工件加工设备和用于操作工件加工设备的方法与流程

1.本发明涉及根据并列独立权利要求的前序部分所述的工件加工设备和用于操作工件加工设备的方法。


背景技术：

2.de102017103867a1公开了一种用于操作机床的方法，其中在加工过程期间将过程变量、例如进给速度、从工件上的加工过程产生的质量变量、例如光学质量、表征所使用的工件的变量、例如材料、以及工具的时间变量、例如先前的操作时间相关联以形成数据集。de3633089a1公开了一种用于测试板状半成品中的量子质量的布置。为此，借助卤素光源将光束朝边缘定向并且借助相机检测散射。


技术实现要素：

3.由此出发，本发明的目的是提供一种装置和一种方法，该装置和该方法能够以低成本和高的时钟速率生产高质量的工件。
4.该目的是通过具有并列独立权利要求的特征的工件加工设备和方法来实现的。本发明的有利的改进方案在从属权利要求中给出。
5.根据本发明的工件加工设备具有的优点是，利用该工件加工设备可以以完全自动化和即时的方式确定在加工时产生的工件边缘的质量。这允许在后续加工过程时对先前确定的质量做出反应，并且要么例如升高时钟速率(在质量“太好”的情况下)，要么降低时钟速率或更改其他操作变量(在质量“太差”的情况下)。必要时，也可以安排在质量“太差”的情况下再次生产工件。在这里，使用一种用于确定加工质量的技术，该技术可以可靠地检测所加工或所制造的工件边缘的质量。
6.具体地，这是通过一种用于在板状工件上加工和/或制造工件边缘的工件加工设备来实现的。在此，这可以例如是一种用于分割至少一个板状工件的板分割设备。这种板分割设备例如以板分割锯的形式已知，利用这些板分割锯可以产生例如用于制造家具的部件。根据本发明的工件加工设备包括供给工作台，在该供给工作台上放置有板状工件，并且从该供给工作台可以将该板状工件借助输送装置、例如借助具有夹头的程序滑块供给到加工装置。
7.加工装置可以优选地是指锯装置或锯组件。工件加工设备可以还包括移除工作台，由加工装置加工的工件被输送到该移除工作台，并且可以要么从该移除工作台将该工件再次供给到加工装置以用于进一步的加工过程，要么从该移除工作台将该工件移除并且例如堆叠。
8.根据本发明的工件加工设备的控制和调节装置用于控制和调节工件加工设备的操作。该操作可以优选地全自动进行，例如使用机器人，该机器人也可以由控制和调节装置控制，并且该机器人尤其是当板状工件位于移除工作台上时处理该板状工件。
9.根据本发明的工件加工设备包括由控制和调节装置控制的用于自动检测借助加
工装置加工和/或制造的工件边缘的至少一个特性的检测装置。在这里，检测装置包括至少一个图像检测装置，例如具有ccd传感器的相机。图像检测装置的视轴至少在工件边缘的区域中朝工件边缘的待检测区域定向，其中，视轴至少大致正交于板状工件的平面放置。也就是说，图像检测装置在板状工件水平放置时几乎从上方或下方观察工件边缘，由此实现对工件边缘的质量的最佳评估。
10.尤其地，可以通过这种方式识别工件边缘的区域中的涂层中的异常值并且根据变量和数量对该异常值进行鉴定。也可以对所产生的工件边缘的波纹度进行检测和鉴定。总体上，还可以通过评估来确定质量特征数或质量特征变量，借助该质量特征数或质量特征变量可以简单地决定是否应改变工件加工设备的操作参数和/或是否必须重新生产所评估的工件。
11.在一个改进方案中提出的是，检测装置布置在移除工作台的区域中，优选地紧固在移除工作台上或者集成到移除工作台中。这样，能够将检测装置集成到工件加工设备中，而无需对工件加工设备的设计进行较大干预。必要时，甚至能够为现有的工件加工设备加装检测装置。此外，工件加工设备中的工艺顺序不受或至少仅在很小程度上受检测装置的这种定位的影响。
12.为此，在一个改进方案中提出的是，检测装置可以自动地从静止位置移动到工作位置并返回，其中，检测装置在静止位置处布置在移除工作台的搁置平面下方并且如此布置在工作位置处，使得检测装置可以检测放置在移除工作台上的工件的工件边缘的特性。因此，检测装置在降低状态下不会或几乎不会出现，从而工件加工设备的操作保持不受干扰或不受影响。尤其地，操作员或机器人在移除工作台上处理工件可以至少在很大程度上保持不受检测装置的影响。只有当要检测工件边缘的质量时，检测装置才以由控制和调节装置控制的方式自动移动到工作位置。
13.在一个改进方案中提出的是，用于检测工件边缘的特性的检测装置可以相对于工件边缘纵向移动，其中，检测装置优选地具有驱动装置，该驱动装置可以在检测装置检测工件边缘的特性期间使检测装置相对于工件边缘纵向移动。由此，实现了对工件边缘的较大区域的检测，这提高了评估工件边缘的质量的可靠性。
14.在一个改进方案中提出的是，工件加工设备具有固定装置，该固定装置可以在检测装置检测工件边缘的特性期间将工件固定。这种改进方案还提高了由检测装置评估的工件边缘的质量的说服力。
15.在一个改进方案中提出的是，图像检测装置具有至少两个ccd传感器，该至少两个ccd传感器相对于板状工件的中心平面布置在工件的相对侧上，从而第一ccd传感器的第一视轴朝第一工件边缘定向，并且第二ccd传感器的第二视轴朝与第一工件边缘相邻且平行的第二工件边缘定向。这允许对加工时制造的板状工件的工件边缘进行全面鉴定。在这里，考虑到这样的事实，即板状工件实际上总是具有离散的厚度，并且因此一个工件边沿具有两个工件边缘。
16.为此，在一个改进方案中提出的是，检测装置包括照明装置，其中，照明装置的光束轴在工件边缘的区域中朝工件边缘的待检测区域定向并且至少大致位于板状工件的平面中并且至少大致正交于工件边缘的纵向延伸部放置。因此，照明装置的光束轴基本上正交于图像检测装置的视轴，由此使得工件边缘的异常值和波纹度特别清晰可见，这又提高
了工件边缘的评估质量。此外，提供了一种不依赖于外部影响例如恰好存在的日光的检测装置，由此可以在评估工件边缘的质量时获得可再现的结果。照明装置优选地产生聚焦在工件边缘上的光束。作为光源，可以例如使用优选白色led或卤素灯。也可以设想使用激光器。
17.为此，在一个改进方案中提出的是，照明装置具有至少两个光源，其中，第一光源的第一光束轴朝第一工件边缘定向，并且第二光源的第二光束轴朝第二工件边缘定向。这尤其是对于在由加工装置加工的工件边沿上具有显著厚度并因此具有明显彼此间隔开的工件边缘的工件来说获得在质量检测时的更可靠的结果。原则上，此外在这里还可以设想的是，仅使用单个光源，但其光例如通过反射镜或光波导被分离成多个彼此分开的光束轴。此外，还可以设想的是，通过使光源的各个段相应取向，例如通过使光源具有可以相应取向的各个led，分离成多个彼此分开的光束轴。
18.在一个改进方案中提出的是，图像检测装置包括ccd传感器，该ccd传感器的视轴首先不正交于工件的平面取向，并且图像检测装置具有用于视轴的至少一个偏转装置，该至少一个偏转装置将ccd传感器的视轴在工件边缘的区域中正交于工件的平面朝工件边缘取向。利用根据本发明的工件加工设备的这种设计方案，ccd传感器可以布置在工件加工设备的几乎任意位置、例如受保护的位置处。在这里，偏转装置可以具有一个或多个反射镜，但必要时还具有例如光导。
19.本发明还包括一种用于操作工件加工设备的方法，该方法由控制和调节装置控制和调节，并且其中将板状工件供给到加工装置并且对板状工件的工件边缘进行加工和/或制造。提出的是，借助检测装置检测所加工和/或所制造的工件边缘的至少一个特性，其中，检测装置具有至少一个图像检测装置，其中，该方法还具有以下步骤：a.将图像检测装置的视轴朝工件边缘的待检测区域如此取向，使得视轴在工件边缘的区域中大致正交于板状工件的平面放置；b.在照明装置接通时借助图像检测装置创建工件边缘的至少一个图像；以及c.自动评估所创建的图像并且借助该评估自动确定工件边缘的至少一个特性。
20.在根据本发明的方法的一个改进方案中提出的是，该方法还具有以下步骤：将照明装置的光束轴朝工件边缘的待检测区域如此取向，使得光束轴在工件边缘的区域中至少大致位于板状工件的平面中并且至少大致正交于工件边缘的纵向延伸部放置；以及在照明装置接通时创建工件边缘的图像。
21.在一个改进方案中提出的是，该方法步骤是针对工件边缘的不同区域执行的。由此，提高了对所加工的工件边缘的质量评估的信息质量。
22.在一个改进方案中提出的是，图像检测装置在图像创建期间相对于所加工和/或所制造的工件边缘是静止的。为了仍然可以检测工件边缘的尽可能大的区域，要么工件可以相对于图像检测装置移动，要么图像检测装置的视轴例如借助移动式反射镜移动。但原则上还可以设想的是，在图像检测过程期间，不仅图像检测装置而且工件都是静止的。
23.在一个改进方案中提出的是，图像检测装置在图像创建期间相对于工件边缘移动，并且照明装置发射闪光状光脉冲用于图像创建。由此，进一步提高了检测结果的质量。
24.在一个改进方案中提出的是，创建至少两个图像，其中，第一图像描绘工件边缘的端部区域(即例如工件的一个角)，并且第二图像描绘工件边缘的远离端部区域的区域(即例如位于两个角之间的中间区域)。这也用于改善质量评估，因为只有工件边缘的局部出现
的质量值才能得到补偿。
25.在一个改进方案中提出的是，该方法包括步骤：通过板加工设备的控制和调节装置自动创建过程计划，该过程计划至少包括上述的步骤b和步骤c。这样，检测工件边缘的质量的过程自动集成到工件加工的过程中，从而不需要操作员的手动交互。
附图说明
26.以下，参照附图说明本发明的实施方式。在附图中：
27.图1示出了呈板分割锯的形式的工件加工设备的第一实施方式的示意性俯视图；
28.图2示出了图1的工件加工设备的区域的示意性截面图，该工件加工设备具有检测装置，该检测装置具有图像检测装置和照明装置；
29.图3示出了图2所示的区域的示意性俯视图；
30.图4示出了图2所示的区域的示意性侧视图；
31.图5示出了第二实施方式的类似于图1的图示；
32.图6示出了第三实施方式的类似于图1的图示；
33.图7示出了第四实施方式的类似于图1的图示；
34.图8示出了第五实施方式的类似于图1的图示；
35.图9至图12示出了检测装置的不同实施方案的示意性侧视图；以及
36.图13示出了用于操作图1的工件加工设备的方法的流程图。
具体实施方式
37.以下，功能等同的元件和区域在不同的实施方式中标有相同的附图标记。它们在通常情况下只在第一次提到时才予以更详细说明。此外，为了清楚起见，并不总是将所有附图标记记入在图中。
38.工件加工设备在附图中整体上标有参考标记10。在当前情况下，该工件加工设备示例性是指一种板分割设备，即板分割锯，利用其可以分割大尺寸板状工件。在当前情况下中，工件加工设备示例性包括供给工作台12，该供给工作台12也可以由多个平行辊轨示例性形成。
39.与供给工作台12邻接有机器工作台14，该机器工作台14可以例如构成为气垫工作台。在机器工作台14中存在锯隙16，并且在机器工作台14的下方布置有具有锯组件的锯滑架(未示出)，该锯滑架可以沿着用短划线表示的锯线18移动。在此方面，锯组件形成加工装置。在机器工作台14的上方存在未标记的压梁，该压梁是可垂直移动的，从而可以在通过锯组件进行加工期间将工件在该压梁和机器工作台14之间夹紧并由此固定。
40.在机器工作台14的与供给工作台12相对的一侧上，与该机器工作台14邻接有由多个单独的段组成的移除工作台20，该移除工作台20也可以构成为气垫工作台。在移除工作台20的一侧存在机器人22，该机器人22具有机器人臂24和例如呈抽吸横杆26的形式的抓握装置。机器人22的可能的工作区域由圆形短划线28表示。工作区域28覆盖移除工作台20的一部分、机器工作台14的一部分和供给工作台12的一部分。
41.在供给工作台12的一侧和移除工作台20的一侧存在角度尺30，该角度尺30用于将工件相对于锯线18取向。为了将工件移动和固定，在供给工作台12的区域中设置有门式程
序滑块32，在该门式程序滑块32的面向机器工作台14的一侧上紧固有多个夹头34。利用该多个夹头34可以夹持沿进给方向(箭头35)看到的工件的后边沿。程序滑块32可以借助相应的驱动装置平行于进给方向35自动移动，由此由程序滑块32夹持的工件可以相对于锯线18定位。
42.工件加工设备10还包括控制和调节装置36。控制和调节装置36可以包括例如一个或多个具有相应的微处理器和存储器的计算机，在这些存储器上存储有用于执行预定处理步骤的程序代码。为此，控制和调节装置36可以具有图中未示出的通信接口，利用这些通信接口可以使控制和调节装置36与操作员和/或其他控制和调节装置以及与工件加工设备10的致动器和驱动器、例如锯组件、程序滑块32和机器人22进行通信。
43.通信接口可以包括例如屏幕、键盘、麦克风、扬声器以及用于交换数据的一般连接器。为了控制和/或调节工件加工设备10，控制和调节装置36接收来自多个传感器的信号，这些传感器在当前情况下也未示出。
44.工件加工设备10还包括检测装置38，该检测装置38在图1所示的实施方式中示例性布置在移除工作台20的区域中，更确切地说在图1中示例性布置在移除工作台20的从机器工作台14突出或背离的边沿上。该检测装置38还通过以下方式与控制和调节装置36进行通信，即，检测装置38向控制和调节装置36提供信号并且检测装置38由控制和调节装置36控制。
45.检测装置38仍以待显示方式用于自动检测工件的借助加工装置所加工或所制造的工件边缘的表征质量的特性。这种工件在图1中示出为放置在移除工作台20上，该工件在那里标有附图标记40。存在所述工件边缘的工件边沿在图1中用42表示。
46.检测装置38的部件在图2中更详细地示出，尽管是示意性的。同样地，在图2中更详细示出了位于移除工作台20上的工件40的工件边沿42。可以看出，工件40具有芯44以及上涂层46a和下涂层46b。芯44可以例如由压制木质材料制成。涂层46a-b通常由塑料制成。图2所示的类型的工件40可以例如用于制造家具。
47.可以看出，工件边沿42具有图2中的上部的第一工件边缘48a和图2中的下部的第二工件边缘48b。两个工件边缘48a-b彼此平行并垂直于图2的图面伸展并且彼此相邻。
48.检测装置38具有照明装置50，该照明装置50具有第一光源50a和第二光源50b。光源50a-b可以包括卤素光源、led光源和/或激光器光源。检测装置38还具有图像检测装置52，该图像检测装置52具有第一ccd传感器52a和第二ccd传感器52b。第一光源50a的第一光束轴54a朝第一工件边缘48a定向。第二光源50b的第二光束轴54b朝第二工件边缘48b定向。第一ccd传感器52a的第一视轴56a朝第一工件边缘48a定向，而第二ccd传感器52b的第二视轴56b朝第二工件边缘48b定向。
49.不仅光束轴54a-b而且视轴56a-b都正交于工件边沿42的纵向延伸部取向，该纵向延伸部在图2中垂直于图面伸展。可以看出，图像检测装置52的ccd传感器52a-b的两个视轴56a-b正交于板状工件40的中心平面58放置，并且可以看出，两个ccd传感器52a-b相对于板状工件40的中心平面58布置在工件40的相对侧上。
50.检测装置38的基本工作原理类似于在de3633089a1中所述的工作原理。因此，例如从光源50a沿着光束轴54a照射到工件边缘48a上的光在那里被反射。在涂层46a中的异常值以及其他边缘断裂的情况下，由此产生的具有不同倾斜度的微表面充当用于入射光的反射
器。在这种微表面倾斜45
°
的情况下，光则垂直于光束轴54a沿视轴56a的方向被反射。借助ccd传感器52a可以测量反射光的强度，这允许得出关于工件边缘48a的几何形状的确切结论。这样，可以借助检测装置38检测通过锯组件所制造的工件边缘48a-b的质量并通过控制和调节装置36中的相应算法评估该质量。
51.从图3可以看出，整个检测装置38可以借助未示出的驱动装置平行于工件边沿42自动移动，该驱动装置也由控制和调节装置36控制。这在图3中用双箭头60表示。为此，检测装置38例如在线性引导件62上可位移地被引导或支承。在这种情况下，该移动优选地在检测装置38借助照明装置50和图像检测装置52检测工件边缘48a-b的特性期间进行。
52.从图4可以看出，整个检测装置38可以自动、即借助相应的远程控制电动驱动装置从静止位置移动到工作位置并返回，对应于图4所示的双箭头63。在图4中用实线画出的方框所示的静止位置处，检测装置38位于移除工作台20的搁置平面64下方。然而，在图4中用虚线画出的方框所示的工作位置处，检测装置38如此布置，使得检测装置38可以检测位于移除工作台20上的工件40的工件边沿42的工件边缘48a-b的特性，如上所述。
53.优选地，当不期望检测位于移除工作台20上的工件40的工件边缘48a-b的特性时，检测装置38占据静止位置。例如，当工件40由机器人22或由操作员在移除工作台20上处理时，则是这种情况。例如，当工件40要通过锯组件再次被供给到锯线18以用于进一步加工过程时，则会发生这种情况。
54.为了确保工件40在由检测装置38检测工件边缘48a-b的特性期间不会以不期望的方式移动，可以将移除工作台20上的工件40借助固定装置66固定在移除工作台20上。固定装置66在图3和图4中示意性表示。替代于此或附加于此，在未示出的实施方式中，固定装置也可以集成到检测装置和/或抽吸横杆中。
55.在图5所示的工件加工设备10的替代实施方式中，检测装置38布置在供给工作台12的区域中并且在那里又布置在角度尺30的区域中，即侧向布置。在此，工件40的固定在由检测装置38检测工件边缘48a-b期间借助程序滑块32和夹头34以及借助移动式取向器68进行，该移动式取向器68可以将工件40沿侧向方向压靠角度尺30。由此，还可以设想的是，检测装置38至少在检测过程期间是静止的，而在由检测装置38检测工件边缘48a-b期间，工件40由程序滑块32平行于进给方向35移动。
56.在图6所示的工件加工设备10的替代实施方式中，检测装置38布置在移除工作台20的区域中，但在那里侧向布置在角度尺30的区域中。因此，侧向位于移除工作台20上的工件40可以由检测装置38检测。如果需要，工件40和检测装置38之间的相对移动可以要么通过检测装置38相对于角度尺30的纵向移动来实现，要么通过由操作员或机器人22移动工件40来实现。然而，未进一步示出而可以设想的是，用于定位工件的驱动器集成到检测装置中，借助该驱动器可以实现工件和检测装置之间的所述相对移动。
57.在图7所示的工件加工设备10的替代实施方式中，检测装置38布置在机器工作台14的区域中，在那里又侧向布置和/或布置在上方。
58.在图8所示的工件加工设备10的替代实施方式中，检测装置38布置在与供给工作台12、机器工作台14和移除工作台20分开的区域70中，该区域70可以例如是指中间缓冲器或存放区域。该分开的区域70在图8中示例性布置在机器人22和移除工作台20的附近。然而，还可以设想的是，该区域70更确切地布置在供给工作台12的一侧或机器工作台14的一
侧。
59.图9至图12示出了检测装置38的各种可能的设计方案。在图9中，检测装置38包括具有两个ccd传感器52a-b的图像检测装置52，但仅包括具有单个光源50a的单个照明装置50，该单个光源50a整体朝工件40的工件边沿42定向。
60.在图10的变型例中，图像检测装置52仅包括单个ccd传感器52a，利用该单个ccd传感器52a只能观察上部的第一工件边缘48a。
61.在图11的变型例中，图像检测装置52又仅包括单个ccd传感器52b，利用该单个ccd传感器52b只能观察下部的第二工件边缘48b。
62.在图12的变型例中，图像检测装置52又仅包括单个ccd传感器52a，然而，该单个ccd传感器52a的视轴在ccd传感器52b的区域中不会正交于工件40的中心平面58取向。反之，单个ccd传感器52a布置在工件边沿42的一侧在中心平面58中。然而，检测装置38具有两个在当前情况下示例性呈反射镜的形式的偏转装置72，利用该两个偏置装置72可以将视轴56a或56b正交于工件40的中心平面58朝工件边沿42的工件边缘48a-b取向。
63.以下，参照图13的流程图对用于使用检测装置38操作工件加工设备10的方法进行描述。
64.在开始块74之后，在功能块76中，将板状工件40借助程序滑块32和/或机器人22供给到呈锯组件的形式的加工装置，并且制造具有工件边缘48a-b的工件边沿42。然后，在功能块78中，将具有工件边沿42的工件40供给到检测装置38。在随后的功能块80中，将图像检测装置52的视轴56a-b朝工件边缘48a-b的待检测区域如此取向，使得视轴56a-b在工件边缘48a至48b的区域中大致正交于工件40的中心平面58放置。
65.在随后的功能块82中，将照明装置50的光源50a-b的光束轴54a-b朝工件边缘48a-b的待检测区域如此取向，使得光束轴54a-b在工件边缘48a-b的区域中大致位于工件40的中心平面58中且正交于工件边缘48a-b的纵向延伸部放置。应当理解，光源50a-b可以相对于ccd传感器52a-b成刚性比率，从而当光源50a-a取向时，ccd传感器52a-b也自动取向。
66.在功能块84中，然后借助图像检测装置52在照明装置50接通时创建工件边缘48a-b的多个图像。为此，检测装置38相对于工件边缘48a-b平行于这些工件边缘48a-b移动，并且照明装置50发射闪光状光脉冲用于创建图像。替代地，照明装置50也可以发射持久光。在这里，创建至少两个图像，其中，第一图像描绘工件边缘48a-b的端部区域86(见图3)，并且第二图像描绘工件边缘48a-b的远离端部区域的中心区域88(也见图3)。
67.在功能块90中，然后对所创建的图像进行自动评估，并且通过控制和调节装置36例如以质量特征参数的形式自动确定工件边缘48a-b或工件边沿42的特性。该方法结束于功能块92中。
68.可以设想的是，已经在该方法开始时，即紧接在开始块74之后，由控制和调节装置36如此创建将工件40通过锯组件分割所依据的过程计划，使得可以在适当的时间点对应于功能块78-90确定工件边缘48a-b的质量。这具有的优点是，检测可以相对不受时间限制并且与其他加工步骤并行地执行。
69.还可以设想的是，功能块84中的检测装置38是静止的并且不会相对于工件40移动。
70.还应理解，当图像检测装置52仅具有单个ccd传感器时，则必要时也可以仅检测或
确定单个工件边缘48a或48b的质量。
71.为了可以将测量过程尽可能无时间损耗地集成到生产过程中，控制和调节装置可以基于即将到来的切割计划提前选择工件以检测工件边缘的质量。
72.例如，有利的是，使用在板状起始工件的第一分割步骤中的相应最后的带状工件或在分割带状工件时的相应最后的部分工件以检测工件边缘的质量。在这种情况下，待测工件由操作员或机器人例如借助抽吸横杆定位在检测装置中并由固定装置固定。
73.在工件边缘的质量由检测装置检测并由控制和调节装置自动评估期间，操作员、机器人和工件加工设备已经可以在工件加工设备的生产过程中执行其他过程步骤。因此，可以在通过检测装置以及控制和调节装置检测和评估工件边缘的质量的同时已经制造更多的工件，或者可以由操作员或机器人在进给工作台或移除工作台上处理其他部分或完全加工的工件。因此，工件边缘的质量的检测和评估可以集成到工件加工设备的生产过程中，而不会对工件加工设备的生产率产生太大的影响。
74.为了将用于使工件进给和由检测装置检测工件边缘的质量的费用保持得尽可能低，在控制和调节装置中存储有用于在即将到来的生产过程中有针对性地选择待测工件的某些规则。例如，只有当工件要由不同于生产过程的相应先前部分的板材制造和/或工具的时间变量的某个间隔、例如操作持续时间在该时间变量的相应预测中被超过时，才在生产过程中选择工件以检测工件边缘的质量。