DE19831284C2 - Abbundanlage zur Bearbeitung von Strangmaterial - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Abbundanlage zur Bearbeitung von Strangmaterial, insbesondere zur Bearbeitung von stangen­ förmigen, hölzernen Werkstücken, wie Holzbalken, Brettern und dergleichen, die auf einer Auflage aufliegen und von einer Transporteinrichtung in eine Vorschubrichtung transportiert werden, mit wenigstens einem, entlang der Transporteinrichtung angeordneten Bearbeitungsaggregat, das wenigstens einen Führungsträger und einen an dem Führungsträger zumindest in eine erste Verschieberichtung verschiebbar gelagerten Aggregat­ träger aufweist, wobei auf dem Aggregatträger eine um eine zu deren Spindelachse in einem Winkel angeordnete erste Drehachse drehbare Werkzeugspindel mit einer Mehrzahl von Werkzeugen für die Bearbeitung des Werkstückes angeordnet ist.

Aus der DE 43 01 217 A1 ist eine CNC-gesteuerte Holzbearbei­ tungsanlage, insbesondere für lange Werkstücke wie Balken be­ kannt, die in Portalbauweise eine größere Aufstandsfläche und weiter ausladende Schlittenführungen sowie eine höhere Stabili­ tät der Werkzeugführung garantieren soll. Diese CNC-gesteuerte Holzbearbeitungsanlage mit einer Vorrichtung zum Führen der Werkstücke mit Hilfe von Spannwagen während der Bearbeitung in einer horizontalen Richtung X, mit einer von einem Spindelmotor angetriebenen Werkzeugspindel, die in einer zur Richtung X senkrechten Ebene bewegbar und um mehrere Achsen drehbar ist, zeichnet sich dadurch aus, daß an einem von der Führungsvor­ richtung senkrecht durchsetzten Portalgehäuse ein in horizon­ taler Richtung (Y) beweglicher Schlitten und an diesem ein in vertikaler Richtung (Z) beweglicher Schlitten angeordnet ist und daß an dem Vertikalschlitten ein um eine vertikale Achse (C) drehbares Zwischenstück und an diesem ein um eine horizon­ tale Achse (A) drehbarer Spindelmotor gelagert ist.

Eine Abbundanlage dieser Art ist aus der EP-A-0 813 941 A2 bekannt. Die dort beschriebene Abbundanlage wird dazu ver­ wendet, strangförmige Holzwerkstücke zu bearbeiten. Diese Bear­ beitung erfolgt insbesondere durch das Einbringen von Absätzen, Nuten oder ähnlichen Modifikationen, wie sie beispielsweise zur Vorbereitung von Dachbalken notwendig sind, um diese später auf der Baustelle zu einem vollständigen Dachstuhl weiterverar­ beiten zu können. Zusätzlich zu dem Einbringen von Ausnehmungen besteht ein weiterer Einsatzzweck der gattungsgemäßen Abbundan­ lagen darin, strangförmige Werkstücke im geeigneten Winkel auf eine gewünschte Länge abzulängen.

Bei diesen Abbundanlagen wird die Auflage zum Beispiel von einem Förderband oder einer Mehrzahl von hintereinander ange­ ordneten Transportrollen gebildet, worauf die Werkstücke aufge­ legt werden und durch die Transporteinrichtung und in Vorschub­ richtung entlang eines oder mehrerer Bearbeitungsaggregate geführt werden. Die Transporteinrichtung ist bevorzugt von einer separaten Fördereinrichtung gebildet, die den Vorschub über ein gegen das Werkstück anstellbares Koppelschwert be­ wirkt. Dabei wird eine Einkoppelklinge des Koppelschwertes in das Werkstück eingedrückt und das an einer motorisch antreib­ baren Laufkatze befestigte Koppelschwert längs der Auflage in Vorschubbewegung verfahren. Alternativ kann die Transportein­ richtung auch in einer bewegten und motorisch antreibbaren Oberfläche der Auflage bestehen, die beispielsweise von einem Förderband oder auch von mehreren, hintereinander angeordneten und zumindest teilweise antreibbaren Rollen gebildet sein kann. Der Vorschub kann in allen Fällen entweder nur durch den An­ trieb der Transporteinrichtung oder zumindest zum Teil auch durch eine Bewegung des Werkzeuges relativ zur Auflage erfol­ gen.

Zur Bearbeitung kann die Werkzeugspindel relativ zum Werkstück verfahren werden, wobei auf einer Werkzeugspindel mehrere Werk­ zeuge angeordnet sind, die wiederum um die erste Drehachse drehbar auf dem Aggregatträger angeordnet ist. Durch Ver­ schieben des Aggregatträgers und Drehen der Werkzeugspindel kann das jeweils benötigte Werkzeug in eine geeignete Position gefahren werden und die Bearbeitung durch Vorbeiführen des Werkstücks an dem Werkzeug oder durch Bewegung des Werkzeuges, entweder durch eine unmittelbare Bewegung der Werkzeugspindel selbst oder durch eine Bewegung des Aggregatträgers durchge­ führt werden. Im letzten Fall kann entweder der Führungsträger seinerseits in eine zweite Verschieberichtung verschiebbar sein oder auch die Lagerung des Aggregatträgers am Führungsträger verschiebbar ausgeführt sein. Auf diese Weise läßt sich durch Verschieben des Aggregatträgers und Drehen der Werkzeugspindel um die Drehachse das Werkzeug in nahezu jede beliebige Position relativ zum bewegten Werkstück verfahren.

Ein bevorzugtes Einsatzgebiet solcher Abbundanlagen besteht in der Bearbeitung von Hölzern eines Dachstuhles, die auf diese Weise bereits vor Anlieferung an die Baustelle soweit vorbe­ reitet werden können, daß sie ohne nennenswerte weitere Bear­ beitung durch den Zimmermann verarbeitet werden können. Dies erspart gerade bei komplexen Formen eines Dachstuhles mühsame Arbeit vor Ort und ermöglicht, eine entsprechende CNC-Steuerung der Abbundanlage vorausgesetzt, eine computergesteuerte Her­ stellung der benötigten Hölzer. Bevorzugt übernimmt die Steuerung der Abbundanlage hierzu die erforderlichen Daten aus einem CAD-Programm, so daß Fehler bei der Vorbereitung der Hölzer nahezu eliminiert werden können.

Obwohl die bekannte Abbundanlage eine rationelle Möglichkeit der Anstellung des Werkzeugs bzw. einer Vielzahl von Werkzeugen an das bewegte strangförmige Werkstück ermöglicht, können einige Bearbeitungen mit ihr nicht zufriedenstellen durchgeführt werden. So können beispielsweise keine Senkwerkzeuge, zum Beispiel zum Einbringen von Nuten oder Senkbohrungen in die Oberfläche des Werkstückes eingebracht werden, da sich das Fräswerkzeug mit seiner Schneidenfläche nicht von oben auf das Werkstück anstellen läßt. Ferner sind für viele Bewegungen der Werkzeugspindel eine Reihe von Lagerungen bzw. Antrieben not­ wendig. Da jede zusätzliche Verschiebemöglichkeit zusätzliche Kosten verursacht und den Raumbedarf der Abbundanlage erhöht, erweist sich dies als weiterer Nachteil.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Abbundanlage mit geringem Raumbedarf zu schaffen, auf der Strangmaterial mit möglichst wenigen Anstellbewegungen aus allen Richtungen bear­ beitet werden kann.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß der Führungsträger um eine zur ersten Drehachse in einem Winkel angeordneten zweite Drehachse schwenkbar an einem Führungsbaum gelagert ist.

Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Abbundanlage ist es nun möglich, das Werkzeug allein durch eine Bewegung des Aggregatträgers in eine geeignete Neigung zu verschwenken und somit durch Einstellung von lediglich zwei Freiheitsgraden, nämlich dem Winkel des Aggregatträgers sowie einer Längsver­ schiebung in die erste Verschieberichtung, nahezu alle gewünschten Punkte anzufahren. Insbesondere ist es nun möglich, die Werkzeugspindel so zu verdrehen, daß sie senkrecht zur Oberfläche des Werkstückes steht, als ein auf der Werkzeug­ spindel angeordnetes Werkzeug Senkbohrungen oder ähnliche Bear­ beitungen vornehmen kann. Gleichzeitig kann ein großer mechanischer Aufwand auf dem Aggregatträger zur Realisierung zusätzlicher Verstelleinrichtungen der Werkzeugspindel nahezu vermieden werden. Hierdurch reduziert sich das Bauvolumen und die Herstellungskosten der erfindungsgemäßen Abbundanlage deutlich. Bevorzugt ist dabei die zweite Drehachse rechtwinklig zur ersten Drehachse angeordnet, so daß durch möglichst geringe Drehwinkel ein möglichst großer Verstellbereich abdeckbar ist. Die zweite Drehachse ist dabei insbesondere parallel zur Vor­ schubrichtung angeordnet, wobei dann die erste Verschiebe­ richtung günstigerweise tangential zur Drehrichtung um die zweite Drehachse angeordnet ist.

Mit diesen Verschiebe- bzw. Verdrehmöglichkeiten um die erste und zweite Drehachse bzw. in die erste Verschieberichtung läßt sich bereits die einfachste Form einer universell einsetzbaren Abbundanlage leicht und kostengünstig aufbauen. Bei einer bevorzugten zweiten Ausgestaltung der Abbundanlage ist der Führungsbaum in eine zweite Verschieberichtung verschiebbar, wobei der Führungsbaum insbesondere an der Transporteinrichtung gelagert sein kann.

Besonders platzsparend und günstig ist es, bei einer von Trans­ portrollen oder Transportbändern gebildeten Transportein­ richtung, wenn das Bearbeitungsaggregat zwischen zwei Ab­ schnitten der Transporteinrichtung angeordnet ist. In diesem Fall kann der Aggregatträger seitlich aus der Transportein­ richtung herausgefahren werden, damit die Werkzeugspindel seitlich am vorbeigeförderten Werkstück hochgefahren werden kann und so auch die Oberseite des Werkstückes bearbeiten kann. Der Schwenkmechanismus um die zweite Drehachse ist dabei unter­ halb einer gedachten Verbindungslinie zwischen den einzelnen Abschnitten der Transporteinrichtung angeordnet. Der Abstand der beiden Teileinheiten der Transporteinrichtung voneinander ist dabei so klein, daß das Werkstück darüber hinweggleiten kann, ohne daß eine Gefahr des Verkippens besteht.

Die Werkzeugspindel ist bevorzugt auf einem Standfuß ange­ ordnet, der drehbar auf dem Aggregatträger gelagert ist. Der Antriebsmotor für die Werkzeugspindel kann dabei entweder an dem spindelseitigen Ende des Standfusses oder auch an dem Aggregatträger angeordnet sein, wobei im letzteren Fall die Kraftübertragung über einen Ketten- oder Riemenantrieb erfolgen kann. Bevorzugt ist der Standfuß nach der Art einer Teleskop­ stange ausführbar, wobei dann bei trägerseitiger Anordnung des Motors eine entsprechende Spannvorrichtung des Antriebsmittels vorzusehen ist.

Um die Werkzeugspindel besonders schnell und ohne unnötigen Verfahrweg an das Werkstück anstellen zu können, kann der Führungsbaum in eine dritte Verschieberichtung verschiebbar gelagert sein, die in einem Winkel, insbesondere in einem rechten Winkel zur zweiten Verschieberichtung angeordnet ist.

Insbesondere bei besonders schweren Bearbeitungsaggregaten mit hohen Massenträgheitsmomenten kann das Bearbeitungsaggregat an zwei gegenüberliegenden Punkten gelagert sein, so daß die Abbundanlage einen Zusatzführungsträger aufweist, an dem der Aggregatträger ebenfalls um die zweite Drehachse drehbar gelagert ist. Dieser Zusatzführungsträger ist wiederum an einem Zusatzführungsbaum gelagert, wobei die Lagerung und die Ver­ schiebbarkeit des Zusatzführungsträgers jeweils mit derjenigen des Führungsträgers identisch ist. Auf diese Weise kann auch bei schweren Aggregatträgern und schnellen Verschiebege­ schwindigkeiten eine schwingungsfreie Anstellung des Werkzeugs an das Werkstück bewirkt werden und eine unnötige Wartezeit vor dem Einsetzen der Bearbeitung vermieden werden.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und aus der folgenden Beschreibung der Zeichnung, in der die Erfindung schematisch dargestellt ist.

Es zeigen in den Zeichnungen:

Fig. 1 eine Seitenansicht einer er­ findungsgemäßen Abbundanlage und in

Fig. 2 eine Seitenansicht des in Fig. 1 als Einzelheit X gekennzeichneten Bearbeitungsaggregates der Abbund­ anlage und in

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht des Bearbeitungsaggregates nach Fig. 2.

In Fig. 1 ist eine Abbundanlage mit einer Auflage 2 für ein Werkstück 1, das über eine Transporteinrichtung 4 angetrieben in einer längs der Auflage 2 verlaufenden Vorschubrichtung Vvor bewegbar ist. Die Transporteinrichtung 4 besteht aus einer motorisch entlang einer Führungsbahn getriebenen Schleppein­ richtung, die über einen Stempel mit dem Werkstück 1 verbunden ist. Unterhalb der Auflage 2 für das Werkstück 1 ist ein Bear­ beitungsaggregat 5 angeordnet, das ein im wesentlichen von einem Aggregatträger 7, einem Führungsbaum 10 und einem Führungsträger 6 gebildetes Traggestell aufweist.

Auf dem Aggegratträger 7 ist auf einem Standfuß 3 die Werkzeug­ spindel angeordnet, die zumindest ein, meist aber mehrere Werk­ zeuge 9 trägt und um eine längs der Längsachse des Standfusses 3 verlaufenden ersten Drehachse D₁ dreh- oder schwenkbar gelagert ist. Der Aggregatträger 7 ist vertikal in eine erste Verschiebberichtung V₁ verschiebbar an dem Führungsträger 6 gelagert, wodurch das Werkzeug oberhalb des Werkstückes positioniert werden kann. Alle verschiebbaren Lagerungen der Abbundanlage sind mit einem motorischen Antrieb versehen, der ein gezielte Verfahren des jeweiligen Bauteiles in Folge von Steuerungsbefehlen der Anlagensteuerung ermöglicht. Bei dieser Anlagensteuerung kann es sich sowohl um eine herkömmliche Steuerung als auch um eine computergestützte Steuerung (CNC- Steuerung) handeln. Die Abbundanlage ist hier in einem Aus­ schnitt mit nur einem Bearbeitungsaggregat 5 dargestellt, es können und werden in der Praxis jedoch auch mehrere Bear­ beitungsaggregate vorgesehen sein.

Das Traggestell ist durch eine verschiebbare Lagerung des Führungsbaums 10 in eine zweite Verschieberichtung V₂ ver­ schiebbar. Die Auflage 2 ist von einer Mehrzahl von Transport­ rollen 11 gebildet, die in Längsrichtung der Auflage 2 hinter­ einander angeordnet sind und auf denen das Werkstück 1 während der Bewegung durch die Abbundanlage abrollt. Der Abstand der Transportrollen 11 untereinander ist im Bereich des Bearbei­ tungsaggregates 5 so groß bemessen, daß das Bearbeitungsaggre­ gat 5 unterhalb der Auflage 2 angeordnet sein kann und der Aggregatträger 7 mit der Werkzeugspindel durch die Führungsrol­ len hindurch in vertikaler Richtung verschoben werden kann. Andererseits ist der Abstand der Transportrollen 11 wiederum so gering, daß eine sichere Auflage des Werkstückes 1 auch während der Bearbeitung und trotz der durch das Anstellen der Werkzeu­ ge angreifenden Kräfte gewährleistet ist.

Auch andere Ausgestaltungen der Auflage 2 sind möglich, wobei die Transporteinrichtung 4 in die Auflage integriert sein kann. So kann die Auflage 2 zum Beispiel aus einem im Bereich der Bearbeitungsaggregate 5 unterbrochenem Transportband bestehen und die Transporteinrichtung 4 durch einen motorischen Antrieb dieses Transportbandes realisiert sein.

Das Bearbeitungsaggregat 5 ist in den Fig. 2 und 3 in einer vergrößerten Darstellung gezeigt. In Fig. 2 ist das Bear­ beitungsaggregat 5 in einer Ruhestellung dargestellt. Der Aggregatträger 7 ist in die unterste Position gefahren, so daß die Werkzeugspindel 8 mit den Werkzeugen 9 unterhalb der Ebene der Auflage 2 angeordnet ist.

Der Führungsträger 6 ist dreh- bzw. schwenkbar an dem in die zweite Verschieberichtung V₂ verfahrbaren Führungsbaum 10 gelagert. Durch diese Lagerung ergibt sich ein einfach Anfahr­ möglichkeit für das Werkzeug 9 an das Werkstück 1 durch Ein­ stellen des benötigten Schwenkwinkels zwischen Führungsträger 6 und Führungsbaum 10 und Verfahren des Führungsbaumes 10. Der mögliche Verfahrweg des Führungsbaums 10 ist dabei so groß, daß sich der Aggregatträger 7 zumindest an einer Seite, bevorzugt jedoch an beiden Seiten des Werkstückes 1 an diesem vorbei­ fahren läßt. Um die zum Anfahren des Werkzeuges 9 an das Werk­ stück 1 benötigten Anfahrzeiten zu verringern, kann der Aggregatträger 7 zusätzlich in eine erste Verschieberichtung V₁ verfahrbar sein.

Auf dem Aggregatträger 7 ist ein Drehteller mit dem Standfuß 3 gelagert, auf dem die Werkzeugspindel 8 mit einem Werkzeug 9 angeordnet ist. Auf dem Drehteller ist ein Antriebsmotor für den Spindelantrieb der Werkzeugspindel angeordnet, wobei die Antriebskraft über einen Riementrieb, zum Beispiel einem Zahn- oder Keilriemen, auf die im oberen Bereich des Standfusses 3 angeordnete Werkzeugspindel 8 übertragen wird. Durch die Anord­ nung der Werkzeugspindel 8 im oberen Bereich des mit dem Dreh­ teller drehbaren Standfusses 3 ist sie um die Drehachse D_w verdrehbar. Der Standfuß 3 kann zusätzlich ausfahrbar sein, in dem er als teleskopstangenartiger Fuß ausgebildet ist. In die­ sem Fall ist es entweder zweckmäßig, den Spindelantrieb am spindelseitigen Ende des Standfusses 3 anzuordnen oder der Antrieb muß mit Längenausgleichsmitteln, wie Riemenspannern o. ä. ausgerüstet sein.

Schließlich kann die Werkzeugspindel ihrerseits auch dreh- oder schwenkbar auf dem Standfuß gelagert sein. Diese Lagerung ermöglicht einen einfachen Ausgleich einer Verkippung des Werk­ zeuges 9 infolge einer Verdrehung des Führungsträgers 6 relativ zum Führungsbaum 10, wie sie in Fig. 3 dargestellt ist.

Claims (11)

1. Abbundanlage zur Bearbeitung von Strangmaterial, insbe­ sondere zur Bearbeitung von stangenförmigen, hölzernen Werkstücken (1), wie Holzbalken, Brettern und der­ gleichen, die auf einer Auflage (2) aufliegen und von einer Transporteinrichtung (3) in eine Vorschubrichtung (V_VOR) transportiert werden, mit wenigstens einem, ent­ lang der Transporteinrichtung (4) angeordneten Bearbei­ tungsaggregat (5), das wenigstens einen Führungsträger (6) und einen an dem Führungsträger (6) zumindest in eine erste Verschieberichtung (V₁) verschiebbar gelagerten Aggregatträger (7) aufweist, wobei auf dem Aggregatträger (7) eine um eine zu deren Spindelachse in einem Winkel angeordnete erste Drehachse (D₁) drehbare Werkzeug­ spindel (8) mit einer Mehrzahl von Werkzeugen (9) für die Bearbeitung des Werkstückes (1) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Führungsträger (6) um eine zur ersten Drehachse (D₁) in einem Winkel angeordneten zweite Drehachse (D₂) schwenkbar an einem Führungsbaum (10) gelagert ist.

2. Abbundanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Drehachse (D₂) rechtwinklig zur ersten Dreh­ achse (D₁) angeordnet ist.

3. Abbundanlage nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Drehachse (D₂) parallel zur Vorschubrichtung (V_VOR) angeordnet ist.

4. Abbundanlage nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Verschieberichtung (V₁) tangential zur Drehrichtung um die zweite Dreh­ achse (D₂) angeordnet ist.

5. Abbundanlage nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Führungsbaum (10) in eine zweite Verschieberichtung (V₂) verschiebbar, insbe­ sondere an der Transporteinrichtung (4) gelagert ist.

6. Abbundanlage nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Auflage (2) von Trans­ portrollen (11) oder Transportbändern gebildet ist, die auf Stützen (12) gelagert sind, und das Bearbeitungs­ aggregat (5) unterhalb der Transportrollen (11) oder Transportbänder in einer Unterbrechung der Transportein­ richtung (4) angeordnet ist, wobei der Führungsbaum (10) an einer der Stützen (12) der Transporteinrichtung (4) gelagert ist und die zweite Verschieberichtung (V₂) in vertikaler Richtung verläuft.

7. Abbundanlage nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkzeugspindel (8) im Endbereich eines Standfusses (3) gelagert ist und das gegenüberliegende Ende des Standfusses (3) drehbar auf dem Aggregatträger (7) gelagert ist.

8. Abbundanlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Standfuß (3) nach der Art einer Teleskopstange aus­ fahrbahr ist.

9. Abbundanlage nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Führungsbaum (10) in eine dritte Verschieberichtung (V₃) verschiebbar gelagert ist, die in einem Winkel, insbesondere in einem rechten Winkel zur zweiten Verschieberichtung (V₂) angeordnet ist.

10. Abbundanlage nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Bearbeitungsaggregat (5) einen Zusatzführungsträger aufweist, der dem Führungs­ träger (6) gegenüberliegend angeordnet ist und ebenfalls um die zweite Drehachse (D₂) drehbar an einem Zusatz­ führungsbaum gelagert ist, wobei der Aggregatträger (7) zwischen dem Führungsträger (6) und dem Zusatzführungs­ träger angeordnet ist.

11. Abbundanlage nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkzeugspindel um eine dritte Drehachse (D₃) drehbar gelagert ist, die insbe­ sondere rechtwinklig zur ersten Drehachse (D₁) ange­ ordnet ist.