DE102018119280A1

DE102018119280A1 - Werkstückhandhabungsvorrichtung und Verfahren zur Stapelverarbeitung von plattenförmigen Werkstücken

Info

Publication number: DE102018119280A1
Application number: DE102018119280.0A
Authority: DE
Inventors: Daniel Schramm
Original assignee: Homag Bohrsysteme GmbH
Current assignee: Homag Bohrsysteme GmbH
Priority date: 2018-08-08
Filing date: 2018-08-08
Publication date: 2020-02-13
Also published as: CN112512765A; US20210309465A1; WO2020030575A1; EP3833520A1

Abstract

Werkstückhandhabungsvorrichtung zur Handhabung von mindestens einem plattenförmigen Werkstück, das vorzugsweise zumindest abschnittsweise aus Holz, holzhaltigem Werkstoff, Verbundwerkstoff oder Kunststoff besteht, umfassend eine Hubeinheit und eine Greifeinheit, wobei die Greifeinheit eingerichtet ist, eine Verfahrbewegung parallel zu mindestens einer ersten Richtung auszuführen, und die Greifeinheit eine Werkstückaufnahmeeinrichtung aufweist, die so ausgebildet ist, dass sie eine reversible, kraft- und/oder formschlüssige Verbindung mit mindestens einem plattenförmigen Werkstück eingehen kann, dadurch gekennzeichnet, dass die Greifeinheit so ausgebildet ist, dass die Werkstückaufnahmeeinrichtung eine Verfahrbewegung parallel zu einer gegenüber der ersten Richtung verschiedenen, zweiten Richtung ausführen kann, und die Hubeinheit mindestens ein Führungselement aufweist, das ausgebildet ist, eine Verfahrbewegung parallel zur zweiten Richtung auszuführen, und das außerdem ausgebildet ist, mindestens einen Bewegungsfreiheitsgrad des mindestens einen plattenförmigen Werkstücks einzuschränken.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft Bearbeitungsmaschinen, insbesondere CNC-Maschinen, die bevorzugt plattenförmige Werkstücke aus Holz, holzhaltigem Werkstoff, Verbundwerkstoff, Kunststoff oder dergleichen bearbeiten. Genauer gesagt betrifft die Erfindung die Handhabung, noch genauer die Zuführung der betreffenden Werkstücke in den Bearbeitungsbereich einer Bearbeitungsmaschine und/oder die Abführung der betreffenden Werkstücke aus dem Bearbeitungsbereich einer Bearbeitungsmaschine.
Stand der Technik
Bearbeitungsmaschinen können so ausgebildet sein, dass sie in der Lage sind, plattenförmige Werkstücke aus einer Lagervorrichtung aufzunehmen, in einen Bearbeitungsbereich zu überführen und in diesem Bereich eine oder mehrere Bearbeitungsoperationen durchzuführen. Derart ausgebildete Bearbeitungsmaschinen kommen bevorzugt dann zum Einsatz, wenn mehrere plattenförmige Werkstücke sequenziell den gleichen oder ähnlichen Bearbeitungsschritten unterzogen werden sollen.
Die EP1645379A1 offenbart beispielsweise eine Bearbeitungsmaschine mit einer Greifeinrichtung, die ausgebildet ist, plattenförmige Werkstücke von einem Plattenstapelbereich aufzunehmen und in den Bearbeitungsbereich der Bearbeitungsmaschine zu überführen. Ein Plattenstapelbereich bzw. eine Lagervorrichtung kann so ausgebildet sein, dass die Höhe des obersten plattenförmigen Werkstücks verändert werden kann. Dies ist beispielsweise der Fall, wenn ein Plattenstapel auf einem Scherenhubtisch (vgl. DE102010001724A1 )angeordnet ist.
Ein Verfahren zur Handhabung plattenförmiger Werkstücke kann mitunter folgende Schritte umfassen:

- Verfahren einer Greifeinrichtung hin zum Plattenstapelbereich;
- Aufnehmen eines plattenförmigen Werkstücks;
- Überführen des aufgenommenen plattenförmigen Werkstücks in einen Bearbeitungsbereich;
- Bearbeiten des plattenförmigen Werkstücks;
- Nicht näher spezifizierte Entnahme des plattenförmigen Werkstücks aus dem Bearbeitungsbereich;
- Anheben des Plattenstapels durch senkrechtes Verfahren des Scherenhubtisches;

Insbesondere bedingt durch das Anheben des Plattenstapels liegt nach der Durchführung des Verfahrens eine Situation vor, die mit der Ausgangssituation vergleichbar ist. Grundsätzlich ist die größtmögliche Anzahl der im Plattenstapelbereich bevorratbaren plattenförmigen Werkstücke durch die Arbeitshöhe des Bearbeitungsbereichs, die Plattendicke und die minimale Höhe des Scherenhubtisches begrenzt.
Um die Anzahl der bevorratbaren plattenförmigen Werkstücke zu erhöhen, kann die Bearbeitungsmaschine einschließlich des Bearbeitungsbereichs beispielsweise durch ein Podest angehoben werden. Genauso ist es denkbar, den Plattenstapelbereich beispielsweise unter Verwendung einer Grube gegenüber der Bearbeitungsmaschine abzusenken. Zudem sind in Bezug auf den Scherenhubtisch Sonderlösungen bekannt, bei denen die Scherenkinematik nicht unterhalb der höhenverstellbaren Plattform, sondern beidseitig seitlich angeordnet ist (Doppelscherenhubtisch). Bei geeigneter Ausgestaltung kann die höhenverstellbare Plattform dann tiefere Positionen einnehmen.
Nachteilig am Stand der Technik ist die Tatsache, dass die Effizienz einer Bearbeitungsmaschine durch die Handhabung plattenförmiger Werkstücke begrenzt sein kann.
Darstellung der Erfindung
Aufgabe der Erfindung ist es, im Bereich der genannten Bearbeitungsmaschinen eine einfache, effiziente und kostengünstige Möglichkeit zur Handhabung plattenförmiger Werkstücke bereitzustellen.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Werkstückhandhabungsvorrichtung nach Anspruch 1, ein System nach Anspruch 7, eine Bearbeitungsmaschine nach Anspruch 9 und ein Verfahren nach Anspruch 13 gelöst. Bevorzugte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
Die erfindungsgemäße Werkstückhandhabungsvorrichtung eignet sich zur Handhabung von mindestens einem plattenförmigen Werkstück, das vorzugsweise zumindest abschnittsweise aus Holz, holzhaltigem Werkstoff, Verbundwerkstoff oder Kunststoff besteht. Die Werkstückhandhabungsvorrichtung umfasst dabei erfindungsgemäß eine Hubeinheit und eine Greifeinheit.
Die Greifeinheit ist eingerichtet, eine Verfahrbewegung parallel zu mindestens einer ersten Richtung R1 auszuführen und umfasst zudem eine Werkstückaufnahmeeinrichtung, die so ausgebildet ist, dass sie eine reversible kraft- und/oder formschlüssige Verbindung mit mindestens einem plattenförmigen Werkstück eingehen kann. Die Werkstückaufnahmeeinrichtung kann beispielsweise als Sauggreifer oder Klemmgreifer ausgebildet sein.
Weiterhin ist die Greifeinheit so ausgebildet, dass die Werkstückaufnahmeeinrichtung eine Verfahrbewegung parallel zu einer gegenüber der ersten Richtung R1 verschiedenen, zweiten Richtung R2 ausführen kann.
Die Hubeinheit der Werkstückhandhabungsvorrichtung weist mindestens ein Führungselement auf. Dieses ist so ausgebildet, dass es ebenfalls eine Verfahrbewegung parallel zur zweiten Richtung R2 auszuführen kann. Zudem ist das Führungselement ausgebildet, mindestens einen Bewegungsfreiheitsgrad eines oder mehrerer plattenförmiger Werkstücke einzuschränken.
Eine erfindungsgemäße Werkstückhandhabungsvorrichtung weist gegenüber dem Stand der Technik mindestens den Vorteil auf, dass plattenförmige Werkstücke zur Handhabung nicht zwangsweise eine bezüglich der Richtung R2 vorgegebene Position einnehmen müssen. Dadurch ist eine erfindungsgemäße Werkstückhandhabungsvorrichtung deutlich flexibler und effizienter als bekannte Werkstückhandhabungsvorrichtungen.
Erfindungsgemäß kann das mindestens eine Führungselement eine Führungsrolle, eine Anordnung mehrerer Führungsrollen, eine oder mehrere Führungsschienen oder ein oder mehrere Förderbänder umfassen. Darüber hinaus ist auch eine Kombination der benannten Elemente denkbar. Die genannten Ausführungsformen sind insofern vorteilhaft, als dass die dazu benötigten Komponenten kostengünstig und in standardisierter Form erhältlich sind.
Das mindestens eine Führungselement kann aus Metall, Kunststoff oder Gummi ausgeführt sein oder mit Kunststoff oder Gummi beschichtet sein. Bevorzugt wird dabei aufgrund der vorteilhaften Gleit-, Reib-, und/oder Abrasionseigenschaften eine der Kunststoffsorten Polypropylen, Polyethylen, Polyoxymethylen oder Polyurethan eingesetzt.
Weitergehend kann das mindestens eine Führungselement passiv ausgestaltet sein, wobei es beispielsweise eine Führungskontur zur Verfügung stellt oder mit dem zu führenden mindestens einen plattenförmigen Werkstück eine geeignete Reibpaarung bildet. Das mindestens eine Führungselement kann jedoch auch aktiv ausgestaltet sein und in diesem Sinne einen eigenständigen Antrieb aufweisen. Die passive Variante kann aufgrund der geringen Komplexität vorteilhaft sein, wohingegen aktiv ausgestaltete Führungselemente insbesondere bei großen und/oder schweren Werkstücken höhere Handhabungsgeschwindigkeiten ermöglichen.
Die Verfahrbewegungen der Greifeinheit, der Werkstückaufnahmeeinrichtung und/oder des mindestens einen Führungselements können beispielsweise unter Verwendung hydraulisch, pneumatisch und/oder elektrisch betätigter Aktoren erfolgen. Die benannten Aktoren zeichnen sich im Zusammenhang mit einer erfindungsgemäßen Werkstückhandhabungsvorrichtung insbesondere durch einen verhältnismäßig geringen Einbauraum aus.
Durch die oben beschriebenen Merkmale ist die Werkstückhandhabungsvorrichtung eingerichtet, plattenförmige Werkstücke in eine erste Richtung R1 und eine zweite Richtung R2 zu bewegen wobei die Richtung R2 bevorzugt parallel zur Gravitationsrichtung orientiert ist oder eine Komponente aufweist, die parallel zur Gravitationsrichtung orientiert ist. Diese Ausführungsform ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn die zu handhabenden plattenförmigen Werkstücke waagrecht gelagert sind, da in diesem Fall während des Bewegens nicht zwangsweise eine seitliche Führung erforderlich ist.
Jedoch kann die Richtung R2 auch beliebig orientiert sein. In diesem Sinne wird angemerkt, dass die Richtung R2 zwar vorzugsweise gradlinig verläuft, jedoch auch durch eine Bahnkurve beschrieben werden kann, die beispielsweise durch ein dreidimensionales Vektorfeld definiert ist. Eine Bewegung parallel zu einer Richtung R2 kann damit auch als Bewegung parallel zu einer Bahnkurve R2 bezeichnet werden und kann dementsprechend nicht nur translatorische, sondern auch rotatorische Komponenten aufweisen.
Übereinstimmend gilt dies auch für die Richtung R1. In anderen Worten gilt für die Richtungen R1 und R2, dass sie durch zwei nicht identische dreidimensionale Vektorfelder beschrieben werden können.
Verfahrbewegungen entlang nicht geradliniger Bahnkurven können beispielsweise notwendig sein, wenn waagrecht gelagerte Werkstücke zur Bearbeitung in eine nicht waagrechte Position gebracht werden sollen.
Erfindungsgemäß können die Greifeinheit und die Hubeinheit der Werkstückhandhabungsvorrichtung eine gemeinsame Steuereinheit aufweisen. Diese ist bevorzugt eingerichtet, die erste Verfahrgeschwindigkeit der Werkstückaufnahmeeinrichtung v1 und die zweite Verfahrgeschwindigkeit des mindestens einen Führungselements v2 zu steuern. Erfindungsgemäß ist die Steuereinheit besonders bevorzugt eingerichtet, einen Betriebszustand zu ermöglichen, in dem die parallel zur zweiten Richtung R2 orientierte Komponente der ersten Verfahrgeschwindigkeit v1 und die parallel zur zweiten Richtung R2 orientierte Komponente der zweiten Fahrgeschwindigkeit v2 identisch sind. Als Vorteil eines derartigen Betriebszustands kann die Gleichförmige und sichere Bewegung eines handzuhabenden plattenförmigen Werkstücks während der Verfahrbewegung parallel zur Richtung R2 benannt werden.
Die Werkstückhandhabungsvorrichtung kann erfindungsgemäß mit einer Lagervorrichtung kombiniert werden und bildet mit dieser zusammen ein System. Eine zu diesem System gehörende Lagervorrichtung weist eine Eignung zur Bevorratung von mindestens einem plattenförmigen Werkstück auf. Bei einer Bevorratung mehrerer plattenförmige Werkstücke in oder auf der Lagervorrichtung sind diese bevorzugt gestapelt angeordnet. Ein wesentliches Kennzeichen des Systems besteht darin, dass die Greifeinheit der Werkstückhandhabungsvorrichtung so ausgebildet ist, dass die Werkstückaufnahmeeinrichtung eine reversible, kraft- und/oder formschlüssige Verbindung mit mindestens einem plattenförmigen Werkstück eingehen kann, das in oder auf der Lagervorrichtung bevorratet ist.
Ein betreffendes System verbindet somit die Vorteile einer erfindungsgemäßen Werkstückhandhabungsvorrichtung mit den Vorteilen einer Lagervorrichtung. Als Vorteile einer Lagervorrichtung können beispielsweise die Bevorratung von Plattenförmigen Werkstücken nahe an einer Bearbeitungsmaschine und die damit verbundenen kurzen Transportwege und Rüstzeiten benannt werden.
Weitergehend ist die Lagervorrichtung bevorzugt eingerichtet, das in oder auf ihr bevorratete mindestens eine plattenförmige Werkstück parallel zur zweiten Richtung R2 zu bewegen. Dies ist insofern vorteilhaft, als dass dadurch die Anzahl der von der Werkstückhandhabungsvorrichtung abrufbaren plattenförmigen Werkstücke verglichen mit einem System, das nicht eingerichtet ist, die benannte Bewegung durchzuführen, weiter erhöht wird. Besonders einfach und vergleichsweise kostengünstig kann die Lagervorrichtung die benannt Bewegung ermöglichen, wenn sie als Scherenhubtisch ausgeführt wird.
Eine erfindungsgemäße Bearbeitungsmaschine umfasst eine Werkstückhandhabungsvorrichtung oder ein System wie oben beschrieben, sowie einen Bearbeitungstisch und eine Bearbeitungseinheit. Der Bearbeitungstisch weist eine Werkstückauflageebene auf und die Bearbeitungseinheit ist eingerichtet, eine Verfahrbewegung parallel zur ersten Richtung R1 auszuführen. Zudem ist die Bearbeitungseinheit ortsfest mit der Greifeinheit der Werkstückhandhabungsvorrichtung verbunden, woraus sich der Vorteil ergibt, dass für die Greifeinheit keine zusätzlichen Antriebs- und/oder Führungsmittel zur Verfügung gestellt werden müssen.
Die Bearbeitungsmaschine kann als Flachtischmaschine ausgebildet sein, wobei der Ausdruck „Flachtischmaschine“ im vorliegenden Kontext den Umstand beschreibt, dass die Werkstückauflageebene des Bearbeitungstischs senkrecht zur Gravitationsrichtung orientiert ist. Flachtischmaschinen sind beispielsweise insofern Vorteilhaft, als dass plattenförmige Werkstücke, die sich im Bearbeitungsbereich einer Flachtischmaschine befinden, ohne den Einsatz von Spannmitteln in Ruhe verbleiben.
Weitergehend ist die Hubeinheit der Werkstückhandhabungsvorrichtung bevorzugt so ausgebildet, dass sie vollständig im Bearbeitungstisch der Bearbeitungsmaschine versenkt werden kann. Auf diese Weise wird es ermöglicht, dass ein zu bearbeitendes plattenförmiges Werkstück stabil auf dem Bearbeitungstisch der Bearbeitungsmaschine befestigt werden kann. Zudem werden durch das Versenken der Hubeinheit mögliche Kollisionen zwischen Spannmitteln und Teilen der Hubeinheit vermieden.
Damit die Aufstellfläche der erfindungsgemäßen Bearbeitungsmaschine gegenüber einer vergleichbaren Bearbeitungsmaschine ohne Werkstückhandhabungsvorrichtung nicht größer ausfällt, kann die Hubeinheit oder zumindest das mindestens eine Führungselement der Hubeinheit in den Bearbeitungstisch der Bearbeitungsmaschine integriert werden. Konkret bedeutet das, dass eine Berandungskontur K1, die als senkrechte Projektion des mindestens einen Führungselements in die Werkstückauflageebene definiert ist, in Teilen oder vollständig von einer Berandungskontur K2 eingeschlossen wird, wobei die Berandungskontur K2 als senkrechte Projektion des Bearbeitungstischs in die Werkstückauflageebene definiert ist.
Erfindungsgemäß wird auch ein Verfahren zur Stapelverarbeitung von plattenförmigen Werkstücken mit einer Bearbeitungsmaschine angegeben. Die Bearbeitungsmaschine umfasst dabei ein System aus Werkstückhandhabungsvorrichtung und Lagervorrichtung, einen Bearbeitungstisch mit einer Werkstückauflageebene und eine Bearbeitungseinheit, die eingerichtet ist, eine Verfahrbewegung parallel zur ersten Richtung R1 auszuführen.
Im Zuge dieses Verfahrens werden die folgenden Schritte ausgeführt, jedoch nicht zwangsweise in der angegebenen Reihenfolge:

1. Verfahren der Werkstückaufnahmeeinrichtung bis diese sich in einer Position befindet, in der sie eine reversible, kraft- und/oder formschlüssige Verbindung mit mindestens einem plattenförmigen Werkstück eingehen kann, das in oder auf der Lagervorrichtung bevorratet ist;
2. Herstellen einer kraft- und/oder formschlüssigen Verbindung zwischen der Werkstückaufnahmeeinrichtung und mindestens einem plattenförmigen Werkstück;
3. Verfahren des mindestens einen Führungselements, bis dieses sich in einer Position befindet, in der es tangential zu derjenigen Fläche des plattenförmigen Werkstücks ist, die dem Bearbeitungstisch zugewandt ist;
4. Verfahren der Werkstückaufnahmeeinrichtung und dem mit dieser kraft- und/oder formschlüssig verbundenen mindestens einen plattenförmigen Werkstück, wobei die Verfahrbewegung parallel zur ersten Richtung R1 orientiert ist;
5. Simultanes Verfahren der Werkstückaufnahmeeinrichtung und des mindestens einen Führungselements in Richtung R2, bis das mindestens eine plattenförmige Werkstück die Werkstückauflageebene des Bearbeitungstisches berührt;
6. Lösen der Kraft- und/oder Formschlüssigen Verbindung zwischen der Werkstückaufnahmeeinrichtung und dem mindestens einen plattenförmigen Werkstück;
7. Befestigen des mindestens einen plattenförmigen Werkstücks am Bearbeitungstisch, bevorzugt unter Verwendung von Vakuumspannelementen;
8. Bearbeiten des mindestens einen plattenförmigen Werkstücks;

Bevorzugt liegt der spitze Winkel, den das mindestens eine plattenförmige Werkstück während sämtlicher Verfahrensschritte mit der Werkstückauflageebene einschließt zwischen 0 und 45°, besonders bevorzugt zwischen 0 und 15°. Eine derartige Orientierung wird insofern als Vorteilhaft angesehen, als dass dadurch eine gleichförmige, homogene Bewegung ermöglicht wird.
Weitergehend kann ein erfindungsgemäßes Verfahren den folgenden Schritt umfassen: Verfahren des nächsten zu bearbeitenden plattenförmigen Werkstücks parallel zur Richtung R2, wobei das plattenförmigen Werkstück während der Verfahrbewegung in oder auf der Lagervorrichtung bevorratet ist. Dies kann beispielsweise ermöglicht werden, wenn die Lagervorrichtung als Scherenhubtisch ausgeführt ist und die Richtung R2 parallel zur Gravitationsrichtung orientiert ist. Auf diese Weise wird die Anzahl der von der Werkstückhandhabungsvorrichtung abrufbaren plattenförmigen Werkstücke gegenüber einem Verfahren ohne den zusätzlichen Schritt erhöht. Die vorliegende Erfindung kann nicht nur zur Überführung eines oder mehrerer plattenförmiger Werkstücke von einer Lagervorrichtung zu einem Bearbeitungstisch einer Bearbeitungsmaschine eingesetzt werden. Ferner kann ein erfindungsgemäßes Verfahren angegeben werden, das darauf abzielt, eines oder mehrere bearbeitete Werkstücke vom Bearbeitungstisch einer Bearbeitungsmaschine hin zu einer Lagervorrichtung zu überführen.
Zu diesem Zweck kann die Bearbeitungsmaschine so ausgebildet sein, dass die Werkstückaufnahmeeinrichtung parallel zu einer dritten Richtung R3 verfahrbar ist, wobei die dritte Richtung R3 gegenüber der ersten Richtung R1 und der zweiten Richtung R2 verschieden ist. Weitergehend kann die Bearbeitungsmaschine so ausgebildet sein, dass sie eine zweite Lagervorrichtung umfasst. In diesem Sinne kann das oben beschriebene Verfahren zur Stapelverarbeitung von plattenförmigen Werkstücken um die folgenden Schritte ergänzt werden:

1. Herstellen einer kraft- und/oder formschlüssigen Verbindung zwischen der Werkstückaufnahmeeinrichtung und mindestens einem bearbeiteten plattenförmigen Werkstück;
2. Simultanes Verfahren der Werkstückaufnahmeeinrichtung und des mindestens einen Führungselements parallel zur zweiten Richtung R2;
3. Simultanes Verfahren der Werkstückaufnahmeeinrichtung und des damit kraft- und/oder Formschlüssig verbundenen mindestens einen bearbeiteten plattenförmigen Werkstücks parallel zur dritten Richtung R3, wobei das mindestens eine bearbeitete plattenförmige Werkstück nach Abschließen der Verfahrbewegung auf oder in der zweiten Lagervorrichtung bevorratet ist.

Vorteilhaft an einem Verfahren dieser Art ist, dass über die effiziente Beschickung hinaus auch eine effiziente Entnahme plattenförmiger Werkstücke ermöglicht wird.
Figurenliste
Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung und weitere Ausgestaltungen und Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der Abbildungen:

1 zeigt eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Werkstückhandhabungsvorrichtung mit einem plattenförmigen Werkstück in einem ersten Zustand;
2 zeigt eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Werkstückhandhabungsvorrichtung mit einem plattenförmigen Werkstück in einem zweiten Zustand;
3 zeigt eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Werkstückhandhabungsvorrichtung mit einem plattenförmigen Werkstück in einem ersten Zustand;
4 zeigt eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Werkstückhandhabungsvorrichtung mit einem plattenförmigen Werkstück in einem zweiten Zustand;
5 zeigt eine dritte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Werkstückhandhabungsvorrichtung mit einem plattenförmigen Werkstück in einem ersten Zustand;
6 zeigt eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Systems bestehend aus Werkstückhandhabungsvorrichtung und Lagervorrichtung in einem ersten Zustand;
7 zeigt eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Systems bestehend aus Werkstückhandhabungsvorrichtung und Lagervorrichtung in einem zweiten Zustand;
8 zeigt eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Systems bestehend aus Werkstückhandhabungsvorrichtung und Lagervorrichtung in einem dritten Zustand;
9 zeigt eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Bearbeitungsmaschine in Seitenansicht in einem ersten Zustand;
10 zeigt eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Bearbeitungsmaschine in Seitenansicht in einem zweiten Zustand;
11 zeigt eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Bearbeitungsmaschine in Seitenansicht und in Abwesenheit plattenförmiger Werkstücke;
12 zeigt eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Bearbeitungsmaschine in isometrischer Ansicht in einem ersten Zustand;
13 zeigt eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Bearbeitungsmaschine in isometrischer Ansicht in einem zweiten Zustand;
14 zeigt eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Bearbeitungsmaschine in einer Ansicht senkrecht zur Werkstückauflageebene.

Ausführliche Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen
In 1 ist eine erste bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Werkstückhandhabungsvorrichtung 1 in einem ersten Zustand dargestellt. Die Werkstückhandhabungsvorrichtung kann zur Handhabung von plattenförmigen Werkstücken 8, beispielsweise Massivholz- oder Spanplatten, eingesetzt werden und umfasst im Allgemeinen eine Hubeinheit 3 und eine Greifeinheit 2. Die Greifeinheit 2 ist eingerichtet, eine Verfahrbewegung parallel zu einer ersten Richtung R1 auszuführen, wobei die Richtung R1 im vorliegenden Fall geradlinig und horizontal verläuft.
Die Greifeinheit 2 umfasst eine Werkstückaufnahmeeinrichtung 7, die als Sauggreifer ausgebildet ist. Im dargestellten Zustand wurde der Sauggreifer in eine kraftschlüssige Verbindung mit einem plattenförmigen Werkstück 8 gebracht. Der Sauggreifer ist jedoch so ausgebildet, dass die Verbindung auch gelöst werden kann. Weiterhin ist die Greifeinheit 2 so ausgebildet, dass der Sauggreifer unter Verwendung eines pneumatisch oder ggf. hydraulisch betätigten Arbeitszylinders parallel zu einer zweiten Richtung R2 bewegt werden kann. In der dargestellten Ausführungsform verläuft die Richtung R2 geradlinig und parallel zur Gravitationsrichtung. Die Hubeinheit 3 der Werkstückhandhabungsvorrichtung 1 weist zwei Führungselemente 9 auf, die als Rollen ausgebildet sind. Die Rollen sind jeweils an hydraulisch betätigten Arbeitszylindern angebracht, sodass sie parallel zur Richtung R2 bewegt werden können. Weitergehend sind die Rollen so angeordnet, dass sie das plattenförmige Werkstück 8 stützen, sodass dieses nicht infolge der Gravitation absinkt.
2 zeigt dieselbe Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Werkstückhandhabungsvorrichtung wie 1, jedoch in einem vom ersten Zustand abweichenden zweiten Zustand. Dieser zweite Zustand wird ausgehend von dem in 1 dargestellten ersten Zustand erreicht, indem die Werkstückaufnahmeeinrichtung 7 und die Führungselemente 9 zusammen mit einem plattenförmigen Werkstück 8 parallel zur zweiten Richtung R2 verfahren werden.
Auch die 3 und 4 zeigen eine bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Werkstückhandhabungsvorrichtung 1 in zwei verschiedenen Zuständen. Die in 3 und 4 dargestellte zweite Ausführungsform unterscheidet sich von der in 1 und 2 dargestellten ersten Ausführungsform einzig darin, dass anstatt zweier Rollen eine Führungsschiene als Führungselement 9 vorgesehen ist. Die Führungsschiene ist in der dargestellten Ausführungsform aus Metall ausgeführt und zur Optimierung der Gleiteigenschaften mit Kunststoff des Typs Polyoxymethylen beschichtet. Die in 3 und 4 dargestellten Zustände entsprechen den Zuständen aus 1 bzw. 2.
In 5 ist eine dritte bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Werkstückhandhabungsvorrichtung 1 dargestellt. Der Unterschied zu der in 3 und 4 dargestellten zweiten Ausführungsform besteht darin, dass die Werkstückaufnahmeeinrichtung 7 nicht als Sauggreifer, sondern als Klemmgreifer ausgebildet ist. Der Zustand der dargestellten Werkstückhandhabungsvorrichtung entspricht dem in 1 und 3 dargestellten Zustand.
Eine Werkstückhandhabungsvorrichtung 1 nach einer der oben beschriebenen Ausführungsformen umfasst auch eine Steuereinheit 10, auch wenn diese in den 1 bis 5 nicht abgebildet ist. Diese Steuereinheit 10 ist eingerichtet, die erste Verfahrgeschwindigkeit der Werkstückaufnahmeeinrichtung v1 und die zweite Verfahrgeschwindigkeit der Führungselemente v2 zu steuern und einen Betriebszustand zu ermöglichen, in dem die parallel zur zweiten Richtung R2 orientierte Komponente der ersten Verfahrgeschwindigkeit v1 und die parallel zur zweiten Richtung R2 orientierte Komponente der zweiten Verfahrgeschwindigkeit v2 identisch sind.
In den 6, 7 und 8 ist eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Systems dargestellt, wobei ein erfindungsgemäßes System eine Werkstückhandhabungsvorrichtung 1 und eine Lagervorrichtung 11 umfasst. Die Lagervorrichtung 11 ist dabei als Scherenhubtisch ausgeführt und bevorratet mehrere plattenförmige Werkstücke 8a, 8b, 8c, ... in Form eines Plattenstapels. Die Werkstückhandhabungsvorrichtung 1 umfasst eine Hubeinheit 3 und eine Greifeinheit 2. Die Greifeinheit ist parallel zur Richtung R1 verfahrbar und weist eine parallel zur Richtung R2 verfahrbare Werkstückaufnahmeeinrichtung 7 auf. Diese ist vergleichbar mit der in den 1 bis 4 dargestellten Ausführungsform als Sauggreifer ausgeführt. Die Hubeinheit umfasst ein als Rolle ausgebildetes Führungselement 9, das parallel zur Richtung R2 verfahrbar ist.
In 6 ist ein Zustand dargestellt, bei dem die Greifeinheit 2 in eine Position gebracht wurde, in der die Werkstückaufnahmeeinrichtung 7 eine kraftschlüssige Verbindung mit dem obersten auf der Lagervorrichtung 11 bevorrateten plattenförmigen Werkstück 8a eingehen kann. Weiterhin befindet sich das Führungselement 9 der Hubeinheit in einer Position tangential zu derjenigen Ebene, die die Auflagefläche des obersten plattenförmigen Werkstücks 8a enthält.
Der in 7 dargestellte Zustand wird ausgehend vom Zustand in 6 erreicht, indem die Greifeinheit 2 zusammen mit dem obersten plattenförmigen Werkstück 8a parallel zur ersten Richtung R1 bewegt wird. Die erste Richtung R1 verläuft im vorliegenden Fall waagrecht.
Der in 8 dargestellte Zustand wird ausgehend vom Zustand in 7 erreicht, indem das kraftschlüssig mit der Werkstückaufnahmeeinrichtung 7 verbundene plattenförmige Werkstück 8a weiter parallel zur ersten Richtung R1 und darüber hinaus parallel zur zweiten Richtung R2 bewegt wird. Während für eine Bewegung des plattenförmigen Werkstücks 8a parallel zur ersten Richtung R1 ausschließlich eine Bewegung der Greifeinheit 2 notwendig ist, ist bei einer Bewegung des plattenförmigen Werkstücks 8a parallel zur zweiten Richtung R2 zusätzlich eine Bewegung des Führungselements 9 der Hubeinheit 3 und eine Bewegung der Werkstückaufnahmeeinrichtung 7 notwendig.
Die 9 bis 11 zeigen eine erste bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Bearbeitungsmaschine 12 in Seitenansicht. Die Bearbeitungsmaschine 12 ist als CNC-Bohrmaschine ausgebildet und kann beispielsweise zur Herstellung von Küchenfronten eingesetzt werden. Die Bearbeitungsmaschine 12 umfasst eine Werkstückhandhabungsvorrichtung 1, bestehend aus einer Greifeinheit 2 und einer Hubeinheit 3 mit als Rollen ausgeführten Führungselementen 9, sowie einen Bearbeitungstisch 5 mit einer Werkstückauflageebene 13, eine Bearbeitungseinheit 6 und eine Lagervorrichtung 11. Die Lagervorrichtung 11 ist als Scherenhubtisch ausgeführt und die Greifeinheit 2 der Werkstückaufnahmeeinrichtung 1 ist erfindungsgemäß ortsfest mit der Bearbeitungseinheit 6 der Bearbeitungsmaschine 12 verbunden.
9 zeigt einen ersten Zustand, bei dem ein oberstes plattenförmiges Werkstück 8a eines auf der Lagervorrichtung 11 bevorrateten Plattenstapels bereits in kraft- und/oder formschlüssige Verbindung mit der Werkstückaufnahmeeinrichtung 7 der Greifeinheit 2 gebracht und zusammen mit der Greifeinheit 2 parallel zur ersten Richtung R1 bewegt wurde. In diesem ersten Zustand befinden sich die Führungselemente 9 der Hubeinheit 3 zudem in einer Position tangential zu derjenigen Fläche des plattenförmigen Werkstücks 8a, mit der das plattenförmige Werkstück 8a zumindest teilweise auf dem Plattenstapel aufliegt.
10 zeigt einen zweiten Zustand, bei dem das plattenförmige Werkstück 8a zusammen mit der Greifeinheit 2 gegenüber dem in 9 dargestellten Zustand weiter parallel zur ersten Richtung R1 und darüber hinaus parallel zur zweiten Richtung R2 bewegt wurde. Das Plattenförmige Werkstück 8a liegt als Folge der Bewegungen auf der Werkstückauflageebene 13 des Bearbeitungstisches 5 auf und die Führungselemente 9 der Hubeinheit 3 sind im Bearbeitungstisch 5 versenkt. An der Bewegung parallel zur ersten Richtung R1 sind neben dem plattenförmigen Werkstück 8a auch die Bearbeitungseinheit 6 der Bearbeitungsmaschine 12 und die ortsfest mit der Bearbeitungseinheit 6 verbundene Greifeinheit 2 beteiligt. Hingegen sind an der Bewegung parallel zur zweiten Richtung R2 neben dem plattenförmigen Werkstück 8a auch die Werkstückaufnahmeeinrichtung 7 und die Führungselemente 9 der Hubeinheit 3 beteiligt.
In 11 ist eine Bearbeitungsmaschine 12 in Abwesenheit von plattenförmigen Werkstücken dargestellt. Der Zustand der Bearbeitungsmaschine entspricht 9.
Die 12 und 13 zeigen eine zweite bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Bearbeitungsmaschine 12 in isometrischer Ansicht. Der Unterschied zu der in den 9 bis 11 dargestellten ersten Ausführungsform besteht darin, dass die Führungselemente 9 nicht als Rollen, sondern als Schienen ausgeführt sind. Der in 12 dargestellte Zustand entspricht 9, der in 13 dargestellte Zustand entspricht 10.
14 zeigt die in 12 und 13 dargestellte zweite bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Bearbeitungsmaschine 12 in einer Draufsicht. Neben der Greifeinheit 2, die ortsfest mit der Bearbeitungseinheit 6 verbunden ist, sind auch die erste Berandungskontur K1 und die zweite Berandungskontur K2 sichtbar. Die erste Berandungskontur K1 entsteht durch senkrechte Projektion des Bearbeitungstisches 5 in die Werkstückauflageebene 13, die zweite Berandungskontur K2 entsteht durch senkrechte Projektion der Führungselemente 9 in die Werkstückauflageebene 13. In der dargestellten Ausführungsform wird die zweite Berandungskontur K2 vollständig von der ersten Berandungskontur K1 eingeschlossen.
Bezugszeichenliste

1: Werkstückhandhabungsvorrichtung
2: Greifeinheit
3: Hubeinheit
4: Bearbeitungsmaschine
5: Bearbeitungstisch
6: Bearbeitungseinheit
7: Werkstückaufnahmeeinrichtung
8: Plattenförmiges Werkstück
8a: Eines von mehreren plattenförmigen Werkstücken
8b,c...: Weitere plattenförmige Werkstücke
80: Bearbeitetes plattenförmiges Werkstück
9: Führungselement
10: Steuereinheit
11: Lagervorrichtung
11a: Zweite Lagervorrichtung
12: Bearbeitungsmaschine
13: Werkstückauflageebene
v1: Erste Verfahrgeschwindigkeit
v2: Zweite Verfahrgeschwindigkeit
R1: Erste Richtung
R2: Zweite Richtung
R3: Dritte Richtung
K1: Erste Berandungskontur
K2: Zweite Berandungskontur

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 1645379 A1 [0003]
DE 102010001724 A1 [0003]

Claims

Werkstückhandhabungsvorrichtung (1) zur Handhabung von mindestens einem bevorzugt plattenförmigen Werkstück (8), das vorzugsweise zumindest abschnittsweise aus Holz, holzhaltigem Werkstoff, Verbundwerkstoff oder Kunststoff besteht, umfassend eine Hubeinheit (3) und eine Greifeinheit (2), wobei die Greifeinheit (2) eingerichtet ist, eine Verfahrbewegung parallel zu mindestens einer ersten Richtung (R1) auszuführen, und die Greifeinheit (2) eine Werkstückaufnahmeeinrichtung (7) aufweist, die so ausgebildet ist, dass sie eine reversible, kraft- und/oder formschlüssige Verbindung mit mindestens einem plattenförmigen Werkstück (8) eingehen kann, dadurch gekennzeichnet, dass die Greifeinheit (2) so ausgebildet ist, dass die Werkstückaufnahmeeinrichtung (7) eine Verfahrbewegung parallel zu einer gegenüber der ersten Richtung (R1) verschiedenen, zweiten Richtung (R2) auszuführen kann, und die Hubeinheit (3) mindestens ein Führungselement (9) aufweist, das ausgebildet ist, eine Verfahrbewegung parallel zur zweiten Richtung (R2) auszuführen, und das außerdem ausgebildet ist, mindestens einen Bewegungsfreiheitsgrad des mindestens einen plattenförmigen Werkstücks (8) einzuschränken.
Werkstückhandhabungsvorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Richtung (R2) parallel zur Gravitationsrichtung orientiert ist oder eine Komponente aufweist, die parallel zur Gravitationsrichtung orientiert ist.
Werkstückhandhabungsvorrichtung (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Führungselement mindestens eine Führungsrolle, mindestens eine Führungsschiene und/oder mindestens ein Förderband umfasst.
Werkstückhandhabungsvorrichtung (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkstückaufnahmeeinrichtung (7) als Sauggreifer oder Klemmgreifer ausgebildet ist
Werkstückhandhabungsvorrichtung (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Greifeinheit (2) und/oder die Hubeinheit (3) mindestens einen hydraulisch, pneumatisch und/oder elektrisch betätigten Aktor aufweist.
Werkstückhandhabungsvorrichtung (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Greifeinheit (2) und die Hubeinheit (3) eine gemeinsame Steuereinheit (10) aufweisen, die bevorzugt eingerichtet ist, die erste Verfahrgeschwindigkeit der Werkstückaufnahmeeinrichtung (v1) und die zweite Verfahrgeschwindigkeit des mindestens einen Führungselements (v2) zu steuern, und die besonders bevorzugt eingerichtet ist, einen Betriebszustand zu ermöglichen, in dem die parallel zur zweiten Richtung (R2) orientierte Komponente der ersten Verfahrgeschwindigkeit (v1) und die parallel zur zweiten Richtung (R2) orientierte Komponente der zweiten Verfahrgeschwindigkeit (v2) identisch sind.
System, umfassend eine Werkstückhandhabungsvorrichtung (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche und eine Lagervorrichtung (11)zur Bevorratung von mindestens einem plattenförmigen Werkstück (8), wobei im Fall mehrerer plattenfömiger Werkstücke (8a, 8b, ...) diese bevorzugt gestapelt auf der Lagervorrichtung (11) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Greifeinheit (2) so ausgebildet ist, dass die Werkstückaufnahmeeinrichtung (7) eine reversible, kraft- und/oder formschlüssige Verbindung mit mindestens einem plattenförmigen Werkstück (8) eingehen kann, das in oder auf der Lagervorrichtung (11) bevorratet ist.
System nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagervorrichtung (11) so ausgebildet ist, dass das mindestens eine plattenförmige Werkstück (8) parallel zur zweiten Richtung (R2) bewegt werden kann.
Bearbeitungsmaschine (12), vorzugsweise ausgebildet als Flachtischmaschine, umfassend wahlweise eine Werkstückhandhabungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6 oder ein System nach einem der Ansprüche 7 oder 8, sowie einen Bearbeitungstisch (5), der eine Werkstückauflageebene (13) aufweist, und eine Bearbeitungseinheit (6), die eingerichtet ist, eine Verfahrbewegung parallel zur ersten Richtung (R1) auszuführen, dadurch gekennzeichnet, dass die Greifeinheit (2) ortsfest mit der Bearbeitungseinheit (6) verbunden ist.
Bearbeitungsmaschine (12) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Hubeinheit (3) vollständig im Bearbeitungstisch (5) der Bearbeitungsmaschine (12) versenkt werden kann.
Bearbeitungsmaschine (12) nach einem der Ansprüche 9 oder 10, wobei der Bearbeitungstisch (5) eine erste Berandungskontur (K1) aufweist, und das mindestens eine Führungselement (9) eine zweite Berandungskontur (K2) aufweist, wobei die erste Berandungskontur (K1) als senkrechte Projektion des Bearbeitungstisches (5) in die Werkstückauflageebene (13) definiert ist, und die zweite Berandungskontur (K2) als senkrechte Projektion des mindestens einen Führungselements (9) in die Werkstückauflageebene (13) definiert ist, dadurch gekennzeichnet, dass sich die erste Berandungskontur (K1) und die zweite Berandungskontur (K2) überschneiden, oder die zweite Berandungskontur (K2) vollständig von der ersten Berandungskontur (K1) eingeschlossen wird.
Verfahren zur Stapelverarbeitung von plattenförmigen Werkstücken (8) mit einer Bearbeitungsmaschine (12) umfassend ein System nach einem der Ansprüche 6 oder 7 sowie einen Bearbeitungstisch (5), der eine Werkstückauflageebene (13) aufweist, und eine Bearbeitungseinheit (6), die eingerichtet ist, eine Verfahrbewegung parallel zur ersten Richtung (R1) auszuführen, mit den Schritten: 1) Verfahren der Werkstückaufnahmeeinrichtung (7) bis diese sich in einer Position befindet, in der sie eine reversible, kraft- und/oder formschlüssige Verbindung mit mindestens einem plattenförmigen Werkstück (8) eingehen kann, das in oder auf der Lagervorrichtung (11) bevorratet ist; 2) Herstellen einer kraft- und/oder formschlüssigen Verbindung zwischen der Werkstückaufnahmeeinrichtung (7) und mindestens einem plattenförmigen Werkstück (8); 3) Verfahren des mindestens einen Führungselements (9), bis dieses sich in einer Position befindet, in der es tangential zu derjenigen Fläche des plattenförmigen Werkstücks (8) ist, die dem Bearbeitungstisch (5) zugewandt ist; 4) Verfahren der Werkstückaufnahmeeinrichtung (7) und dem mit dieser kraft- und/oder formschlüssig verbundenen mindestens einen plattenförmigen Werkstück (8), wobei die Verfahrbewegung parallel zur ersten Richtung (R1) orientiert ist; 5) simultanes Verfahren der Werkstückaufnahmeeinrichtung (7) und des mindestens einen Führungselements (9) parallel zur zweiten Richtung (R2), bis das mindestens eine plattenförmige Werkstück (8) die Werkstückauflageebene (13) des Bearbeitungstisches (5) berührt; 6) Lösen der Kraft- und/oder Formschlüssigen Verbindung zwischen der Werkstückaufnahmeeinrichtung (7) und dem mindestens einen plattenförmigen Werkstück (8); 7) Befestigen des mindestens einen plattenförmigen Werkstücks (8) am Bearbeitungstisch (5), bevorzugt unter Verwendung von Vakuumspannelementen; 8) Bearbeiten des mindestens einen plattenförmigen Werkstücks (8); wobei die Reihenfolge der schritte variiert werden kann, und wobei der spitzte Winkel, den das mindestens eine plattenförmige Werkstück (8) während der Schritte 1) bis 8) mit der Werkstückauflageebene (13) einschließt, bevorzugt einen Wert zwischen 0 und 45° und besonders bevorzugt einen Wert zwischen 0 und 15° einnimmt.
Verfahren nach Anspruch 12, weiter umfassend den Schritt: Verfahren des nächsten zu bearbeitenden plattenförmigen Werkstücks (8), parallel zur zweiten Richtung (R2), während es in oder auf der Lagervorrichtung (11) bevorratet ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 12 oder 13, wobei die Bearbeitungsmaschine (12) so ausgebildet ist, dass die Werkstückaufnahmeeinrichtung (7) parallel zu einer dritten Richtung R3 verfahrbar ist, wobei die dritte Richtung R3 gegenüber der ersten Richtung (R1) und der zweiten Richtung (R2) verschieden ist, und wobei die Bearbeitungsmaschine (12) eine zweite Lagervorrichtung (IIa) umfasst, weiter umfassend die Schritte: 1) Herstellen einer kraft- und/oder formschlüssigen Verbindung zwischen der Werkstückaufnahmeeinrichtung (7) und mindestens einem bearbeiteten plattenförmigen Werkstück (80); 2) Simultanes Verfahren der Werkstückaufnahmeeinrichtung (7) und des mindestens einen Führungselements (9) parallel zur zweiten Richtung (R2); 3) Simultanes Verfahren der Werkstückaufnahmeeinrichtung (7) und des damit kraft- und/oder Formschlüssig verbundenen mindestens einen bearbeiteten plattenförmigen Werkstücks (80) parallel zur dritten Richtung R3, wobei das mindestens eine bearbeitete plattenförmige Werkstück (80) nach Abschließen der Verfahrbewegung auf oder in der zweiten Lagervorrichtung (11a) bevorratet ist.