DE102010052303A1 - Verfahren und Einrichtung zur überlappenden Bearbeitung flächiger Gegenstände - Google Patents

Abstract

Es wird ein Verfahren und eine Einrichtung für die überlappende Bearbeitung wenigstens zweier Werkstücke beschrieben, bei dem zwei Werkzeuge zunächst zugleich ein erstes Werkstück bearbeiten. Nach Erreichen eines Mindestabstandes zwischen den Werkzeugen wird eines der Werkzeuge zu einem weiteren Werkstück verfahren, wo es dessen Bearbeitung beginnt, während das andere Werkzeug die Bearbeitung des ersten Werkstücks zu Ende führt. Nach Beendigung der Bearbeitung des ersten Werkstücks wechselt auch das andere Werkzeug zu dem weiteren Werkstück.

Description

• Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zur überlappenden Bearbeitung insbesondere flächiger Gegenstände. Sie geht aus von der DE 100 39 970 B4 .
• In der DE 100 39 970 B4 ist ein Bearbeitungszentrum und ein Verfahren zum Bearbeiten von mehreren Werkstücken beschrieben. Das Bearbeitungszentrum ist mit zwei Spindeleinheiten zur Aufnahme von Arbeitsmitteln, mit einem Werkzeugmagazin zum automatischen Einwechseln der Arbeitsmittel in die Spindeleinheiten, mit zwei Aufspanntischen zum Aufspannen von zwei von den Spindeleinheiten zu bearbeitenden Werkstücken, mit Führungsanordnungen zum Bewegen der Spindeleinheiten zwischen den Werkstücken und dem Werkzeugmagazin und mit einer Steuereinheit zur Ansteuerung der Führungsanordnungen, der Spindeleinheiten und des Werkzeugmagazins ausgestattet, wobei in der Steuereinheit mehrere Bearbeitungsprogramme zur Bearbeitung der Werkstücke durch die Spindeleinheiten abgespeichert sind. Das bekannte Bearbeitungszentrum ist dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit die Bearbeitungsprogramme derart aufruft, dass die Spindeleinheiten gleichzeitig verschiedene Bearbeitungsprogramme durchlaufen und in der Steuereinheit ein Kollisionsprogramm zur Verhinderung von Kollisionen der Spindeleinheiten miteinander abgespeichert ist.
• Durch die Bereitstellung eines Werkzeugmagazins ist das Bearbeitungszentrum zwar universell einsetzbar, der Wechsel der Bearbeitungswerkzeuge und der zugehörigen Bearbeitungsprogramme zieht aber den Verlust von Bearbeitungszeiten nach sich.
• Vor dem Aufruf eines Bearbeitungsprogramms führt das vorerwähnte Kollisionsprogramm für die betreffende Spindel eine Kollisionsberechnung durch und verriegelt im Falle einer drohenden Kollision das aufzurufende Bearbeitungsprogramm für einen vorausberechneten Zeitraum.
• Die Verriegelung eines Programms ”für einen vorausberechneten Zeitraum” ist aber gleichbedeutend mit weiterem Bearbeitungszeitverlust, da das aufzurufende Bearbeitungsprogramm erst nach dem Ablauf des vorausberechneten Zeitraums abgearbeitet werden kann.
• Bei dem in der DE 100 39 970 B4 beschriebenen Verfahren zum Bearbeiten von mehreren Werkstücken mit dem oben beschriebenen Bearbeitungszentrum erfolgt das Aufspannen von Werkstücken und das Aufrufen von Bearbeitungsprogrammen für die bereits aufgespannten Werkstücke nacheinander. Hierdurch entsteht ein weiterer Zeitverlust.
• Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren für die überlappende Bearbeitung flächiger Gegenstände mit einem verbesserten Verhältnis zwischen Rüst- und Bearbeitungszeit vorzuschlagen und eine Einrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.
• Der verfahrensbezogene Teil der Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 und der einrichtungsbezogene Teil durch die Merkmale des Anspruchs 8 gelöst.
• Das erfindungsgemäße Verfahren für die überlappende Bearbeitung wenigstens zweier Werkstücke mit einer Einrichtung, die wenigstens ein Paar Spindeln zum Antrieb eines Paares von Werkzeugen, wenigstens zwei Werkstückaufnahmen, eine Führung zum Bewegen der Spindeln entlang der Werkstücke und zwischen den Werkstückaufnahmen und eine Steuereinheit wenigstens zur Ansteuerung der Führung und der Spindeln umfasst, enthält die folgenden Verfahrensschritte:
• – Zuführen eines ersten Werkstücks zu einer ersten Werkstückaufnahme und eines weiteren Werkstücks zu einer weiteren Werkstückaufnahme,
• – Aufspannen der Werkstücke auf den Werkstückaufnahmen,
• – Übertragen eines Bearbeitungsparameter-Satzes für die Werkstücke zu einer Steuereinheit,
• – Bearbeiten des ersten Werkstücks, wobei die Spindeln von den Außenkanten des ersten Werkstücks kommend aufeinander zu bewegt werden,
• – Überwachen des Abstandes zwischen den Spindeln und/oder Werkzeugen und bei Erreichen eines vorgegebenen Mindestabstandes verfahren der der weiteren Werkstückaufnahme nahen einen Spindel zu dem weiteren Werkstück,
• – Zu-Ende-Bearbeiten des ersten Werkstücks mit der der weiteren Werkstückaufnahme fernen anderen Spindel, während die zu der weiteren Werkstückaufnahme verfahrene eine Spindel die Bearbeitung des weiteren Werkstücks beginnt,
• – Zu-Ende-Bearbeiten des weiteren Werkstücks mit der anderen Spindel.
• Die Bearbeitung eines ersten Werkstücks erfolgt in vorteilhafter Weise, indem die Werkzeuge eines Werkzeugpaares von den Außenkanten kommend aufeinander zu bewegt werden. Dies hat den Vorteil, dass ein sauberer Ansatz ohne Ausreißen des Werkstückrandes erreicht wird.
• Ist ein von der Bauform der Werkzeuge vorgegebener Mindestabstand zwischen den Werkzeugen bzw. den Spindeln erreicht, wird die der weiteren Werkstückaufnahme nahe eine Spindel zu dem weiteren Werkstück verfahren. Das erste Werkstück wird mit der der weiteren Werkstückaufnahme fernen anderen Spindel zuende bearbeitet, während die zu der weiteren Werkstückaufnahme verfahrene eine Spindel die Bearbeitung des weiteren Werkstücks beginnt. Ist die Bearbeitung des ersten Werkstücks beendet, wird die andere Spindel zu dem weiteren Werkstück verfahren und bearbeitet dieses, bis wiederum der Mindestabstand zwischen den Werkzeugen bzw. den Spindeln erreicht ist. Hier wiederholen sich die Verfahrensschritte.
• Durch die überlappende Bearbeitung mehrerer Werkstücke werden die Wartezeiten zwischen deren Zuführung und Bearbeitung beträchtlich reduziert.
• Entsprechend einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist wenigstens ein weiteres Spindelpaar vorgesehen, das ein weiteres Werkzeugpaar antreibt, wobei der Bearbeitungsparameter-Satz eine Information über das zu benutzende Spindelpaar und damit des zu verwendenden Werkzeugpaares enthält. Durch einen Werkzeugwechsel entstehende Wartezeiten werden so vermieden.
• Das Übertragen der Bearbeitungsparameter-Sätze erfolgt vorzugsweise zeitgleich mit der Zuführung der Werkstücke. Die Bearbeitungsparameter umfassen dabei die Art des Werkzeugs, den Ort des Werkzeugangriffs an dem Werkstück, dessen Vorschubrichtung und die Wegstrecke der Bearbeitung. So kann beispielsweise an einem vorgebbaren Ort eine Nut vorgebbarer Länge in das Werkstück gefräst werden. Durch die zeitgleiche Übertragung der Bearbeitungsparameter-Sätze und die Zuführung der Werkstücke wird die Rüstzeit der Einrichtung minimiert.
• Entsprechend einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung werden die Werkstücke den Werkstückaufnahmen mit Hilfe einer Handhabungseinrichtung, insbesondere eines Gelenkarmroboters zugeführt, nach Beendigung eines Bearbeitungsganges den Werkstückaufnahmen entnommen, gedreht und/oder gewendet und der jeweiligen Werkstückaufnahme erneut zugeführt oder nach Beendigung eines letzten Bearbeitungsganges einer Ablage zugeführt.
• Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung, welche in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen die Erfindung an Hand eines Ausführungsbeispiels erläutert. Es zeigt
• 1 eine Einrichtung zur überlappenden Bearbeitung zweier Werkstücke in einer schematischen Draufsicht,
• 2 ein in Bearbeitung befindliches Werkstück in Seitenansicht,
• 3 den in 2 dargestellten Bearbeitungsgang zu verschiedenen Zeiten.
• In 1 ist eine Einrichtung 10 zur überlappenden Bearbeitung zweier Werkstücke 12, 14 in einer schematischen Draufsicht dargestellt. Bei den Werkstücken 12, 14 mag es sich um plattenförmige Teile aus Metall oder Möbelteile aus Holz, Holzwerkstoff oder Kunststoff handeln. Die Einrichtung 10 enthält eine linke Werkstückaufnahme 16 für das linke Werkstück 12 und eine rechte Werkstückaufnahme 18 für das rechte Werkstück 14. Die Werkstückaufnahmen 16, 18 werden von jeweils zwei Klemmbacken 20 gebildet, deren Abstand über einen Stellantrieb 22 verstellbar ist.
• Die Werkstückaufnahmen 16, 18 werden von einer brückenartigen Führungsanordnung 24 überspannt, an der ein erstes Spindelpaar, bestehend aus einer ersten linken Spindel 26 und einer ersten rechten Spindel 28, geführt wird. Ein zweites Spindelpaar besteht aus einer zweiten linken Spindel 30 und einer zweiten rechten Spindel 32. Die erste linke Spindel 26 treibt ein erstes linkes Fräswerkzeug 34 (2) und die erste rechte Spindel 28 ein erstes rechtes Fräswerkzeug 36 an. Das zweite Spindelpaar 30, 32 ist für den Antrieb eines nicht dargestellten anderen Werkzeugpaares vorgesehen.
• Vor der Einrichtung 10 ist ein Gelenkarmroboter 38 aufgestellt. Dieser ist dazu bestimmt, zu bearbeitende Werkstücke einer Zuführeinrichtung 40 zu entnehmen, einer der Werkstückaufnahmen 16, 18 zuzuführen, nach Beendigung eines Bearbeitungsganges das Werkstück zu entnehmen, zu drehen und/oder zu wenden und anschließend der Werkstückaufnahme 16 bzw. 18 zur weiteren Bearbeitung wieder zuzuführen und nach Ende der Bearbeitung das Werkstück der Werkstückaufnahme 16 bzw. 18 zu entnehmen und auf einer Ablage 42 abzulegen.
• 2 zeigt ein in Bearbeitung befindliches linkes Werkstück 12 in Seitenansicht. Als ein Bearbeitungsbeispiel soll eine Nut 44 in das Werkstück 12 gefräst werden, wobei rechts und links ein Materialsteg 45 stehen bleiben soll. Das erste linke Fräswerkzeug 34 wird dazu bei der linken Kante 46 und das erste rechte Fräswerkzeug 36 bei der rechten Kante 48 des linken Werkstücks 12 angesetzt. Das erste linke Fräswerkzeug 34 dreht sich dabei links herum und das erste rechte Fräswerkzeug 36 rechtsherum, so dass die Frässpäne zur Werkstückmitte geschleudert werden. Dies hat den Vorteil, dass ein sauberer Ansatz ohne Ausreißen des Werkstückrandes oder des Werkzeugansatzes erreicht wird. Die Fräswerkzeuge 34, 36 werden aufeinander zu bewegt, bis zwischen den Werkzeugen 34, 36 bzw. den Spindeln 26, 28 ein Mindestabstand D erreicht ist. Bei Einhaltung dieses Abstandes D wird eine Kollision zwischen den Werkzeugen 34, 36 bzw. den Spindeln 26, 28 zuverlässig vermieden.
• An Hand der 3 wird der weitere Bearbeitungsgang zu verschiedenen Zeiten beschrieben. Wie 3a zeigt ist das erste rechte Fräswerkzeug 36 nach Erreichen des Mindestabstandes D zwischen den Werkzeugen 34, 36 bzw. den Spindeln 26, 28 zu der rechten Kante 50 des rechten Werkstücks 14 verschoben worden und beginnt dort – wie durch einen ersten Bewegungspfeil 52 angedeutet – eine Nut 44' zu fräsen. Gleichzeitig fräst das erste linke Fräswerkzeug 34 in dem linken Werkstück 12 die Nut 44 zu Ende, was durch den zweiten Bewegungspfeil 54 angedeutet ist. Dabei muss nur der durch Beachtung des Mindestabstandes D nicht bearbeitete gestrichelt dargestellte Abschnitt ausgefräst werden.
• In 3b ist der Zeitpunkt dargestellt, zu dem die Nut 44 fertiggestellt ist. Das erste linke Fräswerkzeug 34 wird zu diesem Zeitpunkt zu der linken Kante 56 des rechten Werkstücks 14 verschoben. Von dort wird es anschließend in Richtung eines dritten Bewegungspfeils 58 vorgeschoben, bis der Mindestabstand D zwischen den Werkzeugen 34, 36 bzw. den Spindeln 26, 28 erneut erreicht ist. In dieser Zeit ist das linke Werkstück 12 von der linken Werkstückaufnahme 16 entfernt und – wie 3c zeigt – ein neues linkes Werkstück 12' zugeführt oder das linke Werkstück 12 gedreht oder gewendet worden. Von da an wiederholt sich der vorbeschriebene Bearbeitungsgang. Es ist zu erkennen, dass bei dieser Bearbeitungsweise keinerlei Warte- oder Rüstzeiten entstehen.
• Ein weiterer Bearbeitungsgang kann darin bestehen, dass an einer anderen Stelle der Werkstücke 12, 14 eine weitere Nut gefräst wird. Dies kann auf der selben Seite oder – nach Wenden der Werkstücke 12, 14 – auf deren Rückseite geschehen. Soll die weitere Bearbeitung in einem anderen Bereich der Werkstücke 12, 14 erfolgen, so werden entweder die Führungsanordnung 24 und die Werkstückaufnahmen 16, 18 relativ zu einander verschoben oder die Werkstücke 12, 14 werden mit Hilfe des Gelenkarmroboters 38 auf den Werkstückaufnahmen 16, 18 verschoben. Soll eine andere Bearbeitung der Werkstücke 12, 14 erfolgen, beispielsweise an eine Kante ein Profil gefräst werden, so wird das zweite Spindelpaar 30, 32 in seine Bearbeitungsposition gebracht. Auch dabei entstehen keinerlei Warte- oder Rüstzeiten.
• Bezugszeichenliste

10

Einrichtung zur überlappenden Bearbeitung ...

12

linkes (erstes) Werkstück

14

rechtes (weiteres) Werkstück

16

linke (eine) Werkstückaufnahme

18

rechte (weitere) Werkstückaufnahme

20

Klemmbacke

22

Stellantrieb

24

Führung

26

erste (andere) linke Spindel

28

erste rechte Spindel

30

zweite (weitere) linke Spindel

32

zweite (weitere) rechte Spindel

34

erstes (anderes) linkes Fräswerkzeug

36

erstes rechtes Fräswerkzeug

38

Gelenkarmroboter

40

Zuführeinrichtung

42

Ablage

44

Nut

45

Materialsteg

46

linke Kante von 12

48

rechte Kante von 12

50

rechte Kante von 14

52

erster Bewegungspfeil

54

zweiter Bewegungspfeil

56

linke Kante von 14

58

dritter Bewegungspfeil

D

Mindestabstand

• ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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• Zitierte Patentliteratur
• DE 10039970 B4 [0001, 0002, 0006]

Claims (12)

1. Verfahren für die überlappende Bearbeitung wenigstens zweier Werkstücke (12, 14) mit einer Einrichtung (10), die wenigstens ein Paar Spindeln (26, 28; 30, 32) zum Antrieb eines Paares von Werkzeugen (34, 36), wenigstens zwei Werkstückaufnahmen (16, 18), eine Führung (24) zum Bewegen der Spindeln (26, 28; 30, 32) entlang der Werkstücke (12, 14) und zwischen den Werkstückaufnahmen (16, 18) und eine Steuereinheit wenigstens zur Ansteuerung der Führung (24) und der Spindeln (26, 28; 30, 32) umfasst, mit den Verfahrensschritten: – Zuführen eines ersten Werkstücks (12) zu einer ersten Werkstückaufnahme (16) und eines weiteren Werkstücks (14) zu einer weiteren Werkstückaufnahme (18), – Aufspannen der Werkstücke (12, 14) auf den Werkstückaufnahmen (16, 18), – Übertragen eines Bearbeitungsparameter-Satzes für die Werkstücke (12, 14) zu einer Steuereinheit, – Bearbeiten des ersten Werkstücks (12), wobei die Spindeleinheiten (26, 28) von den Außenkanten (46, 48) des ersten Werkstücks (12) kommend aufeinander zu bewegt werden, – Überwachen des Abstandes zwischen den Spindeleinheiten (26, 28) und/oder Werkzeugen (34, 36) und bei Erreichen eines vorgegebenen Mindestabstandes (D) verfahren der der weiteren Werkstückaufnahme (18) nahen Spindel (28) zu dem weiteren Werkstück (14), – Zuende-Bearbeiten des ersten Werkstücks (12) mit der der weiteren Werkstückaufnahme (18) fernen anderen Spindel (26), während die zu der weiteren Werkstückaufnahme (18) verfahrene eine Spindel (28) die Bearbeitung des weiteren Werkstücks (14) beginnt, – Zuende-Bearbeiten des weiteren Werkstücks (14) mit der anderen Spindel (26).
2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem in der Zeit, in der das weitere Werkstück (14) zu Ende bearbeitet wird, das erste Werkstück (12) von der einen Werkstückaufnahme (16) entfernt und ein neues erstes Werkstück (12') zugeführt oder das erste Werkstück (12) gedreht oder gewendet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem wenigstens ein weiteres Spindelpaar (30, 32) jeweils ein weiteres Werkzeugpaar antreibt, wobei der Bearbeitungsparameter-Satz eine Information über das zu benutzende Spindelpaar (26, 28; 30, 32) und damit des zu verwendenden Werkzeugpaares enthält.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem die Werkstücke (12, 14) den Werkstückaufnahmen (16, 18) mit Hilfe einer Handhabungseinrichtung, insbesondere eines Gelenkarmroboters (38) zugeführt und/oder entnommen werden.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem ein Werkstück (12; 14) mit Hilfe einer Handhabungseinrichtung, insbesondere eines Gelenkarmroboters (38) nach Beendigung eines Bearbeitungsganges der Werkstückaufnahme (16; 18) entnommen, gedreht und/oder gewendet und der Werkstückaufnahme (16; 18) erneut zugeführt oder nach Beendigung eines letzten Bearbeitungsganges einer Ablage (42) zugeführt wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem das linke Werkzeug (34) links herum und das rechte Werkzeug (36) rechts herum angetrieben wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem für eine weitere Bearbeitung der Werkstücke (12, 14) entweder die Führung (24) und die Werkstückaufnahmen (16, 18) relativ zu einander verschoben oder die Werkstücke (12, 14) auf den Werkstückaufnahmen (16, 18) verschoben werden.
8. Einrichtung (10) zur überlappenden Bearbeitung wenigstens zweier Werkstücke (12, 14), die zur Durchführung des Verfahrens nach wenigstens einem der Ansprüche 3 bis 7 geeignet ist, welche Einrichtung (10) ein Paar Spindeln (26; 28) zum Antrieb eines Paares von Werkzeugen (34; 36), wenigstens zwei Werkstückaufnahmen (16, 18), eine Führung (24) zum Bewegen der Spindeln (26, 28) entlang der Werkstücke (12, 14) und zwischen den Werkstücken (12, 14) sowie eine Steuereinheit wenigstens zur Ansteuerung der Führung (24) und der Spindeln (26, 28) umfasst, gekennzeichnet durch wenigstens ein weiteres Paar von Werkzeugen, das von einem weiteren Paar von Spindeln (30, 32) antreibbar ist, welch letzteres ebenfalls an der Führung (24) oder einer weiteren Führung entlang geführt ist.
9. Einrichtung nach Anspruch 8, bei dem wenigstens die Werkzeuge eines Werkzeugpaares Fräswerkzeuge (34, 36) sind.
10. Einrichtung nach Anspruch 8 oder 9, bei dem die Werkzeuge eines ersten Werkzeugpaares (34, 36) Nutfräser und die Werkzeuge eines weiteren Werkzeugpaares Konturenfräser für wenigstens eine Kante des Werkstücks (12, 14) sind.
11. Einrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10 mit einer Handhabungseinrichtung, insbesondere einem Gelenkarmroboter (38), der ein Werkstück (12, 12'; 14) von einer Zuführeinrichtung (40) zu entnehmen, der Werkstückaufnahme (16; 18) zuzuführen, nach Beendigung eines Bearbeitungsganges der Werkstückaufnahme (16, 18) zu entnehmen, zu drehen und/oder zu wenden und der Werkstückaufnahme (16, 18) erneut zuzuführen oder nach Beendigung eines letzten Bearbeitungsganges einer Ablage (42) zuzuführen vermag.
12. Einrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 11 mit einer Überwachungseinrichtung für den Abstand zwischen den Spindeln (26, 28) eines Spindelpaares oder eines Werkzeugpaares (34, 36), welche bei Erreichen eines vorgegebenen Mindestabstandes (D) die dem weiteren Werkstück (14) nahe Spindel (28) zu dem auf der weiteren Werkstückaufnahme (18) befindlichen weiteren Werkstück (14) zu verfahren vermag.

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