[0001] Die Erfindung betrifft eine Anlage, insbesondere Holzverarbeitungsanlage, zur Bearbeitung
und Handhabung von plattenförmigen Werkstücken.
[0002] Bei bekannten Anlagen, z. B.
EP 1 716 991 B1 müssen Rohteile in Gestalt plattenförmiger Werkstücke Ablageplätzen zugeführt werden,
von dort aufgenommen, ausgerichtet und schließlich in einer Bearbeitungsstation bearbeitet
werden, wonach die dann entstandenen Fertigteile aus der Bearbeitungsstation entnommen
und einer weiteren Ablage zugeführt werden.
[0003] Dieser Prozess ist zum einen aufwendig, weil eine ganze Reihe von Komponenten koordiniert
werden müssen, sodass eine gewisse Zeit vergeht, bis ein in die Anlage eingefördertes
Rohteil in der Bearbeitungsstation aufgespannt ist und bearbeitet werden kann. Zudem
spielen bei der Anlagenkonstruktion Sicherheitsaspekte eine Rolle, vor allem sollen
solche komplexen Anlagen möglichst personensicher ausgebildet sein, d. h. eine Interaktion
zwischen einer Person und der Holzverarbeitungsanlage sollte minimiert werden.
[0004] Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Anlage, insbesondere Holzverarbeitungsanlage,
zu schaffen, die den oben genannten Anforderungen gerecht wird.
[0005] Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Anlage, insbesondere Holzbearbeitungsanlage,
mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie ein System, insbesondere Holzverarbeitungssystem,
mit den Merkmalen des Anspruchs 10. Vorteilhafte Ausführungsformen finden sich in
den jeweiligen Unteransprüchen.
[0006] Die erfindungsgemäße Anlage, insbesondere Holzverarbeitungsanlage, dient zur Bearbeitung
und Handhabung von plattenförmigen Werkstücken aus Holz, Kunststoffen oder Holzersatzstoffen,
und weist dabei wenigstens einen Ablageplatz auf. Als Ablageplatz kommen unterschiedliche
Einrichtungen infrage. So kann als Ablageplatz zum Beispiel ein Stapelplatz, eine
Bodenrollenbahn, ein Rollentisch oder auch beladbare Fahrzeuge wie AGVs (fahrerlose
Transportfahrzeuge) oder fahrerlose Transportsysteme infrage kommen. Jedenfalls können
von dem Ablageplatz Werkstücke entnommen oder auf diesem abgelegt werden.
[0007] Ferner verfügt die erfindungsgemäße Anlage über wenigstens eine Ausrichtstation,
an der von einem Ablageplatz entnommene Werkstücke ausgerichtet werden können. Das
Ausrichten kann z. B. mittels Positionierhilfen und/oder durch den Roboter und/oder
durch eine weiter unten beschriebene Greifeinrichtung erfolgen. Die Anlage umfasst
zudem wenigstens eine Bearbeitungsstation, die eine Aufspannvorrichtung, die die Werkstücke
während der Bearbeitung festhält, sowie wenigstens ein Bearbeitungsaggregat, welches
relativ zum von der Aufspannvorrichtung aufgespannten Werkstück beweglich ausgebildet
ist, aufweist.
[0008] Darüber hinaus ist in der erfindungsgemäßen Anlage eine Greifeinrichtung vorhanden,
welche dazu dient, Werkstücke zu erfassen und bevorzugt als Greifer oder Saugspanner
oder dergleichen ausgebildet ist. Bevorzugt umfasst die Greifeinrichtung wenigstens
einen Greifer oder eine Saugvorrichtung, wobei die Greifeinrichtung derart beweglich
ausgebildet ist, dass sie ein Werkstück an der Ausrichtstation aufnehmen und zur Aufspannvorrichtung
transportieren und dort ablegen kann.
[0009] Schließlich umfasst die Anlage einen Roboter, welcher um eine Drehachse drehbar ausgebildet
ist und einen Roboterarm umfasst. Dieser weist eine Erfassungseinrichtung auf, die
dazu ausgelegt ist, ein Werkstück aufzunehmen. Der Roboter ist dabei so angeordnet,
dass er mittels einer Erfassungseinrichtung Werkstücke von einem Ablageplatz und von
der Aufspannvorrichtung aufnehmen und auf den oder einem anderen Ablageplatz und der
Ausrichtstation ablegen kann.
[0010] Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, dass der Aktionsbereich des Roboters letztlich
den Bauraum der gesamten Anlage bestimmt. Insofern liegen alle Komponenten der erfindungsgemäßen
Anlage, die vom Roboter beschickt bzw. von welchen der Roboter Werkstücke entnehmen
kann, innerhalb des Aktionsradius des Roboters. Hierdurch wird eine besonders kompakte
Anlage geschaffen, die sich vor allem vollständig einhausen lässt. Da der Roboter
programmierbar ist und somit eine weitgehende Automatisierung der Anlage ermöglicht,
ist Bedienpersonal innerhalb des Aktionsradius des Roboters prinzipiell nicht erforderlich.
Die erfindungsgemäße Anlage kann damit vollständig in einer Einhausung untergebracht
sein.
[0011] Folglich kann die komplette Anlage in einem Sicherheitsbereich liegen. Hierdurch
können zudem Zeiten gespart werden, da der Roboter einerseits aus der Bearbeitungsstation
fertige Werkstücke entnehmen und in weiterer Bewegung die Ausrichtstation mit Rohteilen
beschicken kann. Dies wird insbesondere dadurch erreicht, dass die Greifeinrichtung
die Rohteile vom Roboter übernimmt und zur Aufspannung in der Bearbeitungsstation
ausrichtet und der Roboter so für eine weitere Manipulation wieder frei wird. Hierdurch
kann der Prozess beschleunigt werden.
[0012] Bevorzugt kann vorgesehen sein, dass die vom Roboter mittels seiner Erfassungseinrichtung
erreichbaren Ablageplätze, die vom Roboter mittels seiner Erfassungseinrichtung erreichbare
Ausrichtstation sowie die vom Roboter mittels seiner Erfassungseinrichtung erreichbare
Aufspannvorrichtung innerhalb des Aktionsraums des Roboters, insbesondere eines Kreises
um die Drehachse des Roboters herum, liegen. Aktionsraum bezeichnet in diesem Fall
den Bereich, den der Roboter mit seiner Erfassungseinrichtung erreichen kann. Eine
entsprechende Grenzlinie des Aktionsraums kann im einfachsten Fall eine Kreislinie
sein, für den Fall, dass der Roboter auch translatorisch bewegbar ist, weicht diese
Grenzlinie von einer Kreislinie ab.
[0013] Im einfachsten Fall ist der Roboter selbst translatorisch nicht beweglich, nach einer
weiteren Ausführungsform kann er alternativ in einer Raumrichtung oder in zwei Raumrichtungen,
insbesondere parallel zum Boden, beweglich sein.
[0014] Der Roboterarm kann auf unterschiedliche Weise ausgestaltet sein, je nachdem, welche
Anlagengeometrie gewählt wird. Bevorzugt ist vorgesehen, dass der Roboterarm wenigstens
zwei gelenkig um eine Gelenkachse miteinander verbundene Armabschnitte aufweist, wobei
an einem Armabschnitt die Erfassungseinrichtung, insbesondere um eine Gelenkachse
schwenkbar, angeordnet ist. Auf diese Weise lässt sich der Roboter innerhalb des Aktionsraums
möglichst flexibel bewegen.
[0015] Zur Beschleunigung des Ablageprozesses des Roboters kann die Ausrichtstation eine
Rollenbahn umfassen, wobei Positionierhilfen vorgesehen sind, die einen Anschlag und/oder
ein Lineal umfassen. Der Roboter legt das Teil von einem Ablageplatz auf der Rollenbahn
ab und überlässt die weitere Ausrichtung dann der Ausrichtstation. Mit der Rollenbahn,
die insbesondere als eine Schrägrollenbahn ausgebildet sein kann, können die auf der
Ausrichtstation abgelegten Werkstücke dann anschließend gegen die Positionierhilfen
geschoben werden. Die Rollenbahn verfügt dabei bevorzugt über angetriebene Rollen,
sodass dann ohne weitere Tätigkeit des Roboters oder einer anderen Vorrichtung die
Ausrichtung des Werkstücks mithilfe der Positionierhilfen im weiteren automatisch
erfolgt. Auf diese Weise wird der Roboter für eine weitere Manipulation wieder frei.
[0016] Die Aufspannvorrichtung umfasst bevorzugt Saugtraversen. Das von der Greifeinrichtung
zur Bearbeitungsstation verbrachte Werkstück kann auf diese Weise ohne aufwändige
Bewegungen fixiert bzw. aufgespannt werden.
[0017] Zur Bearbeitung des Werkstücks in der Bearbeitungsstation ist nach einer vorteilhaften
Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass das Bearbeitungsaggregat relativ zur
Aufspannvorrichtung in wenigstens zwei Richtungen beweglich ist. Bevorzugt ist das
Bearbeitungsaggregat ein Fräsaggregat. Auf diese Weise lässt es sich in unterschiedlichen
Richtungen bewegen. Das Bearbeitungsaggregat kann aber auch ein Verleimteil, ein Nachbearbeitungsaggregat
oder ein einwechselbares Adapteraggregat sein, welches dazu eingerichtet ist, ein
aufgespanntes Werkstück umlaufend zu bearbeiten. Dabei kann das Bearbeitungsaggregat
ortsfest angeordnet sein und die Aufspannvorrichtung bewegt sich. Genauso gut ist
es möglich, das Bearbeitungsaggregat beweglich auszubilden, indem es beispielsweise
an einem verschieblichen Portal verschieblich gelagert ist. Kombinationen dieser beiden
Maßnahmen sind natürlich ebenfalls denkbar.
[0018] Um das Ablegen der Werkstücke, bzw. das Aufnehmen der Werkstücke durch den Roboter
zu vereinfachen, ist nach einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform vorgesehen,
dass wenigstens ein erster Ablageplatz ausschließlich zur Aufnahme von Werkstücken
durch den Roboter und ein zweiter Ablageplatz ausschließlich zur Ablage von Werkstücken
vorgesehen ist. Durch diese Rollenverteilung der Ablageplätze wird insbesondere auch
gewährleistet, dass das Einbringen neuer Werkstücke als Rohteile in die erfindungsgemäße
Anlage bzw. das Ausschleusen von Fertigteilen aus der erfindungsgemäßen Anlage prozesstechnisch
einander nicht beeinflussen, was ansonsten zur Verlangsamung des Prozesses führen
könnte.
[0019] Die Erfindung betrifft ferner ein System, insbesondere Holzverarbeitungssystem, welches
eine oben beschriebene Anlage umfasst sowie für zumindest einen, insbesondere jeden,
Ablageplatz eine Beschickungseinrichtung und/oder Entnahmeeinrichtung aufweist. Ist
die erfindungsgemäße Anlage eingehaust, so befinden sich die Beschickungseinrichtung
bzw. Entnahmeeinrichtung außerhalb einer solchen Einhausung.
[0020] Das erfindungsgemäße System verfügt bevorzugt über eine Steuerung, welche als gemeinsame
Steuerung die Komponenten der erfindungsgemäßen Anlage, insbesondere den Roboter,
die Bearbeitungsstation und die Greifeinrichtung, steuert. Mit der gemeinsamen Steuerung
lassen sich die Bearbeitungsschritte der Bearbeitungsvorrichtung noch besser mit der
Bewegung des Roboters und dessen Aufnahme bzw. Ablage von Werkstücken koordinieren
oder synchronisieren. Darüber hinaus kann die Steuereinrichtung natürlich auch eine
eventuell vorhandene Beschickungseinrichtung oder Entnahmeeinrichtung steuern.
[0021] Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Figuren 1 bis 4 näher erläutert.
Figur 1 zeigt eine Draufsicht auf ein Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße
Anlage.
Figur 2 zeigt die erfindungsgemäße Anlage aus Fig. 1 in einem ersten Betriebszustand.
Figur 3 zeigt die erfindungsgemäße Anlage aus Fig. 1 in einem zweiten Betriebszustand.
Figur 4 zeigt die erfindungsgemäße Anlage aus Fig. 1 in einem dritten Betriebszustand.
[0022] In Fig. 1 ist ein Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße Anlage, insbesondere
Holzverarbeitungsanlage, 100 als Draufsicht dargestellt.
[0023] Parallel zum Boden erstrecken sich die beiden Raumrichtungen X und Y. Die Anlage
100 ist Teil eines Systems, insbesondere Holzverarbeitungssystems, welches neben der
Anlage 100 auch Beschickungseinrichtungen (angedeutet durch die Pfeile P3) und/oder
eine Entnahmeeinrichtung (angedeutet durch den Pfeil P4) aufweisen kann. Auch kann
eine gemeinsame Steuerung Teil der Anlage 100 bzw. des Systems sein.
[0024] Die in Fig. 1 dargestellte Holzbearbeitungsanlage weist einen oder eine Mehrzahl
Ablageplätze 12 bis 14 auf, auf denen Werkstücke W entweder als Rohteil oder als bearbeitetes
Teil abgelegt werden können. Zur Ablage bzw. zur Entnahme auf die Ablageplätze 12
bis 14 bzw. von den Ablageplätzen 12 bis 14 dient erfindungsgemäß ein Roboter 8, der
im gezeigten Beispiel um eine Drehachse A drehbar gelagert ist und bevorzugt zwei
miteinander um eine Achse B schwenkbare Roboterarme 9 bzw. 10 sowie eine am Roboterarm
10 schwenkbar um eine Achse C gelagerte Erfassungseinrichtung 11 umfasst, die im gezeigten
Beispiel zwei Sauger 11a und 11b umfasst; die Erfassungseinrichtung 11 kann aber auch
auf andere Weise so ausgebildet sein, dass sie in der Lage ist, ein Werkstück W zu
fixieren und aufzunehmen.
[0025] Ferner ist eine Ausrichtstation 2 vorgesehen, welche dazu dient, vom Roboter 8 dort
abgelegte Werkstücke an Anschlägen oder Linealen so auszurichten, dass sie von einer
Greifeinrichtung 3, die im gezeigten Beispiel in Richtung P1 parallel zur Raumrichtung
X auf einer Führung 4 verschieblich ist, in der ausgerichteten Position in Richtung
einer auf einem Maschinenbett 5 gelagerten Aufspannvorrichtung transportiert und dort
aufgespannt werden können. Die Greifeinrichtung kann Greifer umfassen, kann aber auch
Sauger oder dergleichen aufweisen. Eine Bearbeitungsstation 6 mit einem Bearbeitungsaggregat
7 kann dann das aufgespannt Werkstück W bearbeiten. Es genügt, wenn Bearbeitungsstation
und Werkstück zur Bearbeitung relativ zueinander beweglich angeordnet sind. Dazu kann
zum Beispiel das Bearbeitungsaggregat in Richtung P2 parallel zur Raumrichtung X und
bevorzugt auch in der Raumrichtung Y senkrecht dazu bewegt werden. Genauso gut ist
es möglich, das Werkstück bei feststehendem Bearbeitungsaggregat in den Richtungen
X und/oder Y zu bewegen.
[0026] Die gesamte Anlage 100 ist bevorzugt in einem Gehäuse 1 untergebracht, dies ist möglich,
weil der Aktionsraum des Roboters 8 durch eine Grenzlinie K, die beispielsweise eine
Kreislinie sein kann, begrenzt ist, da sämtliche vom Roboter 8 zu erreichenden Stationen
innerhalb dieser Grenzlinie K liegen.
[0027] Die einzelnen Arbeitsschritte werden nun mit Bezug auf die Fig. 2 bis 4 etwas näher
erläutert. Die jeweils nicht betrachteten Komponenten der erfindungsgemäßen Anlage
100 sind der Übersicht halber in gepunkteten Linien angedeutet.
[0028] Ein als Rohteil ausgebildetes plattenförmiges Werkstück, welches aus Kunststoffen
oder Holz oder Holzersatzstoffen ausgebildet sein kann, wird im gezeigten Beispiel
der Fig. 2 z. B. vom Ablageplatz 13 durch Erfassen des Werkstücks W über die Erfassungseinrichtung
11 des Roboters 8 erfasst und vom entsprechenden Ablageplatz 13 abgehoben.
[0029] Der Roboterarm 8 schwenkt dann um seine Drehachse A, gegebenenfalls auch unter Verschränkung
des Roboterarms 9, 10 so, dass das betreffende Werkstück W auf der beispielsweise
als Rollentisch ausgebildeten Ausrichtstation 2 zu liegen kommt. Dort kann zum Beispiel
die Ausrichtstation 2 dazu verwendet werden, dass Werkstück W gegen Anschläge 16 zu
schieben, die die erforderliche definierte Position zur Übernahme durch die Greifeinrichtung
3, vorgeben. Wenn die Ausrichtstation 2 zumindest teilweise automatisiert ist, braucht
der Roboter 8 das Werkstück W lediglich grob abzulegen und kann sich einem weiteren
Manipulationsvorgang widmen. Natürlich ist es auch möglich, dass der Roboter 8 oder
die Greifeinrichtung 3 das Werkstück W an der Ausrichtstation selbst positioniert
oder das Werkstück W noch gegen die Anschläge 16 verschiebt. Ist das Werkstück W ausgerichtet,
so befindet es sich in der Position 15, die durch den gestrichelten Kreis angedeutet
ist, Fig. 3. Spätestens an dieser Stelle wird es von der Greifeinrichtung 3 übernommen,
die im gezeigten Beispiel bevorzugt zwei Greifer 3a und 3b umfasst; die Greifeinrichtung
kann aber auch nur einen Greifer oder zum Beispiel einen oder eine Mehrzahl Saugspanner
umfassen.
[0030] Sodann wird das Werkstück mittels der Greifeinrichtung 3 entlang der Führung 4 parallel
zur Richtung X bewegt, bis es zur Aufspannvorrichtung 18, 19 gelangt, Fig. 4. Die
Aufspannvorrichtung ist bevorzugt mit Saugtraversen 19 und Saugspannern 18 ausgestattet.
Andere Aufspannmöglichkeiten sind aber ebenso denkbar.
[0031] Hier wird das Werkstück W dann durch relative Bewegung der Aufspannvorrichtung und
des Bearbeitungsaggregat 7 zumindest in der XY-Ebene bearbeitet. Nach erfolgter Bearbeitung
kann der Roboter 8 das aus der Aufspannlage freigegebene Werkstück W an der Aufspannvorrichtung
18, 19 übernehmen und beispielsweise auf einem der Ablageplätze (z. B. 14 in Fig.
1) ablegen und ein nächstes Teil zur Bearbeitung von einem anderen Ablageplatz 12
bis 14 aufnehmen.
1. Anlage, insbesondere Holzverarbeitungsanlage, (100) zur Bearbeitung und Handhabung
von plattenförmigen Werkstücken (W) aus Holz, Kunststoffen oder Holzersatzstoffen,
aufweisend
wenigstens einen Ablageplatz (12 - 14), von dem Werkstücke (W) entnommen oder auf
dem sie abgelegt werden können,
wenigstens eine Ausrichtstation (2), an der von einem Ablageplatz (12 - 14) entnommene
Werkstücke (W) ausgerichtet werden können,
wenigstens eine Bearbeitungsstation (6), die eine Aufspannvorrichtung (18, 19), die
die Werkstücke (W) während der Bearbeitung festhält, sowie wenigstens ein Bearbeitungsaggregat
(7) umfasst, welches relativ zum von der Aufspannvorrichtung (18, 19) aufgespannten
Werkstück (W) beweglich ausgebildet ist,
eine Greifeinrichtung (3), welche insbesondere wenigstens einen Greifer (3a, 3b) oder
einen Saugspanner umfasst, wobei die Greifeinrichtung (3) derart beweglich ausgebildet
ist, dass sie ein Werkstück (W) an der Ausrichtstation (2) aufnehmen und zur Aufspannvorrichtung
(18, 19) transportieren und dort ablegen kann, sowie
einen Roboter (8), welcher um eine Drehachse (A) drehbar ausgebildet ist und einen
Roboterarm (9, 10) umfasst, welcher eine Erfassungseinrichtung (11) aufweist, die
dazu ausgelegt ist, ein Werkstück (W) aufzunehmen, wobei der Roboter (8) so angeordnet
ist, dass er mittels einer Erfassungseinrichtung (11) Werkstücke (W) von einem Ablageplatz
(12 - 14) und von der Aufspannvorrichtung (18, 19) aufnehmen und auf den oder einem
anderen Ablageplatz (12 -14) und der Ausrichtstation (2) ablegen kann, wobei das Bearbeitungsaggregat
(7) relativ zur Aufspannvorrichtung (18, 19) in wenigstens zwei Richtungen (X, Y)
beweglich ist.
2. Anlage (100) nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass die vom Roboter (8) mittels seiner Erfassungseinrichtung (11) erreichbaren Ablageplätze
(12 - 14), die vom Roboter (8) mittels seiner Erfassungseinrichtung (11) erreichbare
Ausrichtstation (2) sowie die vom Roboter (8) mittels seiner Erfassungseinrichtung
(11) erreichbare Aufspannvorrichtung (18, 19) innerhalb des Aktionsraums des Roboters
(8), insbesondere eines Kreises (K) um die Drehachse (A) des Roboters (8) herum, liegen.
3. Anlage (100) nach einem der vorigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Roboter (8) selbst translatorisch nicht oder in einer Raumrichtung (X) oder in
zwei Raumrichtungen (X, Y) beweglich ist.
4. Anlage (100) nach einem der vorigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Roboterarm (9, 10) wenigstens zwei gelenkig um eine Gelenkachse (B) miteinander
verbundene Armabschnitte (9, 10) aufweist, wobei an einem Armabschnitt (10) die Erfassungseinrichtung
(11), insbesondere um eine Gelenkachse (C) schwenkbar, angeordnet ist.
5. Anlage (100) nach einem der vorigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Ausrichtstation (2) eine Rollenbahn, insbesondere Schrägrollenbahn, umfasst,
wobei Positionierhilfen (16) vorgesehen sind, die einen Anschlag und/ oder ein Lineal
umfassen.
6. Anlage (100) nach einem der vorigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Aufspannvorrichtung (18, 19) Saugtraversen (19) umfasst.
7. Anlage (100) nach einem der vorigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Bearbeitungsaggregat (7) ein Fräsaggregat, ein Verleimteil, ein Nachbearbeitungsaggregat
oder ein einwechselbares Adapteraggregat, welches dazu eingerichtet ist, ein aufgespanntes
Werkstück (W) umlaufend zu bearbeiten, ist.
8. Anlage (100) nach einem der vorigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass wenigstens ein erster Ablageplatz (12, 13) ausschließlich zur Aufnahme von Werkstücken
(W) durch den Roboter (8) und ein zweiter Ablageplatz (14) ausschließlich zur Ablage
von Werkstücken (W) vorgesehen ist.
9. Anlage (100) nach einem der vorigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass sie vollständig in einer Einhausung (1) untergebracht ist.
10. System, insbesondere Holzverarbeitungssystem, umfassend eine Anlage, insbesondere
Holzverarbeitungsanlage (100), nach einem der vorigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass das System für wenigstens einen, bevorzugt jeden, Ablageplatz (12 - 14) eine Beschickungseinrichtung
und/oder Entnahmeeinrichtung aufweist.
11. System nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Beschickungseinrichtung und/oder Entnahmeeinrichtung außerhalb der Einhausung
(1) angeordnet ist/ sind.
12. System nach Anspruch 10 oder 11,
dadurch gekennzeichnet,
dass es über eine Steuerung verfügt, welche als gemeinsame Steuerung die Komponenten der
Anlage (100), insbesondere den Roboter (8), die Bearbeitungsstation (6) und die Greifeinrichtung
(3), steuert.