EP3943246A1 - Vorrichtung und verfahren zum bearbeiten plattenförmiger werkstücke - Google Patents

Vorrichtung und verfahren zum bearbeiten plattenförmiger werkstücke Download PDF

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EP3943246A1
EP3943246A1 EP21178978.9A EP21178978A EP3943246A1 EP 3943246 A1 EP3943246 A1 EP 3943246A1 EP 21178978 A EP21178978 A EP 21178978A EP 3943246 A1 EP3943246 A1 EP 3943246A1
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EP
European Patent Office
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suction
cover layer
tool
suction device
workpiece
Prior art date
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Granted
Application number
EP21178978.9A
Other languages
English (en)
French (fr)
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EP3943246B1 (de
Inventor
Michael Arlt
Hartmut Bierenriede
Thomas Cibis
Detlef Lindenschmidt
Ralf Schürmann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
IMA Schelling Deutschland GmbH
Original Assignee
IMA Schelling Deutschland GmbH
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Filing date
Publication date
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Publication of EP3943246A1 publication Critical patent/EP3943246A1/de
Application granted granted Critical
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B27—WORKING OR PRESERVING WOOD OR SIMILAR MATERIAL; NAILING OR STAPLING MACHINES IN GENERAL
    • B27C—PLANING, DRILLING, MILLING, TURNING OR UNIVERSAL MACHINES FOR WOOD OR SIMILAR MATERIAL
    • B27C5/00—Machines designed for producing special profiles or shaped work, e.g. by rotary cutters; Equipment therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25B—TOOLS OR BENCH DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, FOR FASTENING, CONNECTING, DISENGAGING OR HOLDING
    • B25B11/00—Work holders not covered by any preceding group in the subclass, e.g. magnetic work holders, vacuum work holders
    • B25B11/005—Vacuum work holders

Definitions

  • the invention relates to a device and a method for processing plate-shaped workpieces according to the preamble of claim 1.
  • the present invention has therefore set itself the task of creating a device and a method for processing plate-shaped workpieces, with the aid of which these disadvantages described can be avoided as far as possible or at least significantly reduced.
  • the device according to the invention for processing panel-shaped workpieces which can in particular be those made of wood and/or wood substitutes and/or plastics and/or as a honeycomb panel, has a controlled and displaceable processing tool. This can preferably be a drilling or milling tool.
  • the device according to the invention further comprises a suction device located opposite the processing tool.
  • the suction device ensures that it sucks in the top layer. This ensures that any vibrations of the top layer caused by the processing unit are dampened or avoided by their suction. In this way, the processing of the workpiece can be controlled much more precisely, since vibrations in the top layer can no longer cause the processing unit to possibly damage parts of the top layer.
  • the machining tool is part of an underfloor machining unit, in particular an underfloor milling unit. Viewed in the vertical direction, this unit is fed onto the workpiece from below.
  • the suction device according to the invention is a device with respect to the vertical direction is brought up to the workpiece from above.
  • the suction device is preferably also only arranged in the region of the processing tool. This means that the suction device does not assume a suction clamping function or the like, but is only used more or less locally at the point on the top of the workpiece where the corresponding processing unit is located on the underside.
  • the device according to the invention is advantageously designed in such a way that the suction device can be displaced as a function of the displacement of the machining tool. This displacement preferably runs in a direction parallel to the top layer of the workpiece. More preferably, a control device is provided for this purpose, which can be part of the device according to the invention and causes the displacement of the suction device depending on the movement of the processing tool or the underfloor processing unit.
  • the suction device is a suction gripper working according to the Bernoulli effect and/or a suction gripper with a vacuum ejector.
  • suction devices can also be used; the suction devices mentioned have the advantage that the workpiece can still be moved horizontally relative to the suction device during the process, so that a relative movement of the workpiece with respect to the processing unit is also possible.
  • the suction device is preferably located opposite the tip of the processing tool.
  • the top layer is therefore located between the tip of the processing tool during the process on the one hand and the suction device on the other hand. In this way, a particularly precise relative movement between the workpiece and the tool can be controlled via the machine control.
  • the main suction direction of the suction device runs parallel to the axis of rotation of the processing tool. Since the tool is moved in the direction of the top layer during the machining process during chip removal, the distance between the top layer held or sucked in by the suction device and the tip of the machining tool can be determined and controlled particularly easily.
  • the processing tool can preferably be displaced in at least a first spatial direction in the direction of the suction device or in the opposite direction thereto.
  • the processing tool can also be displaceable in at least one, preferably two, further spatial direction(s).
  • the number of degrees of freedom ultimately depends on the intended processing of the workpiece. If recesses for accommodating sinks or the like are to be produced in kitchen worktops, a relative movement of tool and workpiece in three spatial directions is preferred.
  • the suction device comprises a suction section and the device, in particular the suction device, further comprises at least one feeler shoe spaced apart from the suction section for resting on a surface of the workpiece to be machined. The feeler shoe then serves as a reference for controlling the position of the machining tool.
  • Such a feeler shoe can be realized in different ways, for example it can be provided that the device according to the invention comprises two feeler shoes, which are arranged on both sides and at a distance from the suction section. Alternatively, it is also possible for the feeler shoe to run around the suction section at least partially, preferably completely.
  • the present invention comprises a control device which is set up to control and/or move the processing tool and/or to actuate and/or move the suction device.
  • the device according to the invention can be used both in the continuous process as part of a continuous machine, of course it is also a preferred variant that the device according to the invention is part of a machining center.
  • the suction section does not have to lie directly on the surface of the workpiece, it can be provided that it has a support element or a plurality of support elements for supporting the suction section on a workpiece surface.
  • the suction section itself can be designed as a support element.
  • At least one, preferably a plurality, of the support elements can/can be designed to be exchangeable. For example, an adaptation to corresponding workpiece surfaces can take place.
  • the suction can take place in such a way that a relative movement between the workpiece and the suction device is still possible. Provision can preferably be made for the cover layer to be held in place by the suction device in an area adjacent to the material to be removed by the processing tool. In this way, an oscillation or vibration of the cover layer is prevented precisely in those areas where the tool acts on the workpiece from the side of the cover layer facing away from the suction device.
  • the machine control constantly determines the distance between the tool tip and the top layer, in particular to a feeler shoe lying on the top layer, so that the further feed of the tool in the direction of the top layer is controlled by the machine control and depending on a defined minimum distance, which ideally corresponds exactly to the thickness of the top layer can be prevented if necessary.
  • a depth for the material removal is specified as a target value, with the actual distance between the suction device acting on the cover layer and/or a feeler shoe resting on the cover layer on the one hand and the processing tool on the other hand being determined and the actual distance being compared with the target value will.
  • Step b is preferred. terminated when the setpoint is reached.
  • step b it can be provided that the processing tool is moved away from the cover layer. The workpiece can then be removed from the fixture.
  • the processing tool is moved in a direction parallel to the cover layer.
  • the suction device is preferably carried along with the movement of the processing tool in the same direction parallel to the top layer.
  • FIG. 1 and 2 an exemplary workpiece 1 is shown, which can be produced with the device according to the invention or the method according to the invention.
  • Z designates the vertical direction
  • X and Y are the two spatial directions that run parallel to the workpiece surface or parallel to its cover layer 10 .
  • the workpiece 1 itself is a panel-shaped workpiece, for example made of wood or wood substitutes, but can also be made of plastics or, for example, be a lightweight panel or honeycomb panel.
  • a recess 12 is to be made in the workpiece, in the example shown, for example, a sink from the underside of the workpiece on workpiece 1 is to be mounted.
  • 14 designates the actual core layer or carrier layer of the plate, 10 is a cover layer applied to the upper side, which can usually be a few tenths of a millimeter to a few millimeters thick.
  • the cover layer 10 has a recess 11 below which a sink, not shown here, is to be attached.
  • an opening 13 must be made in the core layer 14 from the underside of the plate, which then ultimately becomes the recess 12 via a processing tool when the material of the core layer 14 has been removed in this area up to the cover layer 11 .
  • the method according to the invention can also be used for other workpieces 1, which do not necessarily have to be kitchen worktops, but in which a recess 12 is to be made close to a top layer 10.
  • this recess 12 is produced by using a processing tool 20, for example a milling cutter, which is in particular part of an underfloor processing unit or underfloor milling unit, and bringing it close to the top layer, this is in figure 3 shown.
  • a processing tool 20 for example a milling cutter, which is in particular part of an underfloor processing unit or underfloor milling unit, and bringing it close to the top layer, this is in figure 3 shown.
  • the slab is placed on supports 4 resting on a machining base 3.
  • the milling unit 20 is applied from above and the top layer 10 is at the bottom in the example shown.
  • the machine control is not capable of this periodic change evaluate and transfer to the feed of the tool 20. Consequently, it can happen that the tip
  • the solution according to the invention is figure 4 pictured.
  • the workpiece 1 lies on the supports 4 and the cover layer 10 lies on top in the example shown.
  • the tool 20 is advanced from the underside in the direction Z of the cover layer 10, as a result of which the opening 13 and the recess 12 are formed.
  • a recess 11 is contained in the cover layer 10 in this example. However, this does not have to be included.
  • the detail A is in various embodiments of the invention in the Figures 5 to 9 shown.
  • FIG 5 one recognizes the processing tool 20 and a suction device 21, which acts on the cover layer 10 of the workpiece 1 and is attached to the core layer or carrier layer 14.
  • the suction device 21 preferably uses the Bernoulli effect by blowing air through a channel 22 in the direction of the arrow P1 into the area between the suction section 23 serving as the outer wall and the suction section 24 serving as the inner wall.
  • the annular gap between the suction sections 23 and 24 tapers towards the underside (towards the object to be sucked--in this case towards the cover layer 10--) and exits again laterally above the cover layer (P2, P3).
  • the cover layer is sucked in in the area 10a that protrudes over the core layer 14 here, so that a force F is exerted on the cover layer 10 or 10a away from the tool 20 by the resulting negative pressure.
  • a force F is exerted on the cover layer 10 or 10a away from the tool 20 by the resulting negative pressure.
  • the suction section 23 designed as spacers support elements 23a and 23b are provided, which produce a minimum gap between the suction section 23 and cover layer 10, 10a, so that the air P2 blown into the suction device 21 via the channel 22 can escape parallel to the cover layer 10.
  • the suction device 21 holds the top layer 10 during the machining process, so that vibration caused by the machining unit 20 is largely suppressed.
  • the variant shown are provided on both sides and at a distance from the suction section 23 feeler shoes 25 .
  • these feeler shoes 25 can also be a single circumferential feeler shoe, which partly or completely surrounds the suction section 23 .
  • Such a feeler shoe 25 rests on the surface of the cover layer 10 and defines a zero line from which the machine control continuously detects and determines the distance between the tip of the tool 20 and this zero line. In this way, it can be ensured that the top layer 10 that is sucked in is not damaged by the tip of the tool 20 when the material is removed.
  • Supporting elements 23a and 23b can also be provided in this variant, but do not have to be.
  • the recess 12 is located between two sections of the carrier layer 14.
  • the device according to the invention can also be used to process areas in which material is to be removed at the edge of a plate-shaped workpiece 1, so that at the end of the process a cover layer 10a protruding at the edge is formed.
  • Such an example is in figure 8 shown.
  • the remaining components shown correspond to those of the previous embodiments.
  • the in figure 8 double feeler shoe or circumferential feeler shoe still shown is not absolutely necessary. Rather, it is sufficient, as in the embodiment of figure 9 is shown, a feeler shoe 25 for resting on the cover layer 10 is only provided on the side on which the carrier layer 14 is also present.
  • the processing tool 20 or the underfloor processing unit having it can be moved in the directions X, Y parallel to the cover layer 10 by means of a control device.
  • the control device of the device according to the invention is preferably designed in such a way that the suction device is also carried along with the movement of the processing tool 20 or the underfloor processing unit that has it, so that the area on which the processing takes place on the underside of the workpiece 1 is always on the corresponding opposite top of the cover layer 10 is also the suction device. This ensures that vibrations in the immediate vicinity of the machining tool 20 are dampened or avoided by the suction device 21 .

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Abstract

Die Vorrichtung (2) zum Bearbeiten plattenförmiger Werkstücke (1), insbesondere solcher aus Holz oder/und Holzersatzstoffen oder/und Kunststoffen oder/und als Wabenplatte ausgebildet, weist ein angesteuertes und verlagerbar ausgebildetes Bearbeitungswerkzeug (20), insbesondere ein Bohr- oder Fräswerkzeug, auf. Die Vorrichtung (2) umfasst weiter eine dem Bearbeitungswerkzeug (20) gegenüberliegende Saugeinrichtung (21).

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Bearbeiten plattenförmiger Werkstücke nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Viele plattenförmige Werkstücke sind insbesondere bei der Holzverarbeitung mit einer Trägerschicht und einer Deckschicht versehen. Eine solche Konfiguration kommt oft bei der Herstellung von Küchenarbeitsplatten vor. Dabei müssen häufig in der Arbeitsplatte Öffnungen ausgefräst werden, um etwa Spülen o.ä. in die Arbeitsplatte integrieren zu können. Teilweise werden diese einzusetzenden Einrichtungen von der Unterseite her in die Arbeitsplatte eingesetzt. Dazu muss häufig eine Öffnung von der Unterseite aus über ein Fräsaggregat in die Arbeitsplatte eingebracht werden. Dabei lässt man häufig die Deckschicht mit einem Überstand stehen, unter dem man dann die Spüle anordnet. Während des Fräsvorganges werden daher häufig sogenannte Unterflurfräsaggregate verwendet, die die Trägerschicht bis zur Deckschicht hin ausfräsen. Ein Problem, welches dabei auftritt, ist, dass die Deckschicht verhältnismäßig dünn ist, häufig weniger als 1 mm stark. Während des Fräsvorgangs tendiert diese Deckschicht daher häufig dazu, zu vibrieren. Dies macht sich natürlich nachteilig bemerkbar, da der Fräser dann nicht mehr exakt steuerbar ist und man Gefahr läuft, die Deckschicht zu beschädigen.
  • Die vorliegende Erfindung hat sich daher zur Aufgabe gemacht, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Bearbeiten plattenförmiger Werkstücke zu schaffen, mit deren Hilfe diese geschilderten Nachteile nach Möglichkeit vermieden oder zumindest deutlich verringert werden.
  • Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 16. Vorteilhafte Ausführungsformen finden sich in den Unteransprüchen.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Bearbeiten plattenförmiger Werkstücke, bei denen es sich insbesondere um solche handeln kann, die aus Holz oder/und Holzersatzstoffen oder/und Kunststoffen oder/und als Wabenplatte ausgebildet sind, weist ein angesteuertes und verlagerbar ausgebildetes Bearbeitungswerkzeug auf. Dabei kann es sich bevorzugt um ein Bohr- oder Fräswerkzeug handeln. Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst weiter eine dem Bearbeitungswerkzeug gegenüberliegende Saugeinrichtung.
  • Wird nun das Werkstück mit der Bearbeitungseinrichtung bearbeitet und insbesondere spanabhebend bis auf die Deckschicht abgetragen, so sorgt die Saugeinrichtung dafür, dass sie die Deckschicht ansaugt. Dadurch wird erreicht, dass etwaige durch das Bearbeitungsaggregat hervorgerufene Schwingungen der Deckschicht durch deren Ansaugen gedämpft oder vermieden werden. Auf diese Weise lässt sich die Bearbeitung des Werkstücks wesentlich präziser steuern, da Schwingungen der Deckschicht nicht mehr dazu führen können, dass das Bearbeitungsaggregat möglicherweise Teile der Deckschicht beschädigt.
  • Bevorzugt ist dabei vorgesehen, dass das Bearbeitungswerkzeug Teil eines Unterflurbearbeitungsaggregats, insbesondere eines Unterflurfräsaggregats, ist. Dieses Aggregat wird also in Vertikalrichtung betrachtet von unten an das Werkstück zugestellt. Demgegenüber ist die erfindungsgemäße Saugeinrichtung eine Vorrichtung, die in Bezug auf die Vertikalrichtung von oben an das Werkstück herangeführt wird.
  • Bevorzugt ist die Saugeinrichtung auch nur im Bereich des Bearbeitungswerkzeugs angeordnet. Das bedeutet, dass die Saugeinrichtung keine Saugspannerfunktion oder dergleichen übernimmt, sondern lediglich mehr oder weniger lokal an der Stelle auf der Oberseite des Werkstücks zum Einsatz kommt, an der sich gerade auf der Unterseite das entsprechende Bearbeitungsaggregat befindet. Insoweit ist die erfindungsgemäße Vorrichtung vorteilhafterweise so ausgebildet, dass die Saugeinrichtung abhängig von der Verlagerung des Bearbeitungswerkzeugs verlagerbar ist. Diese Verlagerung verläuft bevorzugt in einer zur Deckschicht des Werkstücks parallelen Richtung. Weiter bevorzugt ist dazu eine Steuereinrichtung vorgesehen, die Teil der erfindungsgemäßen Vorrichtung sein kann und die Verlagerung der Saugeinrichtung abhängig von der Bewegung des Bearbeitungswerkzeugs bzw. des Unterflurbearbeitungsaggregats bewirkt.
  • Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass es sich bei der Saugeinrichtung um einen nach dem Bernoulli-Effekt arbeitenden Sauggreifer und/oder einen Sauggreifer mit Vakuum-Ejektor handelt. Natürlich können auch andere Saugeinrichtungen verwendet werden, die genannten Saugeinrichtungen haben den Vorteil, dass sich das Werkstück relativ zur Saugeinrichtung während des Prozesses noch horizontal verschieben lässt, sodass auch eine Relativbewegung des Werkstücks gegenüber dem Bearbeitungsaggregat möglich ist.
  • Bevorzugt liegt die Saugeinrichtung der Spitze des Bearbeitungswerkzeugs gegenüber. Die Deckschicht befindet sich im Prozess somit zwischen der Spitze des Bearbeitungswerkzeugs einerseits und der Saugeinrichtung andererseits. Auf diese Weise lässt sich über die Maschinensteuerung eine besonders präzise Relativbewegung zwischen Werkstück und Werkzeug steuern.
  • Vorteilhafterweise verläuft die Hauptsaugrichtung der Saugeinrichtung parallel zur Drehachse des Bearbeitungswerkzeugs. Da das Werkzeug während des Bearbeitungsprozesses beim Spanabtrag in Richtung der Deckschicht bewegt wird, lässt sich so der Abstand zwischen der von der Saugeinrichtung festgehaltenen oder angesaugten Deckschicht und der Spitze des Bearbeitungswerkzeugs besonders einfach bestimmen und steuern.
  • Das Bearbeitungswerkzeug ist bevorzugt in wenigstens einer ersten Raumrichtung in Richtung auf die Saugeinrichtung zu oder in der dazu entgegengesetzten Richtung verlagerbar. Natürlich kann das Bearbeitungswerkzeug auch in wenigstens einer, bevorzugt zwei, weiteren Raumrichtung(en) verlagerbar sein. Die Zahl der Freiheitsgrade hängt letztlich von der beabsichtigten Bearbeitung des Werkstücks ab. Sollen bei Küchenarbeitsplatten Aussparungen zur Aufnahme von Spülen oder dergleichen hergestellt werden, ist eine Relativbewegung von Werkzeug und Werkstück in drei Raumrichtungen bevorzugt.
  • Natürlich kommt es im Prozess darauf an, dass die Bewegung des Werkzeugs relativ zum Werkstück möglichst exakt ausgeführt werden kann. Dabei spielt der Abstand zwischen der Deckschicht einerseits und dem Werkzeug andererseits eine entscheidende Rolle. Es ist daher erforderlich, dass eine möglichst genaue Positionierung des Werkzeugs relativ zu der die Deckschicht auf deren Oberseite ansaugenden Saugeinrichtung ermöglicht wird. Dazu kann vorgesehen sein, dass die Saugeinrichtung einen Saugabschnitt und die Vorrichtung, insbesondere die Saugeinrichtung, weiter wenigstens einen vom Saugabschnitt beabstandeten Tastschuh zur Auflage auf eine Fläche des zu bearbeitenden Werkstücks umfasst. Der Tastschuh dient dann als Referenz für die Ansteuerung der Position des Bearbeitungswerkzeugs. Ein solcher Tastschuh kann auf unterschiedliche Art und Weise realisiert werden, beispielsweise kann vorgesehen sein, dass die erfindungsgemäße Vorrichtung zwei Tastschuhe umfasst, die zu beiden Seiten und beabstandet von dem Saugabschnitt angeordnet sind. Alternativ ist es auch möglich, dass der Tastschuh den Saugabschnitt wenigstens teilweise, bevorzugt vollständig, umläuft.
  • Nach einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass sie eine Steuereinrichtung umfasst, welche dazu eingerichtet ist, das Bearbeitungswerkzeug anzusteuern und/oder zu verlagern und/oder die Saugeinrichtung zu betätigen und/oder zu verlagern. Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann sowohl im Durchlaufverfahren als Teil einer Durchlaufmaschine eingesetzt werden, natürlich ist auch gerade eine bevorzugte Variante, dass die erfindungsgemäße Vorrichtung Teil eines Bearbeitungszentrums ist.
  • Damit der Saugabschnitt nicht unmittelbar auf der Oberfläche des Werkstücks anliegen muss, kann vorgesehen sein, dass er ein Abstützelement oder eine Mehrzahl Abstützelemente zum Abstützen des Saugabschnitts auf einer Werkstückoberfläche aufweist. Nach einer alternativen Variante kann der Saugabschnitt selbst als Abstützelement ausgelegt sein. Wenigstens eines, bevorzugt eine Mehrzahl, der Abstützelemente kann/können austauschbar ausgebildet sein. So kann beispielsweise eine Anpassung an entsprechende Werkstückoberflächen erfolgen.
  • Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Bearbeiten eines plattenförmigen Werkstücks der oben beschriebenen Art. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die oben beschriebene Vorrichtung verwendet. Dabei werden folgende Schritte ausgeführt:
    1. a. Bereitstellen eines plattenförmigen Werkstücks mit einer eine Deckschicht aufweisenden ersten Seite,
    2. b. Bearbeiten des Werkstücks mit dem Bearbeitungswerkzeug, indem mit diesem von der der ersten Seite gegenüberliegenden zweiten Seite des Werkstücks aus in Richtung der ersten Seite Material abgetragen wird,
    3. c. wobei während des Bearbeitungsvorgangs b. die Saugeinrichtung die Deckschicht an ihrer Außenseite ansaugt.
  • Das Ansaugen kann dabei so erfolgen, dass eine Relativbewegung zwischen Werkstück und Saugeinrichtung noch möglich ist. Bevorzugt kann vorgesehen sein, dass die Deckschicht durch die Saugeinrichtung in einem Bereich benachbart zum durch das Bearbeitungswerkzeug abzutragenden Material festgehalten wird. Auf diese Weise wird eine Schwingung oder Vibration der Deckschicht gerade in jenen Bereichen verhindert, denen das Werkzeug von der der Saugeinrichtung abgewandten Seite der Deckschicht aus an das Werkstück angreift.
  • Bevorzugt ist vorgesehen, dass der Materialabtrag durch das Bearbeitungswerkzeug erfolgt, bis die der Außenseite gegenüberliegende Innenseite der Deckschicht erreicht ist. Die Maschinensteuerung ermittelt ständig den Abstand der Werkzeugspitze zur Deckschicht, insbesondere zu einem auf der Deckschicht liegenden Tastschuh, sodass der weitere Vorschub des Werkzeugs in Richtung der Deckschicht abhängig von einem definierten Mindestabstand, der im Idealfall exakt der Dicke der Deckschicht entspricht, durch die Maschinensteuerung gesteuert und gegebenenfalls unterbunden werden kann. Nach einer bevorzugten Ausführungsform ist als Sollwert eine Tiefe für den Materialabtrag vorgegeben, wobei der Ist-Abstand zwischen der auf der Deckschicht angreifenden Saugeinrichtung und/oder eines auf der Deckschicht aufliegenden Tastschuhs einerseits und dem Bearbeitungswerkzeug andererseits ermittelt und der Ist-Abstand mit dem Sollwert verglichen wird. Bevorzugt wird der Schritt b. beendet, wenn der Sollwert erreicht ist.
  • Wird die oben beschriebene erfindungsgemäße Vorrichtung eingesetzt, können in Schritt b. insbesondere folgende Unterschritte, bevorzugt in der nachfolgenden Reihenfolge, ausgeführt werden:
    • b1) Die Vorrichtung wird an das Werkstück herangefahren. Dies kann aus verschiedenen Richtungen erfolgen.
    • b2) Mit der Saugeinrichtung erfolgt auf der Deckschicht eine Tastung. Die Saugeinrichtung wird dabei über oder an der Deckschicht platziert und tastet die Oberfläche ab, so dass zwischen der Saugeinrichtung und dem Bearbeitungswerkzeug jederzeit ein definierter bzw. über die Maschinensteuerung ermittelbarer Abstand besteht, der sich mit einem vorgegebenen Schwellenwert vergleichen lässt.
    • b3) Das Bearbeitungswerkzeug wird in Richtung auf die Deckschicht bis zu einer vorgegebenen Stelle bewegt.
    • b4) Die Vorrichtung wird parallel zur Deckschicht verfahren und trägt dabei Material ab.
  • Beim Beenden des Schritts b. kann vorgesehen sein, dass das Bearbeitungswerkzeug von der Deckschicht wegbewegt wird. Anschließend kann das Werkstück aus der Aufspannung entnommen werden.
  • Wie oben bereits angedeutet, wird nach einer bevorzugten Ausführungsform das Bearbeitungswerkzeug in einer Richtung parallel zur Deckschicht bewegt. Auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass lediglich an der Stelle, an welcher die größten Schwingungen in der Deckschicht auftreten können, diese entsprechend sicher gehalten wird, sodass ein präzises Bearbeiten des Werkstücks mit dem Bearbeitungswerkzeug, insbesondere mit einem Fräser, der Teil eines Unterflurbearbeitungsaggregats ist, sichergestellt wird. Dazu wird bevorzugt die Saugeinrichtung mit der Bewegung des Bearbeitungswerkzeuges in derselben Richtung parallel zur Deckschicht mitgeführt.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Figuren 1 bis 9 noch näher erläutert.
    • Figur 1 zeigt eine Schnittdarstellung durch ein beispielhaftes durch das erfindungsgemäße Verfahren hergestelltes Werkstück.
    • Figur 2 zeigt eine Draufsicht auf das in Figur 1 dargestellte Werkstück.
    • Figur 3 zeigt eine Seitenansicht der Bearbeitung eines in Figur 1 oder 2 dargestellten Werkstücks nach dem Stand der Technik.
    • Figur 4 zeigt eine zu Figur 3 ähnliche Darstellung bei der Bearbeitung des in den Figuren 1 und 2 dargestellten Werkstücks mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung nach dem erfindungsgemäßen Verfahren.
    • Figur 5 zeigt ein Detail der erfindungsgemäßen Vorrichtung nach einer ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform.
    • Figur 6 zeigt ein Detail der erfindungsgemäßen Vorrichtung nach einer zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsform.
    • Figur 7 zeigt ein Detail der erfindungsgemäßen Vorrichtung nach einer dritten erfindungsgemäßen Ausführungsform.
    • Figur 8 zeigt ein Detail der erfindungsgemäßen Vorrichtung nach einer vierten erfindungsgemäßen Ausführungsform.
    • Figur 9 zeigt ein Detail der erfindungsgemäßen Vorrichtung nach einer fünften erfindungsgemäßen Ausführungsform.
  • In den Figuren 1 und 2 ist ein beispielhaftes Werkstück 1 dargestellt, welches mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung bzw. dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt werden kann. Z bezeichnet die Vertikalrichtung, X und Y sind die beiden Raumrichtungen, die parallel zur Werkstückoberfläche bzw. parallel zu dessen Deckschicht 10 verlaufen.
  • Das Werkstück 1 selbst ist ein plattenförmiges Werkstück, zum Beispiel aus Holz oder Holzersatzstoffen, kann aber auch aus Kunststoffen bestehen oder beispielsweise eine Leichtbauplatte oder Wabenplatte sein. Im hier gezeigten Beispiel ist eine Aussparung 12 in das Werkstück einzubringen, in der im gezeigten Beispiel beispielsweise eine Spüle von der Unterseite des Werkstücks aus am Werkstück 1 montiert werden soll. 14 bezeichnet die eigentliche Kernschicht oder Trägerschicht der Platte, 10 ist eine auf der Oberseite angebrachte Deckschicht, die üblicherweise einige Zehntel Millimeter bis einige Millimeter stark sein kann. Die Deckschicht 10 hat eine Aussparung 11, unterhalb derer eine hier nicht gezeigte Spüle angebracht werden soll. Dazu ist in die Kernschicht 14 von der Unterseite der Platte aus eine Öffnung 13 einzubringen, welche über ein Bearbeitungswerkzeug dann letztlich zur Aussparung 12 wird, wenn das Material der Kernschicht 14 in diesem Bereich bis zur Deckschicht 11 hin abgetragen worden ist. Natürlich lässt sich das erfindungsgemäße Verfahren auch für andere Werkstücke 1 einsetzen, die nicht unbedingt Küchenarbeitsplatten sein müssen, bei denen jedoch eine Aussparung 12 bis nahe an eine Deckschicht 10 einzubringen ist.
  • Konventionell wird diese Aussparung 12 dadurch hergestellt, dass man ein Bearbeitungswerkzeug 20, beispielsweise einen Fräser, welcher insbesondere Teil eines Unterflurbearbeitungsaggregat bzw. Unterflurfräsaggregats ist, verwendet und diesen bis nahe an die Deckschicht heranführt, dies ist in Figur 3 dargestellt. Üblicherweise wird die Platte auf Stützen 4 gelegt, die auf einer Bearbeitungsunterlage 3 ruhen. Im gezeigten Beispiel der Figur 3 wird das Fräsaggregat 20 von oben angesetzt und die Deckschicht 10 liegt im gezeigten Beispiel unten. Je dünner die Materialstärke der Kernschicht 14 in diesem Bereich wird, d. h. je weiter das Bearbeitungswerkzeug 20 sich der Deckschicht 10 nähert, desto stärker beginnt die verhältnismäßig dünne Deckschicht 10 im Bereich der Aussparung 12 zu vibrieren. Dies sorgt dafür, dass der Abstand zwischen der Spitze des Werkzeugs 20 und der Deckschicht 10 sich periodisch verändert. Die Maschinensteuerung ist allerdings nicht in der Lage, diese periodische Veränderung auszuwerten und auf den Vorschub des Werkzeugs 20 zu übertragen. Folglich kann es dazu kommen, dass die Spitze des Werkzeugs 20 zu nah an die Deckschicht 10 herangerät und diese beschädigt.
  • Die erfindungsgemäße Lösung ist in Figur 4 abgebildet. Dort liegt das Werkstück 1 auf den Stützen 4 und die Deckschicht 10 liegt im gezeigten Beispiel oben. Das Werkzeug 20 wird als Teil der erfindungsgemäßen Vorrichtung 2 von der Unterseite aus in Richtung Z der Deckschicht 10 vorgeschoben, wodurch die Öffnung 13 und die Aussparung 12 entstehen. In der Deckschicht 10 ist in diesem Beispiel eine Aussparung 11 enthalten. Diese muss jedoch nicht enthalten sein.
  • Das Detail A ist in verschiedenen erfindungsgemäßen Ausführungsformen in den Figuren 5 bis 9 dargestellt.
  • In Figur 5 erkennt man das Bearbeitungswerkzeug 20 sowie eine Saugeinrichtung 21, welche an der Deckschicht 10 des Werkstücks 1 angreift und auf der Kernlage oder Trägerlage 14 angebracht ist. Die Saugeinrichtung 21 nutzt bevorzugt den Bernoulli-Effekt aus, indem Luft durch einen Kanal 22 in Richtung des Pfeils P1 in den Bereich zwischen dem als Außenwandung dienenden Saugabschnitt 23 und dem als Innenwandung dienenden Saugabschnitt 24 eingeblasen wird. Der Ringspalt zwischen den Saugabschnitten 23 und 24 verjüngt sich in Richtung der Unterseite (zum anzusaugenden Objekt - in diesem Fall zur Deckschicht 10 - hin) und tritt seitlich oberhalb der Deckschicht wieder aus (P2, P3). Hierdurch wird die Deckschicht in dem hier über die Kernlage 14 überstehenden Bereich 10a angesaugt, sodass durch den entstehenden Unterdruck eine Kraft F auf die Deckschicht 10 bzw. 10a vom Werkzeug 20 weg ausgeübt wird. Im gezeigten Beispiel sind an der Unterseite des Saugabschnitts 23 als Abstandshalter ausgebildete Stützelemente 23a und 23b vorgesehen, die einen Mindestspalt zwischen Saugabschnitt 23 und Deckschicht 10, 10a erzeugen, sodass die in die Saugeinrichtung 21 über den Kanal 22 eingeblasene Luft P2 parallel zur Deckschicht 10 entweichen kann.
  • Auf diese Weise hält die Saugeinrichtung 21 die Deckschicht 10 während des Bearbeitungsvorganges fest, sodass eine durch das Bearbeitungsaggregats 20 hervorgerufene Vibration weitgehend unterdrückt wird.
  • In Figur 6 ist der einzige Unterschied zu der Ausführungsform in Figur 5 der, dass die Stützelemente 23a und 23b hier nicht vorgesehen sind. Stattdessen liegt der Mittelteil 24, der die Innenwand des Ringspaltes bildet, auf der Deckschicht 10, 10a auf. Der Abschnitt 23 liegt nicht auf der Deckschicht 10, 10a auf, sodass die Luft bei P2 und P3 nach wie vor entweichen kann.
  • Bei der in Figur 7 dargestellten Variante sind beidseits und beabstandet des Saugabschnitts 23 Tastschuhe 25 vorgesehen. Diese Tastschuhe 25 können aber auch ein einziger umlaufender Tastschuh sein, der den Saugabschnitt 23 teilweise oder vollständig umläuft. Ein solcher Tastschuh 25 liegt auf der Oberfläche der Deckschicht 10 auf und definiert eine Nulllinie, von der aus die Maschinensteuerung den Abstand der Spitze des Werkzeugs 20 zu dieser Nulllinie fortlaufend erfasst und ermittelt. Auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass die angesaugte Deckschicht 10 durch die Spitze des Werkzeugs 20 beim Materialabtrag nicht beschädigt wird. Auch in dieser Variante können Stützelemente 23a und 23b vorgesehen sein, müssen aber nicht. Im gezeigten Beispiel der Figur 7 befindet sich die Aussparung 12 zwischen zwei Abschnitten der Trägerschicht 14.
  • Natürlich können mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung auch Bereiche bearbeitet werden, in denen am Rand eines plattenförmigen Werkstücks 1 ein Materialabtrag erfolgen soll, sodass am Ende des Prozesses eine am Rand überstehende Deckschicht 10a entsteht. Ein solches Beispiel ist in Figur 8 dargestellt. Die übrigen abgebildeten Komponenten entsprechen denen der vorigen Ausführungsformen. Bei dieser Bearbeitung mit einem seitlichen Überstand ist der in Figur 8 noch dargestellte Doppeltastschuh bzw. umlaufende Tastschuh nicht zwingend erforderlich. Es genügt vielmehr, wie dies im Ausführungsbeispiel der Figur 9 dargestellt ist, hier lediglich auf der Seite, an der auch die Trägerschicht 14 vorhanden ist, einen Tastschuh 25 zur Auflage auf der Deckschicht 10 vorzusehen.
  • Für alle erfindungsgemäßen Ausführungsformen gilt, dass das Bearbeitungswerkzeug 20 bzw. das dieses aufweisende Unterflurbearbeitungsaggregat mittels einer Steuereinrichtung in den Richtungen X, Y parallel zur Deckschicht 10 bewegt werden kann. Dabei ist die Steuereinrichtung der erfindungsgemäßen Vorrichtung bevorzugt so ausgebildet, dass auch die Saugeinrichtung mit der Bewegung des Bearbeitungswerkzeugs 20 bzw. des dieses aufweisenden Unterflurbearbeitungsaggregats mitgeführt wird, sodass immer der Bereich, an welchem auf der Unterseite des Werkstücks 1 die Bearbeitung stattfindet, auf der entsprechenden gegenüberliegenden Oberseite der Deckschicht 10 sich auch die Saugeinrichtung befindet. So wird sichergestellt, dass Schwingungen im unmittelbaren Umfeld des Bearbeitungswerkzeugs 20 durch die Saugeinrichtung 21 gedämpft oder vermieden werden.

Claims (24)

  1. Vorrichtung (2) zum Bearbeiten plattenförmiger Werkstücke (1), insbesondere solcher aus Holz oder/und Holzersatzstoffen oder/und Kunststoffen oder/und als Wabenplatte ausgebildet, aufweisend ein angesteuertes und verlagerbar ausgebildetes Bearbeitungswerkzeug (20), insbesondere ein Bohr- oder Fräswerkzeug,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Vorrichtung (2) weiter eine dem Bearbeitungswerkzeug (20) gegenüberliegende Saugeinrichtung (21) umfasst.
  2. Vorrichtung (2) nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das Bearbeitungswerkzeug (20) Teil eines Unterflurbearbeitungsaggregats, insbesondere eines Unterflurfräsaggregats, ist.
  3. Vorrichtung (2) nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Saugeinrichtung (21) nur im Bereich des Bearbeitungswerkzeugs (20) angeordnet ist.
  4. Vorrichtung (2) nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass es sich bei der Saugeinrichtung (21) um einen nach dem Bernoulli-Effekt arbeitenden Sauggreifer und/oder einen Sauggreifer mit Vakuum-Ejektor handelt.
  5. Vorrichtung (2) nach einem der vorigen Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Saugeinrichtung (21) der Spitze des Bearbeitungswerkzeugs (20) gegenüberliegt.
  6. Vorrichtung (2) nach einem der vorigen Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Hauptsaugrichtung (Z) der Saugeinrichtung (21) parallel zur Drehachse des Bearbeitungswerkzeugs (20) verläuft.
  7. Vorrichtung (2) nach einem der vorigen Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das Bearbeitungswerkzeug (20) in wenigstens einer ersten Raumrichtung (Z) in Richtung auf die Saugeinrichtung (21) zu oder in der dazu entgegengesetzten Richtung verlagerbar ist.
  8. Vorrichtung (2) nach Anspruch 5,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das Bearbeitungswerkzeug (20) in wenigstens einer, bevorzugt zwei, weiteren Raumrichtung(en) (X, Y) verlagerbar ist.
  9. Vorrichtung (2) nach einem der vorigen Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Saugeinrichtung (21) einen Saugabschnitt (23, 24) und die Vorrichtung (2), insbesondere die Saugeinrichtung (21), weiter wenigstens einen vom Saugabschnitt (23, 24) beabstandeten Tastschuh (25) zur Auflage auf eine Fläche des zu bearbeitenden Werkstücks (1) umfasst.
  10. Vorrichtung (2) nach Anspruch 7,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass sie zwei Tastschuhe (25) umfasst, die zu beiden Seiten und beabstandet von dem Saugabschnitt (23, 24) angeordnet sind.
  11. Vorrichtung (2) nach Anspruch 7,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Tastschuh (25) den Saugabschnitt wenigstens teilweise, bevorzugt vollständig, umläuft.
  12. Vorrichtung (2) nach einem der vorigen Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass sie eine Steuereinrichtung umfasst, welche dazu eingerichtet ist, das Bearbeitungswerkzeug (20) anzusteuern und/oder zu verlagern und/oder die Saugeinrichtung (21) zu betätigen und/oder zu verlagern.
  13. Vorrichtung (2) nach Anspruch 12,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Saugeinrichtung (21) abhängig von der Verlagerung des Bearbeitungswerkzeugs (20) verlagerbar ist.
  14. Vorrichtung (2) nach einem der vorigen Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Saugabschnitt (23) ein Abstützelement (24) oder eine Mehrzahl Abstützelemente (23a, 23b) zum Abstützen des Saugabschnitts (23) auf einer Werkstückoberfläche aufweist oder selbst als Abstützelement ausgelegt ist.
  15. Vorrichtung (2) nach Anspruch 11,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass wenigstens eines, bevorzugt eine Mehrzahl, der Abstützelemente (23a, 23b) austauschbar ausgebildet ist/sind.
  16. Verfahren zum Bearbeiten eines plattenförmigen Werkstücks (1), insbesondere aus Holz oder/und Holzersatzstoffen oder/ und Kunststoffen oder/und als Wabenplatte ausgebildet, unter Verwendung einer Vorrichtung nach einem der vorigen Ansprüche, umfassend:
    a. Bereitstellen eines plattenförmigen Werkstücks (1) mit einer eine Deckschicht (10) aufweisenden ersten Seite,
    b. Bearbeiten des Werkstücks (1) mit dem Bearbeitungswerkzeug (20) indem mit diesem von der der ersten Seite gegenüberliegenden zweiten Seite des Werkstücks (1) aus in Richtung (Z) der ersten Seite Material abgetragen wird,
    c. wobei während des Bearbeitungsvorgangs b. die Saugeinrichtung (21) die Deckschicht (10) an ihrer Außenseite ansaugt.
  17. Verfahren nach Anspruch 13,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Deckschicht (10) durch die Saugeinrichtung (21) in einem Bereich benachbart zum durch das Bearbeitungswerkzeug (20) abzutragenden Material festgehalten wird.
  18. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Materialabtrag durch das Bearbeitungswerkzeug (20) erfolgt, bis die der Außenseite gegenüberliegende Innenseite der Deckschicht (10) erreicht ist.
  19. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 15,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass als Sollwert eine Tiefe für den Materialabtrag vorgegeben ist, wobei der Ist-Abstand zwischen der auf der Deckschicht (10) angreifenden Saugeinrichtung (21) und/oder eines auf der Deckschicht (10) aufliegenden Tastschuhs (25) einerseits und dem Bearbeitungswerkzeug (20) andererseits ermittelt und der Ist-Abstand mit dem Sollwert verglichen wird.
  20. Verfahren nach Anspruch 13,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Schritt b. beendet wird, wenn der Sollwert erreicht ist.
  21. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 17,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass eine Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12 verwendet wird und in Schritt b. folgende Unterschritte ausgeführt werden:
    b1) die Vorrichtung (2) wird an das Werkstück (1) herangefahren,
    b2) mit der Saugeinrichtung (21) erfolgt auf der Deckschicht (10) eine Tastung,
    b3) das Bearbeitungswerkzeug (20) wird in Richtung (Z) auf die Deckschicht (10) bis zu einer vorgegebenen Stelle bewegt,
    b4) die Vorrichtung (2) wird parallel zur Deckschicht (10) verfahren und trägt dabei Material ab.
  22. Verfahren nach Anspruch 18,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass beim Beenden des Schritts b. das Bearbeitungswerkzeug (2) von der Deckschicht (10) wegbewegt wird.
  23. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 22,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das Bearbeitungswerkzeug (20) in einer Richtung (X, Y) parallel zur Deckschicht (10) bewegt wird.
  24. Verfahren nach Anspruch 23,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Saugeinrichtung (21) mit der Bewegung des Bearbeitungswerkzeuges (21) in derselben Richtung (X, Y) mitgeführt wird.
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