DE10057690C2 - Verfahren und Vorrichtung zum automatischen Abstapeln, Vereinzeln und Zuteilen von Vierkanthölzern - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Abstapeln, Vereinzeln und Zuteilen von Vierkanthölzern, also von länglichen, vierkantigen Werkstücken aus Holz und ganz besonders betrifft die Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung zum automatischen einzelnen Abnehmen von gestapelten Vierkanthölzern von Stapeln (d. h. Abstapeln oder Entstapeln), Transportieren der vereinzelten Werkstücke nach einem Ablageplatz hin, vorzugsweise zum Weiterbehandeln oder Verarbeiten, und taktweisen Ablegen bezw. Zuteilen der vereinzelten Werkstücke.

Die manuelle Beschickung von Maschinen, insbesondere von automatisch arbeitenden Holzverarbeitungsmaschinen, mit Holzwerkstücken ist anstrengend und zeitaufwendig. Man hat daher schon verschiedene Methoden vorgeschlagen, um Werkstücke, z. B. Kanthölzer, unmittelbar vom Stapel ohne manuelle Einwirkung zeitgerecht der Vorschubeinrichtung einer Bearbeitungsmaschine zuzuführen. Hierzu sind Kippbühnen üblich, von denen bei bestimmter Hubhöhe die oberste Werkstückschicht unter dem Einfluß der Schwerkraft über den obersten Rand der Führungsschiene hinweggleitet und auf einer zur Bearbeitungsschiene hin geneigten Führungsbahn abrutscht. Am Ende der Führungsbahn wird sie durch eine Anschlagfläche angehalten (s. z. B. DE-OS 21 52 727).

Hölzer mit rundem oder mehrkantigem Querschnitt können mittels Greifvorrichtungen, deren Klauenpaare groß genug sind, um über den Durchmesser hinauszugreifen, entstapelt werden. Als Paket gestapelte Kanthölzer können mit solchen Greifvorrichtungen aber nicht umfaßt oder an zwei gegenüberliegenden Seitenflächen eingeklemmt werden, weil im Stapel benachbarte Werkstücke dicht aneinander liegen und die Klauen normalerweise nicht in die Spalten zwischen den Kanthölzern, die zudem unterschiedlich breit sein können, eindringen können.

Aus US 2 886 371 ist eine Greifvorrichtung zum Abstapeln von beispielsweise Kantholzstapeln bekannt, welche das Ergreifen der Werkstücke mittels zangenartig beweglichen Klauenpaaren besorgt. Diese bekannte Vorrichtung erlaubt keine automatische Arbeitsweise. Nach dem Abheben jedes Werkstückes muß die Vorrichtung von Hand neu auf das nächste Werkstück ausgerichtet und eingestellt werden. Diese bekannte Vorrichtung ermöglicht nur einen manuellen, zeitaufwendigen Betrieb.

Wie insbesondere aus Spalte 2, Zeile 67 ff. in Verbindung mit Fig. 1 dieser US- Patentschrift hervorgeht, sollen der Stützarm 16 und der Greifarm 17 in einem schiefen Winkel, und zwar, wie den Figuren zu entnehmen ist, in einem stumpfen Winkel zueinander stehen. Als Grund hierfür wird angegeben (Spalte 2, Zeile 70 bis Spalte 3, Zeile 4), daß verhindert werden muß, daß beim Absinken der Greifvorrichtung auf das einzuspannende Werkstück dieselbe an den Oberflächen des Werkstücks hängen bleibt.

Der Greifvorgang läuft gemäß dieser Druckschrift (US 2 886 371) nicht gleichmäßig ab, und die Eindringtiefe der Klauen wird in Abhängigkeit von der Holzhärte und der Anfangsposition der Werkstücke unterschiedlich sein. Mit diesen Vorrichtungen des Standes der Technik dringen die Klauen unterschiedlich tief in das Holz ein. Dies ist nachteilig, weil unterschiedlich große und qualitativ stark variierende sowie nicht gleichmäßig gestapelte Werkstücke nicht störungsfrei gehandhabt werden können.

Die DE Gebrauchsmusterschrift GM 69 11 656 betrifft eine Vorrichtung zum Abheben und Befördern von Formkörpern, insbesondere Platten (Plattenwechsler). Die Formkörper sollen mit Saugnäpfen erfaßt und angehoben werden.

Diese Druckschrift ist ein Beispiel dafür, daß Parallelogramm-Führungen und Fotozellensteuerungen zum bekannten Stand der Technik gehören.

Aufgabe des Anmeldungsgegenstandes war es nun, ein neues Verfahren und eine neue Vorrichtung bereitzustellen, mit dem und mit der es möglich ist, unter Überwindung der Nachteile des Standes der Technik in einfacherer und verläßlicherer Weise Vierkanthölzer ohne zusätzliche Rüstzeiten abzustapeln und die vereinzelten Vierkanthölzer nach einem Ablageplatz hin zu transportieren, vorzugsweise um sie einer Weiterbehandlung oder Verarbeitung zuzuführen, und sie im Takt abzulegen bezw. zuzuteilen.

Diese Aufgabe wird durch das Verfahren nach Anspruch 1 und die Vorrichtung nach Anspruch 4 gelöst.

Ein Gegenstand der Erfindung ist nun ein Verfahren zum automatischen Abstapeln, Vereinzeln und Zuteilen von Vierkanthölzern durch Abheben und Vereinzeln des ersten Vierkantholzes der obersten Stapellage eines Stapels, Transportieren nach einem Ablageplatz hin und Ablegen des Werkstücks und Wiederholen des Zyklus, wobei ein Zentrierwinkel der Greifvorrichtung auf das Vierkantholz aufgesetzt wird, der Druck auf das Vierkantholz ausübt und dadurch die gesamte Stapellage gegen eine Anschlagschiene presst, und anschließend das Vierkantholz an der oberen und vorderen Fläche gegriffen wird.

Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist eine Abstapelungs- und Beschickungsvorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens, aufweisend eine Greifvorrichtung (3) mit Klauenpaaren, wobei die Greifvorrichtung mit Hilfe einer über Sensoren gesteuerten Doppel-Linear- oder Doppel-Parallelogramm-Führung (2) im Bereich des Stapels und eines Ablageplatzes (9) und/oder einer Weiterverarbeitungsvorrichtung automatisch verfahren werden kann, wobei an der Greifvorrichtung zu ihrer optimalen Positionierung ein Zentrierwinkel (11) vorgesehen ist, dessen Schenkel beim Aufsetzen der Greifvorrichtung (3) auf der vorderen und oberen Werkstückfläche anliegen und der Druck auf das Werkstück ausübt und dadurch die gesamte Stapellage gegen einen Anschlag drückt.

Der Antrieb bezw. die Antriebe der Vorrichtung (1) können beispielsweise hydraulisch, pneumatisch, mechanisch und/oder elektrisch sein. Die Linear- oder die Parallelogramm-Führung (2) werden vorzugsweise hydraulisch, die Greifvorrichtung (3) vorzugsweise pneumatisch angetrieben.

Das Klauenpaar ist so gestaltet, daß es das jeweils erste - d. h. oben im Stapel außen liegende - Vierkantholz, von der oberen und vorderen Fläche her umfassen und beim Schließen ergreifen kann. Die Krallen drücken sich beim Schließvorgang etwas in die Holzflächen ein. Jede Klaue weist mindestens eine Kralle, Zacke bezw. Spitze auf. Beide Klauen des Klauenpaares sind im Allgemeinen in der Greifrichtung drehbar. Eventuell genügt es aber auch, daß nur eine der beiden Klauen drehbar ist.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren tastet die Greifvorrichtung beim Heranfahren an den Stapel zunächst die Höhe ab, fährt in die richtige Position und drückt das Werkstück gegen die benachbarten Werkstücke und die ganze Stapellage gegen den Anschlag, wobei ein rechtwinkliger Zentrierwinkel als Bestandteil der Greifvorrichtung der erfindungsgemäßen Abstapelungs- und Beschickungs­ vorrichtung dafür sorgt, daß die Klauenpaare genau in die richtige Position gebracht werden. Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird es erstmals möglich, die Abstapelung, Separierung und Zuteilung von Vierkanthölzern in einem voll automatisierten Verfahren durchzuführen.

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 5 weiter beschrieben.

Fig. 1 ist eine Skizze der Abstapelungs- und Beschickungsvorrichtung [im folgenden "Vorrichtung" (1) genannt]. Es bedeuten (2) die Parallelogramm-Führung mit Hydraulikzylinder, (3) die Greifvorrichtung mit (4) dem Klauenpaar, (5) eine Auflageschiene, (6) eine Anschlagschiene, (7) ein Vierkantholz, (8) den Kantholzstapel, (14) eine Zwischenleiste und (15) das Fundament.

Fig. 2 zeigt, angedeutet durch Pfeile, einen typischen Bewegungszyklus des Klauenpaares (4) einer Vorrichtung (1) in vier Positionen (4a bis 4d). Der als Paket angelieferte Stapel (8) von Kanthölzern (7) liegt auf den Auflage­ schienen (5). Dazu rechtwinklig angeordnet sind die Anschlagschienen (6). Nachdem die Greifvorrichtung (3) aus der Ausgangsposition a vermittels der Parallelogramm- Führung über die Positionen b und c in die Position d gefahren worden ist, ergreifen die Klauen (4) von oben und vorne das erste Werkstück und transportieren es über den angezeigten Weg in die Ablageposition d. Dort wird das Werkstück auf dem Ablagetisch bezw. dem Magazin (9), das von der Ablagestütze (10) gehalten wird, abgelegt. Danach wird der Zyklus wiederholt, bis der Abstapelungsvorgang ganz oder teilweise beendet ist.

Die Greifvorrichtung (3) der Vorrichtung (1) weist in der in der Fig. 3 dargestellten Ausführungsform ein Klauenpaar (4) auf, das mechanisch - hier über Zahnkränze - gekoppelt ist. Auch ein separater Antrieb ist möglich.

Der Zentrierwinkel (11), der in dieser Ausführungsform an der Greifvorrichtung angebracht ist, setzt sich mit seinem oberen Schenkel auf die Oberfläche des zu greifenden Werkstücks auf. Sein anderer Schenkel drückt sich an die Vorderfläche des Werkstücks an. Im geöffneten Zustand befinden sich die Spitzen der Greifklauen außerhalb des Zentrierwinkels.

Über Sensoren und eine entsprechende Steuerung wird die Greifvorrichtung (3) über die Stapeloberfläche hin an die nicht am benachbarten Werkstück anliegende Seitenfläche des ersten Werkstücks und an dessen Oberfläche herangeführt, bis beide Schenkel des Zentrierwinkels (11) am Werkstück anliegen. Über einen beispielsweise durch einen Hubzylinder (12) angetriebenen Hebel wird das Klauenpaar (4) zum Werkstück hin gedreht. Beim Schließen des Klauenpaares drücken sich die Klauenspitzen leicht in das Werkstück ein und halten dieses fest. Die Greifvorrichtung (3) wird mit dem daran hängenden Werkstück nach dem Ablageplatz (Ablagetisch bezw. der Ablagebühne oder dem Magazin) (9) hin verfahren, und das Werkstück wird durch Öffnen des Klauenpaares (4) dort abgelegt. Der beschriebene Arbeitstakt wird bis zum vollständigen Abräumen des Stapels wiederholt.

Über einen weiteren Sensor bezw. eine Wegaufnahmeeinrichtung der Greifvorrichtung (3) kann das Aufbrauchen des Stapels (8) festgestellt werden, worauf ein weiteres bereitgestelltes Stapelpaket manuell oder maschinell bis an die Anschlagschiene (6) gefördert werden kann.

Fig. 4 zeigt eine zusätzliche Einrichtung der Vorrichtung (1), die dann erforderlich sein kann, wenn aneinander festklebende oder in den Wintermonaten zusammengefrorene Werkstücke den Abhebe- und Vereinzelungsschritt stören, indem beispielsweise benachbarte Werkstücke beim Abheben des ersten Werkstücks mitgenommen werden. Für solche Störfälle sind (in Fig. 4 nicht gezeigte) Sensoren vorgesehen, welche das unerwünschte Anheben benachbarter Werkstücke registrieren, die Störung melden und entsprechende Gegenmaßnahmen einleiten. Zu diesen gehören z. B. das Öffnen der Greifklauen, wodurch die Werkstücke sich durch freien Fall lösen, sowie Abrütteln oder Abdrücken, beispielsweise mittels eines Abdrückzylinders (13).

Zum sicheren Transport der Stapelpakete (8) oder auch zum Abtrocknen der Werkstücke werden oftmals zwischen die Stapellagen Zwischenleisten (14) eingelegt, wie unter anderen der Fig. 5 zu entnehmen ist. Beim Anheben des jeweils ersten Werkstücks einer neuen Stapellage werden die Zwischenleisten (14) der abgeräumten vorausgehenden Stapellage einseitig mit angehoben. Die vorderen Enden der Zwischenleisten (14) werden also von dem Werkstück mit angehoben, während die hinteren Enden auf dem letzten Werkstück der Stapellage liegen bleiben (s. Fig. 5). Im Verlauf des Transportes des Werkstücks beschreibt das mitgeführte Ende der Zwischenleisten (14) einen bogenförmigen Weg. Um zu vermeiden, daß die Zwischenleisten (14) vorzeitig auf den Stapel zurückfallen, wird die Greifvorrichtung in einem entsprechenden Bogen oder in einem Bogen, der enger ist als der von der Zwischenleiste beschriebene Bogen, oder auch schräg bewegt.

Es ist auch möglich, das Werkstück zunächst leicht schräg vom benachbarten Werkstück weg anzuheben, also von der darunter liegende Stapellage zu entfernen und dann horizontal zu verfahren. Dabei wird sich die Zwischenleiste (14) über das zu transportierende Werkstück schieben.

Bei der anschließenden Vertikalbewegung, die gleichzeitig mit der horizontalen Bewegung erfolgen kann, gleitet die Zwischenleiste (14) infolge der entstandenen Schräglage in den zwischen dem Stapel (8) und der Ablagestütze (10) vorgesehenen Raum, rutscht ab und kann beispielsweise mit Hilfe eines Förderbandes automatisch entsorgt werden.

Gemäß einer weiteren Variante zur Entfernung der Zwischenleiste (14) wird das letzte Werkstück der Stapellage angehoben, von der Anschlagschiene (6) weg über den Stapel gefahren, knapp über die Stapeloberfläche abgesenkt und nun in Richtung auf die Anschlagschiene (6) zu bewegt, so daß die auf der Stapeloberfläche liegenden Zwischenleisten (14) vom Werkstück weggeschoben werden. Vor dem Anschlag fährt die Greifvorrichtung (3) nach oben über die Anschlagschiene (6) hinweg zum Ablagetisch (9).

Beim Suchlauf läßt sich ein gegebenenfalls im Weg liegendes Hindernis mittels entsprechend ausgebildeter Sensoren erkennen und umfahren.

Der Platz des zuletzt abgeholten Werkstücks läßt sich mit Hilfe einer intelligenten Steuerung registrieren. Beim nächsten Arbeitstakt wird dann das Klauenpaar (4) an diesen Platz zurückgefahren bezw. um eine Werkstücksbreite weniger zurückgefahren. Beim horizontalen Verfahren der Greifvorrichtung wird zweckmäßigerweise ein vorbestimmter Abstand zur Stapeloberfläche eingehalten.

Legende (Bezugszeichenliste)

1

Abstapelungs- und Beschickungsvorrichtung

2

Doppel-Parallelogrammführung mit Hydraulikzylinder

3

Greifvorrichtung

4

Klauenpaar

5

Auflageschiene

6

Anschlagschiene

7

Kantholz

8

Kantholzstapel

9

Ablagetisch (Magazin oder Ablageplatz)

10

Ablagestütze

11

Zentrierwinkel

12

Hubzylinder

13

Abdrückzylinder

14

Zwischenleiste

15

Fundament

Claims (9)

1. Verfahren zum automatischen Abstapeln, Vereinzeln und Zuteilen von Vierkanthölzern durch Abheben und Vereinzeln des ersten Vierkantholzes der obersten Stapellage eines Stapels, Transportieren nach einem Ablageplatz hin und Ablegen des Werkstücks und Wiederholen des Zyklus, wobei ein Zentrierwinkel der Greifvorrichtung aus das Vierkantholz aufgesetzt wird, der Druck auf das Vierkantholz ausübt und dadurch die gesamte Stapellage gegen eine Anschlagschiene preßt, und anschließend das Vierkantholz an der oberen und vorderen Fläche gegriffen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Stapeloberkante und Vierkantseitenoberkante erstmalig durch einen über Sensoren gesteuerten Suchlauf ermittelt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Abweichung der Lage des Stapels von der Horizontalen und/oder Vertikalen bezw. eine Schräglage der Vierkanthölzer durch selbsttätiges horizontales und vertikales Angleichen der Greifvorrichtung und anschließendes selbsttätiges Ausrichten ausgleicht.

4. Abstapelungs- und Beschickungsvorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, aufweisend eine Greifvorrichtung (3) mit Klauenpaaren, wobei die Greifvorrichtung mit Hilfe einer über Sensoren gesteuerten Doppel-Linear- oder Doppel-Parallelogramm-Führung (2) im Bereich des Stapels und eines Ablageplatzes (9) und/oder einer Weiterverarbeitungsvorrichtung automatisch verfahren werden kann, wobei an der Greifvorrichtung zu ihrer optimalen Positionierung ein Zentrierwinkel (11) vorgesehen ist, dessen Schenkel beim Aufsetzen der Greifvorrichtung (3) auf der vorderen und oberen Werkstückfläche anliegen und der Druck auf das Werkstück ausübt und dadurch die gesamte Stapellage gegen einen Anschlag drückt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Klauenpaar (4) so gestaltet ist, daß es durch mechanische Koppelung eine synchrone, gegenläufige und bogenförmige Bewegung ausführt, um mit den Klauenspitzen in das Werkstück einzudringen.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Klauenpaar (4) eine lineare Bewegung ausführt.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Klauen durch eine mechanische, hydraulische oder pneumatische Übersetzung gleichzeitig oder zeitlich versetzt auf das Werkstück auftreffen.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Klauen durch eine mechanische, hydraulische oder pneumatische Übersetzung mit unterschiedlichem Druck auf das Werkstück einwirken.

9. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß nur eine der beiden Klauen beweglich ist, wobei die feste Klaue durch die Abwärts- oder Seitwärtsbewegung mit ihrer Spitze in das Werkstück eingedrückt wird und danach die bewegliche Klaue geschlossen wird.