 29 durch den Linearantrieb 40 zurückgestellt, bis der betref­ fende Gabelsitz 35 von dem Montageschaft 9, der gerade an den Sitz 50 übergeben wurde, frei ist.

Während der Getriebemotor 49 das Band 47 zum Zuführen eines anderen freien Trägers 46 von oben zum verbleibenden Gabelsitz 35 betä­ tigt, verschiebt der Linearantrieb 38 den betreffenden Portalträger 32 nach unten, und der Linearantrieb 40 verschiebt die Einrichtung 29 mit der gegenüberliegenden Seite zum Magazin 24. Anschließend bewegt der Li­ nearantrieb 41 die Einrichtung 29 so, daß der zweite Portalträger 32, der mit dem verbleibenden Montageschaft 9 versehen ist, auf der Vertika­ len des Trägers 46 angeordnet wird, der zur Zurücknahme vorgesehen ist. An diesem Punkt wird der betreffende Linearantrieb 38 nach oben betä­ tigt, bis er den Montageschaft 9 im Sitz 50 aufnimmt.

Sobald die Übergabe des letzten Montageschaftes 9 durchgeführt wurde, steuert die Steuerung 45 die Ruheposition des Magazins 24 in Er­ wartung einer nachfolgenden Übergabe von Werkzeugen 8 vom Magazin 24 zu den Spindeln 7, logischerweise nach vorheriger Entnahme der Werkzeuge 8 aus dem Magazin 24, in einer zur gerade beschriebenen umgekehrten Rei­ henfolge an.

Für den Fall, daß der Werkzeugträgerkopf 6 auch mit Spindeln 7 versehen wird, die zur jeweiligen Vertikale geneigt sind, kann es not­ wendig sein, die Befestigung der Einrichtung 29 an dem Schlitten 28 zu modifizieren, beispielsweise durch Verwendung eines Gelenks mit einer zur Achse 31 orthogonalen und damit horizontalen Drehachse zwischen dem Schlitten 28 und dem Portalträger 32. Natürlich müßte der Schlitten 28, um die Einrichtung 29 in Rotation um diese Drehachse zu versetzen, mit einem Drehantrieb versehen sein, der mit der Einrichtung 29 verbunden ist. In diesem Fall können die Werkzeugträgerelemente 34 beliebig zur Drehachse orientiert werden, um automatisch die Übertragung von Werkzeu­ gen 8 auch von den Spindeln 7 mit einer Rotationsachse, die jeweils zur Achse 31 und zur Richtung 4 geneigt ist, zu ermöglichen.

Claims (11)

1. Plattenbearbeitungsmaschine (1) mit einem sich in einer vorbestimmten Richtung (4) erstreckenden Bett (3) zur Aufnahme von zu bearbeitenden Platten (2), einem mit einer Vielzahl von Spindeln (7) versehenen Werkzeugträgerkopf (6), wobei über jede Spindel (7) ein Werk­ zeug (8) in Rotation versetzbar ist, ersten Betätigungseinrichtungen (20) zum Bewegen des Werkzeugträgerkopfs (6) über dem Bett (3) und einer Werkzeugwechselvorrichtung (23), welche seitlich vom Bett (3) angeordnet und mit einer beweglichen Einrichtung (29) versehen ist, die mit Ankopp­ lungseinrichtungen (32) zum Entnehmen eines Werkzeugs (8) aus jeder der Spindeln (7) und zum Ersetzen durch ein anderes versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (29) mindestens zwei Ankopplungsein­ richtungen (32) umfaßt, so daß mittels der Einrichtung (29) mindestens zwei von den Spindeln (7) getragene Werkzeuge (8) aufeinanderfolgend wechselbar sind.

2. Plattenbearbeitungsmaschine nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß ein motorisiertes Magazin (24) vorgesehen ist, welches mit einer Vielzahl von Abstützelementen (46) für die Werkzeuge (8) ver­ sehen ist, wobei jede Ankopplungseinrichtung (32) mindestens ein Paar (33) von Werkzeugträgerelementen (34) umfaßt, wobei die Ankopplungsein­ richtungen (32) Seite an Seite angeordnet sind, und die Werkzeugträger­ elemente (34) jedes Paars (33) zueinander entgegengesetzt sind.

3. Plattenbearbeitungsmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zweite Betätigungseinrichtungen (42) kartesischen Typs zum Bewegen der Einrichtung (29) vorgesehen sind, wobei jedes Werk­ zeugträgerelement (34) in eine einer bestimmten Spindel (7) zugewandte Position führbar und anschließend einem Abstützelement (46) zuführbar ist.

4. Plattenbearbeitungsmaschine nach Anspruch 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die zweiten Betätigungseinrichtungen (42) das Paar (33) drehbar um eine erste Achse (31) abstützen, die so orientiert ist, daß sie zu der Richtung (4) einen Winkel vorbestimmter Größe einnimmt.

5. Plattenbearbeitungsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Ständer (15) vorgesehen ist, welcher von dem Bett (3) längs der Richtung (4) frei beweglich ab­ gestützt wird, wobei der Ständer (15) einen zur Richtung (4) transversa­ len Arm (16) trägt und der Werkzeugträgerkopf (6) gegenüber dem Ständer (15) transversal zur Richtung (4) beweglich ist.

6. Plattenbearbeitungsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkzeugwechselvorrichtung (23) mit einer ersten prismatischen Führung (25) versehen ist, die im wesentli­ chen orthogonal zur Richtung (4) ist, wobei ein erster Schlitten (26) prismatisch an die erste Führung (25) gekoppelt ist und eine zweite prismatische Führung (27), die zur Richtung (4) parallel ist, trägt, wo­ bei die zweite Führung (27) einen zweiten Schlitten (28) trägt, der mit der zweiten Führung (27) prismatisch gekoppelt ist, wobei der zweite Schlitten (28) die Einrichtung (29) durch Zwischenschaltung von ersten Rotationseinrichtungen (30) zur Rotation der Einrichtung (29) um die er­ ste Achse (31) trägt.

7. Plattenbearbeitungsmaschine nach Anspruch 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Werkzeugwechselvorrichtung (23) erste Linearan­ triebe (38) zum Bewegen jedes Paars (33) transversal zum ersten und zweiten Schlitten (26, 28), sowie zweite und dritte Linearantriebe (40, 41) zur Steuerung des ersten Schlittens (26) bezüglich der ersten Füh­ rung (25) bzw. des zweiten Schlittens (28) bezüglich der zweiten Führung (27) umfaßt.

8. Plattenbearbeitungsmaschine nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eines der Werkzeugträgerele­ mente (34) gabelförmig ist, um jedes Werkzeug (8) zur Entnahme von der Spindel (7) und zum selektiven Einbau transversal zu ergreifen.

9. Plattenbearbeitungsmaschine nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel 90° beträgt.

10. Plattenbearbeitungsmaschine nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Schlitten (28) außerdem zweite Rotationseinrichtungen trägt, die unterhalb der Einrichtung (29) ange­ ordnet sind, um die Werkzeugträgerelemente (34) um eine zweite, im we­ sentlichen zur Richtung (4) transversale Achse zur Übergabe von Werkzeu­ gen (8) der Spindeln (7) zu drehen, wobei die jeweilige Rotationsachse gegenüber der ersten Achse (31) und der Richtung (4) geneigt ist.

11. Plattenbearbeitungsmaschine nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß eine elektronische Steuerung (45) zur automatischen Betätigung der ersten Betätigungseinrichtungen (20), der ersten Rotationseinrichtungen (30) und der ersten, zweiten und dritten Linearantriebe (38, 40, 41) nach einem vorbestimmten Arbeitszyklus vor­ gesehen ist.