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Vorrichtung zum automatischen Umrüsten von Maschinen einer
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Bearbeitungsstraße Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung
zum autorlaZ-tischen Umrüsten von Maschinen einer Bearbeitungsstraße, mit welcher
kontinuierlich durch die Maschinen laufende Werkstükke bearbeitet werden, insbesondere
für die holzverarbeitende Industrie.
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In der holzverarbeitenden Industrie werden verschiedene Maschinen
zum Bearbeiten von kontinuierlich durchlaufenden Holzteilcn, insbesondere zum Bearbeiten
der Kanten dieser Holzteile verwendet. Die Maschinen, welche die Kanten der Werkstücke
beispielsweise abfräsen, bearbeiten, Kanten anleinen und nachpolieren, sind zweckmäßig
in Bearbeitungsstrassen aufgestellt, welche die vollständige Bearbeitung eines Werkstäcks
in einem Durchlauf ermöglichen.
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Mit solchen Bearbeitungsstraßen werden jeweils gleichartigc Werkstücke
$ntero nander in den einzelnen Maschinen der Beung@stra@@ bearbeitet. Soll eine
andere Art von Werkstücken
auf eine andere Art bearbeitet werden,
so sind die Maschinen der Bearbeitungsstraße auf den neuen Arbeitsablauf umzurüsten.
Eine von Hand vorgenommene Umrüstung der Maschinen ist bei Kommisionsarbeiten, d.h.
jeweils geringen Stückzahlen gleich zu bearbeitender Werkstücke, zu zeitaufwendig,
um einen rationellen Einsatz der Bearbeitungsstrasse zu ermöglichen. Es ist daher
der Versuch gemacht worden, die Umrüstung der Maschinen der Bearbeitungsstraße,
d.h. die Bereitstellung und Einstellung der einzelnen Aggregate bzw.
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Werkzeuge jeder Maschine, mit Hilfe einer zentralen numerischen Programmsteuerung
durchzuführen. Sowohl der komplizierte Programmaufbau als auch die geringe Ubersichtlichkeit
einer solchen numerischen Programmsteuerung sowie die Schwierigkeit bei der Beseitigung
von etwaigen Fehlern und der teure Aufbau der einzelnen Aggregate bzw. Werkzeuge
hat dazu geführt, daß sich eine derartige numerische Steuerung für das automatische
Umrüsten nicht bewährt hat.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs
genannten Art zu schaffen, mit welcher es möglich ist, die Maschinen einer Bearbeitungsstraße
schnell und übersichtlich sowie mit geringem Programmaufwand auf unterschiedliche
Arbeitsabläufe umzurüsten.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß jede Maschine
in so viele Aggregate unterteilt ist, wie sie für die Bearbeitung der Werkstücke
durch Formatschneiden, Kantenanleimen, Kappen, Fräsen, Schleifen und dergleichen
lediglich durch Zu- oder Abschalten jeden Aggregats erforderlich sind, daß jedem
Arbeitsablauf, auf den die Maschine umgestellt werden soll, eine Kodezahl zugeordnet
ist, und daß jeder Kodezahl über einen Programmspeicher Einschaltbefehle für jedes
der für den betreffenden Arbeitsablauf zuzuschaltenden Aggregate zugeordnet sind.
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Für die erfindungsgemäße Vorrichtung sind zwar mehr Aggregate als
bei einer numerisch programmgesteuerteii Maschine erforderlich, da die Umrüstung
der Maschine nur durch Zu-oder Abschalten einzelner Aggregate, nicht aber durch
stufenlose Einstellung derartiger Aggregate erfolgen kann. Eine derartige Aufteilung
der einzelnen Bearbeitungswerkzeuge führt jedoch zu einem einfacheren und billigeren
Aufbau der Einzelaggregate und ermöglicht insbesondere die erfindungsgemäße Umrüstungssteuerung
durch einfaches Zu- und Abschalten der einzelnen Aggregate. Der Programmspeicher
selbst ist einfach im Aufbau, und etwaige Fehler in der Programmdurchführung sind
an der Maschine leicht zu erkennen und auch von Fachleuten ohne hochspezialisierte
Elektronikaushildung zu beseitigen.
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Die Zu- und Abschaltung der Aggregate entsprechend der in die Maschine
eingegebenen Kodezahl erfolgt zweckmäßig nach Leerfahren der Maschine in einer bestimmten
Reihenfolge, welche durch die für jedes Aggregat erforderliche Verstellzeit bedingt
ist. Die Kodezahl kann dabei in die Maschine bereits vor Leerfahren der Maschine
eingegeben werden. Der Umrüstvorgang wird erst dann ausgelöst, wenn ein Fühler festgestellt
hat, daß die Maschine leergefahren ist.
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Die Umstellung nachfolgender Maschinen der Bearbeitungsstrasse wird
vorteilhaft abhängig von der erfolgten Umstellung der vorhergehenden Maschine durchgeführt.
Durch eine solche Folgesteuerung ist es möglich, eine Umrüstung beispielsweise der
ersten Maschine der Arbeitsstraße bereits vorzunehmen, obwohl die zweite Maschine
noch nicht leergefahren ist, und weiter der zweiten Maschine der Arbeitsstraße vorzunehmen,
obwohl die dritte oder folgende Maschine noch nicht leergefahren ist, und so weiter.
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Normalerweise wird jeder Maschine ein Programmspeicher mit entsprechenden
KodezahJen als Eingangsadressen zugeordnet.
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Es ist jedoch auch möglich, daß jeder Kodezahl die Ei.nschaltbefehle
für die Aggregate aller Maschinen der Bearbeitungsstrasse über einen gemeinsamen
Programmspeicher zugeordnet sind.
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Der Programmspeicher selbst ist zweckmäßig ein PROM (programable read
only memory) . Ein solcher PROM ist preiswert in den Beschaffungskosten und läßt
sich auf einfache Weise programmieren.
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Die zeitliche Reihenfolge der Zu- und Abschaltung der Aggregate wird
zweckmäßig durch taktweises Eingeben der Adressen in den Programmspeicher bewirkt.
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Die Ausgänge des Programmspeichers sind vorteilhaft über Zwischenspeicher
zu den Aggregaten geführt. Die Zwischenspeicher halten die vom Programmspeicher
vorgegebenen Werte, so daß die Einschaltbefehle während des Arbeitsablaufs mit einem
Programm gemäß einer bestimmten Kodezahl ständig an den Aggregaten anliegen.
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In den Maschinen der Arbeitsstraße selbst können ein oder mehrere
Aggregate einer Maschine doppelt vorgesehen und wahlweise zu- und abschaltbar sein.
Dies hat den Vorteil, daß beispielsweise bei zu starker Abnutzung einiger Werkzeuge
auf entsprechende andere werkzeuge umgeschaltet werden kann, ohne das Werkzeug soglei
ch <uswechscln zu müssen.
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weiter können Aggregate vorgeschen sein, denen zwei Einschaltbefehle
zugeführt werden. Ein derartiges Aggregat kann beispielsweise ein Erässa@agat sein,mit
dessen Hilfe eine zur Werkstückoberlläche s@nkrechte Kante oder eine Kante unter
einem bestimmte@ akel g@frast werden soll. Bei numerisch gesteuerten
Maschinen
war hierzu eine komplizierte Steuerung zum Kippen des zylindrischen Fräsers gegenüber
dem Werkstück erforderlich. Das Fräsaggregat, dem zwei Einschaltbefehle zugeführt
werden, weist auf der Fräswelle einen zylindrisehen sowie einen kegelstumpfförmigen
Fräser mit einem Winkel entsprechend der gewünschten Schräge der gefrästen Kante
auf. Mit dem ersten Einschaltbefehl wird das Fräsaggregat als solches in Betrieb
gesetzt, während der zweite Einschaltbefehl eine Verschiebung des Aggregats in Achsrichtung
in eine solche Stellung bewirkt, in welcher der kegelstumpf förmige Fräser statt
des zylindrischen Fräsers in Eingriff mit deln Werkstück kommt.
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Schließlich ist es auch möglich, Aggregate vorzusehen, welche über
ein getrenntes Programm stufenlos verstellbar sind.
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In diesem Fall muß der Maschine neben der Kodezahl für einen bestimmten
Arbeitsablauf auch das Programm für die genaue Einstellung dieses Aggregats eingegeben
werden. Auch hier hat die Dezentralisierung den Vorteil einer größeren Ubersichtlichkeit
und einfacheren Kontrollmöglichkeit des gesamten Programms.
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Durch die erfindungsgemäße Vorrichtung wird lediglich bewirkt, daß
die einzelnen Aggregate der Maschinen für die Bearbeitung eincs durchlaufenden Werkstücks
bereitgestellt werden. Die Steuerung der Bearbeitungslänge bzw.-»auer durch die
ciiizel Aggregate erfolgt dann beispielsweise durch eine elektronische Weglängensteuerung
mit den Maschinen zugeordneten Schieberegistern und nachgeschalteten einstellbarC
ihlCtil, wi@ sie in der Patentanmeldung P 26 20 779.4-14 dc .txn;t iS beschrieben
ist.
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Aust @e 'e der Erfindung sind in der Zeichnung darges - im folgenden
er beschrieben.
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In der Zeichnung zeigen: Fig. 1 eine Bearbeitungsstraße mit drei Maschinen
und zugehörigen Aggregaten in schematischer Darstellung, Fig. 2 einen Programmspeicher
mit nachgeschalteten Zwischenspeichern zur Umrüstung der Maschinen gemäß der Erfindung,
und Fig. 3 ein Fräsaggregat, welchem zwei Einschaltbefehle zugeführt werden können.
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In Fig. 1 sind drei hintereinander angeordnete Maschinen 1, 1' und
1" einer Bearbeitungsstraße dargestellt. Die Maschine 1 weist für die Bearbeitung
einzelne Aggregate 2, 3, 4, 5 und 6 auf, die Maschine 1' hat als Beispiel vier Aggregate
7, 8, 9 und 10, und die Maschine ist mit sechs Aggregaten 11, 12, 13, 14, 15, 16
bestückt. Den Aggregaten wird normalerweise ein einziger Einschaltbefehl zugeführt
oder nicht. Die Aggregate 2 und 15 sind jedoch so aufgebaut, daß ihnen zwei Einschaltbefehle
zugeführt werden können, wobei der erste Einschaltbefehl zur Bereitstellung und
der zweite Einschaltbefehl zur Durchführung einer definierten, vorgegebenen Stellungsänderung
benutzt wird.
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So ist das Aggregat 2 beispielsweise ein Fräsaggregat, wie es im Zusammenhang
mit Fig. 3 im folgenden näher beschrieben ist. Das Aggregat 15 kann ein Aggregat
zum Nachpolieren sein, welches wahlweise in einer angehobenen oder abgesenkten Stellung
betrieben wird. Die Aggregate 3 und 4 können einfache Fräsaggregate sein, welche
in den Aggregaten 5 und 6 dupliziert sind. Die Aggregate 5 und 6 können statt der
Aggregate 3 und 4 zugeschaltet werden, wenn beispielsweise die Werkzeuge der Aggregate
3 und 4 zu stark abgenutzt sind und noch kein Werkzeugwechsel stattfinden soll.
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Die Aggregate 7 und 11 können Aggregate zum Aktivieren von Magazinen
für Kantenstreifen sein, die Aggregate 8 und 9 sowie 12 und 13 können Aggregate
zum Kappen der Kantenstreifen am Beginn und Ende des Werkstücks sein. Die Aggregate
10 und 14 können Fräsaggregate, gegebenenfalls mit Vor- und Feinfräsung, sein, während
das Aggregat 15 ein Aggregat zum Nachpoiir.en sein kann, welches in eine obere und
eine untere Stellung geschaltet werden kann. Das Aggregat 16 schließlich kann ein
Aggregat sein, welches eine Ziehklinge ansetzt.
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Fig. 2 zeigt in schematischer Darstellung einen Programmspeicher 17,
wie er für das automatische Umrüsten der Maschinen gemäß der Erfindung verwendet
wird. Bei Eingabe einer Kodezahl an einem Adresseneingang 18 des Programmspeichers
17 unter gleichzeitigem Takten des Speichers werden der Kodezahl entsprechende binäre
Befehle am Ausgang 19 des Programmspeichers 17 abgegeben. Diese binären Befehle
werden Zwischenspeichern 20 zugeführt und dort während der Dauer des betreffenden
Arbeitsablaufs gespeichert. Die Zwischenspeicher 20 geben auf ihren Ausgangsleitungen
21 die Befehle im Takt der Eingabe und dann ständig an die einzelnen Aggregate weiter,
solange der betreffende Arbeitsablauf eingeschaltet ist. Der Aufbau und die Programmierung
des Programmspeichers, welcher zweckmäßig ein PROM ist, ist infolge der nur binär
zu übertragenden Befehle sehr einfach.
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Fig. 3 zeigt ein Fräsaggregat, welchem zwei Einschaltbefehle zugeführt
werden können. Auf einem Maschinengestell 22 ist eine Transportkette 23 angeordnet,
auf welcher ein Werkstück 24 senkrecht zur Bildebene an dem Fräsaggregat vorbeigeführt
wird. Das Werkstück 24 wird durch ein schematisch dargestelltes Druckband fest auf
der Transportkette 23 gehalten.
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Das Fräsaggregat weist auf einer Fräswelle hintereinander angeordnet
einen
zylindrischen Fräser 25 sowie einen kegelstumpfförmigen Fräser 26 auf. Der erste
dem Fräsaggreqat zugeführte Einschaltbefehl bewirkt eine Bereitstellung des Aggregats
als solches, wobei der zylindrische Fräser 25 mit dem Werkstück in Eingriff kommt.
Der zweite Einschaltbefehl bewirkt eine festgelegte Verschiebung des Fräsaggregats
in Richtung der Fräswelle derart, daß der kegelstumpfförmige Fräser 26 mit dem Werkstück
in Eingriff kommt. Diese Stellung ist in Fig. 3 dargestellt. Damit ist es möglich,
mit Hilfe der zweiwertigen Programmlogik sowohl eine zur Werkstückoberfläche senkrechte
Kante als auch eine Kante unter einem vorbestimmten Winkel zu fräsen. Bei einer
numerischen Lagesteuerung des Fräsaggregats mit nur einem zylindrischen Fräser ist
demgegenüber eine komplizierte Kipp- und Verschiebebewegung des Fräsaggregats erforderlich,
welche nicht nur störanfällig, sondern auch teuer ist. Das in Fig. 3 dargestellte
Fräsaggregat, welchem zwei Einschaltbefehle zugeführt werden können, läßt sich dagegen
ohne weiteres in das durch den Programmspeicher 17 gesteuerte Programm mit Ein-
und Ausschaltbefehlen einordnen.
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Es verstellt sich, daß bei Bedarf durch eine der Ausgangsleitungen
21 der Zwischenspeicher 20 auch ein stufenlos eins-tellbares Aggregat zugeschaltet
werden kann. Die Einstellung die ses Aggregat auf einen bestimmten Arbeitswert muß
dann durch eine zusätzliche Jlandsteuerung oder Programmjeingabe erfolgen.
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Die Übersichtlichkeit der Umrüststeuerung bleibt auch dabei gewahrt
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