DE102010048907A1

DE102010048907A1 - Vorrichtung und Verfahren zur Bearbeitung von Kantenstreifen

Info

Publication number: DE102010048907A1
Application number: DE102010048907A
Authority: DE
Inventors: Dr. Knorr Wolfgang
Original assignee: Homag Holzbearbeitungssysteme GmbH
Current assignee: Homag GmbH
Priority date: 2010-10-08
Filing date: 2010-10-08
Publication date: 2012-04-12

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und Verfahren zur Bearbeitung von Kantenstreifen, wobei die Vorrichtung eine Ziehklingenvorrichtung (28) mit einem Ziehklingenwerkzeug (29) ist und wenigstens eine Werkzeugschneide (30) aufweist die spanabhebend an einem Kantenstreifen (3) in Eingriff ist. Die Ziehklingenvorrichtung (28) ist schräg an einem horizontal verschiebbaren horizontalen Führungsschlitten (11) mittels Verschraubungen (35) befestigt. Die vertikale und horizontale Position des Kantenstreifens (3) zur Positionierung der Ziehklingenvorrichtung (28) erfolgt mittels Führungsrollen (20, 21, 22) direkt am Kantenstreifen (3) und/oder am flächigen Werkstück (2). Die Ziehklingenvorrichtung (28) weist einen Ultraschallerzeuger (26), eine Sonotrode (27) und ein Ziehklingenwerkzeug (29) auf, wobei die Sonotrode (27) zwischen dem Ultraschallerzeuger (26) und dem Ziehklingenwerkzeug (29) angeordnet ist, wobei die Wirkrichtung des Ultraschallerzeugers (26) entlang der Mittenachse (31) verläuft und die Sonotrode (27) und das Ziehklingenwerkzeug (29) entlang dieser Mittenachse (31) angeordnet sind. Auf diese Art soll bei der Bearbeitung von Kantenstreifen (3) eine gewünschte Form und Oberfläche geschaffen werden, wobei die Entstehung von Weißbruch verhindert werden soll. Dies soll mit wenigen Teilen einfach und kostengünstig erzielt werden. Die Erfindung wird vorzugsweise bei der Bearbeitung von Kantenstreifen (3) von flächigen Werkstücken (2) angewandt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Bearbeitung von Kantenstreifen, mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 oder des Anspruchs 10. Die Erfindung betrifft außerdem eine mit einer derartigen Bearbeitungsvorrichtung bzw. Verfahren ausgestatteten Bearbeitungseinheit.
Es gibt Maschinen zum Bearbeiten von Kantenstreifen, bei denen ein Werkzeug, beispielsweise ein Werkzeugstahl, ein Fräser oder eine Ziehklinge zur Erzeugung einer Kantenform an einem Kantenstreifen verwendet wird. Derartige Bearbeitungen erfolgen immer dann, wenn beispielsweise bei der Herstellung von Platten aus Holzmaterialien deren Kanten durch Kantenstreifen eingefasst werden und die Kantenstreifen mit einem Radius oder einer Phase oder einer sonstigen umlaufenden Geometrie versehen werden sollen.
Häufig findet man solche Vorrichtungen als Nachbearbeitungsstationen einer im Durchlaufbetrieb oder im CNC-Betrieb arbeitenden Kantenleimmaschine zur Aufbringung der Kantenstreifen, in der zunächst die Kantenstreifen an der Schmalseite der plattenförmigen Werkstücke mittels eines Klebers angeleimt werden. In einem ersten Arbeitsschritt können beispielsweise überstehende Enden der Kantenstreifen gekappt werden, so dass in einem nachfolgenden Arbeitsschritt als Nachbearbeitungsstation der Übergang zwischen Brett und Kantenstreifen mit einer entsprechenden Geometrie und Oberfläche versehen wird.
Diese Nacharbeit erfolgt häufig in mehreren Schritten, wobei in einem ersten Schritt der Kantenstreifen die entsprechende Grundgeometrie erhält um in einem zweiten Schritt eine Feinbearbeitung der zuvor erzeugten Geometrie erfolgt. Diese Feinbearbeitung erfolgt beispielsweise durch eine Ziehklinge, die nochmals an den Kantenstreifen einen dünnen Span abnimmt. Bei dieser Feinbearbeitung bildet sich häufig ein sogenannter Weißbruch an den Schnittflächen der Kantenstreifen, der als störender Weiß- oder Grauschimmer an der Sichtseite des Kantenstreifens zu sehen ist. Gängige Verfahren zur Beseitigung des Weißbruchs bestehen beispielsweise durch nochmals nachträgliches Schleifen oder Polieren, wobei zumindest eine mattglänzende Oberfläche erzeugt wird, welche den optischen Eindruck des bearbeitenden Bereiches der Kantenstreifen nur unwesentlich beeinträchtigt.
Üblicherweise sind die Kantenstreifen aus einem Kunststoff gefertigt, insbesondere einem thermoplastischen Kunststoff der auf die Stirnseiten/Schmalseiten der plattenförmigen Werkstücke aufgebracht wird. Diese dienen häufig für den Möbelbau oder werden bei dem Ausbau in Gebäuden verwendet.
Aus der EP 1 323 508 A2 ist eine Vorrichtung zum Bearbeiten von Kantenstreifen bekannt, bei der Kantenstreifen, vorzugsweise aus einem thermoplastischen Werkstoff bestehend stirnseitig auf ein plattenförmiges Werkstück aufgebracht werden. Das plattenförmige Werkstück ist üblicherweise aus einem Holzwerkstoff gefertigt und wird überwiegend im Möbelbau verwendet.
Der Kantenstreifen wird in mehreren Arbeitsgängen an seinen Kanten einer gewünschten Form angepasst, wobei beispielsweise in einem ersten Bearbeitungsschritt ein Formfräser eine Kontur anfräst. In einem weiteren Arbeitsschritt wird mittels eines Ziehklingenwerkzeugs die an der Kante aufgebrachte Kontur von möglichen Frässpuren befreit. Der Übergang vom flächigen Werkstück auf den Kantenstreifen erfolgt übergangslos und ist so bei diesem zweiten Bearbeitungsschritt gestaltet, dass keine durch den Schnitt hervorgerufenen möglichen Farbveränderungen oder feine Späne, sogenannter Weißbruch entsteht, bzw. zu erkennen sind. Hierbei ist die Ziehklinge im Schneidenbereich in zwei Bereiche ausgebildet, wobei ein Bereich der Schneide von der Oberseite der Ziehklinge beabstandet angeordnet ist. Der zur Oberseite der Ziehklinge weisende Schneidenbereich kann zur Oberfläche der Ziehklinge in unterschiedlichen Winkeln ausgebildet sein. Auch ist eine beliebige Gestaltung der Schneide selber möglich, so dass beispielsweise auch unterschiedliche Geometrien aneinander gereiht werden können.
In der DE 92 06 470 U1 wird eine Vorrichtung zur Nachbearbeitung von spangebenden bearbeitenden Kantenstreifen unter Schutz gestellt, bei der der Kantenstreifen in einem ersten Arbeitsschritt durch ein spangebendes Verfahren eine Grundgeometrie erhält. Als spangebendes Verfahren werden beispielsweise Schleifen oder Fräsen angewendet. Zur Glättung der Oberfläche und zur Vermeidung eines möglichen Weißbruches ist in diesem Fall im Bereich des Kantenstreifens eine verstellbare Vorrichtung mit einem Halter vorgesehen, aus dem eine oder mehrere Nippel hervorragen und mit ihren Enden auf einem Bereich des Kantenstreifens zeigen. Der Endbereich des Nippels weist einen Wälzkörper auf, der von seiner Oberflächengeometrie so gestaltet ist, dass dieser unter Druck über den Kantenstreifen geführt wird und dabei außer einer Materialverdichtung des Kantenstreifens eine Glättung der Oberfläche erzeugt. Selbstverständlich können mehrere derartige Nippel so angeordnet sein, dass die Spuren der Wälzkörper auf dem Kantenstreifen eine geschlossene Oberfläche erzeugen. Um hierbei eine gleichmäßige und saubere Oberfläche zu erzeugen sind die Wälzkörper innerhalb der Nippel in einem Gleitkörper aufgenommen und gelagert, wobei der Gleitkörper über eine Feder in Richtung des Wälzkörpers gedrückt wird. Der Nippel ist in seiner Längsachse in Richtung des Kantenstreifens verschiebbar einzustellen, so dass durch die Feder innerhalb des Nippels der Gleitkörper und der Wälzkörper in einem gleichbleibenden Anpressdruck auf den Kantenstreifen gedrückt werden.
In der DE 90 15 079 U1 ist eine Vorrichtung zur Bearbeitung von Kantenstreifen mittels einer Ziehklinge beschrieben, bei der die Ziehklinge eine Schneide aufweist und die Ziehklinge durch einen Heizkörper erwärmt werden kann. Durch die Erwärmung der Ziehklinge und der Schneide der Ziehklinge soll die Entstehung eines Weißbruches verhindert werden, wobei auch hier die Ziehklinge zur Feinbearbeitung des Kantenstreifens vorgesehen ist. Mittels dieser vorgeheizten Ziehklinge ist es jedoch auch möglich, dass der Kantenstreifen in einem einzigen Arbeitsgang seine endgültige Form und Oberfläche erhält. Hierbei wird durch die beheizte Ziehklinge unmittelbar beim Schneidvorgang der Weißbruch verhindert beziehungsweise bei entstehendem Weißbruch zumindest umgehend angeschmolzen, um somit wieder in das Material des Kantenstreifens mit eingebunden zu werden. Die Oberfläche des Kantenstreifens kann hierbei im Bearbeitungsbereich in endgültigerer Qualität hergestellt werden, wobei die Schnitfflächen der Kantenstreifen den üblicherweise gewünschten Glanzeffekt aufzeigen. Die bei der Ziehklinge eingestellte Temperatur ist auf den Beginn des Fließbereichs des aus dem Kantenstreifen hergestellten Kunststoffes abgestimmt,
Aus der DE 88 14 470 U1 ist ein Ultraschallbearbeitungswerkzeug bekannt, dass eine Sonotrode aufweist, die mit ihrem ersten stirnseitigen Ende in einem Ultraschallwandler aufgenommen ist und mit ihrem zweiten stirnseitigen Ende eine Werkzeugkrone trägt. Die Sonotrode ist über eine spezielle Geometrie in einer Nabe aufgenommen, die als Übertragungs- und Aufnahmeglied dem Ultraschallwandler vorgeschaltet ist. Mittels dieser Nabe ist es möglich, bei Verschleiß die Sonotrode sehr schnell und einfach auszutauschen. Auch ermöglicht diese Art des Anschlusses, dass die Sonotrode, bei einem Austausch wiederholbar in eine gewünschte vorbestimmte Position gebracht wird. Die Werkzeugkrone selber dient als Aufnahme für ein Bearbeitungswerkzeug, dass die Form eines Meißels oder Schneidkörpers aufweisen kann. Die Sonotrode ist in vorliegender Ausführung als Hohlkörper ausgelegt, wobei durch die Sonotrode beispielsweise Kühlflüssigkeit geleitet werden kann. Selbstverständlich ist es denkbar, dass durch die Sonotrode auch Luft geblasen wird, wobei beispielsweise ein bevorzugtes Bearbeitungsverfahren ein Schleifverfahren sein kann.
Eine Vorrichtung zum Bearbeiten von Werkstücken mittels Ultraschall, sowie ein Verfahren zum Betreiben einer derartigen Vorrichtung ist der DE 10 2006 020 429 A1 zu entnehmen. Hierbei ist einem Ultraschallkonverter eine Sonotrode nachgeschaltet, die über ein Verbindungsteil mit einer Arbeitsfläche verbunden ist. Korrespondierend zu dieser Arbeitsfläche ist ein Gegenwerkzeug vorgesehen, dass zumindest bereichsweise mit der Arbeitsfläche der Sonotrode verbundenen Werkzeugen in Kontakt steht. Dieses Gegenwerkzeug weist ebenfalls eine Arbeitsfläche auf, die allerdings auch als Schneide ausgebildet sein kann. Über einen seitlich angebrachten Schlitten kann das gesamte Ultraschallschwinggebilde (ohne Gegenwerkzeug) in Richtung des Gegenwerkzeugs verfahren werden, wobei dass Gegenwerkzeug mittels eines Kraftspeichers in Form einer Feder in Richtung der Ultraschallsonotrode beaufschlagt wird. Über den Schlitten kann ein entsprechend des zu bearbeitenden Werkstücks notwendiger Raum zwischen der Sonotrode und deren Arbeitsfläche zum Gegenwerkzeug eingestellt werden.
Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, die Bearbeitung eines Kantenstreifens so zu gestalten, dass dieser eine gewünschte Form und Oberfläche erhält und dabei das Entstehen eines Weißbruches verhindert wird. Dies soll mit wenigen Teilen einfach und kostengünstig erzielt werden.
Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, dass bei der Bearbeitung von Kantenstreifen und zur Vermeidung von Weißbruch das bearbeitende Werkzeug, vorzugsweise eine Ziehklinge, einen unterbrochenen Span entlang des Kantenstreifens erzeugt, wobei der unterbrochene Span beispielsweise durch eine häufige Wiederholung des beim Schneidevorgang in das Werkstück eintauchende Werkzeug mit anschließendem Herausfahren des Werkzeugs erfolgt.
Hierbei wird die Ziehklinge in der Regel für einen sogenannten Feinschnitt eingesetzt, nachdem in einem vorhergehenden Bearbeitungsgang die wesentliche Kontur (Grundkontur) des Kantenstreifens mittels Fräsen vorgeformt wurde. Selbstverständlich ist auch möglich, dass mit der Ziehklinge die fertige Kontur des Kantenstreifens in wenigstens einem Arbeitsschritt fertig bearbeitet werden kann. Zur Reduzierung der Bearbeitungszeiten, sowie der Bearbeitungsvorgänge können beide Arbeitsschritte die Vorprofilierung, sowie das Feinschneiden in einem Arbeitsschritt durchgeführt werden. Hierbei fräst ein Fräser die Kontur vor, wobei unmittelbar auf den Fräser folgend die Ziehklinge den Feinschnitt durchführt.
Die Kantenstreifen sind üblicherweise aus einem thermoplastischen Kunststoff gefertigt, vorzugsweise aus einem Polypropylen, wobei dieser Kunststoff bei der Feinbearbeitung durch die Ziehklinge zu einem sogenannten Weißbruch neigt. Selbstverständlich können die Kantenstreifen außer aus Kunststoff auch aus Leichtmetall, Schäumen, Hölzern oder Compoundmaterialen bestehen. Weiter werden diese Materialien auch bei den plattenförmigen Werkstücken verwendet, so dass die unterschiedlichsten Kombinationen/Werkstoffpaarungen denkbar sind.
Unter Weißbruch wird in Fachkreisen verstanden, dass sich in der Oberfläche des mit der Ziehklinge bearbeiteten Kantenstreifens Mikrorisse bilden, die durch die Spanablösung während des Ziehklingenschneidevorgangs erzeugt werden. Dieser Weißbruch zeigt sich in einer weißen beziehungsweise grau gefärbten Schnittfläche, die wie eine mehlige/puderige Oberfläche wirkt. Die bisherigen Möglichkeiten diesen Weißbruch zu beseitigen bestanden darin, dass erneut in einem weiteren Arbeitsschritt mittels zusätzlichen Werkzeugen eine Glättung dieser Oberfläche erfolgt, wobei diese zusätzlichen Werkzeuge vorzugsweise einen glättenden Druck auf die Oberfläche des Kantenstreifens ausüben. Auch konnte hierbei alleine oder in Kombination dieser Druckvorgänge mit Heißluft gearbeitet werden, die den Weißbruch aufgeschmolzen und diesen mit dem Kantenstreifen wieder verbunden hat.
Bei der erfindungsgemäßen Bearbeitung des Kantenstreifens wird die Ziehklinge zur Vermeidung dieses zuvor beschriebenen Weißbruches mittels eines Ultraschallerzeugers ständig in Schneideingriff und wieder aus diesem Schneideingriff heraus gebracht. Dieser hochfrequente unterbrochene Schnitt führt dazu, dass mittels der Ziehklinge die Kontur mit ihrer Oberfläche spanabhebend fertig bearbeitet wird, ohne dass ein Weißbruch entsteht. Ein zusätzlicher Effekt dieses Ultraschallschneidevorgangs der Ziehklinge ist darin zu sehen, dass durch das ständige Auf und Ab der Schneidengeometrie im Kontaktbereich mit dem Kantenstreifen partiell eine geringe Verdichtung der Oberfläche des Kantenstreifens und somit eine Glättung der Oberfläche erfolgt.
Die Kantenstreifen werden als Randeinfassung von flächigen Werkstücken, beispielsweise Holzplatten verwendet, wobei diese in einer Aufspannvorrichtung an der Ziehklinge vorbeibewegt werden. Die Ziehklinge ist hierbei das Werkzeug einer Bearbeitungsvorrichtung zur Bearbeitung von Kantenstreifen, die vorzugsweise aus einem stabilen Gussgestell besteht. Über vertikale und horizontale Führungseinheiten wird beispielsweise ein horizontaler Führungsschlitten in horizontaler und vertikaler Richtung verstellt. An der dem plattenförmigen Werkstück zugewandten Seite des horizontalen Schlittens ist die Ziehklingenvorrichtung mit dem Ultraschallerzeuger unter einem für die Bearbeitung günstigen Winkel angebracht.
Da der Schneidvorgang dadurch erfolgt, dass das plattenförmige Werkstück am Werkzeug vorbeigeführt wird, ist es notwendig, dass die Ziehklingenvorrichtung entsprechend dem plattenförmigen Werkstück eingestellt und nachgeführt werden kann. Hierzu weist die Bearbeitungsvorrichtung zur Bearbeitung der Kantenstreifen eine obere vertikale Führungsrolle, sowie eine untere vertikale Führungsrolle auf, die beide dazu dienen, im abwälzenden Kontakt mit dem plattenförmigen Werkstück dieses in vertikaler Richtung zu sensieren um somit Veränderungen, beziehungsweise Abweichungen in vertikaler Richtung zu erkennen, um die horizontalen Führungsschlitten mit den Ziehklingenvorrichtungen entsprechend nachsteuern zu können. Die Nachsteuerung hierzu erfolgt dadurch, dass mittels der vertikalen Führung der den horizontalen Führungsschlitten aufnehmende obere Führungsschlitten verstellt wird. In gleicher Arbeitsweise wird die horizontale Positionierung des plattenförmigen Werkstücks zur Ziehklingenvorrichtung mittels einer horizontalen Führungsrolle, die mit dem horizontalen Führungsschlitten und somit mit der Ziehklingenvorrichtung in Verbindung steht sensiert. Auch hier werden Abweichungen, insbesondere horizontale Abweichungen von der horizontalen Führungsrolle erkannt, welches eine Nachstellung beziehungsweise Nachführung des horizontalen Führungsschlittens zur Folge hat. Der horizontale Führungsschlitten ist über eine horizontale Führung die Bestandteil des oberen Führungsschlittens ist horizontal verschiebbar an diesem gelagert.
Die Führungsrollen erfüllen hierbei die Funktion von Tastrollen, welche die Führung des Werkzeugs direkt am Werkstück durchführen bzw. über geeignete Sensoren Stellglieder zur Ansteuerung der Führungsschlitten aktivieren.
Die Ziehklinge, welche im Kontaktbereich mit dem Kantenstreifen eine entsprechende Schneidengeometrie aufweist, ist mit einer Sonotrode verbunden, welche als Übertragungsglied dem Ultraschallerzeuger vorgeschaltet ist. Der Ultraschallerzeuger überträgt somit die hochfrequenten Schwingungen auf die Sonotrode, welche im Kontaktbereich mit dem Ziehklingenwerkzeug eine Aufnahmevorrichtung für das Ziehklingenwerkzeug aufweist. Der Ultraschallerzeuger weist ein Gehäuse auf, welches durch Verbindungsmittel an dem horizontalen Führungsschlitten befestigt ist.
Die zwischen dem Ultraschallerzeuger und dem Ziehklingenwerkzeug zwischengeschaltete Sonotrode stellt eine Masse dar, die auf die spezielle Eigenfrequenz der Ziehklinge und des zu bearbeitenden Werkstoffes beziehungsweise Kantenstreifens abgestimmt ist. Während des Bearbeitungsvorgangs wird die Sonotrode durch den Ultraschallerzeuger in Resonanz versetzt, womit die Sonotrode somit als wesentlicher Bestandteil der Ultraschallvorrichtung zu verstehen ist. Die Ultraschallerzeugung selber erfolgt im Ultraschallerzeuger der beispielsweise mittels eines elektrisch betriebenen Piezoaktors erfolgt. Bei einem derartigen Bearbeitungsverfahren ist es besonders wichtig, dass eine genaue Abstimmung zwischen dem Ultraschallerzeuger, der Sonotrode und dem Ziehklingenwerkzeug erfolgt. Insbesondere ist dies dann von großer Wichtigkeit, wenn das Ziehklingenwerkzeug beispielsweise aus mehreren einzelnen zusammengefügten Profilen zur Erzeugung einer Kontur der Kantenstreifen besteht.
Wie bereits erwähnt, sind Ultraschallerzeuger, Sonotrode und Ziehklingenwerkzeug vorzugsweise hintereinander in einer Reihe angeordnet, wobei eine gedachte Mittelachse, welche durch den Ultraschallerzeuger und Sonotrode verläuft, die Hauptbearbeitungsrichtung dieses Ziehklingenwerkzeuges darstellt. Die vom Ultraschallerzeuger entstehenden Schwingungen werden somit longitutional entlang dieser Mittelachse erzeugt, wobei die zur Anwendung kommenden Frequenzen zwischen 16 und 100 KHz, vorzugsweise 35 KHz liegen können. Die in dieser longitutionalen Schwingungsrichtung entstehenden Amplituden führen dazu, dass die Ziehklinge entsprechend der eingestellten Resonanzfrequenz einen unterbrochenen Schnitt am Kantenstreifen erzeugt, wobei die Amplitude der Ziehklinge zwischen 5 und 50 μm, vorzugsweise 25 μm beträgt. Selbstverständlich ist es möglich, dass anstelle einer longitutionalen Ausbreitung der Schwingungen auch eine Drehschwingung des Werkzeugs beziehungsweise der Sonotrode möglich ist, wobei Drehschwingungen derartiger Bearbeitungswerkzeuge vorzugsweise bei speziellen Geometrien der Kontur des Kantenstreifens zum Einsatz kommen können. Auch ist es möglich, dass zwischen der longitutionalen Schwingungsrichtung die Rotationsschwingungen überlagert werden, so dass eine kombinierte Schwingungsform aus longitutionalen Schwingungen und Rotationsschwingungen entsteht.
Selbstverständlich ist es auch möglich, dass der Ultraschallerzeuger, die Sonotrode und das Ziehklingenwerkzeug beliebig zueinander angeordnet sein können. Der Ultraschallerzeuger, die Sonotrode und das Ziehklingenwerkzeug sind vorzugsweise als einzelen Bauteile/Baugruppen ausgeführt, wobei aber auch die Sonotrode mit dem Ultraschallerzeuger einstückig verbunden sein kann. Auch ist es denkbar, dass die Sonotrode und das Ziehklingenwerkzeug einstückig ausgeführt sind.
Weiter ist es möglich, dass im Kontaktbereich zwischen der Ziehklinge und dem Kantenstreifen Luft auf den Bearbeitungsraum zur Entfernung von Spänen und zur Kühlung der Ziehklinge beziehungsweise der bearbeiteten Oberfläche des Kantenstreifens aufgeblasen werden kann. Da sowohl der Ultraschallerzeuger sowie auch die Sonotrode und die Ziehklinge während der Bearbeitung im Ultraschallbearbeitungsverfahren erhebliche Wärme erzeugen können, ist es denkbar, dass durch eine Verbindungsöffnung, welche durch den Ultraschallerzeuger, die Sonotrode und das Ziehklingenwerkzeug verläuft eine Kühlung der gesamten Einheit bewirkt werden kann. Selbstverständlich sind auch einzelne getrennte Kühlsysteme oder Kühlvorrichtungen, sowohl an der Sonotrode, wie auch an dem Ultraschallerzeuger oder dem Ziehklingenwerkzeug denkbar. Bei der zuvor beschriebenen Ausführung ist es möglich, dass die Luft mittels eines Gebläses oder einer Anschlussleitung in den Ultraschallerzeuger beziehungsweise die Sonotrode mit dem Ziehklingenwerkzeug eingeblasen wird. Auch lässt sich eine Kombination zwischen einer Kühlvorrichtung und dem Gehäuse denken, welches sowohl eine Kühlung der Sonotrode wie auch des Ultraschallerzeugers bewirkt. Eine weitere Variante besteht darin, dass ein kombiniertes Kühlsystem aus Luft und/oder einem anderen Kühlmedium auf das entsprechende Bauteil (Ultraschallerzeuger, Sonotrode, Ziehklingenwerkzeug) abgestimmt verwendet werden kann.
Bei der Bearbeitung von Kantenstreifen ist das flächige Werkstück in der Regel fest auf einer Transport- insbesondere einer Vorschubeinrichtung aufgespannt und wird entlang des Ziehklingenwerkzeuges verfahren. Hierbei besteht die Möglichkeit, zur genauen und präzisen Abstimmung des Ultraschallbearbeitungsvorganges die Masse des Werkstückes und oder des Werkzeuges durch eine zusätzliche Vorrichtung oder einer zusätzlichen Masse zu verändern, wobei auch die Möglichkeit besteht, durch einen Schwingungsgenerator gegengerichtete Schwingungen des flächigen Werkstückes und somit des Kantenstreifens zu erzeugen. Dies könnte bei der Bearbeitung in einer nichtlinearen Zerspanungsrichtung, also von gebogenen, geschweiften oder sonstig gekrümmten Kantenstreifen von Vorteil sein. Das selbe Verfahren mit dem entsprechenden Ziehklingenwerkzeug und dem Ultraschallerzeuger mit Sonotrode ist auch bei der Profilgestaltung von Panelen, Parkettteilen oder Profilschlüssen anwendbar, ebenso ist ein möglicher Einsatz auch bei keramischen oder glasartigen Werkstoffen und deren Werkstücke denkbar.
Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Bauteile beziehen.
Es zeigen, jeweils schematisch,
1 eine perspektivische Ansicht auf eine Bearbeitungsvorrichtung zur Bearbeitung von Kantenstreifen mit Ziehklinge und Ultraschallerzeuger,
2 eine Vorderansicht auf die Bearbeitungsvorrichtung zur Bearbeitung von Kantenstreifen mit Ziehklinge in Arbeitsposition.
1 zeigt eine perspektivische Ansicht auf eine Bearbeitungsvorrichtung 1 zum Bearbeiten von Kantenstreifen 3, die im Wesentlichen aus einem Gestell 5, einem Gegenlager 6, sowie vertikalen und horizontalen Führungen 7, 10 und Führungsschlitten 8, 9, 11 aufgebaut ist. Hierbei ist das Gestell 5 in L-förmiger Ständerbauweise ausgeführt. Das obere Ende des Gestells 5 wird durch ein Gegenlager 6 komplettiert, wobei ein C-förmiges Gestell entsteht, welches im offenen C-Bereich zwei vertikale Führungen 7 aufweist. Beide vertikale Führungen 7 sind sowohl im unteren Bereich des Gestells 5 und im Gegenlager 6 aufgenommen. Entlang den vertikalen Führungen 7 sind ein oberer Führungsschlitten 8, wie ein unterer Führungsschlitten 9 verschiebbar entlang der vertikalen Führungen 7 in der Bearbeitungsvorrichtung 1 eingebaut. Beide Führungsschlitten 8, 9 können gemeinsam oder gegeneinander entlang der vertikalen Führungen verschoben werden. Diese Verschiebung erfolgt vorzugsweise über einen Antrieb, der es ermöglicht, dass beide Führungsschlitten 8, 9 sehr präzise in ihrer Position verschoben beziehungsweise positioniert werden können.
Auf der dem Betrachter zugewandten Seite sind an dem oberen Führungsschlitten 8 horizontale Führungen 10 angebracht, die zur Führung und Aufnahme eines horizontalen Führungsschlittens 11 dienen. Der horizontale Führungsschlitten 11 kann entlang dieser horizontalen Führungen 10 verschoben werden. Der horizontale Führungsschlitten 11 ist an seiner einem flächigen Werkstück 2 zugewandten Ende mit einem Halter 12 versehen, bei dem wiederum an einer Längsseite des Halters 12 eine obere vertikale Führungsrolle 20 drehbar gelagert ist. Analog zu dieser vertikalen Führungsrolle 20 ist an dem unteren Führungsschlitten 9 eine horizontale Führung 13 mit einem Ausleger 14 angebracht, an dessen Ende ein Halter 15 befestigt ist. Wie auch beim Halter 12 ist am Halter 15 eine untere vertikale Führungsrolle 21 drehbar gelagert.
Beide Führungsrollen 20, 21 stehen im Kontakt mit einem flächigen Werkstück 2, das entlang der Vorschubsvorrichtung 4 bewegt werden kann. Die Führungsrollen 20, 21 dienen dazu, dass bei Abweichungen des flächigen Werkstücks 2 diese über die Führungsrollen 20, 21 erkannt werden und somit im Fall der oberen vertikalen Führungsrolle 20 der horizontale Führungsschlitten 11 mit dem oberen Führungsschlitten 8 entsprechend der Abweichung verschoben werden kann. Analog zu dieser Verschiebemöglichkeit arbeitet die untere vertikale Führungsrolle 21, welche bei Abweichungen des flächigen Werkstücks 2 den unteren Führungsschlitten 9 entsprechend verstellt, bzw. eine entsprechende Verstellung des oberen Führungsschlitten 8 oder des horizontalen Führungsschlitten 11 bewirkt. Diese Verstellung kann alleine durch den mechanischen Kontakt des flächigen Werkstücks 2 mit den Führungsrollen 20, 21 erfolgen, wobei es selbstverständlich auch möglich ist, dass die von den Führungsrollen 20, 21 sensierten Unebenheiten eine motorische Verstellung sowohl des oberen Führungsschlittens 8 wie auch des unteren Führungsschlittens 9 bewirken kann.
Über die beiden Führungsrollen 20, 21 wird die vertikale Positionierung des Ziehklingenwerkzeuges 29 zum flächigen Werkstück 2 bewirkt. Eine horizontale Positionierung und Verstellung der Ziehklingenvorrichtung 28 erfolgt in gleicher Weise wie die vertikale Verstellung und Sensierung mittels einer horizontalen Führungsrolle 22. Die horizontale Führungsrolle 22 ist an einem Halter 23 drehbar gelagert, wobei der Halter 23 an der unteren Längsseite des horizontalen Führungsschlittens 11 befestigt ist. Über die horizontale Führungsrolle 22 wird der horizontale Führungsschlitten 11 entsprechend dem Kontakt zum Kantenstreifen 3 des flächigen Werkstückes 2 positioniert. Auch hier kann die Verstellung des horizontalen Führungsschlittens 11 sowohl rein mechanisch über die horizontale Führungsrolle 22 oder motorisch erfolgen.
An dem dem flächigen Werkstück 2 zugewandten Ende des horizontalen Führungsschlittens 11 ist dieser mit einer schrägen Aufnahmefläche 24 versehen, auf der ein Gehäuse 25 befestigt ist. Die Befestigung zwischen dem Gehäuse 25 und der schrägen Aufnahmefläche 24 erfolgt vorzugsweise mittels einer Verschraubung 35. Das Gehäuse 25 weist entlang seiner Längsachse gegenüber liegend dem Ziehklingenwerkzeug 29 einen Ultraschallerzeuger 26 auf, der zumindest teilweise in das Gehäuse 25 hineinragt. In Richtung des Ziehklingenwerkzeuges 29 ist der Ultraschallerzeuger 26 mit einer Sonotrode 27 gekoppelt, die als Resonanzmasse für die Ultraschallerzeugung insbesondere zur Abstimmung der gesamten Ziehklingenvorrichtung 28 dient.
Das Ziehklingenwerkzeug 29 ist über eine hier nicht abgebildete Aufnahmevorrichtung in der Sonotrode 27 aufgenommen und befestigt. Diese Aufnahme ist so gestaltet, dass ein schnelles Wechseln des Ziehklingenwerkzeuges 29 bei dessen möglichem Verschleiß einfach und schnell erfolgen kann.
In Richtung der Mittenachse 31 erfolgt die Ultraschallbewegung, so dass die Werkzeugschneide 30 des Ziehklingenwerkzeugs 29 entsprechend der eingestellten Frequenz des Ultraschallerzeugers 26 mit der Sonotrode 27 zu einem stetigen Abheben und Senken des Ziehklingenwerkzeugs 29 im Mikrometerbereich erfolgt. Während dieses Vorganges wird das flächige Werkstück 2 entsprechend der Vorschubrichtung 4 an der Werkstückschneide 30 vorbeigeführt, so dass im Bereich des Kantenstreifens 3 eine spangebende Bearbeitung des Kantenstreifens 3 erfolgen kann.
Eine Vorderansicht der Bearbeitungsvorrichtung 1 wird zum Bearbeiten von Kantenstreifen 3 mittels eines Ziehklingenwerkzeugs 29 ist in 2 dargestellt. In dieser Abbildung wird deutlich, wie die Funktion der vertikalen Führungsrollen 20, 21 und der horizontalen Führungsrolle 22 erfolgt. Alle diese Führungsrollen 20, 21, 22 sind ständig im Kontakt mit dem flächigen Werkstück 2. Unebenheiten beziehungsweise Abweichungen des flächigen Werkstücks 2 werden somit direkt über die Führungsrollen 20, 21, 22 auf die Führungsschlitten 8, 9, 11 übertragen. Eine aktive Verstellung der gesamten Ziehklingenvorrichtung 28 als solche ist nicht vorgesehen, da deren Beweglichkeit durch die vertikale Verschiebbarkeit des oberen Führungsschlittens 8 und der horizontalen Verschiebbarkeit des horizontalen Führungsschlittens 11 gegeben ist. Auch ist es sinnvoll, die Ziehklingenvorrichtung 28 fest mit dem horizontalen Führungsschlitten 11 zu verbinden, da die Amplitude in Richtung der Mittelachse 31 des Ultraschallerzeugers 26 nur im Mikrometerbereich arbeitet. Eine direkte Verstellung der Ziehklingenvorrichtung 28 würde daher erhebliche Toleranzprobleme nach sich ziehen.
Die Aufnahmevorrichtung zur linearen Verschiebung des flächigen Werkstücks 2 ist weder in 1 noch in 2 abgebildet. Ebenso ist in diesen Figuren nicht abgebildet, dass Gebläse- und Kühlvorrichtung im oder an dem Ziehklingenwerkzeug 29, der Sonotrode 27 und des Ultraschallerzeugers 26 angebracht sein können. Die Sonotrode 27 ist eine zusätzliche Masse die im Betrieb des Ultraschallerzeugers 26 in Resonanz versetzt wird und somit in Abstimmung der Masse und der Form des Ziehklingenwerkzeuges 29 angepasst sein muss. Bei unterschiedlichen Ziehklingenwerkzeugen 29 kann es notwendig sein, dass auch die Sonotrode 27 ausgetauscht werden muss. Durch die vertikale Verstellbarkeit des oberen und unteren Führungsschlittens 8, 9 sowie der horizontalen Verstellbarkeit des horizontalen Führungsschlittens 11 können flächige Werkstücke 2 mit unterschiedlichsten Abmessungen bearbeitet werden. Ebenso ist es möglich, dass das Ziehklingenwerkzeug 29 eine spezielle Geometrie im Bereich der Werkzeugschneide 30 aufweist, so dass außer Kantenstreifen 3 von flächigen Werkstücken 2 auch besondere Profile, wie beispielsweise Hinterschnitte bei Verbindungssystemen von Panelen und Parketten hergestellt werden können. Auch ist durch die Verschraubung 35 ein schnelles Austauschen der gesamten Ziehklingenvorrichtung 28 mit Ultraschallerzeuger 26, Sonotrode 27 und Ziehklingenwerkzeug 29 möglich. Dies ist dadurch von Vorteil, dass der Ultraschallerzeuger 26 ein elektrisch betriebener Piezogeber ist und somit nur ein elektrischer Leitungsanschluss abgetrennt werden muss.
Selbstverständlich ist es möglich, dass beispielsweise zur Bearbeitung eines Kantenstreifens 3 oder zur direkten Bearbeitung von flächigen Werkstücken 2 oder sonstigen Werkstücken mehrere derartige Ziehklingenvorrichtungen 28 auf einem horizontalen Führungsschlitten 11 vorgesehen sein können. Auch ist es denkbar, dass analog zum horizontalen Führungsschlitten 11 der am oberen Führungsschlitten 8 verschiebbar aufgenommen ist, ein derartiger weiterer horizontaler Führungsschlitten um unteren Führungsschlitten 9 über entsprechende horizontale Führungen angebaut sein kann. In diesem Fall kann das flächige Werkstück 2 von oben und von unten im Bereich des Kantenstreifens 3 bearbeitet werden.
Bezugszeichenliste

1: Bearbeitungsvorrichtung, Maschine zum Bearbeiten von Kantenstreifen
2: flächiges Werkstück
3: Kantenstreifen
4: Vorschubrichtung
5: Gestell
6: Gegenlager
7: vertikale Führung
8: oberer Führungsschlitten
9: unterer Führungsschlitten
10: horizontale Führung
11: horizontaler Führungsschlitten
12: Halter
13: horizontale Führung (für Ausleger)
14: Ausleger
15: Halter
20: obere Führungsrolle, obere vertikale Führungsrolle
21: untere Führungsrolle, untere vertikale Führungsrolle
22: horizontale Führungsrolle
23: Halter
24: schräge Aufnahmefläche
25: Gehäuse
26: Ultraschallerzeuger
27: Sonotrode
28: Ziehklingenvorrichtung
29: Werkzeug, Ziehklingenwerkzeug
30: Werkzeugschneide
31: Mittenachse
35: Verschraubung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

EP 1323508 A2 [0006]
DE 9206470 U1 [0008]
DE 9015079 U1 [0009]
DE 8814470 U1 [0010]
DE 102006020429 A1 [0011]

Claims

Vorrichtung zum Bearbeiten von Kantenstreifen (3), – wobei die Vorrichtung eine Ziehklingenvorrichtung (28) mit einem Ziehklingenwerkzeug (29) ist, – das Ziehklingenwerkzeug (29) wenigstens eine Werkzeugschneide (30) aufweist und die Werkzeugschneide (30) spanabhebend an einem Kantenstreifen (3) in Eingriff ist, – der horizontale Führungsschlitten (11) horizontal zu einem oberen Führungsschlitten (8) verschiebbar ist, – die vertikale und horizontale Position des Kantenstreifens (3) zur Positionierung der Ziehklingenvorrichtung (29) mittels Führungsrollen (20, 21, 22) direkt am Kantenstreifen (3) und/oder am flächigen Werkstück (2) ermittelt wird, – über die Führungsrollen (20, 21, 22) zumindest indirekt eine Verstellung der Ziehklingenvorrichtung (29) erfolgt, dadurch gekennzeichnet, – dass die Ziehklingenvorrichtung (28) einen Ultraschallerzeuger (26), eine Sonotrode (27) und ein Ziehklingenwerkzeug (29) aufweist und die Sonotrode (27) vorzugsweise zwischen dem Ultraschallerzeuger (26) und dem Ziehklingenwerkzeug (29) angeordnet ist.
Vorrichtung zum Bearbeiten von Kantenstreifen (3) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ultraschallerzeuger (26) ein elektrisch angetriebener Piezoaktor ist.
Vorrichtung zum Bearbeiten von Kantenstreifen (3) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Ultraschallerzeuger (26) zumindest teilweise in einem Gehäuse (25) aufgenommen ist.
Vorrichtung zum Bearbeiten von Kantenstreifen (3) nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Masse der Sonotrode (27) so auf den Ultraschallerzeuger (26) und das Ziehklingenwerkzeug (29) abgestimmt ist, das die Sonotrode (27) im Bearbeitungszustand des Ziehklingenwerkzeugs (29) eine Resonanz aufweist.
Vorrichtung zum Bearbeiten von Kantenstreifen (3) nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sonotrode (27) über eine Aufnahmevorrichtung austauschbar mit dem Ultraschallerzeuger (26) verbunden ist.
Vorrichtung zum Bearbeiten von Kantenstreifen (3) nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ziehklingenwerkzeug (30) über eine Aufnahmevorrichtung austauschbar mit der Sonotrode (27) verbunden ist.
Vorrichtung zum Bearbeiten von Kantenstreifen (3) nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wirkrichtung des Ultraschallerzeugers (26) entlang der Mittenachse (31) verläuft und die Sonotrode (27) und das Ziehklingenwerkzeug (29) entlang dieser Mittenachse (31) angeordnet sind.
Vorrichtung zum Bearbeiten von Kantenstreifen (3) nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (25) leicht austauschbar über Verschraubungen (35) am horizontalen Führungsschlitten (11) befestigt ist.
Vorrichtung zum Bearbeiten von Kantenstreifen (3) nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest der Ultraschallerzeuger (26) und die Sonotrode (17) eine durchgängige Ausnehmung zur Zuführung eines kühlenden Mediums aufweisen.
Vorrichtung zum Bearbeiten von Kantenstreifen (3) nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sonotrode (17) und das Ziehklingenwerkzeug (29) als ein Bauteil einstückig ausgeführt sind.
Vorrichtung zum Bearbeiten von Kantenstreifen (3) nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sonotrode (17) und der Ultraschallerzeuger (26) als ein Bauteil einstückig ausgeführt sind.
Vorrichtung zum Bearbeiten von Kantenstreifen (3) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ziehklingenvorrichtung (28) in Richtung der Mittenachse (31) verstellbar an dem horizontalen Führungsschlitten (11) gelagert ist.
Verfahren zum Bearbeiten von Kantenstreifen (3), – wobei eine Ziehklingenvorrichtung (28) mit einem Ziehklingenwerkzeug (29) zur Bearbeitung des Kantenstreifens (3) verwendet wird, – das Ziehklingenwerkzeug (29) wenigstens eine Werkzeugschneide (30) aufweist und die Werkzeugschneide (30) spanabhebend an einem Kantenstreifen (3) in Eingriff ist, – die Ziehklingenvorrichtung (28) an einem horizontal zu einem oberen Führungsschlitten (8) verschiebbaren horizontalen Führungsschlitten (11) mittels Verschraubungen (35) befestigt ist, – die vertikale und horizontale Position des Kantenstreifens (3) zur Positionierung der Ziehklingenvorrichtung (29) mittels Führungsrollen (20, 21, 22) direkt am Kantenstreifen (3) und/oder am flächigen Werkstück (2) ermittelt wird, – über die Führungsrollen (20, 21, 22) zumindest indirekt eine Verstellung der Ziehklingenvorrichtung (29) erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass während der spanbildenden Bearbeitung das Ziehklingenwerkzeug (29) mittels eines Ultraschallerzeugers (26) und einer Sonotrode (27) vorzugsweise in Richtung der Mittenachse (31) angeregt longitutionale schwingende Bewegungen ausführt.
Verfahren zum Bearbeiten von Kantenstreifen (3) nach Anspruch 13 dadurch gekennzeichnet, dass das Ziehklingenwerkzeug (29) mit seiner Werkzeugschneide (30) eine hochfrequente unterbrochene Spanbildung am Kantenstreifen (3) bewirkt.
Verfahren zum Bearbeiten von Kantenstreifen (3) nach einem der Ansprüche 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass der hochfrequente Schwingungsbereich zur Bearbeitung des Kantenstreifens (3) mindestens 16 KHz und höchstens 100 KHz beträgt.
Verfahren zum Bearbeiten von Kantenstreifen (3) nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Amplituden der hochfrequenten Schwingungen im Bereich zwischen 5 Mykrometer und 50 Mykrometer liegt.
Verfahren zum Bearbeiten von Kantenstreifen (3) nach einem der Ansprüche 1 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Bearbeitung des Kantenstreifens (3) mittels des Ziehklingenwerkzeugs (29) einem wenigstens ersten Bearbeitungsschritts nachgeordnete Feinbearbeitung ist.
Verfahren zum Bearbeiten von Kantenstreifen (3) nach einem der Ansprüche 13 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die relative Nachjustierung der Ziehklingenvorrichtung (28) direkt oder indirekt über die mit dem flächigen Werkstück (2) in Kontakt befindenden Führungsrollen (20, 21, 22) erfolgt.
Verfahren zum Bearbeiten von Kantenstreifen (3) nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die indirekte Nachjustierung der Ziehklingenvorrichtung (28) elektromotorisch, hydraulisch oder pneumatisch erfolgt.