Werkstücks sowie Verfahren

Technisches Gebiet

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Handhaben und/oder Bearbeiten eines Werkstücks mit einer Werkstückerkennungseinrichtung .

Die im Rahmen der vorliegenden Anmeldung zu bearbeitenden Werkstücke sind Bauteile wie beispielsweise Massivholz- oder Spanplatten, MDF-Platten, Verbundmaterialwerkstücke, oder Ähnliches, wie diese in der Möbel- und Bauelementeindustrie zum Einsatz kommen.

Stand der Technik

Bei Vorrichtungen zum Bearbeiten eines Werkstücks aus dem Bereich der Möbel- und Bauelementeindustrie werden immer neue und höhere Anforderungen an die Bearbeitungsqualität und Bearbeitungsgeschwindigkeit gestellt. Besonders eine Einstellung der Bearbeitungsparameter in Bezug auf statische Bearbeitungsmaschinen, also Maschinen bei denen das Werkstück fest eingespannt ist und ein Bearbeitungskopf über das Werkstück verfährt und bei fördernden Bearbeitungsmaschinen, also Maschinen bei denen das Werkstück während der Bearbeitung verfahren wird, ist eine exakte und schnelle Identifikation des Werkstücks von großer Bedeutung für die Bearbeitung und die daraus resultierende Produktivität der Maschine .

Die bekannten Ausführungsformen von Vorrichtungen zum Bearbeiten eines Werkstücks mit Werkstückerkennungs ^¬ einrichtungen ermitteln bisher die Informationen zur Identifikation des Werkstücks durch zum Beispiel Markierungen, Aufkleber, Kennzeichnungen oder spezielle Chips. Dies ist von Nachteil, da im Falle einer Bearbeitung einer markierten Oberfläche, die Markierung verschwindet und somit die Werkstückinformationen verloren gehen. Somit muss bei der Kennzeichnung immer Rücksicht auf die jeweiligen Bearbeitungsschritte der entsprechenden Oberflächen genommen werden, was die Markierung, sowie die Bearbeitung deutlich verlangsamt und die Produktivität senkt.

Gegenstand der Erfindung

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung und ein Verfahren bereitzustellen, mit der die zuvor genannten Probleme zumindest teilweise behoben werden können, und/oder mit der eine sichere Informationsbasis für zu bearbeitende Werkstücke geschaffen werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen von Anspruch 1, sowie ein Verfahren gemäß Anspruch 12 gelöst. Weitere bevorzugte Ausgestaltungen finden sich in den Unteransprüchen.

Erfindungsgemäß weist eine Vorrichtung zum Handhaben und/oder Bearbeiten eines Werkstücks mit einer nicht-metallischen Oberfläche, auf: eine Werkstückerkennungseinrichtung, welche eingerichtet ist, elektromagnetische Strahlung in ein Inneres des Werkstücks einzustrahlen und vom Inneren des Werkstücks reflektierte elektro-magnetische Strahlung aufzunehmen, und eine Datenverarbeitungseinrichtung, die konfiguriert ist, aus gemessenen Daten der reflektierten elektromagnetischen Strahlung Informationen aus dem Innern des Werkstücks zu ermitteln .

Des Weiteren kann die Vorrichtung zum Bearbeiten eines Werkstücks eine Bearbeitungseinrichtung aufweisen. Die Bearbeitungseinrichtung ist dazu ausgestaltet, ein Werkstück anhand der Informationen aus der Datenverarbeitungs ^¬ einrichtung zu bearbeiten.

Ein Beispiel für ein typischerweise verwendetes Werkstück ist eine Spannplatte mit Beschichtungsmaterial an den Hauptseiten, wie es bei Küchenarbeitsplatten üblich ist. Durch das Einstrahlen von elektromagnetischer Strahlung in das Innere des Werkstücks ist es möglich Informationen über z.B. die Dichte einer Massivholzplatte, also einen charakteristischen Materialparameter des Werkstücks zu erhalten und Bearbeitungsparameter, wie z.B. der Vorschub einer bearbeitenden Säge, können dadurch optimiert eingestellt werden und Materialparameter, z.B. die Holzsorte, können erkannt werden. Dies birgt den Vorteil einer verbesserten Bearbeitung, was zu einer erhöhten Bearbeitungsgeschwindigkeit und höheren Qualität der Bearbeitung führt. Im Umkehrschluss bedeutet dies für die Vorrichtung ebenfalls, dass eine Überbelastung der Vorrichtung verhindert und somit die Lebensdauer verlängert werden kann. Ferner wirkt sich dies positiv auf die Lebensdauer von Bearbeitungsmitteln, wie z.B. Bohrköpfe, Schleifbänder, usw. aus und senkt somit die Betriebskosten.

Ferner ist es durch die Einstrahlung von elektromagnetischer Strahlung in das Innere des Werkstücks und dessen Reflexion möglich, die mit Hilfe der Datenverarbeitungseinrichtung ermittelten Materialdaten einen Typ des Werkstücks genauer zu erkennen .

Des Weiteren kann der durch die Datenverarbeitungseinrichtung im Zusammenwirken mit der Werkstückerkennungseinrichtung ermittelte charakteristische Materialparameter zu einer Identifikation des Werkstücks beitragen.

Somit können Bauteile unabhängig von Form-, Färb- oder Oberflächenänderungen eindeutig identifiziert und bearbeitet werden ohne auf die jeweiligen Bearbeitungsschritte des Werkstücks Rücksicht nehmen zu müssen. Ferner ist es durch die Bauteilidentifikation durch das Werkstückinnere möglich, das Bauteil von allen Seiten optimal zu bearbeiten und eine Verunstaltung des Werkstücks durch eine notwendige Markierung ist überflüssig. Bevorzugt ist außerdem, dass die innere Struktur des Werkstücks in einer Linie oder Ebene senkrecht zu einer Werkstückoberfläche und/oder in einer Linie oder Ebene parallel zu einer Werkstückoberfläche wiedergeben oder abgefragt wird.

Durch eine solche Ausgestaltung ist es möglich, dass die Tiefe des Werkstücks über einen vertikalen Verlauf durch das Werkstück analysiert wird und somit etwaige Fehlstellen, Äste, Aussparungen, o.ä. erkannt werden können. Im Falle einer zur Werkstückoberfläche parallelen Analyse des Werkstücks kann über die komplette Länge oder Breite des Werkstücks eine Analyse des Werkstückinneren durchgeführt werden .

Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die oben beschriebene Vorrichtung eine Fördereinrichtung auf. Diese

Fördereinrichtung verfährt ein Werkstück in einer

Geschwindigkeit, wobei bevorzugt ist, dass die

Geschwindigkeit auf Grundlage der von der

Datenverarbeitungseinrichtung ermittelten Information eingestellt wird.

Somit ist es möglich, mittels der ermittelten Daten aus der Datenverarbeitungseinrichtung ein Optimum für die Bearbeitungsparameter, angepasst auf das Werkstück und dessen inneres Profil, zu bestimmen. Ein Beispiel für einen wichtigen Bearbeitungsparameter ist die Verfahr- geschwindigkeit eines Bearbeitungskopfs. Ferner wäre es beispielsweise auch möglich, eine Fördergeschwindigkeit des Werkstücks gegen den Bearbeitungskopf einzustellen. Ein weiteres Anwendungsgebiet ist das Erkennen von Fehlstellen, wie Astlöchern, oder Inhomogenität/Materialfehler in einer Massivholzplatte .

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung umfasst die Bearbeitungseinrichtung eine Bearbeitungseinrichtung zum Bearbeiten eines Werkstücks, wobei die Bearbeitungs ^¬ einrichtung eingerichtet ist, das Werkstück auf Grundlage der von der Datenverarbeitungseinrichtung ermittelten

Informationen zu bearbeiten oder die Bearbeitungseinrichtung auf Grundlage der von der Datenverarbeitungseinrichtung ermittelten Informationen aktiviert oder deren Betrieb geändert wird.

Durch einen solchen Aspekt ist es möglich, die Bearbeitung explizit durch die Informationen der Datenverarbeitungs ^¬ einrichtung und/oder der Werkstückeerkennungseinrichtung zu steuern und die Bearbeitungseinrichtung damit zu steuern.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Offenbarung basiert die elektromagnetische Strahlung der Sensoranordnung oder der Werkstückerkennungseinrichtung auf Radarstrahlung oder Terrahertzstrahlung .

Dies birgt den Vorteil, dass ein breites Frequenzspektrum an Strahlung verwendet werden kann. Ferner ist Radarstrahlung besonders geeignet, da der Frequenzbereich der Strahlung nicht im sichtbaren Bereich des Lichts für den Menschen liegt, und somit keine speziellen Vorkehrungen für eine Bearbeitung bzw. Ermittlung von Materialparametern mittels Radarstrahlung bei der Bearbeitung getroffen werden müssen. Somit ist eine Werkstückerkennung, wie zum Beispiel mit Kameras durch eine fehlende Beleuchtung nicht limitiert. Fabrikhallen müssen, im Gegensatz zu Werkstückerkennungseinrichtungen mit Kamerasystemen, nicht verdunkelt oder die Beleuchtung nicht angepasst werden. Somit können Bauteile unabhängig von den Umgebungsbedingungen in der Fabrikhalle und unschädlich für Mitarbeiter eindeutig und unabhängig von Form-, Färb- oder Oberflächenänderungen eindeutig identifiziert und bearbeitet werden.

Gemäß einem weiteren Aspekt der bevorzugten Ausführungsform liegt die Radarstrahlung außerhalb des sichtbaren Spektralbereich typischerweise zwischen 70-75 GHz.

In diesem Bereich, weisen die Radarstrahlen eine kurze Wellenlänge auf und eignen sich deshalb sehr gut zum Erkennen von Materialeigenschaften in einer Bearbeitungsmaschine. Typischerweise wird hier das sogenannte W-Band verwendet. Durch den Frequenzbereich zwischen 70-75 GHz können Eigenschaften des Werkstückinneren bis zu einer Entfernung von wenigen Metern ermittelt werden. Somit ist die Form eines Werkstücks sehr flexibel wählbar, da die

Werkstückerkennungseinrichtung samt der eingeschlossenen Sensoranordnung in ausreichender Entfernung zum Werkstück angebracht werden kann und somit z.B. die Bearbeitung oder die Identifizierung von größeren Bauteilen nicht weiter beschränkt wird.

Jedoch ist auch eine Messung in direkter Werkstücknähe realisierbar. Somit können Störgrößen durch die Reflexion an Partikeln in der Luft verhindert werden.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung basiert die elektromagnetische Strahlung der Sensoranordnung auf Mikrowellenstrahlung .

Die Mikrowellenstrahlung ermöglicht es, eine günstigere Ausführungsform für eine solche Vorrichtung bereitzustellen und ermöglicht außerdem einen spezifischeren Messbereich an Frequenzen, so dass diese Strahlung, nicht im sichtbaren Spektralbereich liegt. Dies ist vorteilhaft, da somit eine Bearbeitung eines Werkstücks unabhängig von den Umgebungsbedingungen des umgebenden Lichts bearbeitet werden kann. Somit müssen Fabrikhallen, im Gegensatz zu Werkstückerkennungseinrichtungen mit Kamerasystemen, wie oben bereits beschrieben, nicht verdunkelt oder die Beleuchtung angepasst werden. Somit können Bauteile unabhängig von Form-, Färb- oder Oberflächenänderungen eindeutig identifiziert und bearbeitet werden. Ferner ist dadurch eine Beeinträchtigung für Mitarbeiter ausgeschlossen und Sicherheitsbereiche müssen nicht eingehalten werden.

Typischerweise liegt diese Mikrowellenstrahlung in einem Frequenzbereich zwischen 1-300 GHz. In diesem Bereich wird der Benutzer der Maschine nicht beeinträchtigt und eine Bearbeitung des Werkstücks kann durch die Informationen, die mit Hilfe der Mikrowellenstrahlung ermittelt werden, verbessert werden. Somit müssen Fabrikhallen, im Gegensatz zu Werkstückerkennungseinrichtungen mit Kamerasystemen, nicht verdunkelt oder die Beleuchtung angepasst werden.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Vorrichtung dazu eingerichtet, eine äußere Struktur des Werkstücks zu ermitteln .

Durch die Einstrahlung von elektromagnetischer Strahlung in das Werkstückinnere, können Eigenschaften über das Werkstück ggf. über einen charakteristischen Materialparameter zum Identifizieren eines Werkstücks ermittelt werden. Diese Eigenschaften der äußeren Struktur dienen einer verbesserten Bearbeitung die mit höherer Qualität und höherer Geschwindigkeit stattfindet. Somit kann die Produktivität der Vorrichtung gesteigert werden. Ferner kann durch eine Bestrahlung des Werkstücks über eine komplette Richtung durch die elektromagnetische Strahlung die äußere Form zu jedem Zeitpunkt in den Bearbeitungsschritten ermittelt werden. Somit ist es möglich, bereits während dem Bearbeiten Informationen über den Fortschritt der Bearbeitung sowie über das äußere Erscheinungsbild des Werkstücks zu geben. Dadurch kann die Produktivität weiter gesteigert und mehr Informationen über das zu bearbeitende bzw. bearbeitete Werkstück geliefert werden.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist es möglich, die Sensoranordnung an mehr als einem Ort in der Werkstückerkennungseinrichtung anzuordnen, um so

Eigenschaften über einen Verlauf des Materials ermitteln zu können .

Somit können kontinuierlich über den Verlauf des Werkstücks, besonders bei sehr langen Werkstücken die kontinuierlich bearbeitet werden, Informationen aus dem Inneren des Werkstücks ermittelt werden. Durch einen charakteristischen Materialparameter ist es bereits während der Bearbeitung möglich auf eine Veränderung im Werkstück zu reagieren und weiter die Bearbeitung zu optimieren. Somit wird die Bearbeitungsgeschwindigkeit gesteigert und die

Identifizierung eines Bauteils erleichtert.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst die Vorrichtung eine Markiervorrichtung, mit der es möglich ist, Mikrowellenmarkierungen in das Innere des Werkstücks einzubringen oder eine Markierung mittels Laser am Werkstück vorzusehen. Wird beispielsweise mittels Laser eine Markierung an einer Werkstückoberfläche oder einem oberflächennahen Bereich des Werkstücks eingebracht, so kann diese nachfolgend beschichtet werden (z.B. Lack, Folie, Papier, usw.) . Die durch den Laser eingebrachte, stoffliche Veränderung kann durch die zuvor beschriebene Werkstückerkennungseinrichtung erfasst und entsprechend bewertet werden.

In einem Anwendungsfall können somit in einem Ausgangswerkstück eine Vielzahl von Markierungen, beispielsweise mittels Lasers, eingebracht werden, so dass später herausgetrennte Teilwerkstücke dem Ausgangswerkstück zugeordnet werden können.

Somit ist es möglich, die innere Struktur des Bauteils gezielt zu verändern und dadurch die Identifizierung des Werkstücks zu erleichtern. Dadurch ist es möglich, sich das Anbringen von Markern, Markierungen, Stempeln, oder anderen Identifikationsmöglichkeiten zu ersparen. Gegebenenfalls ist dies sogar nicht sinngemäß, da durch mehrere aufeinanderfolgende Bearbeitungsschritte eventuell alle Oberflächen des Werkstücks bearbeitet werden und dadurch die Markierungen verloren gehen. Werden hingegen die Markierungen im Inneren des Werkstücks durch die Markiervorrichtung eingebracht, ist es möglich, dauerhafte und individuelle Informationen über das Bauteil über den kompletten Bearbeitungsschritt bzw. das komplette Bearbeitungsverfahren hinweg zu behalten ohne das Äußere des Werkstücks zu beeinträchtigen bzw. Rücksicht auf die Markierung während der Bearbeitung nehmen zu müssen. Dies steigert die Produktivität und verhindert die Produktion von Ausschuss. Somit können Bauteile unabhängig von Form-, Färb- oder

Oberflächenänderungen eindeutig identifiziert und Ausschuss verhindert werden.

Bevorzugt ist ferner, dass die Markiervorrichtung in einer Zuführstelle der Vorrichtung platziert ist, bei der das Werkstück der Vorrichtung zugeführt wird und wobei die von der Datenverarbeitungseinrichtung ermittelten Informationen auf den Markierungen der Markiervorrichtung beruhen.

Durch eine solche Ausgestaltung ist es möglich, dass im Vorfeld der Bearbeitung das Werkstück mit einer Markierung versehen werden kann und somit bereits vor Beginn des Bearbeitungsschritts/der Bearbeitungsschritte mit z.B. einer Identifikation versehen ist.

Die vorliegende Erfindung umfasst ferner ein Verfahren zum Bewerten eines Werkstücks, mit den folgenden Schritten: Aussenden von elektromagnetischer Strahlung in Richtung des Werkstücks; Aufnehmen der vom Werkstückinneren reflektierten elektromagnetischen Strahlung; Ermitteln eines charakteristischen Materialparameters, bevorzugt eines bauteilspezifischen Reflexionswerts des Werkstücks, basierend auf der aufgenommenen elektromagnetischen Strahlung.

Ein Beispiel für ein typischerweise verwendetes Werkstück ist eine Spanplatte mit Beschichtungsmaterial an den Hauptseiten, wie es bei Küchenarbeitsplatten üblich ist. Ein weiteres Beispiel ist eine Massivholzplatte.

Durch das Verfahren ist es möglich, das Innere eines Werkstücks mit einer nicht metallischen Oberfläche zu detektieren, um so die Bearbeitungsschritte auf die Eigenschaften des Werkstücks anzupassen. Mit diesem Verfahren ist es möglich, eine schnellere und hochwertigere Verarbeitung des Werkstücks zu gewährleisten. Ferner können durch die ermittelten Informationen zum Beispiel über das Bauteil selbst, seine Funktion als Endprodukt, seinen Fertigungszustand, sein Fertigstellungsdatum, seine notwendigen Bearbeitungsschritte automatisch, relevante Daten individuell und schnell ohne einer Veränderung des Äußeren eines Werkstücks vorgesehen werden.

In einem weiteren Schritt des Verfahrens ist es möglich durch zum Beispiel Mikrowellen oder Ultraschall Informationen in das Werkstück einzubringen oder mittels eines Laserstrahls am Werkstück, beispielsweise in der Oberfläche des Werkstücks oder einem oberflächennahen Bereich des Werkstücks, vorzusehen. Das Werkstück kann nachfolgend beschichtet werden .

Hierdurch kann die innere Struktur des Werkstücks gezielt verändert und dadurch die Identifizierung eines Werkstücks erleichtert werden. Somit können die Werkstücke unabhängig von Form-, Färb- oder Oberflächenänderungen über das Bearbeitungsverfahren hinweg eindeutig erkannt und vor allem gekennzeichnet werden. Eine Kennzeichnung im bisherigen Sinne ist somit nicht mehr nötig. Das Verfahren zum Bearbeiten wird somit beschleunigt und der Ausschuss der Fertigung wird reduziert. Durch das Einbringen von Markierungen in das Werkstückinnere können händische Identifizierungen vermieden werden und somit die Produktivität weiter gesteigert und eine die Anzahl an Falschbezeichnung durch eine Automatisierung des Kennzeichnungsschritts während dem Bearbeitungsschritt reduziert werden.

In einem weiteren Schritt des Verfahrens können durch die Markiervorrichtung eingebrachte Informationen in einem zusätzlichen Schritt ausgelesen werden.

Hierdurch ist es möglich, Informationen über den jeweiligen Bearbeitungszustand, das Werkstück an sich, dessen Beschaffenheit, oder projektbezogene Informationen bereits während der Bearbeitung zu ermitteln. In einem weiteren Aspekt des Verfahrens ist es möglich das Werkstück und die Werkstückerkennungseinrichtung für die Messung relativ zueinander zu bewegen. Somit können zeitlich aufeinanderfolgenden Messwerte für eine Vielzahl von Messstellen im Werkstückinneren erfasst werden ohne die Werkstückerkennungseinrichtung zu bewegen und aus den Messwerten kann ein für die Eigenschaften des Werkstücks charakteristischer Materialparameter ermittelt werden.

Dies birgt den Vorteil, dass eine Messung ohne einen Stopp des Werkstücks, also während dem Zuführen zu einem nächsten Bearbeitungsschritt, oder sogar im Bearbeitungsschritt ohne Stopp der Anlage ermittelt werden kann. Somit kann die Geschwindigkeit des Verfahrens gesteigert und die generelle Produktivität erhöht werden.

Gemäß einem weiteren Aspekt des Verfahrens ist es möglich, die Intensität der Radarstrahlung zu erhöhen. Dadurch werden zeitlich aufeinanderfolgende Messwerte für eine Vielzahl von Messstellen in verschiedenen Tiefen des Werkstückinneren erfasst. Somit ist es möglich, aus den Messwerten ein für die Eigenschaften des Werkstücks charakteristischen

Materialparameter zu ermitteln.

Dies führt dazu, dass ein vielseitiges Bild des Werkstücks über einen Tiefenverlauf im Querschnitt des Werkstücks und/oder über den Verlauf der Breite und/oder der Länge des Werkstücks ermittelt werden kann. Somit können Inhomogenität, Fehlstellen oder Störstellen durch z.B. Äste im Werkstück frühzeitig erkannt werden, eine mangelhafte Qualität des Materials ausgeschlossen und eine optimierte Bearbeitung sichergestellt werden. Alternativ ist die Änderung der Intensität über eine Änderung der Fokussierung der Strahlung möglich .

Gemäß einem weiteren Aspekt des Verfahrens ist es möglich durch den charakteristischen Materialparameter eine Identifikation des Werkstücks eindeutig durchzuführen und dadurch eine Information an den nächsten Bearbeitungsschritt über verschiedene Maschinen weiterzugeben.

Dadurch wird es ermöglicht, über das komplette Bearbeitungsverfahren mit mehreren Einzelbearbeitungsschritten hinweg mit Hilfe der Informationen aus dem Inneren des Werkstücks, die Informationen konstant auszulesen und somit eine Identifikation des Werkstücks zu jedem Zeitpunkt im Verfahren berührungslos und eindeutig zu ermöglichen. Somit können Bauteile unabhängig von Form-, Färb- oder Oberflächenänderungen eindeutig identifiziert werden.

Eine weitere Anwendung ist z.B. eine Codierung eines Werkstücks, wobei die Codierung bspw. Daten bezüglich Bearbeitungsart, Herkunft, Bearbeitungsort, Maschinentyp, usw. enthalten kann. Ferner ist es möglich, dass mittels der eindeutigen Kennzeichnung des Bauteils die

Bearbeitungsmaschinen Informationen über das Werkstück in der „Cloud" speichern und z.B. der aktuelle Bearbeitungszustand weltweit abgerufen werden kann. Unter der „Cloud" ist hierbei eine dezentrale Speicherung von Daten auf einem externen Server oder Speichermedium zu verstehen, der/das global über eine Fernübertragungsverbindung, insbesondere in Form des Inter- oder eines Intranets, zugänglich ist.

In einem weiteren Schritt des Verfahrens dient der charakteristische Materialparameter zur Identifikation des Werkstoffs und kann dadurch eine Information an den nächsten Bearbeitungsschritt weitergegeben .

Durch eine solche Ausgestaltung ist es möglich, die Bearbeitung mittels der ermittelten Parameter zu optimieren.

In einem weiteren Aspekt des Verfahrens ist es möglich, das Verfahren mit der oben beschriebenen Vorrichtung durchzuführen .

Die zuvor beschriebenen Verfahrensschritte können in einer Datenverarbeitungseinrichtung der zuvor beschriebenen Vorrichtung zum Bearbeiten eines Werkstücks hinterlegt sein. Die Datenverarbeitungseinrichtung kann somit zur Durchführung dieser Schritte eingerichtet sein.

Gemäß einer weiteren Zielrichtung wird eine

Markiervorrichtung bereitgestellt, die eingerichtet ist, insbesondere mittels Mikrowellenstrahlung oder Ultraschall, Informationen in das Werkstück einzubringen. Die Markiervorrichtung kann mit einem der vorangegangenen Aspekte oder mit einem der Unteransprüche kombiniert werden.

Diese Markierungen werden mit der Hilfe von Strahlung, vorzugsweise Mikrowellenstrahlung, Terrahertzstrahlung oder auch durch Ultraschall, durch das Verändern einer inneren Struktur des Werkstücks eingebracht. Hierzu besitzt die Markiervorrichtung eine Markiereinheit, die vorzugsweise die Strahlung auf das Innere des Werkstücks richtet.

Gemäß noch einer weiteren Zielrichtung handelt es sich um eine Markiervorrichtung, die mittels Laser eine Markierung an einer Werkstückoberfläche oder im oberflächennahen Bereich einbringen kann. Nachfolgend wird beispielsweise die Oberfläche des Werkstücks beschichtet (z.B. Lack, Folie, Papier, usw.) . Die durch den Laser eingebrachte, stoffliche Veränderung kann beispielsweise durch die zuvor beschriebene Werkstückerkennungseinrichtung erfasst und entsprechend bewertet werden.

Durch Absorption der elektromagnetischen Strahlung im Innern des Werkstücks kann es zu einer lokalen Erwärmung kommen, wobei chemische Umwandlungsprozesse bzw.

Verbrennungsprozesse, beispielsweise gefördert durch Absorberpartikel, eine dauerhafte Strukturänderung im Innern des Werkstücks bewirken. Die entsprechend eingebrachte Markierung ist von Außen nicht sichtbar. Die eingebrachte Information kann beispielsweise zur eindeutigen Markierung des Werkstücks genutzt werden.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen Nachfolgend werden anhand der beigefügten Figuren beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung näher erläutert .

Fig. 1: Schematische Darstellung einer Vorrichtung zum Bearbeiten eines Werkstücks, welches eine nicht metallische Oberfläche aufweist, mit einer Werkstückerkennungseinrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform.

Fig. 2: Schematische Darstellung einer Vorrichtung zum Bearbeiten eines Werkstücks, welches eine nicht metallische Oberfläche aufweist, mit einer Werkstückerkennungs ^¬ einrichtung und einer Markiervorrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform.

Fig. 3: Schematische Darstellung des Einbringens einer Markierung in das Werkstück und Ergebnis des Auslesens der Markierung durch die Werkstückerkennungseinrichtung.

Fig. 4: Schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform in Form einer Bearbeitungseinrichtung mit einer Markiervorrichtung.

Detaillierte Beschreibung der Ausführungsformen

Nachfolgend wird anhand schematischer Zeichnungen eine Vorrichtung zum Bearbeiten eines Werkstücks mit einer nichtmetallischen Oberfläche gezeigt. Generelle Beispiele solcher Vorrichtungen, auch Bearbeitungsmaschinen genannt, sind CNC- Bearbeitungszentren, Durchlaufmaschinen (beispielsweise zur Kantenbearbeitung von plattenförmigen Werkstücken) , Schleifenmaschinen oder ähnliches. Weitere in diesem Zusammenhang genannte Modifikationen bestimmter

Einzelmerkmale können jeweils einzeln miteinander kombiniert werden um neue Ausführungsformen zu zeigen.

Fig. 1 zeigt schematisch eine Vorrichtung 10 gemäß einer ersten Ausführungsform (nachfolgend als Bearbeitungsmaschine bezeichnet) , die zum Bearbeiten eines Werkstücks 1 geeignet ist und eine Werkstückerkennungseinrichtung 20 mit einer Sensoranordnung 21 aufweist. Ferner weist die

Bearbeitungsmaschine 10 eine Datenverarbeitungseinrichtung 30 auf, um zusammen mit der Sensoranordnung 21, einen charakteristischen Materialparameter eines Werkstücks 1 zu ermitteln. Ferner umfasst die Bearbeitungsmaschine 10 eine Bearbeitungseinrichtung 40 auf, um dadurch das Werkstück zu bearbeiten. Die Bearbeitungsmaschine 10 weist einen Bearbeitungstisch 50 auf. Alternativ können anstelle eines Bearbeitungstisches 50 ein Trägersystem zum Halten eines Werkstücks, oder eine/mehrere Fördereinrichtung/-en vorgesehen sein.

Auf dem Bearbeitungstisch 50 kann ein Werkstück 1 während einer Bearbeitung in der Bearbeitungsmaschine 10 positioniert werden. Ferner ist es bei einer statischen Bearbeitung, also bei einer Bearbeitung, bei der das Werkstück fest eingespannt ist und ein Bearbeitungskopf der Bearbeitungseinrichtung 40 relativ dazu verfährt, möglich, dass Werkstück 1 auf dem Bearbeitungstisch 50 durch eine Fixierung (nicht dargestellt) zu fixieren. Dadurch ist es möglich eine exakte Positionierung des Werkstücks 1 zu gewährleisten.

In einer weiteren Ausführungsform ist es möglich, dass der Bearbeitungstisch 50 für eine durchlaufende Bearbeitung, also eine Bearbeitung bei der das Werkstück 1 relativ zum Bearbeitungskopf der Bearbeitungseinrichtung 40, durch eine Fördereinrichtung verfahren wird. Dies ermöglich, dass das Werkstück 1 mit einer exakten Position und Geschwindigkeit durch eine Fördereinrichtung verfahren wird. Hierbei wird das Werkstück 1 durch auf dem Bearbeitungstisch 50 vorgesehene Anschläge mit einer Fördereinrichtung verfahren und gleichzeitig in der Position gehalten, so dass eine umlaufende Bearbeitung reibungslos möglich ist.

Das Werkstück 1 ist vorzugsweise ein Holz-Werkstück, Kunststoff-Werkstück, oder ein Werkstück aus einem vergleichbaren Material, das geeignet ist, um mit der Vorrichtung 10 bearbeitet zu werden. Ferner weist das Werkstück 1 keine metallische Oberfläche auf. Hierbei gibt es keine Limitierung für eine geometrische Form des Werkstücks 1, solange eine Fixierung während der Bearbeitung sichergestellt werden kann.

Die Vorrichtung 10 weist, wie oben beschrieben, eine Werkstückerkennungseinrichtung 20 auf. Diese

Werkstückerkennungseinrichtung 20 ist dazu ausgebildet, einen Sender und eine Sensoranordnung 21 als Empfänger zu beinhalten. Ferner ist die Sensoranordnung 21 mit einer nachfolgend beschriebenen Datenverarbeitungseinrichtung 30 verbunden. Die Werkstückerkennungseinrichtung ist mit der Vorrichtung 10 fest verbunden. Es ist jedoch auch möglich, die Werkstückerkennungseinrichtung 20 separat von der Bearbeitungsmaschine 10 an einem weiteren Element zu fixieren, sodass ein modularer Aufbau des

Fertigungsverfahrens mit mehreren Fertigungsschritten möglich ist und nicht jede Vorrichtung 10 eine solche Werkstückerkennungseinrichtung 20 aufweisen muss.

Ferner ist eine Anordnung von mehreren

Werkstückerkennungseinrichtungen 20 innerhalb einer

Bearbeitungsmaschine 10 denkbar. Somit können deutlich mehr Informationen über einen Verlauf der Bearbeitung generiert werden und somit das Bearbeitungsverfahren durch mehr generierte Daten optimiert werden.

Wie in Fig. 3 gezeigt ist, ist die Sensoranordnung 21 der Werkstückerkennungseinrichtung 20 in der Lage, elektromagnetische Strahlung mittels des Senders in das Innere des Werkstücks 1 zu strahlen und die vom Inneren des Werkstücks 1 reflektierte Strahlung wieder aufzunehmen. Alternativ kann die transmittierte Strahlung erfasst werden. Hierbei kann die Strahlung in einem Abtastbereich (A) über den Verlauf des Werkstücks und/oder in verschiedenen Tiefen innerhalb des Abtastbereichs (A) des Werkstücks analysiert werden. Der abgebildete Pfeil stellt hierbei die Förderrichtung des Werkstücks dar. Die Besonderheit für eine holzbearbeitende Maschine liegt hier vor allem darin, dass im Gegensatz zu metallischen Werkstücken, tatsächlich in das Innere des Werkstücks gestrahlt werden kann und daraus auch die reflektierten Strahlen wieder hervorgehen. Abstrakt betrachtet könnte dies mit einem Lichtdurchtritt durch Milchglas im Gegensatz zu einer Lichteinstrahlung in einen Spiegel verglichen werden.

In der Sensoranordnung 21 ist ein Sender vorgesehen, welcher die besagte elektromagnetische Strahlung aussendet. Ferner ist ein Erkennungssensor in der Sensoranordnung enthalten, der die vom Inneren des Werkstücks 1 reflektierte elektromagnetische Strahlung detektieren kann.

Der Sender reguliert über eine Intensität der elektromagnetischen Strahlung eine Einstrahltiefe in das Werkstück 1. Alternativ wäre es auch möglich, die Einstrahltiefe mittels einer Fokussierungsvorrichtung (nicht dargestellt) zu regeln. Somit können elektromagnetische Strahlen gezielt auf eine bestimmte Tiefe des Werkstücks 1 gerichtet werden. Ferner ist es über eine kontinuierliche Intensitätsänderung der vom Sender ausgestrahlten elektromagnetischen Strahlung möglich, ein komplettes Tiefenprofil des Werkstücks 1 zu bestimmen. Weitere Ausführungsformen, Abtastraten bzw. Abtastungen des Werkstückinneren durch eine Bestrahlung von elektromagnetischer Strahlung aus dem Sender 22 sind denkbar.

Der Erkennungssensor detektiert die vom Werkstück 1 reflektierte elektromagnetische Strahlung, die durch den Sender auf das Werkstückinnere gerichtet worden sind. Der Grad an Reflexion richtet sich nach einem charakteristischen Aufbau bzw. einer charakteristischen Dichte des Werkstücks 1 und/oder der Eindringtiefe der elektromagnetischen Strahlung. Durch den charakteristischen Aufbau des Werkstücks wird ein Teil der elektromagnetischen Strahlung zurück in die Richtung der Werkstückerkennungseinrichtung bzw. der damit verbundenen Sensoranordnung reflektiert. Die vom Erkennungssensor ermittelten Daten bzw. Informationen (beispielhaft ist hier ein Schichtenaufbau oder eine Dichtenverlauf des Werkstücks zu nennen) werden an die Datenverarbeitungseinrichtung 30 weitergeleitet. In einer alternativen Ausführungsform ist es möglich, dass die Eindringtiefe der elektromagnetischen Strahlung bei der Analyse berücksichtigt wird.

Bei einem ruhenden Werkstück 1 ist es möglich den Sender sowie den Erkennungssensor nebeneinander anzuordnen. Bei einer durchlaufenden Bearbeitung ist die Verfahr- geschwindigkeit des Werkstücks 1 zu beachten. Somit muss entweder eine elektromagnetische Strahlung geneigt in das Werkstück 1 eingestrahlt werden oder der Erkennungssensor muss in einer ausreichenden Beanstandung passend zur Verfahrgeschwindigkeit angeordnet sein. Hierbei ist eine etwaige Brechung der Strahlung zu berücksichtigen. Ferner ist es möglich, den Erkennungssensor außerhalb der Sensoranordnung 21 anzuordnen. In einer weiteren Ausführungsform wäre es außerdem möglich, die Sensoranordnung 21 mit dem Sender und eine Sensoranordnung 21 mit dem Erkennungssensor komplett zu entkoppeln und das ganze somit in mehrere Behausungen aufzuteilen.

Die aktuelle Ausführungsform beschreibt eine Anordnung von einem Sender und einem Erkennungssensor. Jedoch ist eine Ausgestaltung einer Sensoranordnung 21 mit mehreren Sensoren bzw. Erkennungssensoren denkbar.

In einer weiteren Ausführungsform ist es möglich, dass die Werkstückerkennungseinrichtung 20 mehrere Sensoranordnungen 21 aufweist. Ferner ist auch eine sensorisches Bestrahlung eines kompletten Teilabschnitts (eines Streifens) eines Werkstücks 1 oder eine Bestrahlung durch beabstandet angeordnete Sensoranordnungen 21 realisierbar.

Die Datenverarbeitungseinrichtung 30 ist in Verbindung mit der Werkstückerkennungseinrichtung 20 bzw. direkt mit der Sensoranordnung 21. Die vom Erkennungssensor ermittelten Daten, werden über eine Zuführleitung, beispielhaft sei hier eine Ethernet Leitung genannt, zur Datenverarbeitungs ^¬ einrichtung 30 übermittelt. Der Datenverarbeitungseinrichtung 30 ist es möglich, aus den ermittelten Daten vom Erkennungssensor Informationen über das bearbeitende Bauteil zu ermitteln.

Ferner ist es der Datenverarbeitungseinrichtung 30 möglich, aus den Daten des Erkennungssensors Informationen für die weitere Bearbeitung des Werkstücks 1 an die Bearbeitungseinrichtung 40 zu übertragen. Die

Datenverarbeitungseinrichtung 30 ist in Verbindung mit der Bearbeitungseinrichtung 40. Die von der Datenverarbeitungseinrichtung 30 ermittelten Informationen für die Bearbeitung werden über eine Abführleitung, beispielhaft sei hier eine Ethernet Leitung genannt, zur Bearbeitungseinrichtung übermittelt. Durch die mittels der Abführleitung übermittelten Daten ist es möglich eine eindeutige Identifizierung von Werkstücken ohne Beeinflussung von äußeren Einflüssen durchzuführen. Alternativ ist es außerdem möglich, z.B. durch Mikrowellen eine Kennzeichnung des Werkstücks 1 einzubringen, falls die Identifizierung durch das Erkennen der äußeren Struktur nicht ausreicht.

Ferner ist es möglich, durch die generierten Daten die Bearbeitungsparameter (z.B. die Rotationsgeschwindigkeit eines Fräskopfs oder der Vorschub eines Bearbeitungskopfes) der Bearbeitungseinrichtung 40 anzupassen. Die

Bearbeitungseinrichtung 40 ist in der Lage das Werkstück 1 zu bearbeiten. In der Bearbeitungseinrichtung 40 ist ein Bearbeitungskopf vorgesehen. Dieser wird durch einen Motor angetrieben und ist rotierbar durch eine Lagerung gelagert. Der Bearbeitungskopf ist in eine x-Achse und eine y-Achse über ein Verfahrsystem (nicht dargestellt) bewegbar, so dass der Bearbeitungskopf über ein Werkstück 1 beweglich ist und somit über das komplette Werkstück 1 verfahren kann. Des Weiteren ist der Bearbeitungskopf in der Lage in der z-Achse zu verfahren, so dass der Bearbeitungskopf in Eingriff mit dem Werkstück 1 kommt und das Werkstück bearbeiten kann. Bei einer durchlaufenden Bearbeitung ist es möglich, dass nicht alle Achsen beweglich ausgestaltet werden müssen, da hier bereits das Werkstück 1 relativ zum Bearbeitungskopf bewegt bzw. gefördert wird. Dies kann den Fertigungsprozess beschleunigen .

In einer weiteren Ausführungsform ist es möglich, dass ein Bearbeitungskopf durch eine Werkstückwechseleinrichtung während dem Bearbeitungsverfahren automatisch gewechselt werden kann und somit mehrere Bearbeitungsschritte in derselben Vorrichtung 10 durchgeführt werden können.

Als nächstes wird eine Vorrichtung 100 gemäß einer weiteren Ausführungsform unter Bezugnahme auf Fig. 2 und 3 beschrieben .

In der weiteren Ausführungsform in Fig. 2 und 3 werden dieselben Komponenten wie bei der ersten Ausführungsform mit denselben Bezugszeichen bezeichnet und Einzelheiten davon werden nicht beschrieben. Die Vorrichtung 100 (auch Bearbeitungsmaschine genannt) der weiteren Ausführungsform unterscheidet sich insofern, dass eine Markiervorrichtung 60 zum Einbringen von Mikrowellenmarkierungen in das Innere des Werkstücks in der Vorrichtung 10 vorgesehen ist. Der abgebildete Pfeil stellt hierbei die Förderrichtung des Werkstücks dar.

Die Vorrichtung 100 weist hier eine Markiervorrichtung 60 auf, durch die es im Vorfeld, während oder nach der Bearbeitung möglich ist, Markierungen in das Innere eines Werkstücks einzubringen. Diese Markierungen werden mit der Hilfe von elektromagnetischer Strahlung, vorzugsweise Mikrowellenstrahlung, Terrahertzstrahlung oder auch durch Ultraschall, durch das Verändern einer inneren Struktur des Werkstücks eingebracht. Hierzu besitzt die Markiervorrichtung 60 eine Markiereinheit 61, die vorzugsweise

Mikrowellenstrahlung auf das Innere des Werkstücks 1 richtet.

Mittels der Markiereinheit kommt es durch Absorption der elektromagnetischen Strahlung im Innern des Werkstücks zu einer lokalen Erwärmung, wobei chemische Umwandlungsprozesse bzw. Verbrennungsprozesse im Holz eine dauerhafte Strukturänderung im Innern des Werkstücks, die außen nicht sichtbar ist, hervorgerufen werden. Diese Strukturänderungen können als Codierung des Werkstücks benutzt werden, um das Werkstück später eindeutig identifizieren zu können.

Durch die Veränderung der Intensität der Mikrowellenstrahlung oder der Verstellung der Fokussiervorrichtung ist es ferner möglich, die Markierungen zur Identifizierung eines Werkstücks in verschiedenen Tiefen des Werkstücks anzubringen. Es ist möglich, dass die eingebrachten Markierungen von einer Werkstückerkennungs-einrichtung 20 im späteren Bearbeitungsverfahren ausgelesen werden. Somit können Informationen über das Bauteil transportiert werden. Ein solcher Schritt des Auslesens von Markierungen ist in Fig. 3 im schematisch dargestellten Display einer Datenverarbeitungseinrichtung 30 gezeigt. Hierbei ist bei der Verwendung von Laserstrahlung mit einer Beschädigung der Werkstückoberfläche zu rechnen.

Ferner ist es möglich, das Werkstück 1 unabhängig von den Bearbeitungsschritten und der Oberfläche zu markieren. Dadurch wird eine Identifikation des Werkstücks 1 dauerhaft und individuell sichergestellt. Außerdem befinden sich die Markierungen im Inneren des Werkstücks 1 und beeinflussen somit nicht ein äußeres Erscheinungsbild des Werkstücks 1 bzw. des Endprodukts, welches aus dem Werkstück 1 hervorgeht.

Im Falle einer Bearbeitungsmaschine 100 wäre zum Beispiel das Einbringen einer binären Information in das Werkstück denkbar. Beispielhaft ist hierzu in Fig. 3 eine Abfolge einer binären Information über den Verlauf des Werkstücks 1 in der Datenverarbeitungseinrichtung 30 der Fig. 3 dargestellt. Hierbei signalisiert der im unteren Abbildungsrand dargestellt Pfeil die Förderrichtung des Werkstücks 1. Außerdem können beispielsweise Informationen über das Projekt, eine individuelle Produktkennzeichnung, die durchzuführenden Bearbeitungsschritte, sowie über den Auftraggeber enthalten sein. Zudem können Informationen über Werkstückeigenschaften, wie z.B. die Materialzusammensetzung oder die Materialdicke eingebracht werden. Das Einbringen von weiteren Informationen ist ohne Einschränkung ebenfalls möglich .

Auch wenn im Rahmen der vorliegenden Erfindung bevorzugt eine Markiervorrichtung 60 basierend auf Mikrowellenstrahlung zum Einsatz kommt, können in alternativen Ausgestaltungen auch andere Sensoren oder andere physikalische Effekte zur Identifizierung von Werkstücken und zur Markierung von Werkstücken verwendet werden. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung ist die Sensoranordnung außerhalb und (nicht abgebildet) mit der Vorrichtung verbunden. Andere Anordnungen und Positionierungen der Werkstückerkennungseinrichtung 20 oder der Markiervorrichtung 60 sind jedoch auch jederzeit denkbar.

Zusätzlich bieten die genannten Ausführungsformen den Vorteil, dass durch einen modularen Aufbau der jeweiligen Elemente ein nachträgliches Ausrüsten von weiteren Bearbeitungsmaschinen mit der neuartigen Identifizierungsbzw. Markierungstechnik gemäß der vorliegenden Erfindung möglich ist. Hierzu ist lediglich eine Verbindung zur Datenverarbeitungseinrichtung 30 der Bearbeitungsmaschine 10 notwendig. Ferner muss die Werkstückerkennungseinrichtung 20 in einer weiteren Vorrichtung angebracht werden.

Als nächstes wird eine Vorrichtung 200 gemäß einer weiteren Ausführungsform unter Bezugnahme auf Fig. 4 beschrieben.

In der weiteren Ausführungsform in Fig. 4 werden dieselben Komponenten wie bei den bisherigen Ausführungsformen mit denselben Bezugszeichen bezeichnet und Einzelheiten davon werden nicht beschrieben. Der abgebildete Pfeil stellt hierbei die Förderrichtung des Werkstücks dar. Die Vorrichtung 200 (auch Bearbeitungsmaschine genannt) der weiteren Ausführungsform von Fig. 4 unterscheidet sich insofern, dass eine Markiervorrichtung 60 zum Einbringen von Mikrowellenmarkierungen in das Innere des Werkstücks in der Vorrichtung 10 vorgesehen ist und keine

Werkstückerkennungseinrichtung 20 vorgesehen ist.

Durch eine solche Vorrichtung 200 ist es möglich, Markierungen mittels der Markiervorrichtung 60 in das Innere des Werkstücks 1 einzubringen, die zu einem späteren Zeitpunkt zur Identifikation verwendet werden können. Somit ist spätere Handhabung und Bearbeitung erleichtert, da diese eingebrachten Markierungen ausgelesen werden können und somit Informationen zum Material, der Beschaffenheit oder den Bearbeitungsparametern bereitstehen .

Die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wurden im Detail unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben, aber Ausgestaltungen und Kombinationen davon in den Ausführungsformen sind nur Beispiele, und Hinzufügungen, Auslassungen, Substitutionen und andere Modifikationen der Ausgestaltungen können vorgenommen werden, ohne vom Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Darüber hinaus ist die vorliegende Erfindung nicht auf die Ausführungsformen beschränkt und wird nur durch den Umfang der beigefügten Ansprüche begrenzt.

Gemäß der obigen Vorrichtung und dem obigen Verfahren ist es möglich, durch Ermitteln eines charakteristischen Materialparameters aus dem Inneren eines Werkstücks eine Identifizierung des Werkstücks durchzuführen und eine Bearbeitung damit zu optimieren. Ferner ist es möglich, durch eine Markiervorrichtung das Innere eines Werkstücks gezielt zu verändern und somit Markierungen unabhängig von der Form-, Färb- oder Oberflächenänderung in der Bearbeitung einzubringen .