用于批量处理板状工件的工件操作设备和方法与流程

本发明涉及一种加工机器、尤其cnc机器，所述加工机器加工由木材、含木材的材料、复合材料、塑料等构成的优选板状工件。更确切地说，本发明涉及操作，还更确切地说，本法发明涉及将相关工件输送到加工机器的加工区域中和/或从加工机器的加工区域中移出相关工件。

背景技术：

加工机器可以构成为，使得其能够从支承设备中接纳板状工件、将所述板状工件运送到加工区域中并且在所述区域中执行一个或多个加工操作。优选地当多个板状工件应顺序地经受相同的或相似的加工步骤时，使用如此构成的加工机器。

例如，ep1645379a1公开了一种具有抓握装置的加工机器，所述抓握装置构成用于，从板堆叠区域接纳板状工件并且将其运送到加工机器的加工区域中。板堆叠区域或支承设备可以构成为，使得可以改变最上部的板状工件的高度。例如，当在剪式升降台上设置板堆叠时(参见de102010001724a1)，就是这种情况。

用于操作板状工件的方法有时可以包括以下步骤：

-朝向板堆叠区域移置抓握装置；

-接纳板状工件；

-将接纳的板状工件运送到加工区域中；

-加工板状工件；

-未详细规定地从加工区域中取出板状工件；

-通过垂直移置剪式升降台抬起板堆叠；

尤其通过抬起板堆叠引起，在执行方法之后存在与初始情况类似的情况。原则上，可在板堆叠区域中储存的板状工件的最大可能的数量通过加工区域的工作高度、板厚和剪式升降台的最小高度限制。

为了提升可储存的板状工件的数量，例如可以通过平台来提升包括加工区域的加工机器。同样可考虑，例如利用相对于加工机器的沟槽来降低板堆叠区域。此外，关于剪式升降台，已知特殊解决方案，其中剪切运动学不设置在高度可调节的平台的下方，而是侧向设置在两侧(双剪式升降台)。在适当的设计方案中，高度可调节的平台于是可以占据较深的位置。

现有技术的缺点是如下事实：加工机器的效率可能通过板状工件的操作被限制。

技术实现要素：

本发明的目的是，提供一种在所提及的加工机器的区域中用于操作板状工件的简单的、有效的和成本有利的可行性。

根据本发明，所述目的通过根据权利要求1所述的工件操作设备、根据权利要求7所述的系统、根据权利要求9所述的加工机器以及根据权利要求13所述的方法来实现。优选的设计方案在从属权利要求中说明。

根据本发明的工件操作设备适用于操作至少一个板状工件，所述至少一个板状工件优选地至少部段地由木材、含木材的材料、复合材料或塑料构成。在此，根据本发明，工件操作设备包括升降单元和抓握单元。

抓握单元设立用于执行平行于至少一个第一方向r1的移置运动，并且所述抓握单元还包括工件接纳装置，所述工件接纳装置构成为，使得其可以与至少一个板状工件可逆地力配合地和/或形状配合地连接。工件接纳装置例如可以构成为吸入式抓握器或夹紧抓握器。

此外，抓握单元构成为，使得工件接纳装置可以执行平行于相对于第一方向r1不同的第二方向r2的移置运动。

工件操作设备的升降单元具有至少一个引导元件。所述至少一个引导元件构成为，使得其同样可以执行平行于第二方向r2的移置运动。此外，引导元件构成用于限制一个或多个板状工件的至少一个运动自由度。

根据本发明的工件操作设备相对于现有技术具有至少一个优点：板状工件不必强制性地占据关于方向r2预设的位置以用于操作。由此，根据本发明的工件操作设备明显比已知的工件操作设备更灵活且更有效。

根据本发明，至少一个引导元件可以包括引导辊、多个引导棍的系统)、一个或多个导轨或一个或多个输送带。此外，也可考虑所述元件的组合。就此而言，所提及的实施方式是有利的，因为为此所需的部件成本有利地并且以标准化的形式获得。

至少一个引导元件可以由金属、塑料或橡胶实施或以塑料或橡胶涂覆。优选地，在此，由于有利的滑动特性、摩擦特性和/或磨损特性，使用塑料类型的聚丙烯、聚乙烯、聚甲醛或聚氨酯中的一种。

此外，至少一个引导元件可以被动地设计，其中例如可用引导轮廓或与待引导的至少一个板状工件形成适当的摩擦副。然而，至少一个引导元件也可以主动地设计并且在所述意义上具有独立的驱动装置。被动的变型方案由于低的复杂性而可能是有利的，相反，主动设计的引导元件尤其在大的和/或重的工件的情况下可以实现更高的操作速度。

抓握单元、工件接纳装置和/或至少一个引导元件的移置运动例如可以利用液压操纵的、气动操纵的和/或电操纵的执行器来实现。所述执行器结合根据本发明的工件操作设备特征尤其在于相对较小的安装空间。

通过上述特征，工件操作设备设立用于使板状工件在第一方向r1和第二方向r2上运动，其中方向r2优选地平行于重力方向定向或具有平行于重力方向定向的分量。当待操作的板状工件水平地支承时，所述实施方式于是特别有利，因为在所述情况下，在运动期间不强制性地需要侧向引导。

然而，方向r2也可以任意地定向。在所述意义上应注意，虽然方向r2优选地直线地延伸，但是也可以通过例如通过三维矢量场限定的轨迹曲线来描述。因此，平行于方向r2的运动也可以称为平行于轨迹曲线r2的运动，并且与此对应地不仅可以具有平移分量而且也可以具有旋转分量。

相一致地，这也适用于方向r1。换言之，适用于方向r1和r2的是，所述方向可以通过两个不相同的三维矢量场描述。

例如，当水平支承的工件应置于非水平的位置以用于进行加工时，沿着非直线的轨迹曲线的移置运动可能是必要的。

根据本发明，工件操作设备的抓握单元和升降单元可以具有共同的控制单元。所述控制单元优选地设立用于，控制工件接纳装置的第一移置速度v1和至少一个引导元件的第二移置速度v2。根据本发明，控制单元特别优选地设立用于可以实现如下运行状态：在所述运行状态中，第一移置速度v1的平行于第二方向r2定向的分量和第二移置速度v2的平行于第二方向r2定向的分量相同。在平行于方向r2的移置运动期间，待操作的板状工件的相同形式的且可靠的运动可以称为这种工作状态的优点。

根据本发明，工件操作设备可以与支承设备组合并且与所述支承设备一起形成系统。属于所述系统的支承设备具有用于储存至少一个板状工件的能力。在多个板状工件储存在支承设备中或支承设备上时，所述多个板状工件优选地堆叠地设置。系统的主要特征在于，工件操作设备的抓握单元构成为，使得工件接纳装置可以与储存在支承设备中或支承设备上的至少一个板状工件可逆地力配合地和/或形状配合地连接。

因此，相关的系统将根据本发明的工件操作设备的优点与支承设备的优点相结合。例如，板状工件靠近加工机器的储存和与此相关的短的运输路径和装备时间可以称为支承设备的优点。

此外，支承设备优选地设立用于，使储存在所述支承设备中或所述支承设备上的至少一个板状工件平行于第二方向r2运动。就此而言，这是有利的，因为与未设立用于执行所述运动的系统相比，由此进一步提升了可由工件操作设备调用的板状工件的数量。当支承设备实施为剪式升降台时，所述支承设备可以特别简单地且相对成本有利地实现所述运动。

根据本发明的加工机器包括：如上所述的工件操作设备或系统、以及加工台和加工单元。加工台具有工件贴靠平面，并且加工单元设立用于执行平行于第一方向r1的移置运动。此外，加工单元与工件操作设备的抓握单元位置固定地连接，从中得出如下优点：对于抓握单元不必提供附加的驱动装置和/或引导装置。

加工机器可以构成为平台机器，其中在本文上下文中，表述“平台机器”描述了如下情况：加工台的工件贴靠平面垂直于重力方向定向。就此而言，平台机器例如是有利的，因为处于平台机器的加工区域中的板状工件在不使用夹紧装置的情况下保持静止。

此外，工件操作设备的升降单元优选地构成为，使得所述升降单元可以完全地埋没在加工机器的加工台中。以所述方式可以实现，可以将待加工的板状工件稳定地紧固在加工机器的加工台上。此外，通过升降单元的埋没，避免了夹紧装置与升降单元的部件之间的可能的碰撞。

为了使得根据本发明的加工机器的安装面积不大于不具有工件操作设备的类似的加工机器，可以将升降单元或至少将升降单元的至少一个引导元件集成到加工机器的加工台中。具体地，这意味着，定义为至少一个引导元件在工件贴靠平面中的垂直投影的边界轮廓k1部分地或完全地由边界轮廓k2包围，其中边界轮廓k2定义为加工台在工件贴靠平面中的垂直投影。

根据本发明，也提出一种用于借助于加工机器批量处理板状工件的方法。在此，加工机器包括：由工件操作设备和支承设备构成的系统；具有工件贴靠平面的加工台；以及设立用于执行平行于第一方向r1的移置运动的加工单元。

在所述方法的过程中执行以下步骤，但不强制性地以指定的顺序进行：

1.移置工件接纳装置，直至所述工件接纳装置处于如下位置中：在所述位置中，工件接纳装置可以与至少一个板状工件可逆地力配合地和/或形状配合地连接，所述至少一个板状工件储存在支承设备中或支承设备上；

2.在工件接纳装置与至少一个板状工件之间建立力配合的和/或形状配合的连接；

3.移置至少一个引导元件，直至所述至少一个引导元件处于如下位置中：在所述位置中，所述至少一个引导单元与板状工件的朝向加工台的面相切；

4.移置工件接纳装置和与所述工件接纳装置力配合地和/或形状配合地连接的至少一个板状工件，其中移置运动平行于第一方向r1定向；

5.在方向r2上同时移置工件接纳装置和至少一个引导元件，直至至少一个板状工件接触加工台的工件贴靠平面；

6.脱开工件接纳装置与至少一个板状工件之间的力配合的和/或形状配合的连接；

7.将至少一个板状工件紧固在加工台上，优选地利用真空夹紧元件将所述至少一个板状工件紧固在所述加工台上；

8.加工至少一个板状工件；

在所有方法步骤期间，至少一个板状工件与工件贴靠平面围成的锐角优选地处于0至45°之间、特别优选地处于0至15°之间。就此而言，这种取向视为优点，因为由此可以实现相同形式的、均匀的运动。

此外，根据本发明的方法可以包括以下步骤：平行于方向r2移置下一待加工的板状工件，其中在移置运动期间，板状工件储存在支承设备上或支承设备中。例如，当支承设备实施为剪式升降台并且方向r2平行于重力方向定向时，这可以实现。以所述方式，相对于不具有附加步骤的方法，提升可由工件操作设备调用的板状工件的数量。本发明不仅可以用于将一个或多个板状工件从支承设备运送至加工机器的加工台。此外，可以说明一种根据本发明的方法，所述方法的目的在于，将一个或多个经加工的工件从加工机器的加工台朝向支承设备运送。

为了所述目的，加工机器可以构成为，使得工件接纳装置可平行于第三方向r3移置，其中第三方向r3相对于第一方向r1和第二方向r2不同。此外，加工机器可以构成为，使得所述加工机器包括第二支承设备。在所述意义上，可以将上述用于批量处理板状工件的方法以以下步骤补充：

1.在工件接纳装置与至少一个经加工的板状工件之间建立力配合的和/或形状配合的连接；

2.平行于第二方向r2同时移置工件接纳装置和至少一个引导元件；

3.平行于第三方向r3同时移置工件接纳装置和与所述工件接纳装置力配合地和/或形状配合地连接的至少一个经加工的板状工件，其中在移置运动完成之后，至少一个经加工的板状工件储存在第二支承设备上或第二支承设备中。

这种类型的方法的优点是，除了有效的装填之外，也可以实现有效地取出板状工件。

附图说明

本发明的优选的实施方式和其他设计方案和优点从附图的以下描述中得出：

图1示出第一状态中的根据本发明的具有板状工件的工件操作设备的第一实施方式；

图2示出第二状态中的根据本发明的具有板状工件的工件操作设备的第一实施方式；

图3示出第一状态中的根据本发明的具有板状工件的工件操作设备的第二实施方式；

图4示出第二状态中的根据本发明的具有板状工件的工件操作设备的第二实施方式；

图5示出第一状态中的根据本发明的具有板状工件的工件操作设备的第三实施方式；

图6示出第一状态中的根据本发明的由工件操作设备和支承设备构成的系统的第一实施方式；

图7示出第二状态中的根据本发明的由工件操作设备和支承设备构成的系统的第一实施方式；

图8示出第三状态中的根据本发明的由工件操作设备和支承设备构成的系统的第一实施方式；

图9在侧视图中示出在第一状态中的根据本发明的加工机器的第一实施方式；

图10在侧视图中示出第二状态中的根据本发明的加工机器的第一实施方式；

图11示出侧视图中的且在不存在板状工件时的根据本发明的加工机器的第一实施方式；

图12在等距视图中示出第一状态中的根据本发明的加工机器的第二实施方式；

图13在等距视图中示出第二状态中的根据本发明的加工机器的第二实施方式；

图14在垂直于工件贴靠平面的视图中示出根据本发明的加工机器的第二实施方式。

具体实施方式

在图1中示出第一状态中的根据本发明的工件操作设备1的第一优选的实施方式。工件操作设备可以用于操作板状工件8、例如实心木板或刨花板，并且所述工件操作设备通常包括升降单元3和抓握单元2。抓握单元2设立用于执行平行于第一方向r1的移置运动，其中，在当前情况下，方向r1直线地且水平地延伸。

抓握单元2包括工件接纳装置7，所述工件接纳装置构成为吸入式抓握器。在所示出的状态中，吸入式抓握器与板状工件8力配合地连接。然而，吸入式抓握器构成为，使得也可以脱开连接。此外，抓握单元2构成为，使得吸入式抓握器可以利用气动操纵的或可能液压操纵的工作缸平行于第二方向r2运动。在所示出的实施方式中，方向r2直线地且平行于重力方向延伸。工件操作设备1的升降单元3具有构成为辊的两个引导元件9。辊分别安装在液压操纵的工作缸处，使得所述辊可以平行于方向r2运动。此外，辊设置成，使得其支撑板状工件8，使得所述板状工件不由于重力而下降。

图2示出根据本发明的工件操作设备的与图1相同的然而在不同于第一状态的第二状态中的实施方式。从在图1中示出的第一状态开始，通过使工件接纳装置7和引导元件9与板状工件8一起平行于第二方向r2移置而达到所述第二状态。

图3和图4也示出两个不同的状态中的根据本发明的工件操作设备1的优选的实施方式。在图3和图4中示出的第二实施方式与在图1和图2中示出的第一实施方式的不同之处唯一在于，替代两个辊，设有导轨作为引导元件9。在所示出的实施方式中，导轨由金属制成并且以聚甲醛类型的塑料涂覆以用于优化滑动特性。在图3和图4中示出的状态对应于图1或图2中的状态。

在图5中示出根据本发明的工件操作设备1的第三优选的实施方式。与在图3和图4中示出的第二实施方式的不同之处在于，工件接纳装置7不构成为吸入式抓握器，而是构成为夹紧抓握器。所示出的工件操作设备的状态对应于在图1和图3中示出的状态。

即使在图1至图5中未示出控制单元，根据上述实施方式中的一个实施方式的工件操作设备1也包括控制单元10。所述控制单元10设立用于控制工件接纳装置的第一移置速度v1和引导元件的第二移置速度v2，并且可以实现如下运行状态：在所述运行状态中，第一移置速度v1的平行于第二方向r2定向的分量和第二移置速度v2的平行于第二方向r2定向的分量相同。

在图6、图7和图8中示出根据本发明的系统的一个优选的实施方式，其中根据本发明的系统包括工件操作设备1和支承设备11。在此，支承设备11实施为剪式升降台，并且储存呈板堆叠的形式的多个板状工件8a、8b、8c、……。工件操作设备1包括升降单元3和抓握单元2。抓握单元可平行于方向r1移置，并且具有可平行于方向r2移置的工件接纳装置7。与在图1至图4中示出的实施方式类似，所述工件接纳装置实施为吸入式抓握器。升降单元包括构成为辊的引导元件9，所述引导元件可平行于方向r2移置。

在图6中示出其中抓握单元2置于如下位置中的状态：在所述位置中，工件接纳装置7可以与储存在支承设备11上的最上部的板状工件8a力配合地连接。此外，升降单元的引导元件9处于与包括最上部的板状工件8a的支承面的平面相切的位置中。

从图6中的状态开始通过抓握单元2与最上部的板状工件8a一起平行于第一方向r1运动而达到在图7中示出的状态。在当前情况下，第一方向r1水平地延伸。

从图7中的状态开始通过与工件接纳装置7力配合地连接的板状工件8a进一步平行于第一方向r1且此外平行于第二方向r2运动而达到在图8中示出的状态。对于板状工件8a的平行于第一方向r1的运动仅需要抓握单元2的运动，而在板状工件8a平行于第二方向r2运动时，附加地需要升降单元3的引导元件9的运动和工件接纳装置7的运动。

图9至图11在侧视图中示出根据本发明的加工机器12的第一优选的实施方式。加工机器12构成为cnc钻孔机，并且例如可以用于制造厨房正面加工机器12包括：工件操作设备1，所述工件操作设备由抓握单元2和具有实施为辊的引导元件9的升降单元3构成；以及具有工件贴靠平面13的加工台5；处理单元6；以及支承设备11。支承设备11实施为剪式升降台，并且工件接纳装置1的抓握单元2根据本发明与加工机器12的加工单元6位置固定地连接。

图9示出第一状态，在所述第一状态中，储存在支承设备11上的板堆叠中的最上部的板状工件8a已经与抓握单元2的工件接纳装置7力配合地和/或形状配合地连接，并且与抓握单元2一起平行于第一方向r1运动。此外，在所述第一状态中，升降单元3的引导元件9处于与板状工件8a的如下面相切的位置中：借助于所述面，板状工件8a至少部分地平放在板堆叠上。

图10示出第二状态，在所述第二状态中，相对于在图9中示出的状态，板状工件8a与抓握单元2一起进一步平行于第一方向r1且此外平行于第二方向r2运动。作为运动的结果，板状工件8a平放在加工台5的工件贴靠平面13上，并且升降单元3的引导元件9埋没在加工台5中。除了板状工件8a之外，加工机器12的加工单元6和与加工单元6位置固定地连接的抓握单元2也参与平行于第一方向r1的运动。相反，除了板状工件8a之外，工件接纳装置7和升降单元3的引导元件9也参与平行于第二方向r2的运动。

在图11中示出不存在板状工件的加工机器12。加工机器的状态对应于图9。

图12和图13在等距视图中示出根据本发明的加工机器12的第二优选的实施方式。与在图9至图11中示出的第一实施方式的不同之处在于，引导元件9不实施为辊，而是实施为轨道。在图12中示出的状态对应于图9，在图13中示出的状态对应于图10。

图14在俯视图中示出在图12和图13中示出的根据本发明的加工机器12的第二优选的实施方式。除了与加工单元6位置固定地连接的抓握单元2之外，也可见第一边界轮廓k1和第二边界轮廓k2。通过将加工台5垂直投影到工件贴靠平面13中产生第一边界轮廓k1，通过将引导元件9垂直投影到工件贴靠平面13中产生第二边界轮廓k2。在所示出的实施方式中，第二边界轮廓k2完全由第一边界轮廓k1包围。

附图标记

1工件操作设备

2抓握单元

3升降单元

4加工机器

5加工台

6加工单元

7工件接纳装置

8板状工件

8a多个板状工件中的一个板状工件

8b、c……另外的板状工件

80经加工的板状工件

9引导元件

10控制单元

11支承设备

11a第二支承设备

12加工机器

13工件贴靠平面

v1第一移置速度

v2第二移置速度

r1第一方向

r2第二方向

r3第三方向

k1第一边界轮廓

k2第二边界轮廓