EP4013583A1 - Einwechselbares bearbeitungsaggregat - Google Patents

Einwechselbares bearbeitungsaggregat

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Publication number
EP4013583A1
EP4013583A1 EP20760400.0A EP20760400A EP4013583A1 EP 4013583 A1 EP4013583 A1 EP 4013583A1 EP 20760400 A EP20760400 A EP 20760400A EP 4013583 A1 EP4013583 A1 EP 4013583A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
processing unit
machining
drive
interchangeable
energy
Prior art date
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Granted
Application number
EP20760400.0A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP4013583B1 (de
Inventor
Rainer Schlotter
Martin Calmbach
Martin Gringel
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.)
Homag GmbH
Original Assignee
Homag GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Homag GmbH filed Critical Homag GmbH
Publication of EP4013583A1 publication Critical patent/EP4013583A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP4013583B1 publication Critical patent/EP4013583B1/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B27—WORKING OR PRESERVING WOOD OR SIMILAR MATERIAL; NAILING OR STAPLING MACHINES IN GENERAL
    • B27D—WORKING VENEER OR PLYWOOD
    • B27D5/00—Other working of veneer or plywood specially adapted to veneer or plywood
    • B27D5/003—Other working of veneer or plywood specially adapted to veneer or plywood securing a veneer strip to a panel edge
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B7/00—Spraying apparatus for discharge of liquids or other fluent materials from two or more sources, e.g. of liquid and air, of powder and gas
    • B05B7/16—Spraying apparatus for discharge of liquids or other fluent materials from two or more sources, e.g. of liquid and air, of powder and gas incorporating means for heating or cooling the material to be sprayed
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05C—APPARATUS FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05C11/00—Component parts, details or accessories not specifically provided for in groups B05C1/00 - B05C9/00
    • B05C11/10—Storage, supply or control of liquid or other fluent material; Recovery of excess liquid or other fluent material
    • B05C11/1002—Means for controlling supply, i.e. flow or pressure, of liquid or other fluent material to the applying apparatus, e.g. valves
    • B05C11/1015—Means for controlling supply, i.e. flow or pressure, of liquid or other fluent material to the applying apparatus, e.g. valves responsive to a conditions of ambient medium or target, e.g. humidity, temperature ; responsive to position or movement of the coating head relative to the target
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B27—WORKING OR PRESERVING WOOD OR SIMILAR MATERIAL; NAILING OR STAPLING MACHINES IN GENERAL
    • B27G—ACCESSORY MACHINES OR APPARATUS FOR WORKING WOOD OR SIMILAR MATERIALS; TOOLS FOR WORKING WOOD OR SIMILAR MATERIALS; SAFETY DEVICES FOR WOOD WORKING MACHINES OR TOOLS
    • B27G11/00—Applying adhesives or glue to surfaces of wood to be joined

Definitions

  • the present invention relates to an interchangeable machining unit for a machining center for machining plate-shaped workpieces, which are preferably at least partially made of wood, wood-based materials, plastic, or the like.
  • Machining units which can be exchanged in the drive spindle, preferably the main spindle, particularly preferably the milling spindle, of a machining center are known, for example, from DE 10039 413 A1 and DE 10229 775 CI.
  • a corresponding machining unit can be manually or automatically exchanged from a storage device into the spindle unit of the machining center.
  • Machining centers for machining plate-shaped workpieces in particular made of wood or wood-based materials, often have a machining unit, for example a gluing unit for gluing an edge material to a narrow surface of the workpiece.
  • a machining unit for example a gluing unit for gluing an edge material to a narrow surface of the workpiece.
  • machining for example a narrow surface or an edge of the workpiece, can be combined with gluing the edge material, so that a new clamping of the workpiece in a separate edge banding machine is not necessary.
  • Various techniques are used for the gluing units, for example glue is applied to a narrow workpiece surface by means of rollers and then applied Edge material is placed on the narrow workpiece surface and then pressed against the narrow workpiece surface, for example using pressure rollers.
  • a subsequent hardening of the glue enables a tight fit of the edge material.
  • Other gluing units work with a laser to irradiate and soften a coating already provided on the edge material used in order to achieve a connection between the edge material and the narrow workpiece surface by subsequently pressing the edge material against the workpiece. Machining centers with a gluing unit are known, for example, from DE 102005 018 885 B3 and EP 0728 561 A1.
  • the processing units mentioned have in common that for the coating process to soften or activate the coating material or an adhesive layer on the coating material, energy has to be introduced into the edge material or the adhesive layer.
  • the liquid adhesives or glues used for gluing edge material are also usually applied in a heated state and harden after application.
  • the processing units therefore have an electrical interface or cable connection in order to supply the energy required for heating the coating material as electrical energy to the processing unit.
  • a purely mechanical connection of a processing unit has thus far not been sufficient to operate a processing unit on the processing center.
  • a simple change to different processing units with connected sensors or the like is also not possible.
  • An electrical interface or cable connection must also be provided. This makes the flexible use of the processing units mentioned on different processing centers difficult due to the interface requirements.
  • the flexible use of processing units is therefore only insufficient with the processing units of the prior art.
  • an interchangeable processing unit in particular a processing unit for a processing center for processing workpieces, which are preferably at least partially made of wood, wood-based materials, plastic or the like, which is particularly flexible for use in a wide variety of processing centers can come and that can be used in general and at different machining centers via a central connection option.
  • the invention was based in particular on the knowledge that the limitation of usability is due to the fact that the processing unit has a generator that drives the drive, but that this drive is controlled on the unit side via the main spindle, which in principle does not require adequate control or regulation of the drive. Using this knowledge, a replaceable according to the invention sees
  • Processing unit thus a control device on the processing unit.
  • the invention is based, in particular, on the idea of providing an exchangeable processing unit that is as simple as possible to couple and that controls or regulates itself independently and that has an adaptable energy supply in the exchangeable processing unit.
  • An interchangeable processing unit for a processing center for processing workpieces, which are preferably at least partially made of wood, wood-based materials, plastic or the like, has a generator for generating energy, selected from the group of electrical, hydraulic, pneumatic, thermal energy, and Radiation and vibration energy, in particular from mechanical rotational energy of a drive spindle, in particular a milling spindle, of the machining center and a drive that can be supplied with energy by means of the generator.
  • the generator has a torque interface, in particular a releasable one, for transmitting a torque from the outside to the machining unit.
  • the torque interface can be designed, for example, as an HSK mount on the replaceable processing unit, in particular on the generator of the replaceable processing unit.
  • the generator is set up to be driven by means of the torque and the drive is driven using the energy of the generator.
  • generator in the sense of this application means an energy converter in general. This is used to generate a different form of energy from mechanical energy, for example the rotary movement of the main spindle. Examples in this context have already been made of electrical, hydraulic, pneumatic, thermal energy and radiation - and vibration energy listed.
  • said drive is an energy-consuming drive.
  • it can be through the consumption of energy machining takes place on a workpiece; however, the other types of processing already mentioned are also conceivable.
  • a cylinder, a heating element, an actuator (as described in more detail below), a milling cutter, in particular a milling head, and / or a button can be driven by the generator.
  • an electric motor is driven as a drive by the generator, wherein the electric motor in turn can be designed to drive high-performance milling heads.
  • Such electric motors, which drive high-performance milling heads, for example, can achieve up to 60,000 rpm.
  • the above-described main spindles of the machining center into which the machining unit can be exchanged require, for example, a speed of over 18,000 rpm, preferably over 20,000 rpm, particularly preferably over 24,000 rpm and even more preferably over 30,000 rpm Operating condition.
  • energy is to be interpreted in the sense of “information”, which, purely by way of example, can be mechanical, electrical, hydraulic, pneumatic, thermal energy as well as radiation and vibration energy.
  • the generator is set up to be driven by means of the torque.
  • the energy or information that is used to heat the coating material is thus supplied to the processing unit as mechanical energy, for example.
  • a torque is transmitted to the processing unit, which drives a generator.
  • the term “energy” is not restricted to the energy forms mentioned. It is crucial that the generator is addressed.
  • the processing unit has no cable connection to the machine.
  • the generator in turn generates electrical energy that is used, a drive, for example for heating coating material, and / or for driving a milling head, and / or for operating an electrical one
  • the drive thus converts the electrical energy generated by the generator, for example, into thermal energy for heating the coating material and / or into rotational energy for the milling head, and / or adjusts the current and / or voltage generated by the generator for an electric motor, for example using an electrical conversion at.
  • the drive is provided for heating, in particular of coating material, and / or for cooling, reshaping, reshaping, machining and / or non-machining.
  • the transmission of electrical energy to the processing unit can be dispensed with, since the processing unit itself generates the electrical energy by means of the generator from the mechanical energy transmitted to the processing unit.
  • the machining unit can be integrated particularly easily into existing machining centers and independently control the machining and process monitoring processes to be carried out.
  • the torque interface for transmitting the torque from the outside to the machining unit is preferably designed to be detachable in order to meet the need for flexible attachment of the machining unit to a machining center.
  • Common interface systems such as detachable shaft-hub- Connections, couplings and corresponding gear elements are used. HSK recordings can also be used.
  • Machining center with one machining unit is low.
  • the torque interface is set up to receive, for example, the torque from a drive spindle (machining spindle), preferably a main or milling spindle of a connected machining center.
  • machining spindle preferably a main or milling spindle of a connected machining center.
  • a torque split is preferably provided which transfers part of the torque of the drive spindle of the machining center into the torque interface for driving the generator and leaves the remaining torque for the machining task.
  • the drive is preferably designed as an actuator.
  • the actuator can thus be active in the exchangeable machining unit and, for example, enable machining, orientation and / or scanning of a workpiece. It can thus be ensured that various functions that can be configured in a modular manner can be made possible with such an exchangeable processing unit - without having to adapt interfaces on the machining center itself and / or on the exchangeable processing unit.
  • the drive is set up to adjust a movement, in particular of a processing means, of the processing unit in at least one plane and / or at least one axis and / or along at least one axis.
  • the drive enables a fully automatic, independent and safe adjustment of
  • Machining parameters, machining means, various angles of connected devices, for example a probe element and the like, can be achieved.
  • processing means can be understood here, for example, as a probe element or tool which can be manipulated by the drive and, for example, can be realigned.
  • different tasks can be performed, for example with different orientation angles or in different planes without the need for external intervention.
  • a probe element, a tool, a processing angle, the alignment of certain sensors, the drive of the tool, a vacuum generation and / or a blowing device for generating compressed air can be used, adjusted and / or adapted accordingly as different embodiments for at least one drive on the exchangeable processing unit .
  • the exchangeable processing unit furthermore has a control device which is designed to control and / or regulate the drive.
  • the exchangeable processing unit has a heatable container for the coating material.
  • heated coating material By means of the container, heated coating material can be made available and stored.
  • the drive for heating the is particularly preferred.
  • Coating material integrated into the container This results in a technically particularly simple structure with a few system interfaces.
  • the drive for heating the coating material is set up to heat the coating material on workpieces that have already been coated with coating material.
  • the drive preferably has an energy source, for example for heating coating material, for introducing lettering and / or for surface treatment.
  • energy can be transferred to the coating material by means of a laser, a radiation source, an ultrasound source, a microwave source or a plasma source.
  • the "radiation source” can preferably be understood here as an infrared radiation source or an ultraviolet radiation source, the wavelengths of the radiation emitted by such a radiation source typically being in the range from 780 nm to 1 mm or 380 nm to 100 nm. It is also possible to use a hot air source or a gas source.
  • Essential The characteristic of these energy transfer techniques by means of the drive for heating the coating material is that the energy can be transferred from the energy source to the coating material over a distance.
  • the interchangeable processing unit has a data transmission interface, preferably a wireless data transmission interface, for transmitting status data of the interchangeable processing unit to a machine control.
  • the exchangeable processing unit it is advantageous to acquire certain status data of the exchangeable processing unit, for example in a machine control.
  • the temperature of the coating material or the amount of the coating material temporarily stored in the exchangeable processing unit is relevant for process control.
  • the data transmission interface is preferably also supplied with energy by the generator and the data is transmitted wirelessly to a controller, for example the controller of the machining center.
  • a plug-in connection for transmitting the data can then also be omitted for data transmission on the exchangeable processing unit.
  • the interface of the replaceable processing unit can remain limited to the mechanical interface, which affects the structure of the replaceable processing unit with regard to its
  • Standard data transmission interface such as radio Ethernet, Bluetooth, NFC or wireless LAN (Wireless Local Area Network) provided. So the Data transmission interface designed to send and receive data wirelessly.
  • Data transmission interface also designed to transmit data to a decentralized machine control for a cloud-based control of the processing unit.
  • the decentralized, cloud-based control of the processing unit enables, for example, a specialist at the manufacturer himself to access relevant data in order to record operating parameters and optimization potential and to adjust them if necessary.
  • an additional drive is connected to the generator.
  • the additional drive can be driven by means of the generator. It is preferred here that the additional drive can be driven with a different torque than the drive from the generator.
  • the exchangeable processing unit also has at least one sensor device for safeguarding and / or checking at least one operating state of the exchangeable processing unit.
  • a sensor for detecting and monitoring a vacuum of a vacuum pump attached as a drive, for monitoring an amount of compressed air can be placed under the sensor a connected compressed air pump, for checking the reaching of an end position, for example a workpiece, for checking a coupling state of a tool attached to or replaced on the drive, for performing a distance measurement, for example to a reference object, for example in the form of a tool or workpiece and / or a sensor for Verification of the correct implementation or adjustment of the keying on a workpiece can be understood.
  • a check and monitoring of a temperature, for example a heated coating material can also be achieved with such a sensor device.
  • a machining center with an exchangeable machining unit according to one of the preceding aspects is also disclosed.
  • Fig. 1 is a perspective view of one on one
  • FIG. 2 shows a schematic representation of the structure of an exchangeable processing unit according to the invention according to a second embodiment.
  • FIG. 1 shows a perspective illustration of an interchangeable machining unit 1 (machining unit) according to the invention attached to a machining center 2 according to a first embodiment.
  • the machining unit 1 is shown in the picture below and is attached to the machining center 2 shown in detail above.
  • the processing unit 1 according to this exemplary embodiment has the task of applying edges 4, which are coated with coating material 6, to the workpiece 5.
  • the machining unit 1 is driven by a drive spindle 3 of the machining center 2.
  • the processing unit 1 also has a drive 12 in this case for heating the coating material 6.
  • the drive 12 for heating the coating material 6 is connected to a generator 10, the generator 10 being drivable via a torque interface 14 by means of the work spindle 3 of the machining center 2.
  • the coating material 6 is heated by means of a drive 12 for heating the coating material 6 and its adhesive effect is thereby activated.
  • the edge 4 with the coating material 6 is then pressed onto the workpiece 5.
  • the connection of edge 4 with coating material 6 and workpiece 5 hardens.
  • the machining center 2 is a 5-axis machining center. According to the invention, the machining unit 1 can be operated on machining centers 2 with other kinematics.
  • Fig. 2 shows a schematic representation of the structure of an exchangeable processing unit 1 according to the invention according to a second embodiment.
  • the machining center 2 is shown at the top of the picture and an exchangeable machining unit 1 is shown at the bottom.
  • a drive spindle 3 is provided on the machining center 2, which can be connected or, as shown in FIG. 2, is connected to a torque interface 14 of the machining unit 1.
  • the torque interface 14 of the processing unit 1 is connected to a generator 10 for generating electrical energy of the processing unit 1.
  • An electrical line 8 shown as a dotted line connects the generator 10 to a drive 12, for example for heating coating material 6, in order to supply electrical energy to the drive 12 for heating coating material 6.
  • the coating material 6, which in this embodiment is arranged in a container 7 on the drive 12 for heating the coating material 6, can be heated.
  • Status data for example the temperature of the coating material 6, are transmitted to the machining center 2 by means of a data transmission interface (not shown).
  • the processing unit 1 has a
  • Control device 11 on.
  • the control device 11 is designed to control or regulate the drive 12. Some or all of the energy provided by the generator 10 can be used, which enables particularly precise heating in the exemplary embodiment shown here.
  • the drive 12 can be provided as a milling device.
  • the control device 11 described above can be used, for example, to achieve a milling speed that is matched to a workpiece to be machined. It is also possible to use an interposed electric motor to achieve the desired rotational speed.
  • the control device 11 is provided, for example, as a feedback loop control which, by means of a sensor, compares target states with actual states of a control variable.
  • the control device can, for example, use sensors to monitor various process parameters of such a processing device and react accordingly to changes and optimize or adapt processes independently and automatically.
  • compressed air sensors can be provided for guiding away, for example, removed chips or also for coupling tools or for reaching an end position for the tool.
  • a fully automatic and individually connectable design of an interchangeable processing unit is realized, which is driven by the generator and additionally carries the sensor system, which can also be driven by the generator.
  • the exchangeable processing unit can process a workpiece including fully automatic alignment and sensor monitoring without having to adapt certain connections when changing tools or during operation.
  • the interchangeable machining unit 1 makes it possible to equip a machining center 2 with the machining unit without an electrical energy supply having to be implemented between the machining center 2 and the machining unit 1.
  • the energy required, for example, for heating the coating material 6 can be generated for this by means of a generator 10 of the processing unit 1 from the mechanical energy transferred from the processing center 2 to the processing unit 1.
  • the processing unit 1 can be used particularly flexibly on the processing center 2.
  • the machining unit 1 can also be used universally on machining centers 2 on which corresponding electrical interfaces for transmitting energy to the unit 1 are not provided.

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Abstract

Offenbart wird ein einwechselbares Bearbeitungsaggregat (1) für ein Bearbeitungszentrum (2) zum Bearbeiten von Werkstücken (5), die bevorzugt zumindest abschnittsweise aus Holz, Holzwerkstoffen, Kunststoff oder dergleichen bestehen, wobei das einwechselbare Bearbeitungsaggregat (1) einen Generator (10) für die Erzeugung von Energie, ausgewählt aus der Gruppe von elektrischer, hydraulischer, pneumatischer, thermischer Energie, sowie Strahlungs- und Schwingungsenergie, aus insbesondere mechanischer Rotationsenergie einer Antriebsspindel, insbesondere einer Frässpindel, und einen Antrieb (12), der mittels des Generators (10) mit Energie versorgt werden kann, aufweist. Der Generator (10) weist eine insbesondere lösbare Drehmomentschnittstelle (14) zum Übertragen eines Drehmoments von außen zum Bearbeitungsaggregat (1) auf. Der Generator (10) ist eingerichtet, mittels des Drehmoments angetrieben zu werden, wobei der Antrieb (12) unter Verwendung der Energie des Generators (10) angetrieben wird. Ferner wird ein Bearbeitungszentrum mit einem solchen einwechselbaren Bearbeitungsaggregat offenbart.

Description

Einwechselbares Bearbeitungsaggregat
Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein einwechselbares Bearbeitungsaggregat für ein Bearbeitungszentrum zum Bearbeiten plattenförmiger Werkstücke, die bevorzugt zumindest abschnittsweise aus Holz, Holzwerkstoffen, Kunststoff, oder dergleichen bestehen.
Stand der Technik
Bearbeitungsaggregate, die in die Antriebsspindel, bevorzugt Hauptspindel, besonders bevorzugt Frässpindel, eines Bearbeitungszentrums einwechselbar sind, sind beispielsweise aus der DE 10039 413 Al und der DE 10229 775 CI bekannt. Für einen gewünschten, auszuführenden Bearbeitungsvorgang kann ein entsprechendes Bearbeitungsaggregat aus einer Speichereinrichtung manuell oder automatisch in die Spindeleinheit des Bearbeitungszentrums eingewechselt werden.
Bearbeitungszentren zum Bearbeiten von plattenförmigen Werkstücken, insbesondere aus Holz bzw. Holzwerkstoffen, weisen häufig ein Bearbeitungsaggregat, zum Beispiel ein Anleimaggregat zum Anleimen eines Kantenmaterials an eine Schmalfläche des Werkstücks auf. Dadurch kann eine spanende Bearbeitung, zum Beispiel einer Schmalfläche oder einer Kante des Werkstücks, mit einem Anleimen des Kantenmaterials kombiniert werden, so dass eine neue Aufspannung des Werkstücks in einer separaten Kantenanleimmaschine nicht erforderlich ist. Für die Anleimaggregate kommen verschiedene Techniken zum Einsatz, zum Beispiel wird Leim mittels Walzen auf eine Werkstückschmalfläche aufgetragen und anschließend Kantenmaterial auf die Werkstückschmalfläche aufgelegt und dann beispielsweise unter Einsatz von Andrückrollen an die Werkstückschmalfläche angedrückt. Eine folgende Aushärtung des Leims ermöglicht einen festen Sitz des Kantenmaterials. Andere Anleimaggregate arbeiten mit einem Laser zum Bestrahlen und Erweichen einer bereits am eingesetzten Kantenmaterial vorgesehenen Beschichtung, um eine Verbindung zwischen Kantenmaterial und Werkstückschmalfläche durch anschließendes Andrücken des Kantenmaterials an das Werkstück zu erzielen. Bearbeitungszentren mit Anleimaggregat sind beispielsweise aus der DE 102005 018 885 B3 und der EP 0728 561 Al bekannt.
Die genannten Bearbeitungsaggregate haben gemeinsam, dass für den Beschichtungsvorgang zum Erweichen bzw. Aktivieren des Beschichtungsmaterials bzw. einer KlebstoffSchicht auf dem Beschichtungsmaterial, Energie in das Kantenmaterial bzw. die KlebstoffSchicht eingebracht werden muss. Die zum Einsatz kommenden flüssigen Klebstoffe bzw. Leime zum Anleimen von Kantenmaterial werden ebenfalls in der Regel in einem erwärmten Zustand aufgetragen und härten nach dem Aufträgen aus. Daher weisen die Bearbeitungsaggregate eine elektrische Schnittstelle bzw. Kabelverbindung auf, um die für die Erwärmung des Beschichtungsmaterials erforderliche Energie als elektrische Energie dem Bearbeitungsaggregat zuzuführen. Eine reine mechanische Anbindung eines Bearbeitungsaggregats reicht daher bisher nicht aus, um ein Bearbeitungsaggregat am Bearbeitungszentrum zu betreiben. Auch ein einfacher Wechsel auf verschiedene Bearbeitungsaggregate mit verbundener Sensorik oder dergleichen ist ebenfalls nicht möglich. Es muss zusätzlich eine elektrische Schnittstelle bzw. Kabelverbindung vorgesehen werden. Dadurch wird der flexible Einsatz der genannten Bearbeitungsaggregate an verschiedenen Bearbeitungszentren auf Grund der Schnittstellenanforderungen erschwert. Der flexible Einsatz von Bearbeitungsaggregaten ist somit mit den Bearbeitungsaggregaten des Standes der Technik nur unzureichend gegeben.
Es ist aus der EP 2397 287 Al bekannt, ein Bearbeitungsaggregat für ein Bearbeitungszentrum zum Bearbeiten von Werkstücken zur Verfügung zu stellen, das durch eine Energieversorgung des Bearbeitungsaggregats im Hinblick auf seine Schnittstellenanforderungen vereinfacht ist, indem an dem Bearbeitungsaggregat ein Generator vorgesehen ist.
Es hat sich jedoch gezeigt, dass ein derartiges Bearbeitungsaggregat Einschränkungen bezüglich der Nutzbarkeit aufweist .
Darstellung der Erfindung
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein einwechselbares Bearbeitungsaggregat, insbesondere ein Bearbeitungsaggregat für ein Bearbeitungszentrum zum Bearbeiten von Werkstücken, die bevorzugt zumindest abschnittsweise aus Holz, Holzwerkstoffen, Kunststoff oder dergleichen bestehen, zur Verfügung zu stellen, das besonders flexibel an verschiedensten Bearbeitungszentren zum Einsatz kommen kann und das allgemein und an verschiedenen Bearbeitungszentren über eine zentrale Verbindungsmöglichkeit nutzbar ist.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein einwechselbares Bearbeitungsaggregat mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. In den Unteransprüchen finden sich vorteilhafte Ausgestaltungen und Verbesserungen der Erfindung.
Der Erfindung lag dabei insbesondere die Erkenntnis zugrunde, dass die Einschränkung der Nutzbarkeit darauf zurückzuführen ist, dass das Bearbeitungsaggregat zwar einen den Antrieb antreibenden Generator aufweist, dass die Steuerung dieses Antriebs jedoch aggregatsseitig über die Hauptspindel stattfindet, was Prinzip bedingt keine adäquate Steuerung bzw. Regelung des Antriebs zulässt. Unter Nutzung dieser Erkenntnis sieht ein erfindungsgemäßes einwechselbares
Bearbeitungsaggregat somit eine Steuerungseinrichtung an dem Bearbeitungsaggregat vor. Mit anderen Worten liegt also der Erfindung insbesondere der Gedanke zu Grunde ein möglichst einfach zu koppelndes und sich selbstständig steuerndes bzw. regelndes einwechselbares Bearbeitungsaggregat vorzusehen, welches eine adaptierbare Energieversorgung im einwechselbaren Bearbeitungsaggregat aufweist .
Ein erfindungsgemäßes einwechselbares Bearbeitungsaggregat für ein Bearbeitungszentrum zum Bearbeiten von Werkstücken, die bevorzugt zumindest abschnittsweise aus Holz, Holzwerkstoffen, Kunststoff oder dergleichen bestehen, weist einen Generator für die Erzeugung von Energie, ausgewählt aus der Gruppe von elektrischer, hydraulischer, pneumatischer, thermischer Energie, sowie Strahlungs- und Schwingungsenergie, aus insbesondere mechanischer Rotationsenergie einer Antriebsspindel, insbesondere einer Frässpindel, des Bearbeitungszentrums und einen Antrieb, der mittels des Generators mit Energie versorgt werden kann, auf. Hierbei weist der Generator eine insbesondere lösbare Drehmomentschnittstelle zum Übertragen eines Drehmoments von außen zum Bearbeitungsaggregat auf. Die
Drehmomentschnittstelle kann beispielsweise als HSK-Aufnahme am einwechselbaren Bearbeitungsaggregat, insbesondere am Generator des einwechselbaren Bearbeitungsaggregats, ausgestaltet sein. Der Generator ist eingerichtet mittels des Drehmoments angetrieben zu werden und der Antrieb wird unter Verwendung der Energie des Generators angetrieben.
Der Begriff „Generator" im Sinne dieser Anmeldung bedeutet einen Energiewandler im Allgemeinen. Mit diesem wird aus mechanischer Energie, also beispielsweise der Drehbewegung der Hauptspindel, eine andere Energieform gewonnen. Beispielhaft wurden in diesem Zusammenhang bereits elektrische, hydraulische, pneumatische, thermische Energie sowie Strahlungs- und Schwingungsenergie aufgeführt.
Ferner ist der genannte Antrieb ein energieverbrauchender Antrieb. Insbesondere kann durch den Verbrauch der Energie eine Bearbeitung an einem Werkstück stattfinden; jedoch sind auch die anderen bereits genannten Bearbeitungsarten denkbar. Das heißt, es kann beispielhaft auch ein Zylinder, ein Heizelement, ein Aktor (wie nachfolgend detaillierter beschrieben), ein Fräser, insbesondere ein Fräskopf, und/oder ein Taster vom Generator angetrieben werden. Zudem ist es denkbar, dass ein Elektromotor als Antrieb vom Generator angetrieben wird, wobei der Elektromotor wiederrum zum Antrieb von Hochleistungsfräsköpfen ausgestaltet sein kann. Solche Elektromotoren, die beispielsweise Hochleistungsfräsköpfe antreiben, können bis zu 60.000 U/min leisten.
Unabhängig davon benötigen die oben beschriebenen Hauptspindeln des Bearbeitungszentrums, in die das Bearbeitungsaggregat einwechselbar ist, beispielsweise eine Drehzahl von über 18.000 U/min, bevorzugt über 20.000 U/min, besonders bevorzugt über 24.000 U/min und noch bevorzugter über 30.000 U/min im Betriebszustand.
Der Begriff „Energie" ist in diesem Zusammenhang im Sinne von „Information" auszulegen, bei der es sich rein beispielhaft um mechanische, elektrische, hydraulische, pneumatische, thermische Energie sowie Strahlungs- und Schwingungsenergie handeln kann.
Erfindungsgemäß ist der Generator eingerichtet, mittels des Drehmoments angetrieben zu werden. Die Energie bzw. Information, die zum Erwärmen des Beschichtungsmaterials genutzt wird, wird somit beispielhaft als mechanische Energie zum Bearbeitungsaggregat zugeführt. In diesem Falle wird ein Drehmoment zum Bearbeitungsaggregat übertragen, das einen Generator antreibt. Wie jedoch durch die Auslegung „Information" verdeutlicht, ist der Begriff „Energie" nicht auf die genannten Energieformen beschränkt. Entscheidend ist, dass der Generator angesprochen wird. Erfindungsgemäß verfügt das Bearbeitungsaggregat in einer Ausführungsform über keine Kabelverbindung zur Maschine. Der Generator wiederum erzeugt elektrische Energie, die genutzt wird, einen Antrieb, beispielsweise zum Erwärmen von Beschichtungsmaterial, und/oder zum Antreiben eines Fräskopfs, und/oder zum Betreiben einer elektrischen
Überwachungssensorik, mit Energie zu versorgen. Der Antrieb wandelt somit die durch den Generator erzeugte elektrische Energie beispielsweise in Wärmeenergie zum Erwärmen des Beschichtungsmaterials und/oder in Rotationsenergie für den Fräskopf, um und/oder passt beispielsweise unter Verwendung einer elektrischen Umsetzung die vom Generator erzeugte Stromstärke und/oder Spannung für einen Elektromotor an.
Mit anderen Worten, der Antrieb ist zum Erwärmen, insbesondere von Beschichtungsmaterial, und/oder zur Kühlung, Umformung, Umformung, spanenden und oder nicht-spanenden Bearbeitung vorgesehen .
Die Übertragung von elektrischer Energie zum Bearbeitungsaggregat kann entfallen, da das Bearbeitungsaggregat die elektrische Energie mittels des Generators aus der auf das Bearbeitungsaggregat übertragenen mechanischen Energie selbst erzeugt. Dadurch wird die Anbindung des einwechselbaren Bearbeitungsaggregats an ein Bearbeitungszentrum besonders einfach, da lediglich eine mechanische Anbindung erforderlich ist und die elektrische Anbindung in Form von Kabeln und Steckverbindern sowie eine steuerungstechnische Anbindung des Bearbeitungsaggregats entfallen kann. Dadurch kann das Bearbeitungsaggregat besonders einfach in bestehende Bearbeitungszentren integriert werden und selbstständig eine Steuerung der auszuführenden Bearbeitungs- und Prozessüberwachungsprozesse durchführen.
Die Drehmomentschnittstelle zum Übertragen des Drehmoments von außen zum Bearbeitungsaggregat ist bevorzugt lösbar ausgebildet, um dem Wunsch nach einem flexiblen Anbringen des Bearbeitungsaggregats an einem Bearbeitungszentrum Rechnung zu tragen. Als lösbare Drehmomentschnittstelle kommen gängige Schnittstellensysteme, wie zum Beispiel lösbare Welle-Nabe- Verbindungen, Kupplungen und entsprechende Getriebeelemente zum Einsatz. Auch HSK-Aufnahmen können verwendet werden.
Erfindungsgemäß ist somit zum Einwechseln des Bearbeitungsaggregats keine zusätzliche Vorbereitung der Maschine in Form einer Realisierung einer Elektroschnittstelle erforderlich. Es ist daher möglich, jedes gängige Bearbeitungszentrum mit verhältnismäßig geringem Aufwand für ein Einwechseln des erfindungsgemäßen Bearbeitungsaggregats nachzurüsten. Durch den geringen Schnittstellenaufwand zum Einwechseln eines erfindungsgemäßen Bearbeitungsaggregats sind die Kosten zum Erweitern eines bestehenden
Bearbeitungszentrums mit einem Bearbeitungsaggregat gering.
Hierbei ist die Drehmomentschnittstelle eingerichtet, beispielsweise das Drehmoment von einer Antriebsspindel (Bearbeitungsspindel), bevorzugt einer Haupt- bzw. Frässpindel eines angeschlossenen Bearbeitungszentrums aufzunehmen.
Dadurch kann der Generator durch das Drehmoment der Antriebsspindel des Bearbeitungszentrums angetrieben werden. Ein zusätzlicher Energieeintrag in das Bearbeitungsaggregat ist dann nicht erforderlich. Bevorzugt wird eine Drehmomentaufzweigung vorgesehen, die einen Teil des Drehmoments der Antriebsspindel des Bearbeitungszentrums in die Drehmomentschnittstelle zum Antreiben des Generators überträgt und das restliche Drehmoment für die Bearbeitungsaufgabe belässt.
Bevorzugt ist der Antrieb als Aktor ausgestaltet. Das heißt, der Aktor kann somit in dem einwechselbaren Bearbeitungsaggregat tätig sein und beispielsweise eine Bearbeitung, Orientierung und/oder Abtastung eines Werkstücks ermöglichen. Somit kann sichergestellt werden, dass verschiedene, modular ausgestaltbare Funktionen mit einem solchen einwechselbaren Bearbeitungsaggregat ermöglicht werden können - ohne dass dabei Schnittstellen am Bearbeitungszentrum selbst und/oder am einwechselbaren Bearbeitungsaggregat angepasst werden müssen. Gemäß einem weiteren Aspekt ist der Antrieb eingerichtet, eine Bewegung, insbesondere eines Bearbeitungsmittels, des Bearbeitungsaggregats in zumindest einer Ebene und/oder zumindest einer Achse und/oder entlang zumindest einer Achse zu verstellen.
Somit kann durch den Antrieb eine vollautomatische, selbstständige und sichere Anpassung von
Bearbeitungsparametern, Bearbeitungsmitteln, verschiedener Winkel angeschlossener Vorrichtungen, beispielsweise eines Tastelements und dergleichen, erzielt werden.
Unter dem Begriff „Bearbeitungsmittel" kann hierbei also beispielsweise ein Tastelement oder Werkzeug verstanden werden, welches durch den Antrieb manipuliert werden kann und beispielsweise neu ausgerichtet werden kann. Somit können mit dem selben eingewechselten Bearbeitungsaggregat verschiedene Aufgaben beispielsweise mit verschiedenen Orientierungswinkeln oder in verschiedenen Ebenen durchgeführt werden, ohne dass dabei ein externer Eingriff notwendig ist.
Hierbei können beispielsweise ein Tastelement, ein Werkzeug, ein Bearbeitungswinkel, die Ausrichtung bestimmter Sensorik, der Antrieb des Werkzeugs, eine Vakuumerzeugung und/oder eine Blasvorrichtung zur Drucklufterzeugung als verschiedene Ausführungsformen für mindestens einen Antrieb am einwechselbaren Bearbeitungsaggregat entsprechend verwendet, verstellt und/oder angepasst werden.
Gemäß einem weiteren Aspekt weist das einwechselbare Bearbeitungsaggregat ferner eine Steuerungseinrichtung auf, die ausgestaltet ist, den Antrieb zu steuern und/oder zu regeln.
Dadurch ist es möglich, dass das Bearbeitungsaggregat selbstständig, und ohne von dem Bearbeitungszentrum zugeführten Informationen, betrieben werden kann und Regelungs-, Steuerungs- und vor allem auch Optimierungsprozesse selbstständig und unmittelbar am einwechselbaren Bearbeitungsaggregat durchgeführt werden können.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist das einwechselbare Bearbeitungsaggregat ein beheizbares Behältnis für das Beschichtungsmaterial auf.
Mittels des Behältnisses kann erwärmtes Beschichtungsmaterial zur Verfügung gestellt und gespeichert werden. Besonders bevorzugt ist der Antrieb zum Erwärmen des
Beschichtungsmaterials in das Behältnis integriert. Dadurch ergibt sich ein technisch besonders einfacher Aufbau mit wenigen Systemschnittstellen.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der Antrieb zum Erwärmen des Beschichtungsmaterials eingerichtet, das Beschichtungsmaterial an schon mit Beschichtungsmaterial beschichteten Werkstücken zu erwärmen.
Dadurch ist es möglich, Beschichtungsmaterial oder Werkstücke zu verwenden, die eine Leim- bzw. KlebstoffSchicht aufweisen, die mittels Wärme aktivierbar ist.
Bevorzugt weißt der Antrieb eine Energiequelle, beispielsweise zum Erwärmen von Beschichtungsmaterial, zum Einbringen von Schriftzügen und/oder der Oberflächenbehandlung auf. Für das Übertragen der Energie auf ein Werkstück können daher unterschiedliche Verfahren eingesetzt werden. So kann beispielsweise mittels eines Lasers, einer Strahlenquelle, einer Ultraschallquelle, einer Mikrowellenquelle oder einer Plasma-Quelle, Energie auf das Beschichtungsmaterial übertragen werden. Bevorzugt kann hier unter der „Strahlenquelle" eine Infrarotstrahlenquelle oder eine Ultraviolettstrahlenquelle verstanden werden, wobei typischerweise die Wellenlängen der ausgestrahlten Strahlen einer solchen Strahlenquelle im Bereich von 780nm bis 1mm bzw. 380nm bis lOOnm liegen. Möglich ist auch der Einsatz einer Heißluftquelle oder einer Begasungsquelle. Wesentliches Merkmal dieser Energieübertragungstechniken durch den Antrieb zum Erwärmen des Beschichtungsmaterials ist, dass die Energie über eine Distanz von der Energiequelle auf das Beschichtungsmaterial übertragen werden kann.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist das einwechselbare Bearbeitungsaggregat eine Datenübertragungsschnittstelle, bevorzugt eine drahtlose Datenübertragungsschnittstelle, zur Übermittlung von Zustandsdaten des einwechselbaren Bearbeitungsaggregats an eine Maschinensteuerung auf.
Für den Einsatz des einwechselbaren Bearbeitungsaggregats ist es vorteilhaft, bestimmte Zustandsdaten des einwechselbaren Bearbeitungsaggregats, zum Beispiel in einer Maschinensteuerung, zu erfassen. So ist für die Prozesssteuerung beispielsweise die Temperatur des Beschichtungsmaterials oder auch die Menge des im einwechselbaren Bearbeitungsaggregat zwischengespeicherten Beschichtungsmaterials relevant.
Bevorzugt wird die Datenübertragungsschnittstelle ebenfalls von dem Generator mit Energie versorgt und die Übertragung der Daten erfolgt drahtlos an eine Steuerung, beispielsweise die Steuerung des Bearbeitungszentrums. Dadurch kann dann auch für die Datenübertragung am einwechselbaren Bearbeitungsaggregat eine Steckverbindung zum Übertragen der Daten weggelassen werden.
Dadurch kann die Schnittstelle des einwechselbaren Bearbeitungsaggregats auf die mechanische Schnittstelle beschränkt bleiben, was den Aufbau des einwechselbaren Bearbeitungsaggregats im Hinblick auf seine
Schnittstellenanforderungen einfach hält. Besonders bevorzugt ist zur Datenübertragung am einwechselbaren Bearbeitungsaggregat eine
Standarddatenübertragungsschnittstelle, wie zum Beispiel Funk- Ethernet, Bluetooth, NFC oder Wireless LAN (Wireless Local Area Network) vorgesehen. Somit ist die Datenübertragungsschnittstelle ausgestaltet Daten drahtlos auszusenden und zu empfangen.
Gemäß einem weiteren Aspekt ist die
Datenübertragungsschnittstelle ferner dazu ausgestaltet, Daten an eine dezentrale Maschinensteuerung für eine cloudbasierte Steuerung des Bearbeitungsaggregats zu übertragen.
Gemäß einer solchen Ausgestaltung ist es möglich, dass dezentral, beispielsweise mehrere Bearbeitungsaggregate in einem Bearbeitungszentrum oder sogar mehrere Bearbeitungszentren mit mehreren Bearbeitungsaggregaten gesteuert, überwacht, und upgedatet bzw. aktualisiert werden können. Somit ist es möglich, den Kontrollaufwand an den jeweiligen Bearbeitungsaggregaten zu reduzieren und somit die Effizienz und Nutzbarkeit einer solchen Vorrichtung zu verbessern. Ferner ermöglicht die dezentrale cloud-basierte Steuerung des Bearbeitungsaggregats, dass beispielsweise ein Fachmann beim Hersteller selbst auf relevante Daten zugreifen kann, um so Betriebsparameter und Optimierungspotenziale zu erfassen und gegebenenfalls einzustellen.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist ein zusätzlicher Antrieb mit dem Generator verbunden. Der zusätzliche Antrieb ist mittels des Generators antreibbar. Hierbei ist bevorzugt, dass der zusätzliche Antrieb mit einem unterschiedlichen Drehmoment als der Antrieb vom Generator angetrieben werden kann. Somit können mehrere Antriebe an einem einwechselbaren Bearbeitungsaggregat angeordnet werden.
Gemäß einem weiteren Aspekt weist das einwechselbare Bearbeitungsaggregat ferner mindestens eine Sensorvorrichtung zur Absicherung und/oder Überprüfung mindestens eines Betriebszustands des einwechselbaren Bearbeitungsaggregats auf.
Hierbei kann beispielsweise unter dem Sensor ein Sensor zur Erkennung und Überwachung eines Vakuums einer als Antrieb angebrachten Vakuumpumpe, zur Überwachung einer Druckluftmenge einer angeschlossenen Druckluftpumpe, zur Überprüfung des Erreichens einer Endlage beispielsweise eines Werkstücks, zur Überprüfung eines Kopplungszustands eines am Antrieb angebrachten bzw. gewechselten Werkzeugs, zur Durchführung einer Wegmessung beispielsweise zu einem Referenzobjekt, zum Beispiel in Form eines Werkzeugs oder Werkstücks und/oder ein Sensor zur Überprüfung der ordnungsgemäßen Durchführung bzw. Verstellung der Tastung an einem Werkstück verstanden werden. Auch eine Überprüfung und Überwachung einer Temperatur, beispielsweise eines erwärmten Beschichtungsmaterials, kann mit einer solchen Sensorvorrichtung erreicht werden.
Erfindungsgemäß wird ferner ein Bearbeitungszentrum mit einem einwechselbaren Bearbeitungsaggregat gemäß einem der vorhergehenden Aspekte offenbart.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung wird im Folgenden anhand von
Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Figuren der Zeichnungen näher erläutert.
Von den Figuren zeigen:
Fig. 1 eine perspektivische Darstellung eines an einem
Bearbeitungszentrum angebrachten erfindungsgemäßen einwechselbaren Bearbeitungsaggregats gemäß einer ersten Ausführungsform; und
Fig. 2 eine schematische Darstellung des Aufbaus eines erfindungsgemäßen einwechselbaren Bearbeitungsaggregats gemäß einer zweiten Ausführungsform.
In den Figuren bezeichnen dieselben Bezugszeichen gleiche oder funktionsgleiche Komponenten, soweit nichts Gegenteiliges angegeben ist. Ausführliche Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Fig. 1 zeigt eine perspektivische Darstellung eines an einem Bearbeitungszentrum 2 angebrachten erfindungsgemäßen einwechselbaren Bearbeitungsaggregats 1 (Bearbeitungsaggregat) gemäß einer ersten Ausführungsform. Das Bearbeitungsaggregat 1 ist im Bild unten dargestellt und an dem darüber ausschnittsweise dargestellten Bearbeitungszentrum 2 angebracht. Das Bearbeitungsaggregat 1 gemäß diesem Ausführungsbeispiel hat dieser beispielhaften Ausführungsform die Aufgabe, Kanten 4, die mit Beschichtungsmaterial 6 beschichtet sind, auf das Werkstück 5 aufzubringen. Das Bearbeitungsaggregat 1 wird von einer Antriebsspindel 3 des Bearbeitungszentrums 2 angetrieben. Das Bearbeitungsaggregat 1 weist ferner einen Antrieb 12 in diesem Fall zum Erwärmen des Beschichtungsmaterials 6 auf. Der Antrieb 12 zum Erwärmen des Beschichtungsmaterials 6 ist mit einem Generator 10 verbunden, wobei der Generator 10 über eine Drehmomentschnittstelle 14 mittels der Arbeitsspindel 3 des Bearbeitungszentrums 2 antreibbar ist.
Im Betrieb wird das Beschichtungsmaterial 6 mittels eines Antriebs 12 zum Erwärmen des Beschichtungsmaterials 6 erwärmt und dadurch in seiner Klebewirkung aktiviert. Anschließend wird die Kante 4 mit dem Beschichtungsmaterial 6 an das Werkstück 5 angedrückt. Nach dem Abkühlen härtet die Verbindung von Kante 4 mit Beschichtungsmaterial 6 und Werkstück 5 aus. Das Bearbeitungszentrum 2 ist bei diesem Ausführungsbeispiel ein 5-Achsbearbeitungszentrum. Das Bearbeitungsaggregat 1 kann erfindungsgemäß an Bearbeitungszentren 2 mit anderen Kinematiken betrieben werden.
Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung des Aufbaus eines erfindungsgemäßen einwechselbaren Bearbeitungsaggregats 1 gemäß einer zweiten Ausführungsform. Wie in Fig. 1, ist oben im Bild das Bearbeitungszentrum 2 und unten ein einwechselbares Bearbeitungsaggregat 1 dargestellt. Am Bearbeitungszentrum 2 ist eine Antriebsspindel 3 vorgesehen, die mit einer Drehmomentschnittstelle 14 des Bearbeitungsaggregats 1, verbindbar bzw., wie in Figur 2 gezeigt, verbunden ist. Die Drehmomentschnittstelle 14 des Bearbeitungsaggregats 1 ist mit einem Generator 10 für die Erzeugung elektrischer Energie des Bearbeitungsaggregats 1 verbunden. Eine als gepunktete Linie dargestellte elektrische Leitung 8 verbindet den Generator 10 mit einem Antrieb 12 beispielsweise zum Erwärmen von Beschichtungsmaterial 6, um dem Antrieb 12 zum Erwärmen von Beschichtungsmaterial 6 elektrische Energie zuzuführen. Mittels einer Energiequelle 9 am Antrieb 12 zum Erwärmen von Beschichtungsmaterial 6 kann das Beschichtungsmaterial 6, das bei diesem Ausführungsbeispiel in einem Behältnis 7 am Antrieb 12 zum Erwärmen von Beschichtungsmaterial 6 angeordnet ist, erwärmt werden. Mittels einer Datenübertragungsschnittstelle (nicht dargestellt) werden Zustandsdaten, z.B. die Temperatur des Beschichtungsmaterials 6 an das Bearbeitungszentrum 2 übertragen .
Weiterhin weist das Bearbeitungsaggregat 1 eine
Steuerungseinrichtung 11 auf. Die Steuerungseinrichtung 11 ist dabei ausgestaltet, den Antrieb 12 zu steuern bzw. zu regeln. Dabei kann ein Teil oder das Gesamte der von dem Generator 10 bereitgestellten Energie verwendet werden, wodurch in der hier dargestellten beispielhaften Ausführungsform ein besonders genaues Anwärmen ermöglicht wird.
Gemäß einer weiteren nicht gezeigten beispielhaften Ausführungsform kann der Antrieb 12 als Fräseinrichtung vorgesehen sein. Dabei kann durch die oben beschriebene Steuerungseinrichtung 11 beispielsweise eine auf ein zu bearbeitendes Werkstück abgestimmte Fräsgeschwindigkeit realisiert werden. Auch eine Übersetzung zum Erreichen gewünschter Drehzahlen mittels eines zwischengeschalteten Elektromotors ist möglich.
Die Steuerungseinrichtung 11 ist dabei etwa als Feedback-Loop Regelung vorgesehen, die mittels eines Sensors Soll-Zustände mit Ist-Zuständen einer Regelungsgröße abgleicht. Das heißt, die Steuerungseinrichtung kann beispielsweise mittels Sensoren verschiedene Prozessparameter einer solchen Bearbeitungsvorrichtung überwachen und entsprechend auf Veränderungen reagieren und Prozesse selbstständig und automatisch optimieren bzw. anpassen. In einer solchen beispielhaften Ausführungsform können dabei Druckluftsensoren zum Wegführen beispielsweise von abgetragenen Spänen oder auch zur Kopplung von Werkzeugen oder dem Erreichen einer Endlage für das Werkzeug vorgesehen sein.
Somit wird mit einer einzigen mechanischen Schnittstelle eine vollautomatische und individuell ankoppelbare Ausgestaltung eines einwechselbaren Bearbeitungsaggregats realisiert, welches mittels des Generators angetrieben wird und zusätzlich die Sensorik mitführt, die ebenso durch den Generator angetrieben werden kann. Mit anderen Worten, in einer solchen (nicht gezeigten) weiteren beispielhaften Ausführungsform kann das einwechselbare Bearbeitungsaggregat eine Bearbeitung eines Werkstücks inklusive vollautomatischer Ausrichtung und sensorischer Überwachung durchführen ohne dass dabei beim Werkzeugwechsel oder während des Betriebs bestimmte Anschlüsse angepasst werden müssen.
Das erfindungsgemäße einwechselbare Bearbeitungsaggregat 1 ermöglicht es, ein Bearbeitungszentrum 2 mit dem Bearbeitungsaggregat auszurüsten, ohne dass eine elektrische Energieversorgung zwischen dem Bearbeitungszentrum 2 und dem Bearbeitungsaggregat 1 realisiert werden muss. Die beispielsweise zum Erwärmen des Beschichtungsmaterials 6 notwendige Energie kann dafür mittels eines Generators 10 des Bearbeitungsaggregats 1 aus der von dem Bearbeitungszentrum 2 auf das Bearbeitungsaggregat 1 übertragenen mechanischen Energie erzeugt werden. Dadurch kann das Bearbeitungsaggregat 1 am Bearbeitungszentrum 2 besonders flexibel eingesetzt werden. Ferner kann das Bearbeitungsaggregat 1 universell auch an Bearbeitungszentren 2 eingesetzt werden, an denen entsprechende elektrische Schnittstellen zum Übertragen von Energie zum Aggregat 1 nicht vorgesehen sind. Obwohl die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele vorliegend beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern auf vielfältige Weise modifizierbar .
Bezugszeichenliste
1 Einwechselbares Bearbeitungsaggregat
2 Bearbeitungszentrum
3 Antriebsspindel
4 Kante
5 Werkstück
6 Beschichtungsmaterial
7 Behältnis
8 Leitung
9 Energiequelle
10 Generator
11 Steuerungseinrichtung
12 Antrieb
14 Drehmomentschnittstelle des Bearbeitungszentrums

Claims

Patentansprüche
1. Einwechselbares Bearbeitungsaggregat (1) für ein Bearbeitungszentrum (2) zum Bearbeiten von Werkstücken (5), die bevorzugt zumindest abschnittsweise aus Holz, Holzwerkstoffen, Kunststoff oder dergleichen bestehen, wobei das einwechselbare Bearbeitungsaggregat (1) aufweist: einen Generator (10) für die Erzeugung von Energie ausgewählt aus der Gruppe von elektrischer, hydraulischer, pneumatischer, thermischer Energie, sowie Strahlungs- und Schwingungsenergie, aus insbesondere mechanischer Rotationsenergie einer Antriebsspindel, insbesondere einer Frässpindel, des Bearbeitungszentrums und einen Antrieb (12), der mittels des Generators (10) mit Energie versorgt werden kann, wobei der Generator (10) eine insbesondere lösbare Drehmomentschnittstelle (14) zum Übertragen eines Drehmoments von außen zum Bearbeitungsaggregat (1) aufweist, und wobei der Generator (10) eingerichtet ist, mittels des Drehmoments angetrieben zu werden, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb (12) unter Verwendung der Energie des Generators (10) angetrieben wird.
2. Einwechselbares Bearbeitungsaggregat (1) nach Anspruch 1, wobei der Antrieb (12) ein Aktor ist.
3. Einwechselbares Bearbeitungsaggregat (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Antrieb (12) eingerichtet ist, eine Bewegung, insbesondere eines Bearbeitungsmittels, des Bearbeitungsaggregats (1) in zumindest einer Ebene und/oder um zumindest eine Achse und/oder entlang zumindest einer Achse zu verstellen.
4. Einwechselbares Bearbeitungsaggregat (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Bearbeitungsaggregat (1) ferner eine Steuerungseinrichtung (11) aufweist, die ausgestaltet ist, den Antrieb zu steuern und/oder zu regeln.
5. Einwechselbares Bearbeitungsaggregat (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Antrieb (12) zum Erwärmen, insbesondere von Beschichtungsmaterial (6), und/oder zur Kühlung, Umformung, Urformung, spanenden und/oder nicht-spanenden Bearbeitung vorgesehen ist.
6. Einwechselbares Bearbeitungsaggregat (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Drehmomentschnittstelle (14) eingerichtet ist, das Drehmoment der Antriebsspindel (3) des Bearbeitungszentrums (2) aufzunehmen.
7. Einwechselbares Bearbeitungsaggregat (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das einwechselbare Bearbeitungsaggregat (1) ein beheizbares Behältnis (7) für das Beschichtungsmaterial (6) aufweist.
8. Einwechselbares Bearbeitungsaggregat (1) nach Anspruch 6, wobei an dem einwechselbaren Bearbeitungsaggregat (1) eine Energiequelle (9) vorgesehen ist, die ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus: Laser, Heißluftquelle, Strahlungsquelle, insbesondere eine Infrarot- und/oder Ultraviolett-Strahlungsquelle, Ultraschallquelle, Magnetfeldquelle, Mikrowellenquelle, Plasmaquelle und Begasungsquelle.
9. Einwechselbares Bearbeitungsaggregat (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das einwechselbare Bearbeitungsaggregat (1) eine
Datenübertragungsschnittstelle, insbesondere eine drahtlose Datenübertragungsschnittstelle, zur Steuerung der Steuerungseinrichtung (11) des einwechselbaren Bearbeitungsaggregats (1) aufweist, wobei die Datenübertragungsschnittstelle ausgestaltet ist Daten mittels NFC und/oder Bluetooth auszusenden und zu empfangen.
10. Einwechselbares Bearbeitungsaggregat (1) nach Anspruch 9, wobei die Datenübertragungsschnittstelle ferner dazu ausgestaltet ist, Daten an eine dezentrale Maschinensteuerung für eine cloudbasierte Steuerung des Bearbeitungsaggregats (1) zu übertragen.
11. Einwechselbares Bearbeitungsaggregat (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein zusätzlicher Antrieb mit dem Generator (10) verbunden ist, wobei der zusätzliche Antrieb mittels des Generators (10), bevorzugt mit einem unterschiedlichen Drehmoment als der Antrieb (12), antreibbar ist.
12. Einwechselbares Bearbeitungsaggregat (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das einwechselbare Bearbeitungsaggregat (1) ferner mindestens eine Sensorvorrichtung zur Absicherung und/oder Überprüfung mindestens eines Betriebszustands des einwechselbaren Bearbeitungsaggregats (1) aufweist.
13. Einwechselbares Bearbeitungsaggregat (1) nach Anspruch 12, wobei der Betriebszustand eine ausgeführte Verstellung der Tastung und/oder eine Überprüfung eines erzeugten Vakuums, und/oder eine Erkennung eines erfolgreichen Anschlusses eines Werkzeugwechsels und/oder eine Überprüfung einer vordefinierten Distanz und/oder eine Überprüfung einer Endlage eines Referenzobjekts und/oder eine Überprüfung einer Temperatur ist.
14. Bearbeitungszentrum (2) zum Bearbeiten von Werkstücken (5), die bevorzugt zumindest abschnittsweise aus Holz, Holzwerkstoffen, Kunststoff oder dergleichen bestehen, mit einem einwechselbaren Bearbeitungsaggregat (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche.
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