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TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNG
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Die
Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Material abnehmenden
Bearbeiten von kontinuierlich geförderten Werkstücken, die
die Merkmale des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1 aufweist.
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Unter
dem Material abnehmenden Bearbeiten ist insbesondere ein spanabnehmendes
Bearbeiten der Werkstücke
zu verstehen. Bei den Werkstücken
kann es sich um einzelne oder auch um in ihrer Förderrichtung aneinander hängende Werkstücke handeln.
Insbesondere können
die Werkstücke
auch lange und sogar quasi endlose Abschnitte eines Profils oder
eines Bahnenmaterials sein. Bei dem Material der Werkstücke handelt
es sich insbesondere um Metall. Bei einem metallischen Bahnenmaterial,
d. h. Blech, kann dieses von einem Wickel abgewickelt werden. In
jedem Fall werden die Werkstücke
kontinuierlich eine zumindest abschnittsweise gerade Bearbeitungsstrecke
entlang gefördert.
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STAND DER TECHNIK
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Um
kontinuierlich geförderte
Werkstücke
zu bearbeiten, ist es bekannt, einen Werkzeugkopf parallel zu den
geförderten
Werkstücken
zu verfahren und dieser Bewegung eine Relativbewegung des Werkzeugkopfs
gegenüber
den Werkstücken
zu überlagern.
Soweit die Bearbeitung des Werkzeugkopfs dabei eine Abstützung der
Werkstücke
erfordert, wird auch diese Abstützung
parallel zu den Werkstücken
bewegt. Es versteht sich, dass alle in der Förderrichtung der Werkstücke bewegten
Teile intermittierend zurücklaufen
müssen,
um alle aufeinander folgenden Werkstücke oder aufeinander folgenden
Bereiche eines langgestreckten Werkstücks in der gleichen Weise bearbeiten
zu können.
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Eine
Vorrichtung zur Bearbeitung länglicher, plattenförmiger Werkstücke an ihren
Längskanten
im Durchlauf ist aus der
DE 20 2004 018 661 U1 bekannt. Die Vorrichtung
weist zwei im Abstand zueinander verstellbare Auflagerschienen mit
die Werkstücke
mittels eingeblasener Stützluft
tragenden, horizontalen Gleitflächen
und eine die Werkstücke
darauf vorschiebende Oberdruckvorrichtung auf, die jeweils einen
endlosen Friktionsriemen oberhalb jeder Auflagerschiene aufweist.
Weiterhin sind an den beiden voneinander weg gekehrten Längsseiten
der Auflagerschienen Bearbeitungsaggregate angeordnet, die bis nahe
an die Auflagerschienen heranreichende Fräswerkzeuge aufweisen. Eine
oberhalb einer der Auflagerschienen nach unten hin oder über deren Gleitfläche nach
oben hin vorstehende Führungsschiene
erstreckt sich in der Durchlaufrichtung zum Eingriff in eine Führungsnut
an den Werkstücken, wobei
in der Durchlaufrichtung vor den Bearbeitungsaggregaten zwecks Anbringung
der Führungsnut
zumindest ein Schneidaggregat mit wenigstens einem Schneidwerkzeug
angeordnet ist, welches mit der Führungsschiene in der Durchlaufrichtung
fluchtet.
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Aus
der
EP 1 516 697 A2 ist
eine Werkstücktransportvorrichtung
für eine
die Werkstücke
im Durchlauf an dabei freiliegenden Seiten formgebend bearbeitende
Maschine bekannt. Die Werkstücktransportvorrichtung
ist mit einem endlos umlaufenden Transportmittel ausgestattet, auf
dessen Obertrum die Werkstücke
reib- und/oder formschlüssig
gehalten werden. Weiterhin hat die Vorrichtung eine feststehende
Führungsvorrichtung
für das
Transportmittel, die eine dessen Obertrum entlang der Transportstrecke
aufnehmende Führungsschiene
aufweist. Konkret ist das Transportmittel ein Riemen, der von einer
Laufrinne in der Führungsschiene
formschlüssig
aufgenommen wird, aus der heraus der Riemen nach oben hin vorsteht.
Die Laufrinne weist einen Boden auf, in welchem mit einer Druckluftquelle
verbundene Luftauslassöffnungen
angeordnet sind. So wird der Riemen im Bereich der Laufrinne von
Stützluft
getragen und schwimmt mit seinem fördernden Obertrum sozusagen
auf einem Luftkissen. Um die Werkstücke auf dem Obertrum des Riemens niederzuhalten,
ist eine Oberdruckvorrichtung vorgesehen, bei der es sich um einen
weiteren, an Rollen geführten
Riemen handeln kann. Über
in Verbindung mit der bekannten Werkstücktransportvorrichtung zum
Einsatz kommende Bearbeitungsaggregate ist der
EP 1 516 697 nichts zu entnehmen.
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AUFGABE DER ERFINDUNG
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Material
abnehmenden Bearbeiten von kontinuierlich geförderten Werkstücken aufzuzeigen,
bei der trotz definierter Abstützung
der Werkstücke
beim Bearbeiten nur eine möglichst
geringe Masse parallel zu den Werkstücken hin- und herbewegt werden
muss.
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LÖSUNG
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Erfindungsgemäß wird die
Aufgabe der Erfindung durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des
Patentanspruchs 1 gelöst.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele
der neuen Vorrichtung sind in den Patentansprüchen 2 bis 10 beschrieben.
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BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Bei
der neuen Vorrichtung ist zwar der Werkzeugkopf parallel zu den
geförderten
Werkstücken verfahrbar
und kann so mit einer Grundgeschwindigkeit verfahren werden, die
ihn gegenüber
den Werkstücken
in Ruhe hält
und die erst mit einer Relativbewegung gegenüber den Werkstücken überlagert wird,
um den Werkzeugkopf relativ zu den Werkstücken zu positionieren. Die
Gesamtbewegung des Werkzeugkopfs, die neben der Relativbewegung
gegenüber
den Werkstücken
auch eine überlagerte
Bewegung in der Eintauchrichtung senkrecht zu den Werkstücken umfasst,
verläuft
in der Regel nicht parallel zu den geförderten Werkstücken, und
insbesondere nicht in deren Förderrichtung
mit deren Fördergeschwindigkeit.
Das Auflager für
die Werkstücke
ist bei der neuen Vorrichtung hingegen ortsfest, d. h. es bewegt
sich nicht mit den Werkstücken
in deren Fördeerrichtung.
Dabei sind Druckluftaustritte an dem Auflager vorgesehen, um zwischen
dem Auflager und den Werkstücken
ein Luftkissen auszubilden. Dieses Luftkissen dient dazu, eine von
dem Werkzeugkopf auf das Auflager gerichtete Niederhaltekraft auf
die Werkstücke
abzustützen,
ohne dass hierbei eine die Werkstücke abbremsende oder gar beschädigende
Reibung zwischen dem Auflager und den Werkstücken auftritt.
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Es
versteht sich, dass das Auflager der neuen Vorrichtung in der Förderrichtung
der Werkstücke vergleichsweise
lang ausgebildet sein muss, um die Werkstücke über einen gesamten Bearbeitungsvorgang
mit dem Werkzeugkopf hinweg, während
dessen es gefördert
wird, mit dem Luftkissen abstützen zu
können.
Daher ist es bevorzugt, wenn einzelne Luftdruckaustritte des Auflagers
selektiv ansteuerbar sind, d. h. nicht über allen Druckluftaustritten
des Auflagers gleichzeitig versucht wird, ein Luftkissen auszubilden,
sondern nur dort, wo die Werkstücke
auf der anderen Seite durch den Werkzeugkopf oder andere Niederhalter
abgestützt
wird.
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Konkret
können
die Druckluftaustritte des Auflagers so ansteuerbar sein, dass sich
ein maximaler Druck zwischen dem Auflager und den Werkstücken unterhalb
des Werkzeugkopfs ausbildet, so dass sich eine definierte Relativlage
der Werkstücke gegenüber dem
Werkzeugkopf ergibt. Gleichzeitig wird die Niederhaltekraft des
Werkzeugkopfs durch diesen maximalen Druck maximal abgestützt, wodurch
die Werkstücke
in Anlage an dem Werkzeugkopf gehalten und eine unerwünschten
Reibung zwischen den Werkstücken
und dem Auflager vermieden wird.
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Die
Ansteuerung einzelner Luftdruckaustritte kann so erfolgen, dass
jeweils nur exakt die unterhalb des Werkzeugkopfs befindlichen Luftdruckaustritte angesteuert
werden. Es ist aber beispielsweise auch möglich, jeweils alle Druckluftauftritte über die
gesamte Breite der Werkstücke
anzusteuern, die sich in der Förderrichtung
der Werkstücke
auf gleicher Höhe wie
der Werkzeugkopf befinden.
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Bei
der neuen Vorrichtung kann auf dem Auflager unterhalb der Werkstücke mindestens
eine Diffusorschicht angeordnet sein. Derartige Diffusorschichten
sind bei Vakuumspannplatten zur Verteilung des Vakuums, insbesondere
dann, wenn kleinteilige Objekte aus plattenförmigem Ausgangsmaterial herausgefräst werden
sollen, grundsätzlich
bekannt. Bei der neuen Vorrichtung dient die Diffusorschicht hingegen
zur Verteilung des Überdrucks
um die einzelnen Druckluftaustritte herum, insbesondere dann, wenn
diese in Form von Bohrungen durch das Auflager stark lokalisiert
sind.
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Besonders
bevorzugt ist es bei der neuen Vorrichtung, wenn neben einer Fördereinrichtung
für die
Werkstücke
eine Vorschubeinrichtung vorgesehen ist, die die den Werkstücken zugewandte
Diffusorschicht in der Förderrichtung
der Werkstücke über das
Auflager vorschiebt. Dabei kann die Geschwindigkeit, mit der die
Diffusorschicht vorgeschoben wird, gleich groß oder theoretisch sogar größer als die
Fördergeschwindigkeit
der Werkstücke
sein. Bevorzugt ist es jedoch, wenn die Geschwindigkeit der den
Werkstücken
zugewandten Diffusorschicht kleiner als die Fördergeschwindigkeit der Werkstücke ist. Beispielsweise
kann sie nur 0,5 bis 50 %, vorzugsweise 1 bis 10 % der Fördergeschwindigkeit
der Werkstücke
betragen. Auch wenn die Vorschubgeschwindigkeit der den Werkstückens zugewandten Diffusorschicht
nicht der Fördergeschwindigkeit
der Werkstücke
entspricht, wird hierdurch die Reibung zwischen den Werkstücken und
dem Auflager weiter reduziert. Zudem erfolgt ein kontinuierlicher
Austausch der Diffusorschicht, so dass beispielsweise Verschmutzungen
der Diffusorschicht durch Kontakt mit den Werkstücken oder durch hiervon abgetragenes
Material laufend entfernt werden.
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Besonders
bevorzugt ist es bei der neuen Vorrichtung, wenn die den Werkstücken zugewandte Diffusorschicht
eine Schicht aus einfachem Verbrauchsmaterial, wie beispielsweise
Papier, ist. Die Diffusorwirkung selbst von einfachem Papier ist
für die
Funktion der neuen Vorrichtung ausreichend. Ein solches Papier ist
zu günstigen
Kosten verfügbar.
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Zusätzlich oder
allein kann eine dem Auflager zugewandte Diffusorschicht vorgesehen
sein, die auf dem Auflager fixiert ist. Für diese Fixierung kommt insbesondere
ein Adhäsionsklebstoff
in Frage, der ein vergleichsweise einfaches Auswechseln der auf
dem Auflager fixierten Diffusorschicht ermöglicht. Die auf dem Auflager
fixierte Diffusorschicht schützt
das Auflager und verhindert, dass sich seitliche Druckluftkanäle von den
Luftdruckaustritten aus ausbilden, über die Druckluft weitgehend
ungenutzt entweichen kann.
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Der
Werkzeugkopf der neuen Vorrichtung kann ein Spanabsauggehäuse und
einen eine Werkzeugöffnung
des Spanabsauggehäuses
umschließenden
Niederhaltering aufweisen. Dieser Aufbau eines Werkzeugkopfs ist
an sich grundsätzlich
bekannt. Mit ihm kann eine definierte große Niederhaltekraft auf die
zu bearbeitenden Werkstücke
aufgebracht werden. Dabei kommt es für die neue Vorrichtung nicht
darauf an, ob das Auflager tatsächlich
unterhalb der Werkstücke
und der Werkzeugkopf oberhalb der Werkstücke angeordnet ist. Ohne weiteres kann
auch das Auflager oberhalb und der Werkzeugkopf unterhalb der Werkstücke angeordnet
sein.
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Besonders
bevorzugt ist es bei der neuen Vorrichtung, wenn an dem Niederhaltering
des Werkzeugkopfs Druckluftaustritte für die Ausbildung eines Druckluftfilms
zwischen dem Niederhaltering und den Werkstücken ausgebildet sind. Mit
einem Druckluftfilm wird hier ein sehr dünnes Druckluftkissen mit einer
Dicke von der Größenordnung
0,1 mm oder kleiner bezeichnet. Das Luftkissen unterhalb der Werkstücke kann
ebenfalls relativ dünn
sein. Auf eine sehr dünne
Aufbindung kommt es hier allerdings nicht unbedingt an. Entscheidend
ist der definierte kleine Abstand zwischen dem Werkzeugkopf und
den Werkstücken,
der durch das Luftkissen auf der anderen Seite der Werkstücke über eine
größere Fläche abgestützt wird.
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Bei
der neuen Vorrichtung bewegt sich nur der Werkzeugkopf und ggf.
eine Diffusorschicht mit den Werkstücken in deren Förderrichtung.
Die große Masse
des Auflagers für
die Werkstücke
ist hingegen ortsfest. Dabei sorgt das Luftkissen zwischen dem Auflager
und den Werkstücken
trotzt definierter Abstützung
der Werkstücke
gegenüber
dem Werkzeugkopf, d. h. trotz definierter Positionierung der Werkstücke gegenüber dem
Werkzeugkopf, für
eine minimale Reibung zwischen dem Auflager und den Werkstücken. Für das Verfahren
des Werkzeugkopfs in der Förderrichtung
der Werkstücke
reichen die Bewegungsgeschwindigkeiten aus, die von schnellen Werkzeugmaschinen
sowieso geleistet werden. D. h., die neue Vorrichtung kann zur Ausbildung
des Auflagers, des Werkzeugkopfs und der Verfahreinrichtung für den Werkzeugkopf
auf einer solchen schnellen Werkzeugmaschine aufbauen. Wenn die Werkzeugmaschine
in ihrer Grundform eine Vakuumspannplatte aufweist, muss sie auf
einen Druckluftbetrieb umgestellt werden. Der Umbauaufwand hierfür hält sich
jedoch in Grenzen, zumal es auch bei Vakuumspannplatten nicht unüblich ist,
die dortigen Absaugkanäle
selektiv abzusteuern. Die neue Vorrichtung kann von daher mit begrenztem
Umkonstruktionsaufwand auf Basis bekannter Vorrichtungen bereitgestellt
werden.
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Vorteilhafte
Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Patentansprüchen, der
Beschreibung und den Zeichnungen. Die in der Beschreibungseinleitung
genannten Vorteile von Merkmalen und von Kombinationen mehrerer
Merkmale sind lediglich beispielhaft und können alternativ oder kumulativ
zur Wirkung kommen, ohne dass die Vorteile zwingend von erfindungsgemäßen Ausführungsformen
erzielt werden müssen.
Weitere Merkmale sind den Zeichnungen – insbesondere den dargestellten
Geometrien und den relativen Abmessungen mehrerer Bauteile zueinander
sowie deren relativer Anordnung und Wirkverbindung – zu entnehmen.
Die Kombination von Merkmalen unterschiedlicher Ausführungsformen
der Erfindung oder von Merkmalen unterschiedlicher Patentansprüche ist ebenfalls
abweichend von den gewählten
Rückbeziehungen
der Patentansprüche
möglich
und wird hiermit angeregt. Dies betrifft auch solche Merkmale, die in
separaten Zeichnungen dargestellt sind oder bei deren Beschreibung
genannt werden. Diese Merkmale können
auch mit Merkmalen unterschiedlicher Patentansprüche kombiniert werden. Ebenso
können in
den Patentansprüchen
aufgeführte
Merkmale für weitere
Ausführungsformen
der Erfindung entfallen.
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KURZBESCHREIBUNG DER FIGUREN
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Die
Erfindung wird im Folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert und
beschrieben.
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1 zeigt
eine schematische Seitenansicht der neuen Vorrichtung zur Material
abnehmenden Bearbeitung von kontinuierlich gefördertem Bahnenmaterial.
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FIGURENBESCHREIBUNG
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Die
in 1 gezeigte Vorrichtung 1 dient zur Material
abnehmenden Bearbeitung von Bahnenmaterial 2. Das Bahnenmaterial
wird von einem Wickel 3 abgewickelt und von einer hier
nicht wiedergegebenen Fördereinrichtung
in Richtung eines Pfeils 4 linear gefördert. Die Bearbeitung des
Bahnenmaterials 2 erfolgt mit einem Werkzeugkopf 5,
der neben einer ein Fräswerkzeug 6 rotierend
antreibenden Frässpindel 7 ein
Absauggehäuse 8 aufweist.
An der Unterseite des Spanabsauggehäuses 8 ist um eine
Werkzeugaustrittsöffnung 9 herum
ein Niederhaltering 10 ausgebildet. Der Niederhaltering 10 beaufschlagt
das Bahnenmaterial 2 auf ein Auflager 11 hin.
Der gesamte Werkzeugkopf 5 wird periodisch parallel zu
der Förderrichtung
des Bahnenmaterials 2 in Richtung eines Pfeils 12 verfahren.
Dieser Bewegung, die den Werkzeugkopf 5 gegenüber dem
Bahnenmaterial 2 in Ruhe hält, wird eine Relativbewegung
des Werkzeugkopfs 5 gegenüber dem Bahnenmaterial 2 überlagert.
Die Bewegung des Werkzeugkopfs 5 in Richtung des Pfeils 12 mit
dem Bahnenmaterial 2 wird regelmäßig unterbrochen, um den Werkzeugkopf 5 schnell
entgegen der Förderrichtung
des Bahnenmaterials 2 zurückzuführen, so dass er sich immer
oberhalb des Auflagers 11 befindet. Auch die Relativbewegung
des Werkzeugkopfs 5 gegenüber dem Bahnenmaterial 2 kann
genutzt werden, um den Werkzeugkopf 5 über dem Auflager 11 zu
halten. Das Auflager 11 ist hier insbesondere bezüglich seiner
Erstreckung in der Förderrichtung
des Bahnenmaterials 2 nicht unbedingt maßstabsgetreu
wiedergegeben. Es kann verglichen zu den Abmessungen des Werkzeugkopfs 5 eine
deutlich größere Erstreckung
in Richtung des Pfeils 4 aufweisen. Das Auflager 11 besteht
aus einer Platte 13, an deren Oberseite Druckluftaustritte 14 in
einem zweidimensionalen Raster angeordnet sind. Die Druckluftaustritte 14 kommunizieren
mit Bohrungen 15 durch die Platte 13 und Druckluftleitungen 16,
die über
eine Sammelleitung 17 an eine Druckluftquelle 22 angeschlossen
sind. In den Druckluftleitungen 16 sind Ventile 18 vorgesehen,
um einzelne der Luftdruckaustritte 14 selektiv anzusteuern,
d. h. mit der Druckluftquelle 22 zu verbinden. So kann
lokal ein Luftkissen 19 zwischen dem Auflager 11 und
dem Bahnenmaterial 2 unterhalb des Werkzeugkopfs 5 ausgebildet
werden oder zumindest dort seinen maximalen Druck zur Abstützung des
Bahnenmaterials 2 aufweisen. Zur Verteilung der Druckluft,
die aus den Druckluftaustritten 14 austritt, ist eine Diffusorschicht 20 zwischen
der Platte 13 und dem Bahnenmaterial 2 angeordnet.
Bei der Diffusorschicht kann es sich um Papier oder um anderes poröses Material
handeln. Vorzugsweise handelt es sich um ein Verbrauchsmaterial,
das von einer hier nicht näher
dargestellten Vorschubeinrichtung parallel zu dem Bahnenmaterial 2 über das
Auflager 11 vorgeschoben wird. Dabei ist aber die Vorschubgeschwindigkeit
der Diffusorschicht 20 deutlich kleiner als die Fördergeschwindigkeit
des Bahnenmaterials 2 in Richtung des Pfeils 4.
Durch die Vorschubgeschwindigkeit der Diffusorschicht 20 wird
eine durch das Luftkissen 19 bereits stark reduzierte Reibung
zwischen dem Auflager 11 und dem Bahnenmaterial 2 weiter
reduziert. Zudem werden Verschmutzungen des Auflagers 11 bzw.
der Diffusorschicht 20 durch das Bahnenmaterial 2 oder
hiervon abgenommene Späne
kontinuierlich abgefordert. Zum Niederhalten des Bahnenmaterials 2 auf
dem Auflager 11 können
zusätzlich
zu dem Werkzeugkopf 5 stationäre, sich über die gesamte Breite des
Bahnenmaterials erstreckende Niederhalter 21 vorgesehen
sein, die das Bahnenmaterial 2 kontinuierlich mit Druckluft
gegen das Auflager 11 beaufschlagen. Die diesen gegenüber angeordneten
Druckluftaustritte 14 können
entsprechend ebenfalls für
eine kontinuierliche Beaufschlagung des Bahnenmaterials 2 von der
anderen Seite mit Druckluft von der Druckluftquelle 22 vorgesehen
sein. Neben der in Richtung des Bahnenmaterials 2 über die
Platte 13 vorgeschobenen Diffusorschicht 20 oder
alternativ dazu kann eine weitere Diffusorschicht vorgesehen sein,
die auf der Platte 13 fixiert ist, um die Verteilung des
Druckluftkissens 19 durch Vermeidung seitlicher Kanäle, durch
die Druckluft zwischen den einzelnen Schichten ungenutzt entweicht,
sicherzustellen.
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- 1
- Vorrichtung
- 2
- Bahnenmaterial
- 3
- Wickel
- 4
- Pfeil
- 5
- Werkzeugkopf
- 6
- Fräswerkzeug
- 7
- Frässpindel
- 8
- Absauggehäuse
- 9
- Werkzeugöffnung
- 10
- Niederhaltering
- 11
- Auflager
- 12
- Pfeil
- 13
- Platte
- 14
- Druckluftaustritt
- 15
- Bohrung
- 16
- Druckluftleitung
- 17
- Sammelleitung
- 18
- Ventil
- 19
- Druckluftkissen
- 20
- Diffusorschicht
- 21
- Niederhalter
- 22
- Druckluftquelle