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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Werkzeugmaschine zur
Bearbeitung von Werkstücken
aus Holz oder Ähnlichem
in Form eines Bearbeitungszentrums mit numerischer Steuerung. Besagte
Maschine gehört
zu einem Maschinentyp, die auf dem Sektor der Holzbearbeitung im
Wesentlichen bekannt ist und im Besonderen für die Bearbeitungen des oberen
Vertikalsfräsens
bestimmt ist, sowohl aus dem vollen Holz als auch des Profilfräsens, sowie auch
für Bohrbearbeitungen
oder die Ausführung
von Muster, die durch das Fräsen
an verschiedenen Achsen erhalten werden, an Werkstücken, die
zur Verwendung in der Industrie der Einrichtungsmöbel oder der
Objekte bestimmt sind.
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Diese
Tätigkeiten
sind im Ganzen unter dem Namen "Fräsen von
Werkstücken
mit NC-Steuerung" bekannt.
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Bei
den obengenannten Bearbeitungszentren werden die Werkstücke mithilfe
von entsprechenden Rückhaltevorrichtungen,
zum Beispiel durch Vakuum, an einem Arbeitstisch befestigt, und
mithilfe von Fräs-
oder Bohrwerkzeugen bearbeitet. Diese Werkzeuge werden von den Arbeitsaggregaten
gehalten – im
Allgemeinen Elektrospindeln – die
durch geeignete Halterungen mit einem Längsträger verbunden sind, der über dem
Tisch und parallel dazu verläuft,
und die das Werkzeug zum Tisch hin gerichtet tragen.
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Die
Zuführbewegung
für den
Schnitt rührt
immer aus der Zusammenstellung von Bewegungen her, mindestens zwischen
den zwei rechtwinkligen Achsen X und Y, die parallel zum Tisch laufen,
und von denen eine Komponente, zum Beispiel die Y-Achse, auf die Verschiebung
der besagten Arbeitsaggregate am Längsträger zurückzuführen ist, und die andere Komponente,
die X-Achse, auf die Bewegung des Längsträgers selbst über dem
feststehenden Tisch, beziehungsweise in anderen Formen auf die Bewegung
des Tisches unter dem feststehenden Längsträger.
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An
diesen Maschinen sind oft Arbeitsaggregate mit fünf Achsen montiert, die aufgrund
der Tatsache so genannt werden, dass das Werkzeug (d.h. die Elektrospindel),
das sie tragen, drei Freiheitsgrade der Querverschiebung auf X,
Y und Z hat, sowie zwei weitere Freiheitsgrade der Drehung: der
erste um eine vertikal liegende C-Achse herum und der zweite um
eine schräge
und im Allgemeinen die C-Achse
schneidende B-Achse.
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Das
Werkzeug eines Aggregats mit fünf
Achsen kann also auch sehr unterschiedliche Stellungen und Ausrichtungen
innerhalb des Raums einnehmen, und daher müssten die normalen Vorrichtungen
zum Auffangen der Späne,
falls sie an besagte Aggregate angeschlossen würden, unter Bedingungen arbeiten, die
nicht dazu geeignet wären,
ein wirksames Auffangen und Weiterleiten des Abfalls zur Absaugleitung, die
sich normalerweise an der Spitze des Arbeitsaggregats befindet,
zu gewährleisten.
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Ebenso
wenig bestünde
andererseits eine kinematische Kompatibilität der bekannten Vorrichtungen
zum Auffangen der Späne,
falls sie, so wie sie sind, an besagten Arbeitsaggregaten mit fünf Achsen angebracht
würden.
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Unter
den Vorrichtungen der bekannten Technik, die als bewegliche Trennwand
an die normalen Elektrospindeln angebracht werden, werden hier die
Trennwände
genannt, die ausschließlich
auf der Z-Achse angehoben werden können. Beispiele für die Bauformen
dieser Trennwände
wurden bereits im Jahre 2002 von der Firma CMS an ihrem Bearbeitungszentrum
für Fräsarbeiten
mit dem Namen "Triax" vorgestellt, bei
dem die Trennwand angehoben werden konnte, auch in vorher angewählten Sektoren.
Auch der Patentanmelder selbst hat, ebenfalls im Jahr 2002, sein
Bearbeitungszentrum Record 142 TVN vorgestellt, das mit dem "PBTC" genannten Arbeitsaggregat ausgestattet
ist, mit einer Trennwand, die auf der Z-Achse anhebbar ist und das
Werkzeug umgibt.
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Ausschließlich um
die Spindelachse drehbare Trennwände
wurden bereits vorher in Frankreich öffentlich gemacht, bereits
seit dem Jahr 1999, und zwar durch Forschungsarbeiten, die vom Institut INRS
veröffentlicht
wurden.
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Trennwände, die
an der Spindelachse anhebbar sind und die Fähigkeit haben, sich darum zu drehen,
wurden sowohl von dem Patentanmelder selbst (Antrag auf Patenterteilung
AR2005A000012) gebaut (in sehr unterschiedlichen Arten) und vertrieben,
als auch von Konkurrenzfirmen, wie zum Beispiel der Firma Busellato,
die bereits zu Beginn des Jahres 2005 der Öffentlichkeit ihr eigenes Bearbeitungszentrum
zum Fräsen
mit numerischer Steuerung vorgestellt hat, das mit einer Trennwand
zum Auffangen der Späne
ausgestattet ist, die angehoben und um die Achse der normal dazu
stehenden Elektrospindel gedreht werden kann.
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Der
vorherige Stand der Technik lässt
somit das technische Problem offen, die Späne aufzufangen, die von einem
Arbeitsaggregat mit fünf
Achsen erzeugt werden, und zwar durch eine Trennwand und eine entsprechende
Halterung, die nicht geometrisch den Störbereich der Positionen erreichen,
die das Arbeitsaggregat mit fünf
Achsen während
des Betriebs einnehmen kann.
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Der
Zweck, den diese Erfindung sich durch die Verwendung eines besonderen
Systems zum Auffangen der Späne,
das am Arbeitsaggregat mit fünf
Achsen angewendet wird, stellt, ist eben jener, die vorher erwähnten Nachteile
zu überwinden;
im Einzelnen, indem an das Bearbeitungszentrum eine Vorrichtung
eingefügt
wird, die einen Trägerarm
für eine
Trennwand umfasst, welche dank der Gelenkigkeit des Trägerarms
in der Nähe
des Werkzeugs positioniert werden beziehungsweise ausgeschlossen werden
kann.
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Dies
alles unter Beibehaltung des Raumbedarfs innerhalb des normalen
Standards und unter Anwendung von im Wesentlichen üblichen
Komponenten.
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Die
Erfindung, wie sie in den Patentansprüchen charakterisiert ist, löst die oben
erwähnten
Probleme.
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Im
Einzelnen bezieht sich die Erfindung bei einem Bearbeitungzentrum
mit numerischer Steuerung für
die Bearbeitung von Werkstücken
aus Holz auf ein Arbeitsaggregat, das mit einer beweglichen Vorrichtung
zum Auffangen der Späne
ausgestattet ist und Folgendes umfasst:
- – Einen
ersten Schlitten, der in Hinsicht auf das Grundgestell einer Maschine
auf einer Dreieinheit rechtwinkliger Achsen X, Y und Z (die X- und
die Y-Achse sind horizontal) beweglich ist.
- – Eine
Halterung, die durch ein Wälzgelenk
auf einer ersten Drehachse (C) mit dem ersten Schlitten gekoppelt
ist, parallel zur vertikalen Z-Achse.
- – Eine
Elektrospindel, die mit besagter Halterung verbunden ist und dazu
dient, die Drehung eines Werkzeugs um die Spindelachse zu steuern,
wobei besagtes Arbeitsaggregat mindestens eine Arbeitskonfiguration
zulässt,
bei der die Achse der Elektrospindel parallel zu besagter erster
Achse (C) angeordnet ist.
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Bei
einem solcherart beschaffenen Arbeitsaggregat liegt die Besonderheit
vorrangig in den folgenden Faktoren:
- – Die besagte
bewegliche Vorrichtung zum Auffangen der Späne ist in Hinsicht auf die
Halterung an einem Wälzgelenk
drehbar, das eine Drehachse festlegt, und umfasst eine Trennwand
zum Auffangen der Späne
und einen entsprechenden Trägerarm.
- – Das
besagte Arbeitsaggregat erlaubt mindestens eine Arbeitskonfiguration,
in der die besagte Drehachse des Arms senkrecht zur besagten Achse
der Elektrospindel angeordnet ist.
- – Die
besagte Trennwand ist durch die Aktion eines ersten Stellelements
der Drehung des besagten Arms um besagte Achse verschiebbar, und zwar
mindestens zwischen einer ersten – beziehungsweise dritten – Position,
die in der Nähe
des Werkzeugs liegt, und dazu dient, es der Trennwand zu erlauben,
die Späne,
die von besagtem Werkzeug produziert werden, durch eine Ansaugleitung
für die
Späne zu
(ihren, und einer zweiten Position des Ausschließen, die von besagtem Werkzeug
entfernt ist.
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Die
Vorteile, die an der Maschine, die Gegenstand dieser Erfindung ist,
erreicht werden, sind – wie
teilweise bereits weiter oben erwähnt – vor allem auf die Verfügbarkeit
der beweglichen Vorrichtung zum Auffangen (und Abführen) des
Spanabfalls, die dazu geeignet ist, in ein Arbeitsaggregat mit fünf Achsen
integriert zu werden, zurückzuführen.
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Die
Erfindung ist in der Folge detaillierter dargestellt, und zwar mithilfe
der Zeichnungen, die eine grundlegende Ausführungsart (und eine entsprechende
Variante) darstellen und auf jeden Fall rein beispielhaft und nicht
bindend sind und sich auf eine Maschine beziehen, in der die bewegliche
Vorrichtung zum Auffangen der Späne
eingebaut ist, die dem entspricht, was bisher erklärt wurde.
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Der
Rest der Maschine ist im Wesentlichen auf die Ausrüstung eines üblichen,
bekannten Bearbeitungszentrums mit numerischer Steuerung mit einem
Arbeitsaggregat mit fünf
Achsen zurückzuführen, und
daher wird seine detaillierte Beschreibung ausgelassen und hier
beschränkt
man sich im Wesentlichen auf die Einzelheiten, die mit der Mechanik der
Vorrichtung zum Auffangen der Späne
zusammenhängen.
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Daher
kann man Folgendes feststellen:
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Die 1 stellt
eine axonometrische und schematische Ansicht des Arbeitsaggregats 1,
ausgestattet mit der drehbaren Vorrichtung 3 zum Auffangen
der Späne
dar; darin ist der erste Schlitten 4 sichtbar, der sich
am horizontalen Querträger
der Maschine (nicht dargestellt) bewegt und dem Arbeitsaggregat 1 seine
Beweglichkeit auf der X-, Y- und Z-Achse verleiht; weiter sind die
Halterung 5, die um eine erste C-Achse in Hinsicht auf
den Schlitten 4 drehbar ist, sichtbar, sowie die Vorrichtung 3 zum Auffangen
der Späne,
die den Arm 12 und die Trennwand 11 umfasst; die
Trennwand 11 ist in ihrer ersten Position 14 in
der Nähe
des Werkzeugs 7 dargestellt, hier mit einfachem Profil;
die Elektrospindel 6 ist durch ein Wälzgelenk mit der Halterung 5 auf
einer zweiten Drehachse B, welche die C-Achse schneidet, verbunden;
der besagte, horizontale Querträger (nicht
dargestellt) entwickelt sich auf besagter Horizontalachse Y und
ist auf besagter Horizontalachse X beweglich.
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Die 2 stellt
das selbe Aggregat wie die 1 dar, wobei
jedoch die Vorrichtung 3 zum Auffangen der Späne in Hinsicht
auf das Werkzeug 7 in einer anderen Konfiguration erscheint,
und zwar in der zweiten Position 16, entfernt vom Werkzeug 7; die
dargestellte Konfiguration des Arbeitsaggregats ist die Grundposition,
in der die Achse 8 der Elektrospindel 6 parallel
zu besagter C-Achse, das heißt
zur Z-Achse (in der Abbildung ist ein Werkzeug mit einfachem Profil
gezeigt), steht.
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Die 3 stellt
noch einmal das selbe Arbeitsaggregat dar, wobei die Trennwand 11 noch
einmal in ihrer ersten Position 14 in Hinsicht auf das Werkzeug 7 (hier
von der Art mit zwei Profilen) gezeigt ist, dabei befindet sich
besagte Trennwand 11 genauer gesagt in der Nähe eines
ersten Teils (erstes Profil) 7a des Werkzeugs 7;
das erste, drehbare Stellelement 13, das die Drehung des
Arms steuert, ist von der Art, die mit einer Positionskontrolle
ausgestattet ist, um auch eine dritte Position 20 (zusätzlich zur
ersten 14 und zur zweiten 16) verwalten zu können, die
sich in der Nähe
eines zweiten Teils 7b (zweites Profil) des Werkzeugs 7 befindet.
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Die 4 stellt
das Arbeitsaggregat 1 der 3 in der
Konfiguration dar, in der die Trennwand 11 die obengenannte
dritte Position 20 in der Nähe eines zweiten Teils 7b (zweites
Profil) des Werkzeugs 7 einnimmt.
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Die 5 stellt
das Arbeitsaggregat 1 in einer Bauvariante dar, die etwas
anders als die in den vorherigen Abbildungen vorgestellte ist, und
in der das Wälzgelenk 9 des
Arms 12 von Gleitschuhen 17 getragen wird, die
auf eigenen Linearführungen 18 (an
besagter Z-Achse angeordnet) laufen können, sodass die Drehachse 10 des
Wälzgelenks 9 sich verschiebt
und dabei ständig
parallel zu sich selbst bleibt; ein zweites Stellelement 19 (linear,
pneumatisch) steuert die Querverschiebung der Gleitschuhe 17;
die Trennwand 11 ist hier in ihrer dritten Position 20 in
der Nähe
eines zweiten Teils 7b (zweites Profil) des Werkzeugs 7 dargestellt;
besagte dritte Position 20 wird hier durch Verlängerung
des Schafts des besagten linearen, pneumatischen Stellelements 19 erreicht.
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Die 6 stellt
das Arbeitsaggregat 1 in der selben Ausführung wie
in der vorherigen 5 dar, wobei hier jedoch die
Trennwand 11 in ihrer ersten Position 14 dargestellt
ist, in der Nähe
eines ersten Teils 7a (erstes Profil) des Werkzeugs 7;
besagte erste Position 14 wird hier durch Zurückziehen
des Schafts des besagten linearen, pneumatischen Stellelements 19 erreicht.
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Die
Beschreibung des Arbeitsaggregats und seiner Funktionsweise mit
besonderem Bezug auf die Vorrichtung 3 zum Auffangen der
Späne ergibt sich
unmittelbar und vollständig
aus dem, was in den obigen Anmerkungen zu den Abbildungen dargelegt ist,
wobei außerdem
Folgendes beachtet werden muss:
- – Die Trennwand 11 ordnet
sich in der zweiten Position 16 (des Ausschlusses) an,
um im Einzelnen die Drehung der Elektrospindel 6 um die
B-Achse der Halterung 5 zuzulassen, dies geschieht anlässlich von
Bearbeitungen, welche ihre Drehung um die B-Achse ausnutzen.
- – Bei
den Bearbeitungen, in denen die Achse 8 der Elektrospindel 6 parallel
zur C-Achse verläuft, ordnet
sich die Trennwand 11 in ihrer ersten Position 14 an,
um sowohl das Werkzeug mit nur einem Profil als auch den Teil 7a – eines
Werkzeugs mit zwei Profilen – der
sich näher
an der Elektrospindel 6 befindet, abzuschirmen, beziehungsweise
sie ordnet sich in ihrer dritten Position 20 an, um den
Teil 7b – eines
Werkzeugs mit zwei Profilen – der
sich weiter entfernt von der Elektrospindel 6 befindet,
abzuschirmen.
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Die
dritte Position 20 ist durch die Drehung des Arms 12 erreichbar,
die vom ersten Stellelement 13 (drehbar und einer Positionskontrolle
unterliegend) angesteuert wird, in dem Fall, dass das Arbeitsaggregat 1 entsprechend
der 4 ausgeführt
ist. Falls das Arbeitsaggregat 1 jedoch gemäß der 5 ausgeführt ist,
kann die dritte Position ebenfalls durch das Laufen des Gleitschuhs 17 auf
den Führungen 18 durch
Ansteuerung von Seiten des zweiten linearen Stellelements 19 erreicht
werden.
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Was
die übrigen
Bauaspekte betrifft, spiegelt die Maschine, in die das Arbeitsaggregat 1 implementiert
ist, das mit der beweglichen Vorrichtung 3 zum Auffangen
der Späne
ausgestattet ist, in ihrer in den Abbildungen beschriebenen, beanspruchten
und dargestellten Ausführung
im Wesentlichen eine klassische Architektur für Bearbeitungszentren mit numerischer
Steuerung wieder, die ein übliches
Aggregat mit 5 Achsen enthalten.
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Die
Erfindung, wie sie weiter oben konzipiert und dargestellt ist, kann
weiteren Änderungen
und Varianten unterliegen, die alle innerhalb des Bereichs des dargestellten
Konzepts bzw. der folgenden Patentansprüche liegen. Außerdem können sämtliche Details
durch technisch gleichwertige Elemente ersetzt werden.