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Anordnung von Holzbearbeitungsmaschinen
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung von Holzbearbeitungsmaschinen,
mit jeweils einem Maschinentisch, einem Werkzeug, einer vertikal wirkenden Werkstück-Spanneinrichtung,
Einrichtungen für die Vorschubbewegungen in X- und Y-Richtung und für eine Drehbewegung
um die Z-Achse und einer automatischen Steuerung sämtlicher Bewegungsabläufe, wobei
der Maschinentisch ortsfest ist und seine Oberfläche für ein horizontales freies
Bewegen des von der Spannein- richtung gehaltenen Werkstückes ausgebildet ist, das
von der Spanneinrichtung festgehaltene Werkstück auf der Oberfläche des Maschinentisches
im Verhältnis zum Werkzeug verschwenkbar ist, und sämtliche Antriebe mit einer Folgesteuerung,
z.B. einer numerischen Steuerung, verbunden sind.
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In der Patentanmeldung P 33 17 305.2-15, aus der der Gegenstand der
vorliegenden Anmeldung ausgeschieden worden ist, wird eine Holzbearbeitungsmaschine,
insbesondere Bandsägemaschine, der erörterten Art vorgeschlagen. Diese Maschine
ist durch mehrere Baugruppen charakterisiert.
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Zum einen ist der Maschinentisch ortsfest ausgebildet und seine Oberfläche
ist für ein freies horizontales Bewegen der Werkstücke darauf eingerichtet. Es ist
folglich möglich, das Werkstück auf der Oberfläche des Maschinentisches leicht in
beliebige Richtung zu verschieben oder zu verdrehen, ohne daß besondere Reibkräfte
zwischen der Tischoberfläche und dem Werkstückboden auftreten.
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Des weiteren sind das von der Werkstückspanneinrichtung festgehaltene
Werkstück und das Werkzeug zueinander verschwenkbar angeordnet. Hierdurch wird ein
notwendiges zusätzliches Ausrichten, um schräge Schnitte ausführen zu können, möglich.
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In einer ersten Ausführungsform ist dabei der Maschinentisch als Luftkissentisch
ausgebildet. Er ist folglich mit einer Vielzahl von nach oben offenen Druckluftdüsen
versehen, über welche beim Aufsetzen eines Werkstücks auf dem Maschinentisch unter
diesem ein Luftkissen aufgebaut wird. Die relative Verschwenkbarkeit von Werkstück
zu Werkzeug wird in erster Ausführung dadurch erreicht, daß die vertikal wirkende
Spanneinrichtung drehbar gelagert und mit einem Drehantrieb verbunden ist; sie bildet
also einen Spann-Drehkopf. Durch diesen Spann-Drehkopf ist
die Möglichkeit
gegeben, durch ein einziges Element sowohl zu spannen als auch die notwendige Drehbewegung
des Werkstücks zu realisieren.
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Der Druck der die Düsen des Luftkissentisches verlassenden Luft und
der vertikale Spanndruck sind derart aufeinander abgestimmt, daß auch im gespannten
Zustand des Werkstückes zwischen Werkstück und Tisch immer ein tragendes Luftkissen
vorhanden ist, wodurch das Werkstück, auf dem Luftkissen schwimmend und gleichzeitig
von dem Spann-Drehkopf festgehalten, die Vorschub- und/bzw. Drehbewegungen mit großer
Genauigkeit ausführen kann.
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In einer zweiten Ausführungsform dieser Maschine ist der Maschinentisch
als Kugelrollentisch ausgebildet.
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Er ist folglich in an sich bekannter Weise mit einer Vielzahl von
nach oben gerichteten Kugelelementen bestückt, welche beim Aufsetzen eines Werkstücks
-auf den Maschinentisch das Werkstück leicht verschiebbar tragen.
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Dieses optimale Spannen und Bewegen des Werkstückes auf dem Maschinentisch
im Rahmen der vorgeschlagenen Maschine ist praktisch bei jeder Art von Holzbearbeitungsmaschine
einsetzbar, insbesondere dort, wo komplexe Vorschubbewegungen gefordert werden.
Dabei kann die gesamte Maschine derart aufgebaut sein, daß der auf einem entsprechenden
Maschinenbett angeordnete Maschinentisch eine Modul-Bauweise erhält und die das
entsprechende Werkstück tragende Einheit ebenfalls modulartig konstruiert und direkt
an dem Maschinenbett befestigt werden kann. Somit besteht die Mög-
lichkeit,
eine ganze Palette von Holzbearbeitungsmaschinen anbieten zu können, die in wirtschaftlicher
Weise hergestellt bzw. bereitgestellt werden.
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Es ist nun Aufgabe der Erfindung, die vorgeschlagene Holzbearbeitungsmaschine
so weiterzubilden und hierfür zusätzlich Mittel zur Verfügung zu stellen, daß eine
Mehrzahl dieser Maschinen zu einer Fertigungsstraße zusammengestellt werden kann.
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In einer ersten Ausführungsform der vorgeschlagenen Maschine kann
hierfür der Luftkissentisch Teil eines an sich bekannten, die X- und Y-Vorschübe
ausführenden Kreuzsupportes sein. Der Spann-Drehkopf ist dabei über einen entsprechenden
Ständer oder Ausleger an dem Luftkissentisch befestigt.
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In einer zweiten Ausführungsform ist z.B. der Luftkissentisch direkt
auf dem feststehenden Maschinentisch vorgesehen. Auf diesem Maschinentisch oder
auch direkt an dem Maschinenbett ist ein insges#amt in X-Richtung verschiebbares
und quer zu dieser Richtung ausgerichtetes Portal angeordnet. An dem Portal bzw.
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dessen Querträger ist der Spann-Drehkopf in Y-Richtung verschiebbar
angebracht. Durch die Befestigung des Werkstückes auf dem ortsfesten, gleichzeitig
das notwendige Luftkissen liefernden Maschinentisch und durch die Realisierung der
Vorschubbewegungen über insgesamt an das eine Tischende zurückziehbare Bewegungselemente,
ist der Vorteil gegeben, daß der Maschinentisch zur Aufnahme und Abgabe des Werkstückes
voll zugänglich ist und somit eine genaue
Werkstückübergabe, insbesondere
bei Verkettung in einen automatischen Bearbeitungsablauf, erreicht wird. Eine besonders
hohe Genauigkeit der Vorschubbewegungen wird vorzugweise durch die Verwendung von
vorgespannten Rollenführungen, sowohl bei der Vorschubbewegung durch das Portal
in X-Richtung als auch des Spann-Drehkopfes auf dem Portal-Querträger in Y-Richtung,
erzielt.
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In einer weiteren, dritten Ausführungsform der zur Rede stehenden
Maschine ist der Luftkissentisch ebenfalls auf einem feststehenden Support oder
Maschinentisch vorgesehen. Der Spann-Drehkopf ist an einer um vertikale Achsen beweglichen
Drehachsen-Kombination befestigt. Diese Drehachsen-Kombination besteht aus einem
Arm, welcher an seinem einen äußeren Ende den Spann-Drehkopf trägt und mit seinem
anderen Ende schwenkbar an einem Schwenk-Ausleger befestigt ist.
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Der Schwenk-Ausleger ist seinerseits verschwenkbar an einer am Maschinentisch
oder Maschinenbett befestigten Säule oder dgl. vertikalen Tragelement angeordnet.
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Durch die Drehachsen-Kombination in Verbindung mit dem Spann-Drehkopf
ist die Möglichkeit gegeben, die gesamten, für die Bearbeitung des Werkstückes notwendigen
Vorschubbewegungen durch Kombination dreier Schwenk bzw. Drehbewegungen auf genaueste
Weise zu realisieren. Es ist des weiteren der Vorteil gegeben, daß sowohl sämtliche
Vorschubbewegungen als auch die Übernahme- und Weitergabebewegungen für den Zu-
und Abtransport des Werkstückes in konstruktiv einfacher und genauer Weise realisiert
werden. Es sind keine
linearen, relativ aufwendigen Führungs- und
Ausrichtungseinrichtungen notwendig. Des weiteren sind auch die während der Vorschub-
und Transportbewegungen anzutreibenden Teile bzw. Massen auf ein Minimum reduziert,
wodurch, abgesehen von der Materialeinsparung, auch eine Kraftersparnis erreicht
wird. Des weiteren können durch den Wegfall der linearen Führungen die Maschinentische
von miteinander verbundenen Maschinen derart nahe aneinander gerückt werden, daß
praktisch ein einziger langer Maschinentisch entsteht. Dabei kann durch die Drehachsen-Kombination
das Werkstück von Bearbeitungsstation zu Bearbeitungsstation im wesentlichen linear
ohne Zuhilfenahme weiterer zusätzlicher Mittel übernommen, transportiert und wieder
abgegeben werden. Es kann sogar auf die Zentrier-Anschläge im Maschinentisch verzichtet
werden, wenn vor der ersten Bearbeitungsstation eine Ausrichte- bzw. Zentrierstation
zum Bereitstellen des Werkstückes vorgesehen ist. In genau programmierter Weise
wird die Spann-Drehkopf-Drehachsen-Kombination das Werkstück erfassen und auf präzise
Weise weiterreichen.
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Durch die geschilderten Ausbildungen ist es erfindungsgemäß möglich,
diese Maschinen zu automatischen Fertigungsstraßen zusammenzustellen. Hierzu werden
mehrere Maschinen der gleichen Ausführungsform, die lediglich unterschiedliche Werkzeuge
aufweisen, nebeneinander angeordnet. Durch die Identität der aneinandergereihten
bzw. miteinander gekoppelten Maschinentische ist die einfachste Verbindung von Maschinen
zu Fertigungsstraßen möglich.
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Für die Anordnung von Maschinen mit Portal-Ausführung zu einer Fertigungsstraße
sind wegen den linearen Führungseinrichtungen für die Portale Übergabeeinheiten,
wie Linear- oder Schwenkeinheiten mit einfachen Spannköpfen, vorgesehen. Durch die
Übergabeeinheiten, deren Spannkopf eine ähnliche Ausführung wie die Spannteile des
Spann-Drehkopfes aufweisen, ist eine einfache und sehr genaue Überführung der Werkstücke
gewährleistet. Eine Nachzentrierung bzw.
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Ausrichtung des Werkstückes in einer nachfolgenden Station ist nicht
notwendig.
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Für die Zusammenstellung von Maschinen mit Drehachsen-Kombinations-Ausführung
zu einer Fertigungsstraße können die Maschinen mit ihren Tischen bzw. Betten direkt
aneinander gekoppelt werden. Hilfseinrichtungen zum Bewegen der Werkstücke zwischen
den Stationen sind nicht notwendig.
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Wie bereits beschrieben, kann mit Hilfe der Drehachsen-Kombination
das Werkstück im wesentlichen linear von Station zu Station weitergereicht werden.
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Der Erfindungsgegenstand wird nachstehend anhand der in der beigefügten
Zeichnung dargestellten Ausführungsform näher erläutert. Es zeigt: Fig. 1 eine Holzbearbeitungsmaschine
in Seitenansicht in erster Ausführungsform mit Portal, die mit anderen Maschinen
dieses Typs zu einer Fertigungsstraße zusammenstellbar ist,
Fig.
2 eine Draufsicht der Maschine nach Fig. 1, Fig. 3 eine Stirnansicht der Maschine
nach den Fig. 1 und 2, Fig. 4 eine Seitenansicht einer Maschine mit Drehachsen-Kombination,
die mit anderen Maschinen dieses Typs zu einer Fertigungsstraße zusammenstellbar
ist, Fig. 5 eine Draufsicht der Maschine nach Fig. 4, Fig. 6 eine schematische Darstellung
einer Verkettung von mehreren Maschinen der ersten Ausführungsform zu einer Fertigungsstraße,
und Fig. 7 eine schematische Darstellung einer Verkettung von mehreren Maschinen
der zweiten Ausführungsform zu einer automatischen Fertigungsstraße.
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Die Holzbearbeitungsmaschine, in dem in der Zeichnung dargestellten
Fall eine Bandsägemaschine, weist ein Maschinenbett 1 auf, auf welchem ein Maschinentisch
2 angeordnet ist. An der einen Schmalseite des Maschinenbettes 1 ist über einen
Ständer 3 das Werkzeug mit entsprechenden Halterungen, Führungen und Antrieb angeordnet.
Im Falle der dargestellten Bandsägemaschine ist das Werkzeug ein Sägeband 4, welches
über eine obere Rolle 5 und eine untere Rolle 6 und mit Hilfe einer Bandführung
7 vertikal geführt ist. Ein Antriebsmotor 8 und nicht dargestellte Übertragungselemente
dienen der Erzeugung der entsprechenden Arbeitsbewegung des Sägebands 4.
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Wie in Fig. 1 dargestellt, ist an der anderen Schmalseite der Maschine
ein Portal 9 angeordnet, welches auf am Maschinenbett 1 befindlichen Längsführungen
10, den Maschinentisch 2 umgreifend, in Längs-, also X-Richtung, verschiebbar geführt
ist. Das Portal 9 weist einen Querträger 11 auf, auf welchem ein Spann-Drehkopf
12 in Querrichtung, also Y-Richtung, verschiebbar gelagert ist.
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Der X-Vorschub wird mit Hilfe eines X- oder Längs-Vorschubantriebs
13 realisiert. Von einem mittig angeordneten Antriebsaggregat wird dabei über Zahnriemen
14 die Längs-Vorschubbewegung auf entsprechende, auf den Führungen 10 sich bewegende
Übertragungselemente weitergeleitet. Durch die Ausbildung der Führungen 10 als vorgespannte
Rollenführungen wird ein hohes Maß an Bewegungsgenauigkeit erreicht.
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Die Quer- oder Y-Bewegung bzw. -Vorschubbewegung wird mit Hilfe eines
Y- oder Quer-Vorschubantriebes 15 erhalten. Der Vorschubantrieb ist mit einer Vorschubspindel
16 verbunden, während zur genauen Führung des Spann-Drehkopfes 12 auf dem Querträger
11 vorgespannte Rollenführungen 17 vorgesehen sind.
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Der Spann-Drehkopf 12 weist an seiner Befestigungsseite eine Aufnahmeplatte
18 auf, welche über Lager 19 auf dem Querträger 11 abgestützt ist. Auf der Aufnahmeplatte
18 sind zwei Führungswellen 20 befestigt, auf welchen über Führungsbuchsen eine
Hubplatte 22 vertikal verschiebbar angeordnet ist. An der Aufnahmeplatte 18 ist
des weiteren ein Spannzylinder 23 befestigt, dessen Kolbenstange mit der Hubplatte
22 verbunden ist. Auf der Hubplatte 22 ist
senkrecht ausladend
ein Tragarm 24 befestigt, an dessen äußerem Ende ein Übersetzungsgetriebe ins Langsame
25 angeordnet ist. An der vertikal ausgerichteten Ausgangswelle dieses Getriebes
25 sind horizontal weisende Spannarme 26 vorgesehen, während auf die Eingangswelle
des Getriebes 25 über eine Riemenscheibe 27 ein Zahnriemen 28 wirkt. Der Zahnriemen
28 erhält seine Bewegung von einem mit einem Meßsystem 29 ausgestatteten Vorschubmotor
30, welcher auf dem Tragarm 24 oder der Hubplatte 22 befestigt sein kann. Die Spannarme
26 sind derart angebracht, daß sie im Winkel zueinander nach Bedarf einstellbar
sind.
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Der das Werkstück 31 tragende Maschinentisch 2 ist als Luftkissentisch
ausgebildet und weist dementsprechend eine Vielzahl von Düsen 32 auf, die in nicht
dargestellter Weise mit einem Druckluftsystem verbunden sind.
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Im Maschinentisch 2 sind des weiteren drei Anschläge 33 vorgesehen,
welche jeweils mit einem an der Tischunterseite befindlichen Zylinder 34 verbunden
sind.
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Bei Betrieb dieser Bandsägemaschine baut sich zwischen dem Maschinentisch
2 und dem auf diesem befindlichen Werkstück 31, dargestellt durch ein Paket von
übereinander geschichteten Holzplatten, durch die aus den Düsen 32 ausströmende
Druckluft ein Luftkissen aus, welches das Werkstück 31 vom Maschinentisch 2 etwas
anhebt. Ist das-Werkstück 31 über die aus dem Maschinentisch 2 vertikal nach oben
herausgefahrenen Anschläge 33 genau positioniert und der Spann-Dreh-
kopf
12 über die X- und Y-Vorschubeinrichtungen 13 bzw. 15 in die entsprechende Position
in bezug auf das Werkstück 31 gebracht worden, wird durch Betätigen des Spannzylinders
23 die Hubplatte 22 samt den darauf befindlichen Teilen abgesenkt, bis die Spannarme
26 mit vorbestimmtem Druck auf die obere Fläche des Werkstücks 31 einwirken. Spanndruck
und Luftkissen sind derart aufeinander abgestimmt, daß das Werkstück 31 praktisch
kontaktfrei auf dem Maschinentisch 2 bewegt werden kann. Nach der wie beschrieben
erfolgen Spannung des Werkstücks 31 werden die Anschläge 33 in das Innere des Maschinentisches
2 zurückgezcgen so daß das Werkstück 31 nunmehr frei nach Programm auf dem Maschinentisch
2 bewegt werden kann. Durch die über die Spannarme 26 übertragene Spannkraft wird
zwischen den Spannarmen 26 und dem Werkstück 31 als auch zwischen den einzelnen
dieses Werkstück bildenden, übereinander geschichteten Holzplatten ein Anpreßkontakt
erzeugt, welcher relativ hoch ist, so daß ohne weitere Befestigungsmittel über die
Spannarme 26 dieses ganze Paket von übereinander geschichteten Holzplatten genau
verschoben werden kann.
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In Fig. 4 und 5 ist eine Bandsägemaschine gemäß einer zweiten Ausführungsform
dargestellt. Diese Maschine umfaßt ebenfalls ein Maschinenbett 1, einen als Luftkissentisch
ausgebildeten Maschinentisch 2 und einen Werkzeugständer 3. Das Werkstück 31 wird
hier mit Hilfe einer Drehachsen-Kombination 35 bewegt. Die Drehachsen-Kombination
35 besteht im wesentlichen aus einer ersten, säulenförmigen, am Maschinenbett 1
befestigten Achse 36'#, an welcher ein Schwenkausleger
36 schwenkbar
angeordnet ist. Am ausladenden Ende des Schwenkauslegers 36 ist ein Schwenkarm 37
um eine ebenfalls vertikale Achse 38 schwenkbar angebracht.
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Am äußeren Ende dieses Armes ist schließlich ein Spann-Drehkopf 12
befestigt, an dessen äußerem Ende die Spannarme 26, wie bereits vorstehend beschrieben,
um eine vertikale Achse 39 bewegbar befestigt sind.
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Jeder der Achsen 36', 38, 39 ist ein Antrieb 40, 41 bzw. 30 zugeordnet.
Durch eine entsprechende, vorprogrammierte Steuerung der Antriebe 40, 41, 30 kann
eine derartige Vorschub-Kombination erhalten werden, daß praktisch jede beliebige
Vorschub-Geschwindigkeit und Richtung erzielt werden kann.
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In Fig. 6 ist die Verbindung von Maschinen der ersten Ausführungsform
mit Portal zu einer automatischen Fertigungsstraße dargestellt. Dieses Beispiel
zeigt die Verkettung dreier Maschinen mit unterschiedlichen Werkzeugen bzw. Werkzeugaufnahmen.
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Die erste Maschine weist eine Bandsäge 40 auf, und die zweite Maschine
Vertikalfräsen 41 und einen Bohrkopf 42, während die dritte Maschine mit Schleifwerkzeugen
43 ausgerüstet ist. Zwischen den Maschinen sind Übergabeeinheiten vorgesehen. So
ist zwischen den beiden in Linie angeordneten Maschinen eine lineare Übergabeeinheit
44, die eine Linearachse und einen Spannkopf aufweist, vorgesehen. Zwischen den
zwei zueinander versetzt angeordneten Maschinen ist eine Drehachsen-Übergabeeinheit
45, die eine Drehachse und einen Spannkopf aufweist, vorgesehen.
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Beim Zuführen des Werkstücks 31 zu der ersten Maschine, hier einer
Bandsägemaschine, wird das Werkstück auf dem Maschinentisch 2 in Anlage mit den
Anschlägen 33 gebracht. Hiernach wird das Werkstück 31 mit Hilfe des Spann-Drehkopfes
12 erfaßt, der Bandsäge in entsprechenden Vorschubbewequngen zugeführt und anschließend
in eine Übergabeposition 46 gebracht. Nach Rückzug des Spann-Drehkopfes 12 wird
das Werkstück 31 von dem Spannkopf der linearen Übergabeeinheit erfaßt und in eine
Übergabeposition 47 auf dem Tisch der zweiten Maschine abgesetzt. Von hier wird
über die Bewegungseinheiten, also Spann-Drehkopf und Portal, das Werkstück 31 übernommen,
dem Fräswerkzeug 41 und dem Bohrwerkzeug 42 zugeführt und nach der Bearbeitung durch
diese in einer Übergabeposition 48 abgesetzt. Mit Hilfe der Drehachsen-Übergabeeinheit
45 wird nunmehr das Werkstück 31 erfaßt und in die drift~ te Station bzw. auf den
Maschinentisch der dritten Maschine befördert. Die Übernahme und Vorschubbewegungen
für die entsprechende Bearbeitung und Weitergabe des Werkstückes 31 erfolgen dann
in entsprechender Weise von weiterer Maschine zu weiterer Maschine entlang der Fertigungsstraße.
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Fig. 7 zeigt das Zusammenwirken von Holzbearbeitungsmaschinen der
zweiten Ausführungsform zu einer Fertigungsstraße. Der Fertigungsstraße vorgelagert
ist ein Magazin 49, welches Zentrierungseinrichtungen aufweist, die das jeweilige
Werkstück 31 in genau ausgerichteter Position neben dem Tisch der ersten Maschine
bereitstellt. Die Drehachsen-Kombination, die bis zu der Übernahmeposition des Magazines
49 verschwenkt werden kann, übernimmt mit Hilfe ihres Spann-Drehkopfes 12 das Werkstück
31 und zieht bzw. verschiebt
dieses im wesentlichen linear auf
den Maschinentisch dieser ersten Bearbeitungseinheit. Nach ausgeführter Sägearbeit
an dem Werkstück 31 reicht die Drehachsen-Kombination der ersten Maschine das Werkstück
31 auf den angrenzenden Maschinentisch der zweiten Bearbeitungseinheit weiter. Hier
wird das Werkstück 31 von der Drehachsen-Kombination 35 der zweiten Maschine erfaßt
und den beiden Bearbeitungsaggregaten, nämlich den Fräsern 41 und dem Bohrkopf 42,
zur Bearbeitung mit entsprechend vorprogrammierten Vorschubbewegungen zugeführt.
Anschließend setzt die gleiche Drehachsen-Kombination das Werkstück 31 auf dem Maschinentisch
der nachfolgenden Maschine ab, wo es erfaßt und der nächsten Bearbeitung, nämlich
dem Schleifen zugeführt wird. So ist also zu ersehen, daß beim Zusammenwirken der
Holzbearbeitungsmaschinen mit Drehachsen-Kombination keine zusätzlichen Übergabeeinheiten
notwendig sind, so daß sich eine äußerst einfache Anordnung ergibt.
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