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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur spanabhebenden Bearbeitung eines Paneels mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.
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Fertigparkett, Echtholzböden oder Laminatfußböden bestehen aus mehreren Reihen von in ihrer Konfiguration vorwiegend rechteckigen Fußbodenpaneelen. Konventionell besitzen die Fußbodenpaneele auf einer Längsseite und einer Kopfseite durchgehende Nuten und auf der jeweils gegenüberliegenden Längsseite bzw. Kopfseite durchgehende Federn, die an die Nuten formschlüssig oder kraftschlüssig angepasst sind. Durch die Verbindung von Nut und Feder werden die Fußbodenpaneele verlegt, wobei die Fußbodenpaneele zweier benachbarter Reihen versetzt zueinander angeordnet werden.
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Es ist bekannt, in den Längsseiten, insbesondere in den Kopfseiten, der Paneele Nuten vorzusehen, wobei die Nuten zweier aneinander stoßender Kopfseiten korrespondieren und einen Kanal ausbilden, in welchen nachträglich eine Feder eingeschoben wird, die den Stoß zwischen den beiden Paneelen überbrückt und dadurch die Verbindung zwischen den Paneelen stabilisiert (
DE 20 2005 012 603 U1 ). Darüber hinaus zählt es durch die
WO 2008/017301 zum Stand der Technik, in einer Nut eine vormontierte Feder anzuordnen, die in die korrespondierende Nut eines benachbarten Paneels verlagerbar ist, wobei zumindest ein Teilstück der Feder in Längsrichtung der Feder verlagert wird und dadurch in die korrespondierende Nut des angrenzenden Paneels gelangt und auf diese Weise die Paneele miteinander verriegelt.
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In praktischer Umsetzung kann die Feder beim Einschieben in die Nut auf eine Auflaufläche auflaufen, so dass die Feder beim Einschieben verlagert wird. Es ist bekannt, die Nut über die Längserstreckung zu variieren, so dass die Feder nach dem Keilprinzip auf der Auflauffläche in der Nut auflaufen kann. Die Feder besitzt hierfür so genannte Nocken, die in entsprechende Vertiefungen der Nut, die auch als Taschen bezeichnet werden können, eingreifen. Die Ausnehmung kann durch einen Sägeschnitt hergestellt werden, so dass die Taschen die Kontur eines Kreisabschnitts haben.
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Es ist sehr wichtig, dass die Sägeblätter, mit denen die Taschen in der Nut hergestellt werden, synchron zur Vorschubrichtung des Paneels bewegt werden, da sonst die Federn nicht exakt zur Nutkontur passen. Allerdings ist es bei hohen Vorschubgeschwindigkeiten ausgesprochen schwierig, die Taschen mit der notwendigen Fertigungsgenauigkeit herzustellen.
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Aus der
DE 10 2008 004 108 A1 ist ein Verfahren zur Herstellung eines Paneels bekannt, bei welchem das Paneel zum Herausfräsen von Ausnehmungen an einem oszilierenden Fräswerkzeug vorbeigeführt wird. Das Fräswerkzeug kann im Kreis oder entlang eines Ovals bewegt werden, um die oszilierende Bewegung zu erzeugen.
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Eine ähnliche Vorrichtung wird in der
DE 10 2007 062 430 B3 beschrieben, bei welcher die Seitenkanten eines Paneels spanabhebend bearbeitet werden sollen, in welchem nicht durchgängige Schlitze ausgebildet werden sollen. Die Herstellung der Schlitze erfolgt mittels einem auf einer Kreisbahn geführten Werkzeug, wobei das Paneel in einer Transporteinrichtung unter das Werkzeug gefördert wird, das Werkzeug mittels einer Schwenkbewegung in den Kern des Paneels eintaucht und in entgegengesetzte Richtung wieder herausgehoben wird, bevor das Paneel vollständig unter dem Werkzeug vorbeigefördert wird.
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Aus der
EP 1 808 311 A1 ist es bekannt, ein Bodenpaneel im Bereich seiner sichtbaren Längskanten zu bearbeiten, in dem eine Phase so bearbeitet wird, dass sie über die Länge variiert. Die Bearbeitung kann mit einem Fräser erfolgen. Ziel ist es, eine V-Fuge zu schaffen, durch welche eine unregelmäßige Oberkante und mithin eine Altersstruktur nachgebildet wird, wie sie durch jahrelangen Gebrauch durch Abnutzungserscheinungen bei Paneelen aus Naturstoffen eintritt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren zur spanabhebenden Bearbeitung eines Paneels im Bereich seiner Randseiten, insbesondere zur Herstellung einer randseitigen Nut in einem Paneel, aufzuzeigen, mit welchem es möglich ist, auch bei höheren Vorschubgeschwindigkeiten des Paneels mit hinreichender Genauigkeit Taschen in einer Nut auszubilden. Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
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Die Unteransprüche betreffen vorteilhafte Weiterbildungen des Erfindungsgedankens.
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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist vorgesehen, dass sich das Paneel während der Bearbeitung in einer X-Y-Ebene befindet und in X-Richtung verlagert wird. Hinsichtlich des Paneels gibt es keine Einschränkungen des Werkstoffs. Es kann sich um ein Paneel für ein Bodensystem handeln, bei welchem beispielsweise ein Oberbelag auf einem Träger angeordnet ist, wie beispielsweise Echtholzbeläge, Laminat, Träger mit lackierten Oberflächen als Oberbelag, Linoleum, Kork auf Trägerplatten etc. Der Träger kann aus Kunststoff, Holz, Spanplatten, MDF-, HDF- oder Faserplatten oder Mischwerkstoffen bestehen. Die Deckschicht kann insbesondere aus einem Dekorpapier mit Overlay bestehen, welches die Optik der Elementplatte bestimmt. Bei dem Fußbodenbelag kann es sich somit um einen Parkettboden, einen Fertigparkettboden, einen Echtholzboden oder einen Laminatfußboden handeln. Das Paneel kann aber auch ein Massivholz sein.
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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist vorgesehen, dass das Paneel linear in X-Richtung mit einer definierten Geschwindigkeit relativ zu einem Fräswerkzeug, insbesondere in Form einer Frässcheibe, bewegt wird. Das Fräswerkzeug rotiert während der Bearbeitung um seine Drehachse. Das Fräswerkzeug wird während des Bearbeitungsvorgangs oszillierend in senkrechter Orientierung zu seiner Drehachse und zugleich in Richtung auf das Paneel verlagert und bildet im Bereich der Randseite des Paneels eine Nut mit mehreren bogenförmigen Taschen. Das Besondere ist, dass das Fräswerkzeug eine zweite oszillierende Bewegung in X-Richtung ausführt. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden zwei Bewegungsrichtungen überlagert. Die Hauptbewegungsrichtung ist die Zustellrichtung, die auf das Paneel weist, damit das Fräswerkzeug tief genug in den Werkstoff eindringen kann. Zumindest während eines Teilhubs dieser Zustellbewegung wird das Fräswerkzeug jedoch zusätzlich in Transportrichtung (X-Richtung) verlagert, so dass sich Konturen herstellen lassen, die nicht mehr auf eine an die Sinusform angelehnte Kurve beschränkt sind.
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Im Rahmen der Erfindung erfolgt eine spanabhebende Bearbeitung des Paneels im Bereich wenigstens einer seiner Randseiten. Der Randseitenbereich umfasst die Stirnseiten des Paneels, die in der Regel immer profiliert ausgeführt werden. Der Bereich der Randseiten erfasst aber auch denjenigen Bereich der Randseiten, der nicht stirnseitig, sondern auf der Unter- oder Oberseite des Paneels angeordnet ist. Mit anderen Worten handelt es sich um diejenigen Bereiche, die spanabhebend bearbeitet werden, um eine Kontur zu erhalten, die es ermöglicht benachbarte Paneele miteinander zu verbinden. Es ist im Rahmen der Erfindung daher auch möglich, dass nicht nur die unmittelbare Stirnseite, sondern auch die Ober- oder Unterseite des Paneels im Bereich seiner Randseiten bearbeitet wird. Es ist somit denkbar, dass die üblicherweise in Z-Richtung des rechtwinkligen Koordinatensystems weisende Drehachse des Werkzeugs auch in eine andere Richtung weist, beispielsweise in Y-Richtung. Handelt es sich bei dem Fräswerkzeug um einen Scheibenfräser, müsste dieser somit eine oszillierende Bewegung in Z-Richtung aufführen, um beispielsweise die Unterseite des Paneels zu bearbeiten. Die Drehachse des Fräswerkzeugs muss nicht zwingend mit der Z- oder Y-Achse zusammenfallen. Es ist denkbar, dass die Drehachse des Fräswerkzeugs auch in einem Winkel ungleich 90° zur Z- oder Y-Achse entsteht. Unabhängig von der Winkellage ist jedoch vorgesehen, dass eine oszillierende Bewegung in Zustellrichtung des Fräswerkzeugs gleichzeitig von einer oszillierenden Richtung in Transportrichtung (X-Richtung) des Paneels überlagert wird.
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Es versteht sich, dass je nach Lagerung des Fräswerkzeugs bzw. der Drehachse die Geschwindigkeit, mit welcher das Fräswerkzeug oszillierend in Zustellrichtung verlagert wird, variiert werden kann. Da eine oszillierende Bewegung z. B. in Y-Richtung durchgeführt wird, erfolgt die Bewegung in +Y- und –Y-Richtung, so dass es zumindest vor den Umkehrpunkten zu einem Abbremsen und nach dem Umkehren zu einem erneuten Beschleunigen auf der Bahnkurve des Fräswerkzeugs kommt. Diese oszillierende Bewegung wird von der Bewegung in X-Richtung überlagert. Die Bewegung in X-Richtung kann während der gesamten Bewegung in Y-Richtung oder auch nur während eines begrenzten Zeitraums der Bewegung in Y-Richtung erfolgen. Die Bewegung in X-Richtung erfolgt in +X- und –X-Richtung.
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Der resultierende Bewegungsverlauf kann durch eine Bewegungskurve des Drehpunktes beschrieben werden. Diese Bewegungskurve kann definiert werden durch eine oszillierende Bewegung eines ebenen Koppelgetriebes. Ein Koppelgetriebe ist insbesondere ein mehrgliedriges Drehgelenkgetriebe, insbesondere ein viergliedriges Getriebe.
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Alternativ zu Koppelgetrieben kann auch ein Kurvengetriebe zum Einsatz kommen, um die Bewegungskurve des Drehpunktes zu definieren. Bei dem Kurvengetriebe kann es sich insbesondere um ein Exzentergetriebe handeln.
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Die oszillierende Bewegung des Fräswerkzeugs in Y-Richtung, d. h. Zustellung des Werkzeugs, erfolgt mit einer Frequenz von wenigstens 1 Hz, insbesondere mit einer Frequenz von 1 bis 35 Hz, insbesondere 1 bis 20 Hz, insbesondere 3 bis 10 Hz. Mit diesem Verfahren soll insbesondere eine Nut zur Aufnahme einer lösbar eingliederbaren Feder hergestellt werden. Zu diesem Zweck kann in der Randseite des Paneels eine Nut mit mehreren bogenförmigen Taschen gefräst werden.
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Bei dem Werkstoff für die in die Nut einzusetzende Feder kann es sich um einen Werkstoff auf Holzbasis handeln, d. h. es kann ein Holzwerkstoff sein, der Holz oder Holzfasern enthält oder aus Holz hergestellt ist. Es kommen ebenso Metalle und Metalllegierungen in Frage, wie auch Verbundwerkstoffe. Der Einsatz von Bimetallen oder Mischkunststoffen ist ebenso möglich wie die Verwendung von Werkstoffen und Basis thermoplastischer oder duroplastischer Kunststoffe. Die Kopffeder kann auch aus einem faserverstärkten Kunststoff bestehen.
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Eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens umfasst Mittel, um ein Paneel in einer X-Y-Ebene linear in X-Richtung mit einer definierten Geschwindigkeit relativ zu einem Fräswerkzeug zu bewegen. Das Fräswerkzeug rotiert um seine Drehachse. Das Fräswerkzeug ist an einer Antriebseinheit angeordnet, welche während des Fräsens oszillierend in senkrechter Orientierung zur Drehachse des Fräswerkzeugs und in Richtung auf das Paneel verlagerbar ist. Ferner ist eine Getriebeanordnung vorgesehen, mit welcher das Fräswerkzeug eine zweite oszillierende Bewegung in X-Richtung des Paneels, d. h. in Transportrichtung des Paneels, ausführt. Auf diese Weise können im Bereich der Randseite, d. h. stirnseitig oder auch bei einer entsprechenden Orientierung der Drehachse und Gestaltung des Fräswerkzeugs, im Bereich der Unterseite oder der Oberseite des Paneels einzelne Nuten gefräst werden oder auch durchgehende Nuten mit mehreren bogenförmigen Taschen. Durchgehende Nuten bzw. bogenförmige Taschen ergeben sich immer dann, wenn das Fräswerkzeug während der kompletten Transportbewegung in X-Richtung mit dem Paneel in Eingriff steht.
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Erfindungsgemäß erfolgt der spanabhebende Eingriff nur zeitweise, so dass im Abstand zueinander angeordnete, bogenförmige Taschen ausgebildet werden, so dass in der Randseite des Paneels eine Nut mit mehreren bogenförmigen Taschen gefräst wird.
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Bei der Randseite kann es sich um eine Kopf- oder auch um eine Längsseite des Paneels handeln.
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Die Getriebeanordnung ist insbesondere ein Kurvengetriebe, vorzugsweise ein Exzentergetriebe, welches dafür sorgt, dass sich die Drehachse und somit das Fräswerkzeug oszillierend in X-Richtung und eine weitere, quer zur X-Richtung stehende Richtung verlagert.
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Ebenso gut kann die Getriebeanordnung als Kurbelschwinge ausgebildet sein, wobei die Drehachse ein Punkt auf der als Achskoppel dienenden Antriebseinheit ist.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels erläutert. In der nachfolgenden Figurenbeschreibung beziehen sich Begriffe wie oben, unten, links, rechts, vorne, hinten usw. ausschließlich auf die in den jeweiligen Figuren gewählte beispielhafte Darstellung und Position der Vorrichtung und deren Bestandteile. Diese Begriffe sind nicht einschränkend zu verstehen, d. h. in verschiedenen Arbeitsstellungen oder durch spiegelsymmetrische Auslegungen oder dergleichen können sich diese Bezüge ändern.
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Die Figur zeigt eine Prinzipskizze einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens. Die Vorrichtung 1 umfasst ein als Frässcheibe ausgebildetes Fräswerkzeug 2, das um eine Drehachse D rotiert. Das Fräswerkzeug 2 wird in nicht näher dargestellter Weise von einer Antriebseinheit 3 angetrieben, d. h. in Drehung versetzt. Es ist zu erkennen, dass das Fräswerkzeug 2 mit einem Teil seines Umfangbereichs in ein Paneel 4 fasst, um eine Nut 5 auszufräsen. Die Nut 5 umfasst mehrere bogenförmige Taschen 6, die aus einer Bewegung des Fräswerkzeugs 2 relativ zu der des Paneels 4 herrühren.
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Während des Fertigungsvorgangs wird das Paneel 4 in Richtung des Pfeils P mit einer definierten Vorschubgeschwindigkeit in +X-Richtung bewegt. Die Taschen 6 in der Nut 5 werden dadurch ausgebildet, dass die Antriebseinheit 3 einschließlich des Fräswerkzeugs 2 in +/–Y-Richtung oszilliert. Dies erfolgt dadurch, dass die Antriebseinheit 3 über einen Exzenter 7 gelagert ist. Die Exzenterachse E des Exzenters 7 ist außermittig angeordnet, so dass bei einer Drehung des Exzenters 7 die Antriebseinheit 3 aus der dargestellten Position sowohl in +/–Y-Richtung verlagert wird als auch in +/–X-Richtung. Zudem wird die Antriebseinheit 3, während der Exzenter 7 rotiert, über eine Koppelstange 8 geführt. Die Länge und der Anbindungspunkt der Koppelstange an der Antriebseinheit 3 bestimmt neben der Exzentrizität des Exzenters die genaue Bewegungsbahn der Drehachse D und somit die Kontur der Nut 5.
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Mit der Erfindung ist es möglich, sehr hohe Vorschubgeschwindigkeiten zu realisieren. Es können auf eine Breite von z. B. 200 mm insgesamt vier Taschen à 50 mm gefräst werden. Hierbei kann das Fräswerkzeug mehrere hundert Hübe pro Minute ausführen. Bei z. B. 750 Hüben/min ergibt das eine Vorschubgeschwindigkeit von 37,5 m/min. Die Vorschubgeschwindigkeit des Paneels kann bei der Erfindung unabhängig von der Drehzahl des Fräswerkzeugs gesteuert werden. Vorschubgeschwindigkeiten von 10–150 m/min sind bei gleichzeitig hoher Präzision möglich.
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Bekannte Transportsysteme besitzen Nocken, die z. B. im Abstand von 300 mm angeordnet sind. Bei Paneelbreiten von z. B. 200 mm verbleiben 100 mm bis zum nachfolgenden Paneel, das sich an einem solchen Nocken abstützt. Dieser Freiraum kann für Leerhübe der Vorrichtung genutzt werden, um die Transportgeschwindigkeit der Paneele auf die Bewegung des Fräswerkzeugs abzustimmen. Grundsätzlich ist eine Synchronisation der Bewegungen zwingend notwendig, wobei insbesondere Mittel zur Erfassung der Position der Nocken vorgesehen sind, so dass die Position der Nocken maßgeblich ist für die Bewegung des Fräswerkzeugs.
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In nicht näher dargestellter Weise kann die Vorrichtung, wie sie in der Zeichnung zu erkennen ist, um die X-Achse verschwenkt werden, so dass die Drehachse D und die Exzenterachse E in Y-Richtung weisen. Das Fräswerkzeug 2 folgt dann einer Bewegungsbahn, die in der X-Z-Ebene liegt. Andere Raumebenen sind möglich.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Vorrichtung
- 2
- Fräswerkzeug
- 3
- Antriebseinheit
- 4
- Paneel
- 5
- Nut
- 6
- Tasche
- 7
- Exzenter
- 8
- Koppelstange
- D
- Drehachse
- E
- Exzenterachse
- P
- Pfeil
