EP3162520B1 - Fügevorrichtung und verfahren zum vernageln von holzwerkstücken - Google Patents

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EP3162520B1
EP3162520B1 EP16195334.4A EP16195334A EP3162520B1 EP 3162520 B1 EP3162520 B1 EP 3162520B1 EP 16195334 A EP16195334 A EP 16195334A EP 3162520 B1 EP3162520 B1 EP 3162520B1
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EP
European Patent Office
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joining
feed
joining tool
transport unit
workpiece
Prior art date
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EP16195334.4A
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EP3162520A1 (de
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Markus Grossmann
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Individual
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Publication of EP3162520B1 publication Critical patent/EP3162520B1/de
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B27—WORKING OR PRESERVING WOOD OR SIMILAR MATERIAL; NAILING OR STAPLING MACHINES IN GENERAL
    • B27F—DOVETAILED WORK; TENONS; SLOTTING MACHINES FOR WOOD OR SIMILAR MATERIAL; NAILING OR STAPLING MACHINES
    • B27F7/00—Nailing or stapling; Nailed or stapled work
    • B27F7/006—Nailing or stapling machines provided with means for operating on discrete points
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B27—WORKING OR PRESERVING WOOD OR SIMILAR MATERIAL; NAILING OR STAPLING MACHINES IN GENERAL
    • B27M—WORKING OF WOOD NOT PROVIDED FOR IN SUBCLASSES B27B - B27L; MANUFACTURE OF SPECIFIC WOODEN ARTICLES
    • B27M3/00—Manufacture or reconditioning of specific semi-finished or finished articles
    • B27M3/0013—Manufacture or reconditioning of specific semi-finished or finished articles of composite or compound articles
    • B27M3/0073—Manufacture or reconditioning of specific semi-finished or finished articles of composite or compound articles characterised by nailing, stapling or screwing connections

Definitions

  • the invention relates to a joining device according to the preamble of patent claim 1 for the nailing of wooden workpieces, wherein the joining device at least two wood workpieces to be nailed are assigned and the joining device a workpieces transport device for carrying out a workpieces feed movement, a joining tool with at least one connecting element and a joining tool Transport device for carrying out a joining tool advancing movement, wherein the workpiece transport device has a holding device for holding the wood workpieces in an arrangement to be nailed. Furthermore, the invention relates to a method according to the preamble of patent claim 10 for the nailing of wooden workpieces to a component, in particular to a transport pallet.
  • Such a joining device and such a method for example, from the US 4,467,951 out.
  • a traverse equipped with firing devices drives over the inserted, loose wooden workpieces and nails them to the intended nail positions.
  • the wood pieces to be nailed are inserted into the production machine and transported by a reversible or all-round feed unit.
  • the nail positions are fixed, with the wood workpieces are transported to the respective nail position.
  • the feed stops and the nail process begins.
  • the nail process itself can take a few seconds.
  • a disadvantage of these two manufacturing principles are accordingly the travel time of the nailer to the different nail positions and / or the stop time of the feed transport of the workpieces to be nailed and nailer for nailing at the nail position.
  • the object of the invention is to improve the state of the art.
  • a joining device for the nailing of wooden workpieces, wherein the joining device at least two wood workpieces to be nailed are assigned and the joining device a workpiece transport means for carrying out a workpieces feed movement, a Joining tool having at least one connecting element and a joining tool transport device for performing a joining tool advancing movement, wherein the workpiece transport device has a holding device for holding the wood workpieces in an arrangement to be nailed, and the joining device has a synchronization device, so that in particular at an introduction of the at least a joining element by means of the joining tool in the wood workpieces for nailing to the component, the workpiece feed movement of the workpiece transport device and the joining tool feed movement of the joining tool transport device have a same feed direction and / or in each case a defined feed rate.
  • An essential idea of the invention is based in particular on the fact that the workpiece feed movement of the workpiece transport device and the joining tool advancing movement of the joining tool transport device are adjusted to one another by means of a synchronization device so that a stop procedure for joining the workpieces can be dispensed with.
  • the workpieces and / or the joining tool and / or the connecting element have no relative speed.
  • a “joining device” is in particular a device with which two or more solid bodies are connected (joined) with a geometrically determined shape.
  • the joining device in particular at least two workpieces are joined to form a component.
  • the joining device in particular creates a local cohesion between the previously separated workpieces at the joints and thus brings about a change in shape of the newly formed component.
  • a “joining” is, in particular, a production method with which at least two loose, arranged workpieces are connected to form a component.
  • the joining is in particular a nailing, screwing, welding, soldering and / or gluing.
  • the joining by means of a joining device takes place in particular by introducing a connecting element, such as screw, nail, rivet, and / or by welding, gluing and / or soldering at the joining position.
  • a "workpiece” is in particular a largely solid object which is processed.
  • at least two workpieces are joined to form a component.
  • a workpiece it can be For example, to act a log or a deck board for the production of a pallet.
  • a “component” is in particular a manufactured item, which is preferably used in a technical complex.
  • a component contributes to the function of a technical complex.
  • the component has in particular a defined geometric shape and is made by joining at least two workpieces.
  • a component is a transport pallet or a wooden box.
  • a "nailing” is in particular a joining, in which a nail is used as a connecting element.
  • a "work piece transporting device” is in particular a device for transporting the workpieces.
  • a workpiece transport device is in particular a conveyor belt, rails, roller conveyors or the like.
  • the workpiece transport device has a holding device, so that the loose workpieces to be joined are arranged in the geometry of the component to be joined.
  • a "workpiece feed movement” is in particular a movement of the workpiece in a feed direction.
  • the workpiece feed movement causes the workpieces to be continuously conveyed during the production process and, in particular, to be guided continuously along the joining tool.
  • the workpieces are moved by the workpiece feed movement into the work area introduced the joining tool.
  • the workpiece feed movement is realized in particular by means of the workpiece transport device.
  • a joining tool is a nailer.
  • a joining tool is, in particular, a mechanical, hydraulic or pneumatic nail device (also called compressed air nailer or nail gun).
  • a joining tool may in particular also be a bolt setting tool.
  • a “connecting element” is used in particular for joining at least two workpieces by the connecting element is introduced into the workpieces.
  • a connecting element is in particular a nail, a screw, a pin, a rivet, a wedge or the like.
  • a connecting element remains in particular in the finished component.
  • a “joining tool transport device” is in particular a device for transporting the joining tool.
  • the joining tool is in particular movable up and down and / or in the feed direction and / or counter to the feed direction.
  • a joining tool transporting device is, in particular, a movable cross-member, a movable transport rail or the like.
  • a "joining tool feed movement” is in particular a feed movement of the joining tool, which causes a change in position of the joining tool in particular to the workpieces to be joined.
  • the joining tool feed movement causes the joining tool to be brought close to the workpieces for joining or away from the workpieces.
  • a “holding device” is a device for positioning the workpieces in an assembly to be joined, without attaching them.
  • the holding device is arranged in particular on the workpiece transport device.
  • the workpieces to be joined are arranged in particular so that they correspond to the geometry of the component to be manufactured.
  • the holding device is in particular one or more clamps or clamps.
  • An "assembly to be joined” is in particular a geometric arrangement of at least two workpieces to be joined, so that this corresponds to the geometry of the manufactured component.
  • a “synchronization device” is in particular a device for synchronizing or adjusting the workpiece feed movement and the joining tool feed movement. By means of the synchronization device, a matching of the movements of the workpieces and the joining tool takes place manually and / or automatically.
  • a synchronization device is integrated in particular in the process control of a joining device and causes an automatic, continuous adjustment. For example, however, the adjustment can also be made manually using speed measuring devices for setting a same feed rate of the work piece transporting device and the joining tool transporting device.
  • the synchronization device can also be delocalized and / or used upstream of the actual production process.
  • “Insertion” is understood to mean, in particular, the hammering, shearing in and / or screwing in of a connecting element into at least two workpieces for joining these workpieces. After insertion, the connecting element is in particular completely or almost completely in the joined workpieces (component).
  • the "feed rate" is in particular the speed of the workpieces and / or the joining tool in the feed direction.
  • the "feed direction" is in particular the direction of advance of the workpieces and / or the workpiece transport device and / or the joining tool and / or the joining tool transport device.
  • the synchronization device has a mechanism synchronizing the workpiece transport device and the joining tool transport device, in particular gear, and / or synchronizing electronics with at least one associated sensor.
  • a “sensor” is in particular a technical component which quantitatively records certain physical properties.
  • a sensor may in particular be a speedometer, an optical sensor and / or a distance sensor.
  • a constant feed rate of the workpiece transport device can be adjusted by means of the synchronization device.
  • the relative movement between the workpiece transport device and the joining tool transport device is easier to adjust.
  • the manufacturing and joining process can be made uniform.
  • the workpiece transport device has a circumferential feed drive.
  • a "feed drive” is in particular a drive which is responsible for the feed movement of the workpieces in the workpiece transport device.
  • the feed drive may in particular have different engines and / or transmissions.
  • the feed drive in particular has a synchronous motor.
  • the feed drive can also have a stepper motor, asynchronous motor, linear motor and / or torque motor.
  • An all-round feed drive has, in particular, a stable and synchronous rotational movement, which is converted, for example by means of threaded spindles or toothed racks of a transmission, into a linear feed movement. This can also be done by means of chains.
  • a variable feed direction and / or feed rate of the joining tool transport device is or are adjustable by the synchronization device free from the introduction of at least one connecting element.
  • the Joining tool transport device are moved independently of the workpiece transport device.
  • the joining tool transport device has a reversing feed drive or a circumferential feed drive.
  • the joining tool can be set in motion starting from a starting position when the workpieces to be joined are moved into the working area of the joining tool.
  • the movements of the workpieces and the joining tool are synchronized by means of the synchronization device and the synchronous drive is maintained until completion of the joining process.
  • the joining tool can move at a higher speed back to the starting position, in order subsequently to carry out the next joining operation.
  • the synchronization of the movements of the workpieces and the joining tool can be limited to the working area of the joining tool, so that further manufacturing steps upstream of the joining and / or can be followed.
  • a "reversing feed drive” is an above-defined feed drive in which the feed direction is reversible.
  • the joining tool transport device has, as an alternative or in addition to the feed drive, a further drive, so that a further direction of movement, in particular orthogonal to the feed direction, can be carried out.
  • the joining tool has an angle adjusting device, so that the connecting element can be introduced into the workpieces at a defined angle.
  • the joining tool-transporting device can also during the synchronization for joining with a Move higher, for example, twice the speed in relation to the workpiece conveyor.
  • a connecting element which is introduced at an oblique angle into the workpieces, for example, due to the higher speed of the joining tool transport device as soon as it hits the workpieces are introduced by the remaining momentum just in the workpieces. Consequently, a further cycle time optimization and a faster joining can be realized by interaction of the synchronization device and the angle adjustment.
  • An “angle adjustment device” is a device which sets a defined angle of the connecting element for introduction into the workpieces.
  • An angle adjustment device in particular allows a rotation of an outlet opening for the connecting element or the entire joining tool.
  • An angle adjustment device may in particular have a control gear.
  • the joining tool has a magazine with a plurality of connecting elements.
  • a "magazine” is in particular a container on the or of the joining tool, in which stores a plurality of fasteners, from which these successively from the joining tool yourself fed and joined.
  • the individual connecting elements are in particular connected in connecting strips within the magazine.
  • a method for nailing wood workpieces is provided to a component in which both the workpieces to be joined and the joining tool to be moved continuously, without having to be interrupted for the joining itself, these movements.
  • the method allows a shortening of the production time and a higher discharge rate of the component.
  • inventive method enables a stop-free joining and thus an uninterrupted, continuous production of components.
  • a nailing machine 101 has in conveyor belt 111 and a movable traverse 121. On the conveyor belt 111 workpiece holders 105 are arranged.
  • the conveyor belt 111 has a circular feed drive (not shown) in the feed direction 113 and a feed speed of 0.5 m / s.
  • a nailer 103 is arranged with a corresponding magazine on nails 109.
  • the traverse 121 has a reversing feed drive and other motors and drives (not shown), so that the traverse 121 freely movable and at different speeds both in Feed direction 113 and counter to the feed direction 113 can be moved.
  • the nailing machine 101 performs the following operations for producing a transport pallet 108:
  • wooden parts 107 are inserted according to the transport pallet 108 to be manufactured and fixed by appropriate brackets in the arrangement to be joined.
  • the workpiece holder 105 with the fixed wood parts 107 is moved by means of the conveyor belt 111 in the feed direction 113.
  • the nail device 103 also starts by means of the traverse 121 with an advancing movement in the feed direction 113 and thereby lowers to approach the wood parts 107 to be nailed.
  • the advancing movement of the nailer 103 is adjusted by means of a synchronization device, not shown, marks on the workpiece holder 105 and the nailer 10 and sensors to the feed movement of the conveyor belt 111 so that they move synchronously.
  • a nail 109 is hydraulically introduced into the wood parts 107 within 1s by means of the nailer 103.
  • the nail device 103 and the conveyor belt 111 the same feed direction 113 at the same feed rate of 0.5 m / s, so that the relative speed between the nail device 103 and the workpieces 107 in the workpiece holder 105 of the conveyor belt 111 is zero.
  • the nailing device 103 moves by means of the traverse 121 at a higher speed orthogonal to the feed direction 113 (in the image plane) to set a second nail 109 in the same cover board 107. Also in the second nail, the nail device 103 and the wood parts 107 in the workpiece holder 105 again the same feed direction 113 and the same feed rate.
  • the nail device 103 is slightly raised by means of the traverse 121 and accelerated in the direction of feed 113 until reaching the next nail position.
  • the nail device 103 has a speed twice as high as the conveyor belt 111. Due to a not shown adjusting the nail 109 leaves the nailer 103 this time at an angle of 45 ° to the vertical of the nailer 103. Due to the higher speed of the nailer 103, the nail 109 when hitting the wood parts 107 is further accelerated and thereby despite the angle of incidence perpendicular introduced into the wooden parts 107 at the third position 117.
  • the nail device 103 is raised by means of the traverse 121 and a fourth position 118 as an intermediate position in a direction of the first position (start position) 115 spent.
  • the nailing operation can be restarted to nailing the next delivered from the feed direction 113 wood parts 107 in a next workpiece holder 105. Consequently, a nailing machine 101 is provided, in which the nailing process is carried out with continuous movement of the wood components 107 to be nailed and the nailing device 103. Thus, a short manufacturing time of the transport pallet 108 with a high discharge rate is made possible.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Fügevorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 zum Vernageln von Holzwerkstücken, wobei der Fügevorrichtung mindestens zwei zu vernagelnde Holzwerkstücke zuordenbar sind und die Fügevorrichtung eine Werkstücke-Transporteinrichtung zum Ausführen einer Werkstücke-Vorschubbewegung, ein Fügewerkzeug mit mindestens einem Verbindungselement und eine Fügewerkzeug-Transporteinrichtung zum Ausführen einer Fügewerkzeug-Vorschubbewegung aufweist, wobei die Werkstücke-Transporteinrichtung eine Halteeinrichtung zum Halten der Holzwerkstücke in eine zu vernagelnde Anordnung aufweist. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 10 zum Vernageln von Holzwerkstücken zu einem Bauteil, insbesondere zu einer Transportpalette.
  • Eine derartige Fügevorrichtung und ein derartiges Verfahren gehen beispielsweise aus der US 4 467 951 A hervor.
  • Bei der Herstellung von Bauteilen, welche aus mehreren Werkstücken gefügt werden, gibt es üblicherweise zwei Fertigungsprinzipien. Diese werden beispielsweise bei der Herstellung von vernagelten Holzprodukten, wie Paletten, Kisten und deren Teilkomponenten, aus einzelnen Holzwerkstücken, wie zum Beispiel Brettern, Blöcken oder Leisten, angewandt.
  • Nach dem ersten Fertigungsprinzip werden die zu vernagelnden Holzwerkstücke in eine Fertigungsmaschine fest eingelegt und verbleiben an dieser Position während des Vernagelns. Zum Vernageln fährt eine mit Schussgeräten (Druckluft-Nagelgeräten) bestückte Traverse über die eingelegten, losen Holzwerkstücke und vernagelt diese an den vorgesehenen Nagelpositionen.
  • Nach dem zweiten Fertigungsprinzip werden Nagelanlagen mit Nagelmaschinen betrieben, wobei die zu vernagelnden Holzwerkstücke in die Fertigungsmaschine eingelegt und durch eine reversible oder rundumlaufende Vorschubeinheit transportiert werden. Bei diesem Fertigungsprozess sind die Nagelpositionen fest vorgegeben, wobei die Holzwerkstücke zu der jeweils entsprechenden Nagelposition transportiert werden. Sobald die Holzwerkstücke diese Nagelposition erreicht haben, stoppt der Vorschub und der Nagelprozess beginnt. Der Nagelprozess selbst kann einige Sekunden dauern.
  • Nachteilig bei diesen beiden Fertigungsprinzipien sind entsprechend die Fahrtzeit des Nagelgeräts zu den verschiedenen Nagelpositionen und/oder die Stoppzeit des Vorschubtransportes der zu vernagelnden Werkstücke und des Nagelgeräts für das Nageln an der Nagelposition.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, den Stand der Technik zu verbessern.
  • Gelöst wird die Aufgabe durch eine Fügevorrichtung gemäß dem Patentanspruch 1 zum Vernageln von Holzwerkstücken, wobei der Fügevorrichtung mindestens zwei zu vernagelnde Holzwerkstücke zuordenbar sind und die Fügevorrichtung eine Werkstücke-Transporteinrichtung zum Ausführen einer Werkstücke-Vorschubbewegung, ein Fügewerkzeug mit mindestens einem Verbindungselement und eine Fügewerkzeug-Transporteinrichtung zum Ausführen einer Fügewerkzeug-Vorschubbewegung aufweist, wobei die Werkstücke-Transporteinrichtung eine Halteeinrichtung zum Halten der Holzwerkstücke in einer zu vernagelnde Anordnung aufweist, und die Fügevorrichtung eine Synchronisationseinrichtung aufweist, sodass insbesondere bei einem Einbringen des mindestens einem Verbindungselementes mittels des Fügewerkzeugs in die Holzwerkstücke zum Vernageln zu dem Bauteil die Werkstücke-Vorschubbewegung der Werkstücke-Transporteinrichtung und die Fügewerkzeug-Vorschubbewegung der Fügewerkzeug-Transporteinrichtung eine gleiche Vorschubrichtung und/oder jeweils eine definierte Vorschubgeschwindigkeit aufweisen.
  • Somit entfällt das Stoppen der Werkstücke-Vorschubbewegung und/oder der Fügewerkzeug-Vorschubbewegung während der Fertigung. Dadurch wird der Fügevorgang schneller ausgeführt, die Fertigungszeit verkürzt und die Ausbringrate an Bauteilen kann erhöht werden.
  • Folglich wird eine Taktzeitoptimierung mittels der Fügevorrichtung realisiert.
  • Ein wesentlicher Gedanke der Erfindung beruht insbesondere darauf, dass mittels einer Synchronisationseinrichtung die Werkstücke-Vorschubbewegung der Werkstücke-Transporteinrichtung und die Fügewerkzeug-Vorschubbewegung der Fügewerkzeug-Transporteinrichtung so aneinander angeglichen werden, dass auf einen Stoppvorgang zum Fügen der Werkstücke verzichtet werden kann.
  • An der Nagelposition weisen die Werkstücke und/oder das Fügewerkzeug und/oder das Verbindungelement keine relative Geschwindigkeit auf.
    • Folgendes Begriffliche sei erläutert:
  • Eine "Fügevorrichtung" ist insbesondere eine Vorrichtung, mit welcher zwei oder mehrere feste Körper mit geometrisch bestimmter Gestalt verbunden (gefügt) werden. Mittels der Fügevorrichtung werden insbesondere mindestens zwei Werkstücke zu einem Bauteil gefügt. Die Fügevorrichtung schafft insbesondere einen lokalen Zusammenhalt zwischen den zuvor getrennten Werkstücken an den Fügestellen und führt somit eine Formänderung des neu entstandenen Bauteils herbei.
  • Ein "Fügen" ist insbesondere ein Fertigungsverfahren, mit welchem mindestens zwei lose, angeordnete Werkstücke zu einem Bauteil verbunden werden. Das Fügen ist insbesondere ein Nageln, Schrauben, Schweißen, Löten und/oder Kleben. Das Fügen mittels einer Fügevorrichtung erfolgt insbesondere durch Einbringen eines Verbindungselementes, wie beispielsweise Schraube, Nagel, Niete, und/oder durch Schweißen, Kleben und/oder Löten an der Fügeposition.
  • Bei einem "Werkstück" handelt es sich insbesondere um einen weitgehend festen Gegenstand, welcher bearbeitet wird. Insbesondere werden mindestens zwei Werkstücke zu einem Bauteil gefügt. Bei einem Werkstück kann es sich beispielsweise um eine Klotz oder ein Deckbrett für die Fertigung einer Palette handeln.
  • Ein "Bauteil" ist insbesondere ein gefertigtes Einzelteil, welches bevorzugt in einem technischen Komplex eingesetzt wird. Insbesondere trägt ein Bauteil zur Funktion eines technischen Komplexes bei. Das Bauteil weist insbesondere eine definierte geometrische Gestalt auf und ist durch Fügen aus mindestens zwei Werkstücken gefertigt. Beispielsweise handelt es sich bei einem Bauteil um eine Transportpalette oder eine Holzkiste.
  • Ein "Vernageln" (oder auch Nageln) ist insbesondere ein Fügen, bei dem als Verbindungselement ein Nagel verwendet wird.
  • Eine "Werkstücke-Transporteinrichtung" ist insbesondere eine Einrichtung zum Transport der Werkstücke. Bei einer Werkstücke-Transporteinrichtung handelt es sich insbesondere um ein Förderband, Laufschienen, Rollenbahnen oder ähnliches. Die Werkstücke-Transporteinrichtung weist insbesondere eine Halteeinrichtung auf, sodass die losen, zu fügenden Werkstücke in die zu fügende Geometrie des Bauteils angeordnet sind.
  • Eine "Werkstücke-Vorschubbewegung" ist insbesondere eine Bewegung des Werkstückes in eine Vorschubrichtung. Die Werkstücke-Vorschubbewegung bewirkt insbesondere, dass die Werkstücke kontinuierlich während des Fertigungsprozesses gefördert und insbesondere kontinuierlich am Fügewerkzeug entlanggeführt werden. Insbesondere werden die Werkstücke durch die Werkstücke-Vorschubbewegung in den Arbeitsbereich des Fügewerkzeuges eingebracht. Die Werkstücke-Vorschubbewegung wird insbesondere mittels der Werkstücke-Transporteinrichtung realisiert.
  • Bei einem Fügewerkzeug handelt es sich um ein Nagelgerät. Bei einem Fügewerkzeug handelt es sich insbesondere um ein mechanisches, hydraulisches oder pneumatisches Nagelgerät (auch Druckluftnagler oder Nagelpistole genannt). Bei einem Fügewerkzeug kann es sich insbesondere auch um ein Bolzensetzgerät handeln.
  • Ein "Verbindungselement" dient insbesondere zum Fügen von mindestens zwei Werkstücken, indem das Verbindungselement in die Werkstücke eingebracht wird. Bei einem Verbindungselement handelt es sich insbesondere um einen Nagel, eine Schraube, einen Stift, eine Niete, einen Keil oder ähnliches. Ein Verbindungselement verbleibt insbesondere im gefertigten Bauteil.
  • Eine "Fügewerkzeug-Transporteinrichtung" ist insbesondere eine Einrichtung zum Transport des Fügewerkzeugs. Mittels der Transporteinrichtung ist das Fügewerkzeug insbesondere auf und ab und/oder in Vorschubrichtung und/oder entgegen der Vorschubrichtung bewegbar. Bei einer Fügewerkzeug-Transporteinrichtung handelt es sich insbesondere um eine bewegliche Traverse, eine bewegliche Transportschiene oder ähnliches.
  • Eine "Fügewerkzeug-Vorschubbewegung" ist insbesondere eine Vorschubbewegung des Fügewerkzeuges, welches eine Lageveränderung des Fügewerkzeuges insbesondere zu den zu fügenden Werkstücken bewirkt. Die Fügewerkzeug-Vorschubbewegung bewirkt insbesondere, dass das Fügewerkzeug zum Fügen an die Werkstücke heran- oder von den Werkstücken weggeführt wird.
  • Eine "Halteeinrichtung" ist eine Einrichtung zum Positionieren der Werkstücke in eine zu fügende Anordnung, ohne diese zu befestigen. Die Halteeinrichtung ist insbesondere an der Werkstücke-Transporteinrichtung angeordnet. Mittels der Halteeinrichtung werden die zu fügenden Werkstücke insbesondere so angeordnet, dass diese der Geometrie des zu fertigenden Bauteils entsprechen. Bei der Halteeinrichtung handelt es sich insbesondere um eine oder mehrere Klemmen oder Zwingen.
  • Eine "zu fügende Anordnung" ist insbesondere eine geometrische Anordnung von mindestens zwei zu fügenden Werkstücken, sodass diese der Geometrie des gefertigten Bauteils entspricht.
  • Eine "Synchronisationseinrichtung" ist insbesondere eine Einrichtung zum zeitlichen Abgleichen oder Einstellen der Werkstücke-Vorschubbewegung und der Fügewerkzeug-Vorschubbewegung. Mittels der Synchronisationseinrichtung findet ein Abgleichen der Bewegungen der Werkstücke und des Fügewerkzeuges manuell und/oder automatisch statt. Eine Synchronisationseinrichtung ist insbesondere in die Prozesssteuerung einer Fügeeinrichtung integriert und bewirkt einen automatischen, kontinuierlichen Abgleich. Beispielsweise kann der Abgleich aber auch manuell unter Verwendung von Geschwindigkeitsmessgeräten zum Einstellen einer gleichen Vorschubgeschwindigkeit der Werkstücke-Transporteinrichtung und der Fügewerkzeug-Transporteinrichtung erfolgen. Insbesondere kann die Synchronisationseinrichtung auch delokalisiert und/oder vorgeschaltet zum eigentlichen Fertigungsvorgang eingesetzt werden.
  • Unter "Einbringen" wird insbesondere das Einschlagen, Einschießen und/oder Einschrauben eines Verbindungselementes in mindestens zwei Werkstücke zum Verbinden dieser Werkstücke verstanden. Nach dem Einbringen befindet sich das Verbindungselement insbesondere vollständig oder fast vollständig in den gefügten Werkstücken (Bauteil).
  • Die "Vorschubgeschwindigkeit" ist insbesondere die Geschwindigkeit der Werkstücke und/oder des Fügewerkzeuges in Vorschubrichtung.
  • Die "Vorschubrichtung" ist insbesondere die Richtung des Vorschubes der Werkstücke und/oder der Werkstücke-Transporteinrichtung und/oder des Fügewerkzeuges und/oder der Fügewerkzeug-Transporteinrichtung.
  • In einer weiteren Ausführungsform der Fügevorrichtung weist die Synchronisationseinrichtung eine die Werkstücke-Transporteinrichtung und die Fügewerkzeug-Transporteinrichtung synchronisierende Mechanik, insbesondere Getriebe, und/oder synchronisierende Elektronik mit mindestens einem zugeordneten Sensor auf.
  • Dadurch ist ein automatisches Synchronisieren der Werkstücke-Vorschubbewegung und der Fügewerkzeug-Vorschubbewegung möglich und die Taktzeitoptimierung kann weiter verbessert werden.
  • Ein "Sensor" ist insbesondere ein technisches Bauteil, welches bestimmte physikalische Eigenschaften quantitativ erfasst. Bei einem Sensor kann es sich insbesondere um einen Geschwindigkeitsmesser, einen optischen Sensor und/oder um einen Abstandsensor handeln.
  • Um die Automatisation und/oder Synchronisation zu vereinfachen und eine Fertigung des Bauteils in hoher Stückzahl zu ermöglichen, ist mittels der Synchronisationseinrichtung eine konstante Vorschubgeschwindigkeit der Werkstücke-Transporteinrichtung einstellbar.
  • Somit ist die Relativbewegung zwischen der Werkstücke-Transporteinrichtung und der Fügewerkzeug-Transporteinrichtung einfacher einstellbar. Gleichzeitig kann dadurch der Fertigungs- und Fügevorgang vergleichmäßigt werden.
  • In einer weiteren Ausführungsform der Fügevorrichtung weist die Werkstücke-Transporteinrichtung einen rundumlaufenden Vorschubantrieb auf.
  • Somit kann ein gleichmäßiger und unterbrechungsfreier Transport einer Vielzahl von jeweils zu fügenden Werkstücken hintereinander erfolgen und dadurch die Stückzahl der gefertigten Bauteile weiter erhöht werden.
  • Ein "Vorschubantrieb" ist insbesondere ein Antrieb, welcher bei der Werkstücke-Transporteinrichtung für die Vorschubbewegung der Werkstücke verantwortlich ist. Der Vorschubantrieb kann insbesondere unterschiedliche Motoren und/oder Getriebe aufweisen. Für eine konstante Vorschubgeschwindigkeit weist der Vorschubantrieb insbesondere einen Synchronmotor auf. Der Vorschubantrieb kann insbesondere aber auch einen Schrittmotor, Asynchronmotor, Linearmotor und/oder Torquemotor aufweisen. Ein rundumlaufender Vorschubantrieb weist insbesondere eine beständige und gleichlaufende Rotationsbewegung auf, welche beispielsweise mittels Gewindespindeln oder Zahnstangen eines Getriebes in eine lineare Vorschubbewegung umgewandelt wird. Dies kann auch mittels Ketten erfolgen.
  • Um eine schnellere und/oder freie Beweglichkeit des Fügewerkzeuges außerhalb des Fügeprozesses zu ermöglichen, ist oder sind mittels der Synchronisationseinrichtung eine veränderbare Vorschubrichtung und/oder Vorschubgeschwindigkeit der Fügewerkzeug-Transporteinrichtung frei von dem Einbringen des mindestens einem Verbindungselementes einstellbar.
  • Somit kann außerhalb des eigentlichen Fügens, wenn die Relativbewegung der zu fügenden Werkstücke und des Fügewerkzeuges zueinander nicht relevant ist, die Fügewerkzeug-Transporteinrichtung unabhängig von der Werkstücke-Transporteinrichtung bewegt werden.
  • In einer weiteren Ausführungsform der Fügevorrichtung weist die Fügewerkzeug-Transporteinrichtung einen reversierenden Vorschubantrieb oder einen rundumlaufenden Vorschubantrieb auf.
  • Somit ist aufgrund des reversierenden Vorschubantriebs auch eine Bewegung der Fügewerkzeug-Transporteinrichtung entgegen der Vorschubrichtung möglich.
  • Folglich kann das Fügewerkzeug ausgehend von einer Startposition in Bewegung gesetzt werden, wenn die zu fügenden Werkstücke in den Arbeitsbereich des Fügewerkzeuges bewegt werden. Im Arbeitsbereich des Fügewerkzeuges werden die Bewegungen der Werkstücke und des Fügewerkzeuges mittels der Synchronisationseinrichtung synchronisiert und die Synchronfahrt wird bis zum Abschluss des Fügevorganges aufrechterhalten. Anschließend kann sich das Fügewerkzeug mit höherer Geschwindigkeit zurück zur Startposition bewegen, um anschließend den nächsten Fügevorgang durchzuführen.
  • Folglich kann das Synchronisieren der Bewegungen der Werkstücke und des Fügewerkzeuges auf den Arbeitsbereich des Fügewerkzeuges beschränkt werden, sodass weitere Fertigungsschritte dem Fügen vor- und/oder nachgeschaltet werden können.
  • Ein "reversierender Vorschubantrieb" ist ein oben definierter Vorschubantrieb, bei dem die Vorschubrichtung umkehrbar ist.
  • Um nach dem Fügen in kürzester Zeit eine weitere Fügeposition anzufahren, weist die Fügewerkzeug-Transporteinrichtung alternativ oder ergänzend zum Vorschubantrieb einen weiteren Antrieb auf, sodass eine weitere Bewegungsrichtung, insbesondere orthogonal zur Vorschubrichtung, ausführbar ist.
  • Somit können in orthogonaler Richtung zur Vorschubrichtung in kürzester Zeit mehrere Fügepositionen angefahren und in kürzester Zeit mehrere Fügevorgänge durchgeführt werden. Beispielsweise kann entlang eines Deckbrettes einer zu fertigenden Palette, welches senkrecht zur Vorschubrichtung ausgerichtet ist, hintereinander mehrere Nägel in dieses Deckbrett eingebracht werden.
  • Zudem kann auch eine Aufwärts- und/oder Abwärtsbewegung des Fügewerkzeuges und/oder der gesamten Fügewerkzeug-Transporteinrichtung für ein Annähern an die zu fügenden Werkstücke und ein Entfernen von den gefügten Werkstücken realisiert werden.
  • In einer weiteren Ausführungsform weist das Fügewerkzeug eine Winkelverstelleinrichtung auf, sodass das Verbindungselement in einem definierten Winkel in die Werkstücke einbringbar ist.
  • Damit kann sich die Fügewerkzeug-Transporteinrichtung auch während des Synchronisierens zum Fügen mit einer höheren, beispielsweise doppelten Geschwindigkeit im Verhältnis zur Werkstücke-Transporteinrichtung bewegen. Ein Verbindungselement, welches unter einem schrägen Winkel in die Werkstücke eingebracht wird, kann beispielsweise aufgrund der höheren Geschwindigkeit der Fügewerkzeug-Transporteinrichtung sobald es auf die Werkstücke trifft durch die verbleibende Bewegungsenergie gerade in die Werkstücke eingebracht werden. Folglich kann durch Zusammenwirken der Synchronisationseinrichtung und der Winkelverstelleinrichtung eine weitere Taktzeitoptimierung und ein schnelleres Fügen realisiert werden.
  • Eine "Winkelverstelleinrichtung" ist eine Einrichtung, welche einen definierten Winkel des Verbindungselementes zum Einbringen in die Werkstücke einstellt. Eine Winkelverstelleinrichtung ermöglicht insbesondere eine Rotation einer Auslassöffnung für das Verbindungselement oder des gesamten Fügewerkzeuges. Eine Winkelverstelleinrichtung kann insbesondere ein Stellgetriebe aufweisen.
  • Um mehrere Fügevorgänge ohne Unterbrechung durchzuführen, weist das Fügewerkzeug ein Magazin mit mehreren Verbindungselementen auf.
  • Dadurch erhöht sich die Standzeit des Fügewerkzeuges und verringert sich die Zeit für das Nachfüllen von Verbindungselementen im Fügewerkzeug.
  • Ein "Magazin" ist insbesondere ein Behälter an dem oder des Fügewerkzeug, in dem mehrere Verbindungselemente aufbewahrt, aus dem diese nacheinander vom Fügewerkzeug selbst eingezogen und gefügt werden. Um ein automatisiertes Fügen zu ermöglichen, sind die einzelnen Verbindungselemente insbesondere in Verbindungsstreifen innerhalb des Magazins verbunden.
  • In einem weiteren Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe gelöst durch ein Verfahren gemäß Anspruch 10 zum Vernageln von Holzwerkstücken zu einem Bauteil, insbesondere zu einer Transportpalette, mittels einer zuvor beschriebenen Fügevorrichtung mit folgenden Schritten:
    • Positionieren von mindestens zwei Holzwerkstücken mittels der Halteeinrichtung der Werkstücke-Transporteinrichtung,
    • Vorschubbewegen der Holzwerkstücke in der Halteeinrichtung mittels der Werkstücke-Transporteinrichtung,
    • Vorschubbewegen des Fügewerkzeug von einer Startposition mittels der Fügewerkzeug-Transporteinrichtung,
    • Synchronisieren der Werkstücke-Vorschubbewegung der Werkstücke-Transporteinrichtung und der Fügewerkzeug-Vorschubbewegung der Fügewerkzeug-Transporteinrichtung mittels der Synchronisationseinrichtung und
    • Einbringen des Verbindungselementes mittels des Fügewerkzeuges in die Holzwerkstücke und Fügen zu dem Bauteil und/oder
    • Bewegen des Fügewerkzeuges zurück zu der Startposition.
  • Somit wird ein Verfahren zum Vernageln von Holzwerkstücken zu einem Bauteil bereitgestellt, bei dem sowohl die zu fügenden Werkstücke als auch das Fügewerkzeug kontinuierlich bewegt werden, ohne dass für das Fügen selbst diese Bewegungen unterbrochen werden müssen. Dadurch erlaubt das Verfahren eine Verkürzung der Fertigungszeit und eine höhere Ausbringrate des Bauteils.
  • Es ist insbesondere vorteilhat, dass das erfinderische Verfahren ein stoppfreies Fügen und damit eine unterbrechungsfreie, kontinuierliche Fertigung von Bauteilen ermöglicht.
  • Im Weiteren wird die Erfindung anhand von einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigt
    • Figur 1
    eine stark schematische Schnittdarstellung einer Nagelmaschine.
  • Eine Nagelmaschine 101 weist in Förderband 111 und eine bewegliche Traverse 121 auf. An dem Förderband 111 sind Werkstückeaufnahmen 105 angeordnet. Das Förderband 111 weist einen nicht gezeigten rundumlaufenden Vorschubantrieb in Vorschubrichtung 113 und eine Vorschubgeschwindigkeit von 0,5m/s auf.
  • An der beweglichen Traverse 121 ist ein Nagelgerät 103 mit einem entsprechenden Magazin an Nägeln 109 angeordnet. Die Traverse 121 weist einen reversierenden Vorschubantrieb und weitere Motoren und Antriebe auf (nicht gezeigt), sodass die Traverse 121 frei beweglich und mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten sowohl in Vorschubrichtung 113 als auch entgegen der Vorschubrichtung 113 verfahren werden kann.
  • Mit der Nagelmaschine 101 werden folgende Arbeitsvorgänge zur Fertigung einer Transportpalette 108 durchgeführt:
    In die Werkstückeaufnahme 105 werden Holzteile 107 entsprechend der zu fertigenden Transportpalette 108 eingelegt und durch entsprechende Klammern in die zu fügende Anordnung fixiert. Die Werkstückeaufnahme 105 mit den fixierten Holzteilen 107 wird mittels des Förderbandes 111 in Vorschubrichtung 113 bewegt. An der ersten Position (Startposition) 115 startet das Nagelgerät 103 mittels der Traverse 121 gleichfalls mit einer Vorschubbewegung in Vorschubrichtung 113 und senkt sich dabei ab, um sich den zu vernagelnden Holzteilen 107 anzunähern. Hierbei wird die Vorschubbewegung des Nagelgerätes 103 mittels einer nicht gezeigten Synchronisationseinrichtung, nicht gezeigten Markierungen an der Werkstückeaufnahme 105 und dem Nagelgerät 10 und Sensoren an die Vorschubbewegung des Förderbandes 111 angeglichen, sodass diese sich synchron bewegen.
  • Bei Erreichen der zweiten Position 116 wird mittels des Nagelgerätes 103 ein Nagel 109 hydraulisch in die Holzteile 107 innerhalb von 1s eingebracht. Dabei weisen das Nagelgerät 103 und das Förderband 111 die gleiche Vorschubrichtung 113 mit gleicher Vorschubgeschwindigkeit von 0,5m/s auf, sodass die Relativgeschwindigkeit zwischen dem Nagelgerät 103 und den Werkstücken 107 in der Werkstückeaufnahme 105 des Förderbandes 111 Null ist.
  • Nach dem ersten Nagelvorgang verschiebt sich das Nagelgerät 103 mittels der Traverse 121 mit höher Geschwindigkeit orthogonal zur Vorschubrichtung 113 (in die Bildebene), um einen zweiten Nagel 109 in dasselbe Deckbrett 107 zu setzen. Auch beim zweiten Nagelvorgang weisen das Nagelgerät 103 und die Holzteile 107 in der Werkstückeaufnahme 105 wieder die gleiche Vorschubrichtung 113 und die gleiche Vorschubgeschwindigkeit auf.
  • Um weitere Holzteile 107 zu vernageln, wird das Nagelgerät 103 mittels der Traverse 121 leicht angehoben und beschleunigt in Vorschubrichtung 113 bis zum Erreichen der nächsten Nagelposition. Bei dieser Nagelposition weist das Nagelgerät 103 eine doppelt so hohe Geschwindigkeit wie das Förderband 111 auf. Aufgrund eines nicht gezeigten Stellgetriebes verlässt der Nagel 109 das Nagelgerät 103 diesmal unter einem Auftreffwinkel von 45° zur Senkrechten des Nagelgeräts 103. Aufgrund der höheren Geschwindigkeit des Nagelgerätes 103 wird der Nagel 109 beim Auftreffen auf die Holzteile 107 weiter beschleunigt und dadurch trotz des Auftreffwinkels senkrecht in die Holzteile 107 an der dritten Position 117 eingebracht.
  • Mit dem Einbringen des letzten Nagels 109 an der dritten Position 117 ist der Nagelvorgang an der zu fertigenden Transportpalette 108 abgeschlossen. Daraufhin wird das Nagelgerät 103 mittels der Traverse 121 angehoben und über eine vierte Position 118 als Zwischenposition in eine Richtung der ersten Position (Startposition) 115 verbracht.
  • Somit kann der Nagelvorgang erneut gestartet werden, um die aus der Vorschubrichtung 113 als nächstes antransportierten Holzteile 107 in einer nächsten Werkstückeaufnahme 105 zu vernageln. Folglich wird eine Nagelmaschine 101 bereitgestellt, bei welcher der Vernagelungsprozess unter kontinuierlicher Bewegung der zu vernagelnden Holzbauteile 107 und des Nagelgerätes 103 erfolgt. Somit wird eine kurze Fertigungszeit der Transportpalette 108 mit einer hohen Ausbringrate ermöglicht.
    • Bezugszeichenliste
    • 101
    Nagelmaschine
    103
    Nagelgerät
    105
    Werkstückeaufnahme
    107
    Holzteile
    108
    Transportpalette
    109
    Nagel
    111
    Förderband
    113
    Vorschubrichtung
    115
    erste Position
    116
    zweite Position
    117
    dritte Position
    118
    vierte Position
    120
    Verschieberichtung des Nagelgerätes
    121
    Traverse

Claims (10)

  1. Fügevorrichtung (101) zum Vernageln von Holzwerkstücken (107) zu einem Bauteil (108), wobei der Fügevorrichtung (101) mindestens zwei zu vernagelnde Holzwerkstücke (107) zuordenbar sind und die Fügevorrichtung (101) eine Werkstücke-Transporteinrichtung (111) zum Ausführen einer Werkstücke-Vorschubbewegung, ein Fügewerkzeug (103) mit mindestens einem Verbindungselement (109) und eine Fügewerkzeug-Transporteinrichtung (121) zum Ausführen einer Fügewerkzeug-Vorschubbewegung aufweist, wobei die Werkstücke-Transporteinrichtung (111) eine Halteeinrichtung (105) zum Positionieren der Holzwerkstücke (107) in eine zu vernagelnde Anordnung aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Fügevorrichtung (101) eine Synchronisationseinrichtung aufweist, sodass bei einem Einbringen des mindestens einen Verbindungselementes (109) mittels des Fügewerkzeuges (103) in die Holzwerkstücke (107) zum Vernageln zu dem Bauteil (108) die Werkstücke-Vorschubbewegung der Werkstücke-Transporteinrichtung (111) und die Fügewerkzeug-Vorschubbewegung der Fügewerkzeug-Transporteinrichtung (121) eine gleiche Vorschubrichtung (113) und eine gleiche Vorschubgeschwindigkeit aufweisen.
  2. Fügevorrichtung (101) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Synchronisationseinrichtung eine die Werkstücke-Transporteinrichtung (111) und die Fügewerkzeug-Transporteinrichtung (121) synchronisierende Mechanik, insbesondere Getriebe, und/oder synchronisierende Elektronik mit mindestens einem zugeordneten Sensor aufweist.
  3. Fügevorrichtung (101) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Synchronisationseinrichtung eine konstante Vorschubgeschwindigkeit der Werkstücke-Transporteinrichtung (111) mittels eines rundumlaufenden oder reversierenden Vorschubantriebes einstellbar ist.
  4. Fügevorrichtung (101) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkstücke-Transporteinrichtung (111) einen rundumlaufenden Vorschubantrieb aufweist.
  5. Fügevorrichtung (101) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Synchronisationseinrichtung eine veränderbare Vorschubrichtung (113) und/oder Vorschubgeschwindigkeit der Fügewerkzeug-Transporteinrichtung (121) frei von dem Einbringen des mindestens einen Verbindungselementes (109) einstellbar ist oder sind.
  6. Fügevorrichtung (101) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fügewerkzeug-Transporteinrichtung (121) einen reversierenden Vorschubantrieb oder einen rundumlaufenden Vorschubantrieb aufweist.
  7. Fügevorrichtung (101) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fügewerkzeug-Transporteinrichtung (121) alternativ oder ergänzend zum Vorschubantrieb einen weiteren Antrieb aufweist, sodass eine weitere Bewegungsrichtung, insbesondere orthogonal zur Vorschubrichtung, ausführbar ist.
  8. Fügevorrichtung (101) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Fügewerkzeug (103) eine Winkelverstelleinrichtung aufweist, sodass das Verbindungselement (109) in einem definierten Winkel in die Werkstücke (107) einbringbar ist.
  9. Fügevorrichtung (101) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Fügewerkzeug (103) ein Magazin mit mehreren Verbindungselementen (109) aufweist.
  10. Verfahren zum Vernageln von Holzwerkstücken (107) zu einem Bauteil (108), insbesondere zu einer Transportpalette, mittels einer Fügevorrichtung (101) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, gekennzeichnet durch folgende Schritte:
    - Positionieren von mindestens zwei Holzwerkstücken (107) mittels der Halteeinrichtung (105) der Werkstücke-Transporteinrichtung (111),
    - Vorschubbewegen der Holzwerkstücke (107) in der Halteeinrichtung (105) mittels der Werkstücke-Transporteinrichtung (111),
    - Vorschubbewegen des Fügewerkzeuges (103) von einer Startposition (115) mittels der Fügewerkzeug-Transporteinrichtung (121),
    - Synchronisieren der Werkstücke-Vorschubbewegung der Werkstücke-Transporteinrichtung (111) und der Fügewerkzeug-Vorschubbewegung der Fügewerkzeug-Transporteinrichtung (121) mittels der Synchronisationseinrichtung und
    - Einbringen des Verbindungselementes (109) mittels des Fügewerkzeuges (103) in die Holzwerkstücke (107) zum Vernageln zu dem Bauteil (108), wobei beim Einbringen des Verbindungselementes (109) die Werkstücke-Vorschubbewegung der Werkstücke-Transporteinrichtung (111) und die Fügewerkzeug-Vorschubbewegung der Fügewerkzeug-Transporteinrichtung (121) eine gleiche Vorschubrichtung (113) und eine gleiche Vorschubgeschwindigkeit aufweisen, und/oder
    - Bewegen des Fügewerkzeuges (103) zurück zu der Startposition (115).
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