DE102013219764A1

DE102013219764A1 - Werkzeugmaschine

Info

Publication number: DE102013219764A1
Application number: DE201310219764
Authority: DE
Inventors: Thomas Winkler; Helge Sprenger; Peter Schwenkel; David GAENZLE; Richard Schoenleber
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2013-09-30
Filing date: 2013-09-30
Publication date: 2015-04-02
Anticipated expiration: 2033-10-01
Also published as: FR3011196A1; CN104511657B; CN104511657A; US9486866B2; DE102013219764B4; US20150090086A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Werkzeugmaschine mit einem sägenden, zumindest teilweise flächigen Arbeitsmittel zur Erzeugung eines Sägeschnittes in einer Arbeitsrichtung, und zumindest einem Aktuator, wobei der zumindest eine Aktuator dazu vorgesehen ist, zumindest eine Schwingung im Arbeitsmittel zu erzeugen.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einer Werkzeugmaschine mit einem sägenden, zumindest teilweise flächigen Arbeitsmittel, zur Erzeugung eines Sägeschnittes in einer Arbeitsrichtung und einem Aktuator.
Aus der DE 10 2011 077 900 ist eine Werkzeugmaschine, insbesondere Hubsäge, mit einem sägenden, zumindest teilweise flächigen Arbeitsmittel, zur Erzeugung eines Sägeschnittes in einer Arbeitsrichtung bekannt. Dabei wird in einem Betriebsmodus das Arbeitsmittel, welches zumindest in einer Arbeitsmittelaufnahme einer Hubeinheit befestigt ist von einem Aktuator, nebst seiner primären Hub- und Pendelbewegung, oszillierend um seine Hubachse angetrieben und bewegt. Hierdurch vergrößert sich ein beim Sägen im Werkstück entstehender Sägespalt. Dadurch kann beispielsweise ein Verklemmen des Arbeitsmittels im Sägespalt verhindert werden. Zudem kann dadurch bevorzugt ein Sägeschnitt mit einem engen Radius, beispielsweise zu einem Aussägen eines Kreissegments, in einem Werkstück erzeugt werden.
Offenbarung der Erfindung
Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, dass der zumindest eine Aktuator dazu vorgesehen ist, zumindest eine Schwingung im Arbeitsmittel zu erzeugen. Unter „vorgesehen“ soll insbesondere speziell ausgelegt und/oder speziell ausgestattet verstanden werden. Darunter, dass ein Aktuator zur Erzeugung einer Schwingung vorgesehen ist, soll insbesondere verstanden werden, dass der Aktuator die Erzeugung der Schwingung in zumindest einem Anwendungs- und/oder Betriebszustand der Werkzeugmaschine bewirkt. Somit regt der Aktuator das sägende Arbeitsmittel in der Weise an, dass sich in einem Anwendungs- und/oder Betriebszustand in dem Arbeitsmittel eine Schwingung ausbildet. Vorzugsweise überlagert diese Schwingung die primär sägende Bewegung des Arbeitsmittels. Hierzu wirkt ein Aktuator auf das sägende Arbeitsmittel zumindest indirekt ein. Typischerweise ist der Aktuator an der Werkzeugmaschine oder dem Arbeitsmittel befestigt. Der Aktuator kann beispielsweise an einem Werkzeugmaschinengehäuse oder einer Fußplatte befestig und/oder abgestützt sein. Zudem kann der Aktuator auf eine Antriebseinheit oder einen Antriebskraftübertragungsmechanismus der Werkzeugmaschine zumindest indirekt wirken. Bevorzugt kann der Aktuator über eine Aufnahme und/oder Führung und/oder Antriebseinheit des Arbeitsmittels zumindest mittelbar auf das Arbeitsmittel wirken. Indem der Aktuator diese Aufnahme und/oder Führung und/oder Antriebseinheit anregt, regt er das Arbeitsmittel zu zumindest einer die primär sägende Bewegung überlagernden Schwingung und/oder überlagernden Schwingungsbewegung an.
Unter einem „sägenden“ Arbeitsmittel ist ein Werkzeug, vorzugsweise ein Sägeblatt oder Sägeband, insbesondere ein Hub- oder Kreissägeblatt oder ein Bandsägeblatt zu verstehen. Besonders bevorzugt handelt es sich um ein Stich- oder Säbelsägeblatt. Es ist jedoch auch vorstellbar, dass es sich bei dem sägenden Arbeitsmittel um eine Kette beispielsweise einer Kettensäge, oder ein weiteres, dem Fachmann als sinnvoll erscheinendes, sägendes Arbeitsmittel handelt. Vorzugsweise sind als sägendes Arbeitsmittel flächige Schneidwerkzeuge zu erachten. Unter flächigem Schneidwerkzeug soll ein Schneidwerkzeug verstanden werden, dass die drei Dimensionen Länge, Breite und Tiefe bzw. Wandstärke aufweist wobei die Tiefe bzw. Wandstärke gegenüber der Länge und Breite sehr viel geringer ist. Unter flächigem Schneidwerkzeug soll auch ein Schneidwerkzeug verstanden werden, das einen Durchmesser bzw. Radius und eine Tiefe bzw. Wandstärke aufweist, wobei die Tiefe bzw. Wandstärke gegenüber dem Durchmesser bzw. Radius sehr viel geringer ist. Sehr viel geringer soll hier einen Faktor zumindest größer als fünf, bevorzugt größer als zehn definieren.
Das Arbeitsmittel wird von zumindest einer Antriebseinheit, respektive einem Antriebsstrang angetrieben. Vorzugsweise umfasst der Antriebsstrang einen elektrischen Motor als Antriebseinheit und einen Antriebskraftübertragungsmechanismus, welcher wiederum zumindest mittelbar das Arbeitsmittel antreibt. Der elektrische Motor kann hierbei netz- oder batteriegespeist sein. Vorstellbar ist aber auch eine pneumatisch und/oder hydraulisch angetriebene Antriebseinheit. Der Antriebskraftübertragungsmechanismus ist bei einer Hubsäge typischerweise ein Getriebe und/oder eine Hubeinheit. Es ist jedoch auch vorstellbar, dass das Arbeitsmittel unmittelbar von der Antriebseinheit angetrieben wird. Von einer, zumindest mit der Antriebseinheit, bevorzugt mit dem Antriebskraftübertragungsmechanismus in Verbindung stehenden Arbeitsmittelarretiervorrichtung, kann das Arbeitsmittel typischerweise aufgenommen und angetrieben werden. Das Arbeitsmittel wird beispielsweise bei einer Stich-, Säbel, Kreis-, Band- oder Kettensäge, typischerweise zumindest translatorisch, oszillierend oder rotatorisch bewegt. Darüber hinaus kann beispielsweise bei einer Stich- oder Säbelsäge eine oszillierende Hubbewegung des Arbeitsmittels, von einer pendelnden Bewegung, typischerweise in eine Arbeitsrichtung pendelnd, überlagert werden. Die Pendelstärke ist typischerweise von einem Anwender einstellbar zu wählen und/oder kann von einer Werkzeugmaschinenautomatik gesteuert werden.
Unter einem „zumindest teilweise flächigen Arbeitsmittel“ soll typischerweise ein flaches, zumindest längliches oder kreisringförmiges Arbeitsmittel verstanden werden. Somit handelt es sich um ein Arbeitsmittel, das in den zwei Dimensionen Länge und Breite typischerweise einen deutlich größeren Wert einnimmt als in der dritten Dimension der Wandstärke bzw. Dicke oder Tiefe des Arbeitsmittels. Es kann sich bei dem Arbeitsmittel aber auch um eine sägende Kette handeln, welche auf einer schwertartigen Arbeitsmittelführung geführt wird. In diesem Fall ist die Gesamtheit aus sägender Kette und schwertartiger Arbeitsmittelführung als flächiges Arbeitsmittel zu erachten. Das Arbeitsmittel besteht im Regelfall aus Stahl oder einer Stahllegierung. Es kann beispielsweise aber auch aus einem Verbundwerkstoff, einer keramischen Verbindungen und/oder insbesondere an den sägenden Stellen auch beschichtet, gehärtet oder diamantartig bestückt ausgebildet sein. Das Arbeitsmittel kann einstückig oder mehrstückig aufgebaut sein. An einer in eine Arbeitsrichtung weisenden Seite und/oder am Umfang weist das Arbeitsmittel typischerweise meißelartige Schneiden oder Glieder auf. Diese Schneiden oder Glieder heben typischerweise während einer Spanungsbewegung Späne von einem Werkstück ab. Unter Spanungsbewegung ist die Kombination aus einer Vorschubbewegung und einer Schnittbewegung zu verstehen. Beispielsweise bildet bei einer Stichsäge ohne Betrachtung des Pendelhubs die Schnittbewegung das oszillierend auf und abgehende Werkzeug, und die Vorschubbewegung kann durch den Anwender als Bewegen der Werkzeugmaschine in eine Arbeitsrichtung erzeugt werden. In Arbeitsrichtung entsteht durch das sägende Arbeitsmittel im Werkstück dabei eine Trennfuge, dem „Sägeschnitt“ bzw. Sägespalt führt. Somit wird beim Sägen ein Sägeschnitt in Arbeitsrichtung im Werkstück erzeugt. Das Werkstück besteht bevorzugt aus einem Feststoff, besonders bevorzugt aus Kunststoff oder Metall und ganz besonders bevorzugt aus Holz, einem Holzfaserverbund- oder einem Holzfaserwerkstoff.
Zur Erzeugung zumindest einer Schwingung im Arbeitsmittel ist erfindungsgemäß ein Aktuator vorgesehen. Unter „Erzeugung“ ist hierbei eine gezielte, im Regelfall periodische, Anregung des Arbeitsmittel zu verstehen. Die periodische Anregung erfolgt typischerweise mit zumindest einer Eigenschwingungsfrequenz des jeweiligen Arbeitsmittels. Die Anregung ist bevorzugt in Ihrer Stärke einstellbar. Demnach führt die Anregung bevorzugt zu einer „gezielten“ Schwingung im Arbeitsmittel. Gezielt deshalb, weil davon auszugehen ist, dass durch die sägende Bearbeitung selbst ebenfalls Schwingungen im Arbeitsmittel entstehen. Diese weisen aber im Gegensatz zu den gezielt angeregten Schwingungen ungezielten oder spontanen Charakter auf. Durch eine gezielte Anregung der Schwingung mittels Aktuator kann überdies gegen eine schwingungsdämpfende Wirkung des zu sägenden Werkstücks auf das Arbeitsmittel die gewünschte Schwingung aufrechterhalten werden. Somit kann mittels Aktuator eine gewünschte Schwingung im Arbeitsmittel angeregt, aufrechterhalten und gegebenenfalls in ihrer Stärke einstellbar gewählt werden. Gezielte Schwingungen im Arbeitsmittel können bevorzugt zumindest eine Verstärkung transversaler Grund- und/oder Oberschwingungen des Arbeitsmittels sein. In vorteilhafter Weise lässt sich dadurch, mit verhältnismäßig wenig Energieeintrag bzw. -aufwand, zumindest eine sich typischerweise über das Arbeitsmittel konstant ausbildende Schwingung, insbesondere stehende Welle, im Arbeitsmittel ausbilden.
Somit kann die primär sägende Bewegung mit der gezielt schwingenden Bewegung des Arbeitsmittels überlagert werden. Durch die gezielt überlagerte Schwingung im Arbeitsmittel kann eine Schnittbreite beispielsweise gegenüber einer als Referenzwert dienenden Arbeitsmittelbreite eingestellt bzw. variiert und/oder angepasst werden. Bevorzugt kann die Schnittbreite somit entsprechend den Erfordernissen des Anwenders eingestellt und/oder angepasst werden. Besonders bevorzugt kann die Schnittbreite gegenüber einer Werkzeugbreite, zumindest relativ gesehen, geringfügig größer gewählt werden als bei einer rein sägenden Bearbeitung ohne eine gezielte Schwingung bzw. Schwingungserzeugung im Arbeitsmittel. Vorteilhafterweise vergrößert sich dadurch der Freischnitt des Werkzeugs im Werkstück. Durch die vergrößerte Schnittbreite wird eine unerwünschte Reibung des zumindest teilweise flächigen Arbeitsmittels an den seitlichen Flächen des Werkstücks reduziert. Ein Wärmeeintrag in das Arbeitsmittel und/oder das Werkstück verringert sich. Die Klemmneigung des Blattes im Werkstück wird reduziert. Dadurch kann vorteilhafter Weise die Antriebs- und Schnittkraft reduziert werden.
Besonders vorteilhaft ist beispielsweise bei einem Sägen mit einer Stichsäge die Vermeidung eines unerwünschten Verlaufens des Sägeblattes, welches insbesondere bei der zumindest nicht gezielt schwingungsüberlagerten Bearbeitung dicker Werkstücke mit biegeweichen Sägeblättern auftreten kann. Durch die gezielt eingebrachte Schwingung im Arbeitsmittel erhöht sich erfindungsgemäß die Gestaltfestigkeit des Arbeitsmittels, d.h. dessen Steifigkeit gegenüber von außen aufgebrachten Belastungen wie Torsion oder Biegung kann gesteigert werden. Dies kann insbesondere durch eine sich im Arbeitsmittel ausbildende stehende Welle erreicht werden. Vorteilhafterweise kann dadurch die Schnittqualität bei der sägenden Bearbeitung verbessert werden.
Überdies kann durch eine einstellbar gezielt eingebrachte Schwingung im Arbeitsmittel, insbesondere über die Amplitude und Frequenz der Schwingung, eine Schnittbreite variiert werden. Vorteilhafterweise lassen sich auf diese Weise mit einem Arbeitsmittel unterschiedliche Schnittbreiten, Schnittqualitäten und ein Freischnitt des Arbeitsmittels im Werkstück verändern, insbesondere einstellbar verändern.
Zudem kann auch ein Ausreißen von Material an der Oberfläche des Werkstücks verringert und/oder vermieden werden. Dies kann andernfalls, beispielsweise bei einer erhöhten Reibung zwischen Arbeitsmittel und Werkstück, bzw. einem geringfügigen Freischnitt des sägenden Arbeitsmittels im Werkstück, gehäuft auftreten.
Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Werkzeugmaschine ergeben sich durch die Merkmale der abhängigen Ansprüche.
Es wird vorgeschlagen, dass der zumindest eine Aktuator in einer vorteilhaften Ausführungsform dazu vorgesehen sein kann, transversale Schwingformen, insbesondere Transversalwellen, im Arbeitsmittel zu erzeugen. Transversale Schwingformen sind Wellen, bei denen eine Schwingung quer zur Ausbreitungsrichtung der Welle erfolgt. Die Ausbreitung geht typischerweise von einer Anregungsquelle, bevorzugt dem Angriffspunkt und/oder Eingriffspunkt des zumindest indirekt wirkenden Aktuators, aus. Besonders bevorzugt breiten sich diese Schwingformen von einer Arbeitsmittelaufnahme der Werkzeugmaschine, zumindest indirekt angeregt durch den Aktuator, in Richtung eines freien Endes des Arbeitsmittels, im Arbeitsmittel aus. Die Ausbreitungsrichtung der transversalen Schwingformen erfolgt in Abhängigkeit des Arbeitsmittels in Längs- und/oder Umfangsrichtung. Beispielsweise bei einer Stich-, Säbel-, Band-, oder Kettensäge in Längsrichtung bei einer Kreissäge in Umfangs- bzw. Rotationsrichtung des Arbeitsmittels. Es ist aber auch vorstellbar, dass bei einer Kreissäge die Schwingungsausbreitung in radialer Richtung oder radial und umfangsrichtungsüberlagert erfolgt.
Bevorzugt werden die transversalen Schwingformen im Arbeitsmittel unmittelbar unteroder oberhalb, bzw. nahe der Zerspanungsstelle des zu bearbeitenden Werkstücks mittels eines zumindest indirekt an einer Arbeitsmittelführungsvorrichtung angebrachten Aktuators angeregt. Unter- oder oberhalb bzw. nahe der Zerspanungsstelle des zu bearbeitenden Werkstücks kennzeichnet hierbei den Bereich des Arbeitsmittels, der den im Eingriff stehenden sägenden Abschnitt des Arbeitsmittels zumindest unmittelbar umgibt. In vorteilhafter Weise kann dadurch, insbesondere bei einer Bandsäge, ein gezieltes, die Amplitude und Frequenz beeinflussendes Schwingen eingestellt werden.
Zudem kann, insbesondere in Verbindung mit einem die Schwingung überwachenden Sensor und vorzugsweise durch einen mit dem Aktuator in Verbindung stehenden sensorgespeisten Regler eine in ihrer Stärke auf das zu bearbeitende Werkstück und/oder Arbeitsmittel abgestimmte Schwingungsanregung erfolgen. In vorteilhafter Weise lässt sich dadurch das Sägeergebnis verbessern, ein Verschleiß des Arbeitsmittels und/oder der Werkzeugmaschine verringern und die Arbeitssicherheit steigern.
Ferner wird vorgeschlagen, dass der zumindest eine Aktuator Schwingungen bzw. Schwingformen im Arbeitsmittel quer zur Arbeitsrichtung des Arbeitsmittels erzeugen kann. „Quer zur Arbeitsrichtung“ bedeutet quer zu der in dem Werkstück durch die sägende Bearbeitung entstehenden Trennfuge bzw. quer zum Sägeschnitt und/oder dem Sägespalt. Der Aktuator wirkt bevorzugt auf die flächige Seite des Arbeitsmittels. Die flächige Seite des Arbeitsmittels ist aufgespannt durch die Längs- und Breitseite des Arbeitsmittels, bzw. die Kreisfläche eines Kreissägeblattes. Das Arbeitsmittel ist quer zur Längsrichtung bzw. Umfangsrichtung des Arbeitsmittels typischerweise biegeweich. Die Richtung quer zur Arbeitsrichtung eignet sich deshalb bevorzugt zur Schwingungsanregung und/oder -ausbreitung, besonders bevorzugt für die Ausbildung und Ausbreitung transversaler Schwingformen.
Bevorzugt kann der Aktuator ein- und/oder beidseitig, zumindest indirekt, an der flächigen Seite des Arbeitsmittels wirken. Dies kann mittig und/oder außermittig erfolgen. Alternativ kann der Aktuator zumindest indirekt, bevorzugt über eine Arbeitsmittelführung, an der nichtsägenden rückwärtigen Seite des Arbeitsmittels wirken. Ferner vorstellbar ist, dass der zumindest eine Aktuator zumindest im Arbeitsmittel, an der Arbeitsmittelaufnahme, an der Arbeitsmittelführung, an der Grundplatte der Werkzeugmaschine, an einem freien Ende des Arbeitsmittels, oder an einer anderen vorteilhaften Stelle der Werkzeugmaschine quer zur Arbeitsrichtung auf das Arbeitsmittel wirkt. Dabei kann die Anregung an einzelnen oder an mehreren Stellen in Kombination erfolgen, so dass idealerweise gezielt eine konstante Schwingung im Arbeitsmittel erzeugt- und/oder aufrechterhalten wird. In vorteilhafter Weise erhöht sich die Gestaltfestigkeit des biegeweichen Arbeitsmittels durch die Schwingung und erschwert bzw. verhindert ein Verlaufen des Arbeitsmittels im Werkstück.
Desweiteren wird vorgeschlagen, dass der zumindest eine Aktuator elektromagnetisch, piezoelektrisch, mechanisch, hydraulisch, oder pneumatisch angetrieben sein kann. Beispielsweise ist dieser Aktuator als Linearmotor oder Linearstellglied ausgeführt. Ebenfalls ist eine rotatorisch angetriebene Exzenterscheibe denkbar. Diese stützt sich typischerweise am Gehäuse ab und wirkt periodisch, zumindest mittelbar, auf das Arbeitsmittel ein. Ein pneumatisch oder hydraulisch angetriebener Zylinder oder auch ein mechanisches Element, das als Aktuator dient, ist ebenso denkbar. Besonders bevorzugt handelt es sich bei dem Aktuator um einen Piezoaktor. Vorteilhafterweise kann dieser in einem nieder bis hochfrequenten Bereich, betrieben werden. Überdies ist der Piezoaktor robust gegenüber Staub, wenig anfällig für Verschleiß und einfach elektronisch anschließ- und regelbar. Damit kann ein Piezoaktor verhältnismäßig einfach auf unterschiedliche, für eine Bearbeitung verschiedener Materialien verwendete Arbeitsmittel, adaptiert werden. Diese Adaption betrifft insbesondere die Frequenz und Amplitude des Aktuators, welcher idealerweise auf das Arbeitsmittel abgestimmt sein sollte. Vorteilhafterweise wird der Aktuator von der gleichen Energiequelle wie die Antriebsmaschine gespeist.
Ferner wird zumindest ein Aktuator vorgestellt, der im oder am Arbeitsmittel angreift. Unter „im“ Arbeitsmittel angreifend wird zumindest ein Aktuator verstanden, der innerhalb des Arbeitsmittels angeordnet ist und mit diesem form-, reib-, kraft- oder stoffschlüssig verbunden ist. Dies kann beispielsweise ein Piezoaktor sein, der in eine Ausnahme des Arbeitsmittels reibschlüssig und/oder formschlüssig und/oder stoffschlüssig eingepresst und/oder eingeklebt ist. Vorteilhafterweise lässt sich der Aktuator auf das jeweilige Arbeitsmittel optimal abstimmen und bereits im Produktionsprozess des Arbeitsmittels kostengünstig einbringen, aufprägen, oder in einer anderen Weise mit dem Arbeitsmittel verbinden. Ferner kann der Aktuator durch dafür vorgesehene Kontaktstellen leicht und idealerweise standardisiert elektrisch angeschlossen und darüber steuerbar mit der Werkzeugmaschine verbunden sein.
Als „am“ Arbeitsmittel angreifend soll zumindest ein Aktuator verstanden werden, der prinzipiell an einer beliebigen Stelle des Arbeitsmittels zur Ausbildung einer Schwingung im Arbeitsmittel angreift. Bevorzugt ist dies eine Stelle, an der sich das Arbeitsmittel leicht anregen lässt. Beispielsweise kann der Aktuator an oder nahe bei der Arbeitsmittelaufnahme und/oder Arbeitsmittelführung am Arbeitsmittel angreifen. Vorteilhafterweise ist dadurch keine aufwendige Zusatz- und/oder Haltekonstruktion zur Befestigung des zumindest einen Aktuators notwendig. Überdies ist eine Standardisierung, insbesondere ohne manuelle Justierung oder Anpassung des Aktuators an das Arbeitsmittel vorteilhaft.
Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass der zumindest eine Aktuator und/oder die damit angetriebene Arbeitsmittelführung und/oder Arbeitsmittelaufnahme derart ausgestaltet sind, dass diese quer zur Arbeitsrichtung oszillierend verlagerbar sind. Eine Arbeitsmittelführung ist typischerweise ein auf die Eigenschaften und Maße des Arbeitsmittel abgestimmtes, dieses beidseitig und/oder mittig führendes Mittel, beispielsweise in Form von Backen, Pins, Rollen, Stegen oder Schienen. Bei einer Stich-, Säbel-, oder Bandsäge kann dies beispielsweise ein Backen-, Bügel, oder Rollensystem, bei der Stichsäge insbesondere zumindest ein Rollenhebel, sein. Dieses System kann beispielsweise bei einer Stichsäge gleichzeitig auch zur Anregung einer Pendelbewegung des Arbeitsmittels in Arbeitsrichtung fungieren. Zudem dient die Arbeitsmittelführung typischerweise der Eindämmung eines unkontrollierten Schwingens bzw. Flatterns und/oder eines Verlaufens des mitunter biegeweichen und/oder nur einseitig eingespannten Arbeitsmittels. Bei einer Kettensäge stellt die Arbeitsmittelführung typischerweise das Schwert der Säge dar auf dem eine Kette umläuft. Unter Arbeitsmittelaufnahme kann beispielsweise bei der Stich- oder Säbelsäge zumindest das Spannfutter zur Aufnahme des Arbeitsmittels verstanden werden. Bei der Band- oder Kettensäge erfüllt diese Aufnahme meist die Umlenk- und/oder Antriebsrolle oder -scheibe, welche typischerweise auch das Arbeitsmittel auf Zug spannen kann, um damit beispielsweise ein unkontrolliertes Flattern und/oder Herausspringen des Arbeitsmittels zu verhindern. Durch die oszillierende Verlagerung des Arbeitsmittels, der Arbeitsmittelführungen und/oder Arbeitsmittelaufnahmen quer zur Arbeitsrichtung mittels des Aktuators, kann somit vorteilhaft und auf einfache Weise eine Schwingung im Arbeitsmittel erzeugt und/oder aufrechterhalten werden.
Zudem wird vorgeschlagen, dass der zumindest eine Aktuator manuell und/oder automatisch zu- und abschaltbar ist. Manuell wird dies vorzugsweise durch ein Bedienelement vom Anwender realisiert. Dieses Bedienelement ist vorzugsweise am Gehäuse der Werkzeugmaschine angeordnet. Vorteilhaft wird dadurch dem Anwender ein optionaler Gebrauch der gezielten Schwingungsausbildung im Arbeitsmittel mit den benannten Vorteilen ermöglicht. Automatisch kann ein Zu- und Abschalten auch im Bedarfsfall erfolgen. Im Bedarfsfall soll vorzugsweise zumindest bei einem Kurvenschnitt, bei einem besonders harten oder dicken Werkstück, bei einem drohenden Festklemmen des Arbeitsmittels oder bei einem Verlaufen des Arbeitsmittels im Werkstück sowie weitere dem Fachmann geläufige Bedarfsfälle definieren. Automatisch kann die Werkzeugmaschine diese Bedarfsfälle vorzugsweise mittels eines Sensors, selbst erkennen. Infolgedessen wird den vorgenannten unerwünschten Zuständen durch Zuschalten des zumindest einen Aktuators entgegengewirkt.
Ferner wird vorgeschlagen, dass eine Sensorik in der Antriebseinheit, oder der Antriebskraftübertragungseinheit ein steigendes Widerstandsmoment des Arbeitsmittels im Werkstück erfasst und den zumindest einen Aktuator zur Ausbildung einer Schwingung im Arbeitsmittel automatisch zuschaltet und/oder in seiner Anregungsstärke einstellt. In vorteilhafter Weise bietet dies eine zusätzliche, den Anwendungsnutzen steigernde Option, die sowohl beim manuellen, wie insbesondere halb- oder vollautonomen Betrieb der Werkzeugmaschine deren Einsatzmöglichkeiten erweitern und/oder das Sägeergebnis verbessern kann.
Der zumindest eine Aktuator der Werkzeugmaschine kann in einer vorteilhaften Ausführungsform steuer- oder regelbar ausgebildet sein. Unter steuer- oder regelbar soll insbesondere durch einen Anwender und/oder eine Steuerung bzw. Automatik der Werkzeugmaschine veränderbar verstanden werden. Beispielsweise kann ein Anwender oder, insbesondere bei einer halb- oder vollautomatischen Werkzeugmaschine, die Werkzeugmaschine selbst, den Aktuator in zumindest seiner Stärke und/oder Auslenkung und/oder Beschleunigung und/oder Geschwindigkeit regeln. Unter einer halbautomatischen Werkzeugmaschine ist eine Werkzeugmaschine zu verstehen, die beispielsweise eine automatische Schnittlinienerkennung aufweist und diese verfolgt, wobei die Schnittlinie zuvor beispielsweise von einem Bearbeiter auf das zu bearbeitende Werkstück aufgezeichnet oder projiziert wurde. Der Anwender muss die Werkzeugmaschine nun nur noch, zumindest annähernd, in Arbeitsrichtung führen, die exakte gewünschte Schnittlinienverfolgung übernimmt die Werkzeugmaschine selbst. Bei einer vollautonomen Werkzeugmaschine wird dem Anwender sogar das Führen der Werkzeugmaschine und/oder des Werkstücks erspart. Unter der Auslenkung und/oder Geschwindigkeit des Aktuators sind insbesondere dessen Amplitude und/oder Frequenz zu verstehen. Als Aktuator kann auch die Antriebseinheit bzw. -maschine oder der elektrische Motor der Werkzeugmaschine selbst verstanden werden. In diesem Fall regelt oder steuert eine Vorrichtung der Werkzeugmaschine beispielsweise ein Antriebsmoment und/oder eine Drehzahl derart, dass es zu einer gezielten Schwingung im Arbeitsmittel kommen kann. Beispielsweise durch ein Oszillieren des Drehmoments und/oder eine variierende Zu- und/oder Abnahme der Drehzahl bzw. der Geschwindigkeit der Antriebsmaschine. In vorteilhafter Weise lässt sich durch die Steuer- oder Regelbarkeit des Aktuators eine gezielte Schwingung im Arbeitsmittel situationsadäquat beeinflussen. Unter situationsadäquat soll zumindest in Abhängigkeit von Werkstoff- bzw. Werkstückparametern, der Anwendung und der Qualitätsanforderungen an Schnitt- und/oder Oberflächengüte verstanden werden.
Vorteilhafterweise kann der zumindest eine Aktuator in Abhängigkeit von Werkzeugmaschinen- und/oder Arbeitsmittelparametern angesteuert werden. Die Werkzeugmaschinenparameter können vorrangig das Antriebsmoment und/oder die Drehzahl der Antriebseinheit sein, insbesondere deren Anstieg oder Abfall bzw. deren Beschleunigung. Werkzeugmaschinenparameter können aber auch ein Abfall der Schnittbewegung oder die Detektion eines drohenden Festklemmens des Arbeitsmittels sein. Diese können beispielsweise mit einem antriebsstrangintegrierten Lastsensor, einem Schwingungsüberwachungssensor, oder einem Werkzeugmaschineüberwachungssensor überwacht werden. Prinzipiell können, insbesondere mittels eines Sensors, erfasste Kräfte und Momente im und/oder am Antriebsstrang und/oder am Arbeitsmittel der Werkzeugmaschine, als Steuerausgangsparameter verstanden werden. Besonders bevorzugt kann der Aktuator bei speziellen Einsatzbedingungen, beispielsweise bei Kurvenschnitten, bei dicken oder festen Werkstücken oder bei einer Klemmneigung des Arbeitsmittels angesteuert werden, um dem unerwünschten Effekt bzw. Zustand entgegenzuwirken. Dabei kann beispielsweise über einen im Antriebsstrang der Werkzeugmaschine, beispielsweise am Werkzeugmaschinengehäuse oder im Aktuator selbst applizierten Sensor, eine solch spezielle Einsatzbedingung erkannt werden. Dieser Sensor übermittelt dann, beispielsweise in Form einer elektrischen Ansteuerung, ein Ansteuersignal an den Aktuator, der dann dem unerwünschten Effekt wie beschrieben entgegenwirkt. Alternativ kann auch ein optisch, akustisch, taktiles und/oder anderes dem Fachmann gebräuchliches Warn- oder Hinweissignal, an den Anwender ausgesandt werden. Unter „ausgesandt“ kann beispielsweise mittgeteilt, sichtbar oder spürbar gemacht verstanden werden – akustisch, visuell oder taktil. Ebenso kann die Steuer- oder Regeleinrichtung der Werkzeugmaschine das Signal des Sensors erhalten. Manuell oder automatisch wird daraufhin durch Ansteuern des zumindest einen Aktuators eine Schwingung im Arbeitsmittel erzeugt, die vorteilhaft für die spezielle Einsatzbedingung, beispielsweise die Erzielung eines besseren Schnittergebnisses oder eines besseren Sägefortschritts ist. Es ist ebenso vorstellbar, dass der zumindest eine Aktuator von einer kontinuierlichen Zustandsüberwachung der Werkzeugmaschine, des Antriebsstrangs, der Arbeitsmittelaufnahme und/oder -führung, des Arbeitsmittels oder einem andern Bauteil der Werkzeugmaschine angesteuert wird.
Zudem wird vorgeschlagen, dass der zumindest eine Aktuator in Abhängigkeit von Werkstückeigenschaften angesteuert werden kann. Werkstückeigenschaften sind beispielsweise Materialeigenschaften wie Werkstoff, Festigkeit, Faserstruktur aber auch Härte, Dichte, Feuchte etc. In Abhängigkeit dieser Werkstückeigenschaften kann eine unterschiedliche Ansteuerung des Aktuators sinnvoll sein. Da für unterschiedliche Materialien, wie beispielsweise Eisen, Holz, Stein oder Kunststoff unterschiedliche Arbeitsmittel insbesondere Sägeblätter, -bänder, -ketten eingesetzt werden, ist eine auf das jeweilige Arbeitsmittel bzw. die Werkstückeigenschaften abgestimmte Anregung des Aktuators zur Erzeugung einer für den jeweiligen Einsatzfall optimalen Schwingung im Arbeitsmittel vorteilhaft. Bei universell einsetzbaren Arbeitsmitteln wird bevorzugt eine auf die jeweiligen Werkstückeigenschaften abgestimmte Schwingungsanregung und -ausbildung im Arbeitsmittel, beispielsweise durch eine Variation der Auslenkung und/oder Frequenz des Aktuators, realisiert. In vorteilhafter Weise ist die erfindungsgemäße Werkzeugmaschine somit vielseitig einsetzbar.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Werkzeugmaschine kann der zumindest eine Aktuator in Abhängigkeit von einer Arbeitssituation zugeschaltet werden. Typische Arbeitssituationen sind beispielsweise Kurvenschnitte insbesondere mit engen Radien, das Sägen harter und/oder dicker Werkstücke, die eine hohe Klemmneigung aufweisen und/oder die Gefahr des Verlaufens des Arbeitsmittels bergen. Vorteilhafterweise können diese Situationen durch die erfindungsgemäße Werkzeugmaschine verschleißfrei und mit einer gegenüber einer konventionell sägenden Bearbeitung verbesserten Schnittqualität realisiert werden.
Bei der erfindungsgemäßen Werkzeugmaschine kann es sich um eine elektrisch angetriebene Hubsäge, bevorzugt um eine Stich- oder Säbelsäge handeln. Stich- und Säbelsägen zeichnen sich typischerweise durch ein einseitig eingespanntes und mit einer Hubeinheit verbundenes Arbeitsmittel aus. Es ist typischerweise länglich in seiner Form und zumindest im Wesentlichen rechteckig im Querschnitt. Das mit der Hubeinheit verbundene und typischerweise darin eingespannte erste Ende des Sägeblatts befindet sich gegenüber einem zweiten freien Sägeblattende, das aus einer Fußplatte der Werkzeugmaschine frei herausragt. Das Sägeblatt wird durch eine Hubeinheit oszillierend gegenüber einem Werkstück hin und her bewegt. Gegenüber der in Arbeitsrichtung orientierten, mit sägenden Schneiden bestückten Arbeitsseite des Sägeblattes liegt eine rückwärtige Seite, welche rund, angefast oder spitz zulaufend ausgeführt sein kann, aber typischerweise keine sägenden Schneiden aufweist. Der oszillierenden Hubbewegung der Stich- oder Säbelsäge kann über einen einstellbar pendelnden Mechanismus, der auf die rückwärtige Sägeblattseite wirkt, eine Pendelbewegung überlagert werden. Diese Pendelbewegung wird bevorzugt von einer Arbeitsmittelführungseinheit eingeleitet, welche zumindest die rückwärtige, teils auch die flächigen Seiten des Sägeblatts typischerweise in einer mittigen Position führt. Die Führung kann, bezogen auf das Sägeblatt, seitlich und/oder rückwertig erfolgen, beispielsweise über glatte, gleitende Flächen, Rollen oder Pins.
Desweiteren wird vorgeschlagen, dass der zumindest eine Aktuator der Hubsäge in einer Ausführungsform die Arbeitsmittelführung und/oder Arbeitsmittelaufnahme quer zur Arbeitsrichtung oszillierend verlagert. Hierbei wird ein in der Arbeitsmittelaufnahme eingespanntes Sägeblatt quer zur Arbeitsrichtung und damit quer zur Hub- bzw. kombinierten Hub-/Pendelbewegung verlagert. Das Sägeblatt verhält sich mit seiner trägen Masse gegenüber einer Verlagerung träge. Dies führt bei einer Anregung quer zur Arbeitsrichtung in Längsrichtung des Blattes zu Scherspannungen, woraus Schwingungen entstehen. Alternativ oder zusätzlich kann anstatt der Arbeitsmittelaufnahme auch die Arbeitsmittelführung quer zur Arbeitsrichtung oszillierend verlagert werden. Diese Verlagerung erfolgt typischerweise durch den beschriebenen, sich am Gehäuse, der Fußplatte und/oder einem anderen Werkzeugmaschinenbauteil abstützenden Aktuator. Vorteilhaft ist hierbei, dass ein ohnehin das Arbeitsmittel aufnehmendes und/oder führendes Mittel der Werkzeugmaschine zur Schwingungserzeugung im Arbeitsmittel herangezogen wird.
In Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass der zumindest eine Aktuator rotatorisch um eine Hochachse des Arbeitsmittels verlagerbar sein kann. Unter Hochachse ist insbesondere die Hubachse der Hubsäge, auf der sich das Arbeitsmittel im Wesentlichen oszillierend auf und ab bewegt, zu verstehen. Bevorzugt regt der erfindungsgemäße Aktuator das Arbeitsmittel zu einer Oszillation um die Hochachse des Arbeitsmittels an. Dadurch bildet sich eine Schwingung im Arbeitsmittel um dessen Längsachse bzw. die Hochachse der Hubsäge aus. Diese Schwingung ist vorzugsweise eine Eigen- und/oder Oberschwingung des Arbeitsmittels. Besonders bevorzugt überlagern sich im Arbeitsmittel die Schwingungen quer zur Längsachse und um die Längsachse des Arbeitsmittels. Damit überlagern sich eine Art Längs- und Verwindungswelle im Arbeitsmittel. Die Überlagerung kann hierbei durch zumindest einen, bevorzugt zwei Aktuatoren erfolgen. Besonders bevorzugt sind die Aktuatoren zumindest einmal quer zur Arbeitsrichtung und zumindest einmal um die Hoch- bzw. Längsachse des Arbeitsmittels, zumindest indirekt auf das Arbeitsmittel wirkend, angeordnet. Ganz besonders bevorzugt wirken diese Aktuatoren über die Arbeitsmittelaufnahme und/oder die Arbeitsmittelführung. Sie erzeugen dadurch bevorzugt transversale Schwingformen im Arbeitsmittel. Diese können sich in Längsrichtung und – insbesondere gleichzeitig – um die Längsachse ausbilden. Vorteilhafterweise wird durch die einzeln, oder in Kombination wirkenden Längs- und/oder Verwindungsschwingungen die Gestaltfestigkeit des Arbeitsmittels positiv beeinflusst, insbesondere gefestigt. Dies wiederum erhöht die Sicherheit gegen ein Verlaufen des Arbeitsmittels, insbesondere bei der Bearbeitung dicker Werkstücke oder dem Sägen enger Radien, wie beispielsweise bei Kurvenschnitten vorkommend. Besonders vorteilhaft wirkt dieser Effekt bei dünnen, biegeweichen Sägeblättern, welche bei modernen Stichsägen zunehmend zum Einsatz kommen.
Die Erfindung ist nicht auf die in den Ausführungsbeispielen gezeigte Werkzeugmaschine beschränkt, sondern vielmehr bei allen Werkzeugmaschinen mit im Wesentlichen flächigen Schneid- bzw. Sägewerkzeugen einsetzbar. Zum Beispiel auch bei oszillierenden Multicuttern, wie z.B. dem Bosch GOP 250 CE.
Desweiteren wird ein Verfahren zum Betrieb einer mit einem Arbeitsmittel in einer Arbeitsrichtung sägenden Werkzeugmaschine zur Erzeugung eines Sägeschnitts, insbesondere einer tragbaren elektrisch angetriebenen Säge, insbesondere einer handgeführten Hubsäge in Form einer Stich- oder Säbelsage, mit zumindest einem Aktuator vorgeschlagen, wobei mittels einer durch den Aktuator erzeugten Anregung Schwingungen, insbesondere Transversalwellen, im Arbeitsmittel erzeugt werden. Vorteilhafterweise erhöht sich dadurch die Gestaltfestigkeit, insbesondere Steifigkeit des Arbeitsmittels, was sich insbesondere bei einer Erhöhung des Widerstandsmoments im Werkstück, beispielsweise bei einem Kurvenschnitt, positiv auf eine verlaufsfreie Bearbeitung und eine verbesserte Schnittqualität auswirkt, da weniger Material, insbesondere oberflächennah, ausgerissen werden.
In Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann dadurch eine effektive Schnittbreite b_eff gegenüber einer Arbeitsmittelbreite b vergrößert werden. Somit kann die Reibung insbesondere der flächigen Seiten des Arbeitsmittels am Werkstück vermindert werden. Dadurch kann in vorteilhafter Weise die Bearbeitungsgeschwindigkeit gesteigert und die Qualität von Säge- oder Kurvenschnitten, insbesondere zur Vorbeugung eines Verlaufens des Sägeblattes verbessert werden.
Darüber hinaus können bei dem erfindungsgemäßen Verfahren durch die Anregung die Schwingungen im Arbeitsmittel derart ausgebildet werden, dass eine Gestaltfestigkeit des Arbeitsmittels erhöht wird. Insbesondere bei der Überlagerung von sich quer zur Arbeitsrichtung und um die Hochachse des Arbeitsmittels ausbildenden Schwingungen im Arbeitsmittel kann die Gestaltfestigkeit bzw. Steifigkeit erhöht werden. Dadurch wird das an und für sich biegeweiche Arbeitsmittel steifer und eignet sich folglich besser für beispielsweise Kurvenschnitte und/oder die verlaufsfreie Bearbeitung von insbesondere dicken und/oder festen Werkstücken und -stoffen.
Zeichnungen
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Die Zeichnung, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
Es zeigen:
1 eine erfindungsgemäße Werkzeugmaschine in Form einer Stichsäge mit einem erfindungsgemäßen Aktuator in einer schematischen Darstellung,
2 eine weitere schematische Ansicht einer Werkzeugmaschine in Form einer Stichsäge auf einem Werkstück, während eines sägenden Arbeitsprozesses, wobei das Arbeitsmittel schematisch in einem unverformten und einem unerwünschten verlaufenen Zustand abgebildet ist,
3 einen Ausschnitt der Werkzeugmaschine aus 2 mit einer erfindungsgemäß ausgebildeten Schwingung im Arbeitsmittel und zwei erfindungsgemäße Vorrichtungsarten zur Erzeugung dieser Schwingung in einer schematischen Darstellung,
4 ein Arbeitsmittel in Form eines Stichsägeblatts in drei schematischen Ansichten: 4a mit einem arbeitsmittelintegrierten Aktuator, 4b und 4c als Varianten der erfindungsgemäß ausgebildeten Schwingung im Arbeitsmittel,
5 eine erfindungsgemäße Werkzeugmaschine in Form einer Säbelsäge, mit einem erfindungsgemäßen Aktuator zur Erzeugung einer Schwingung im Arbeitsmittel in einer schematischen Übersichtsdarstellung
6 eine erfindungsgemäße Werkzeugmaschine in Form einer Bandsäge mit einem erfindungsgemäßen Aktuator zur Erzeugung einer Schwingung im Arbeitsmittel in einer schematischen Darstellung
7 eine erfindungsgemäße Werkzeugmaschine in Form einer Kreissäge mit einem erfindungsgemäßen Aktuator zur Erzeugung einer Schwingung im Arbeitsmittel und einem Sensor zu deren Erfassung in einer schematischen Darstellung
8 eine erfindungsgemäße Werkzeugmaschine in Form einer Kettensäge, mit einem erfindungsgemäßen Aktuator und integrierten Sensor zur Erzeugung und Erfassung einer Schwingung im Arbeitsmittel in einer schematischen Darstellung.
Ausführungsformen der Erfindung
1 zeigt eine erfindungsgemäße Werkzeugmaschine 10 als handgeführte Hubsäge 11 in Form einer Stichsäge 11, mit einer Arbeitsrichtung 12 und einem als Sägeblatt 15 ausgebildeten Arbeitsmittel 14. Die Stichsäge 11 umfasst typischerweise zumindest ein Gehäuse 16, eine Antriebseinheit 17 und einen Antriebsstrang bzw. Antriebskraftübertragungsmechanismus 18, eine Hubeinheit 20 und eine Fußplatte 22. Das Arbeitsmittel 14 kann zumindest durch die Hubeinheit 20 aufgenommen werden. Zudem kann es zumindest in einer Bewegungsrichtung 23 oszillierend auf und ab bewegt werden. Bevorzugt erfolgt dies zumindest im Wesentlichen entlang einer Hubachse 21. Desweiteren führt eine Arbeitsmittelführung 24 in Form eines Rollenhebels 26 das Arbeitsmittel 14. Die Hubeinheit 20 umfasst zumindest eine Arbeitsmittelaufnahme 28. Ein erfindungsgemäßer Aktuator 48, beispielhaft mit einem integrierten Sensor 25, insbesondere einem Schwingungssensor, dient zur Erzeugung einer Schwingung im Sägeblatt (hier nicht näher dargestellt). Dazu kann der Aktuator mittels eines Bedienelements 27 oder automatisch durch eine Steuer- bzw. Regelung 29 zugeschaltet bzw. geregelt werden.
2 zeigt eine weitere schematische Ansicht der Stichsäge 11. Diese liegt mit Ihrer Fußplatte 22 auf einem Werkstück 32 auf. Das Gehäuse 16, das Sägeblatt 15, die Hubeinheit 20, die Fußplatte 22 sowie die Arbeitsmittelaufnahme 28 der Stichsäge 11 sind schematisch skizziert. Zudem ist ebenfalls ein Koordinatensystem 34 zur besseren Orientierung und Definition dreier Richtungen abgebildet. Eine X-Achse des Koordinatensystems 34 verläuft in Arbeitsrichtung 12. Eine Y-Achse bildet eine Achse quer zur Arbeitsrichtung 12. Eine Z-Achse verläuft in Richtung einer Hochachse 36. In Richtung dieser Hochachse 36 ist auch die Hubeinheit 20, zumindest im Wesentlichen parallel dazu, orientiert. Die Hochachse 36 kann auch eine Mittelachse 50 und/oder die Hubachse 21 der Werkzeugmaschine sein. Des Weiteren zeigt 2 schematisch das Sägeblatt 15 in einem im Wesentlichen unverformten Zustand 38 und einem im Wesentlichen verformten bzw. unerwünscht verlaufenen Zustand 40. Der Zustand 40 kann auch als gebogener, typischerweise elastisch gebogen Zustand bezeichnet werden. Der Zustand 40 tritt, wie dem Fachmann bekannt ist, bevorzugt bei Kurvenschnitten und/oder dem Sägen harter und/oder dicker Werkstücke auf und führt typischerweise zu einem insbesondere beim Sägen mit zunehmender Werkstückdicke d_w gekrümmten anstatt gewünscht geraden Sägeschnitt. In Richtung eines freien Endes 42 des Sägeblatts 15 tritt dadurch bei einem Sägevorgang eine zunehmende maßliche Abweichung m_g des Sägeschnittes von der gewünschten Position, nämlich der Mittelachse 50 auf – der Sägeschnitt „verläuft“. Die Mittelachse 50 steht typischerweise senkrecht zur Oberfläche des Werkstücks 32 bzw. senkrecht zur auf dem Werkstück 32 aufliegenden Fußplatte 22, sofern kein gewollter Schräg- oder Hinterschnitt von typischerweise 0–±45° angestrebt wird.
3 zeigt einen Ausschnitt aus 2 mit zwei erfindungsgemäßen Aktuatoren 48a, b in Form eines elektromagentischen Linearstellglieds zur Erzeugung zumindest einer erfindungsgemäßen Schwingung 44 (amplitudenüberhöht dargestellt) im Sägeblatt 15. Diese Schwingung 44 kann sich bevorzugt in Richtung der Y/Z-Achse quer zur Arbeitsrichtung 12 entlang des Sägeblatts 15, ausbilden. Die dargestellte Schwingung ist bevorzugte eine Transversalwelle 46. Desweiteren zeigt 3 zwei bevorzugte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtungsarten I, II des Aktuators 48 zur Erzeugung einer Schwingung im Arbeitsmittel. Im Fall I sind beispielhaft zwei Aktuatoren 48a, b beidseitig an der Arbeitsmittelführung 24 des Sägeblatts 15 angeordnet. Die Aktuatoren 48a, b stützen sich am Gehäuse 16 der Werkzeugmaschine 10 ab. Die Aktuatoren 48a, b können das Sägeblatt 15 quer zur Arbeitsrichtung 12 verlagern und regen es dadurch zu der Schwingung 44 an. Zur dauerhaften Ausbildung einer bevorzugt transversalen Schwingung 44 verlagern die Aktuatoren 48a, b die Arbeitsmittelführung 24 um die Mittelachse 50 oszillierend gemäß der Markierung 51, bevorzugt im Wesentlichen quer zur Arbeitsrichtung 12. Im Fall II greifen die quer zur Arbeitsrichtung 12 verlagernden Aktuatoren 48a, b an der Arbeitsmittelaufnahme 28 an. Dadurch kann das zumindest an der Arbeitsmittelaufnahme 28 befestigte Sägeblatt 15, zu einer sich in Richtung des freien Endes 42 ausbildenden Schwingung 44, angeregt werden. Bei dieser Schwingung handelt es sich bevorzugt um eine transversale Schwingung um die Mittelachse 50 des Sägeblatt 15. Bevorzugt kann der zumindest eine Aktuator 48a, b das Sägeblatt 15 auch oder ausschließlich um dessen Mittelachse 50 oszillierend verdrehen (vgl. 4c Bezugszeichen 52). Die Mittelachse 50 ist zumindest im Wesentlichen in Richtung der Z-Achse und/oder der Hochachse 36 orientiert. Durch diese oszillierende Verdrehung 52 kann sich bevorzugt eine weitere überlagerte Schwingung 54 um die Mittelachse 50 ausbilden (vgl. 4c).
4 zeigt ein Arbeitsmittel 14, in Form eines Stichsägeblatts 30 in drei schematischen Ansichten 4a–c. Zur besseren Orientierung ist ebenfalls das Koordinatensystem 34 abgebildet. Die X-Achse des Koordinatensystems 34 verläuft in Arbeitsrichtung 12 des Stichssägeblatts 30 in Arbeitsrichtung 12 der Werkzeugmaschine 10. Die Y-Achse bildet eine Achse quer zur Arbeitsrichtung 12. Die Z-Achse verläuft im Wesentlichen entlang einer Längsseite des Stichsägeblatts 30 bzw. zumindest parallel zu einer Mittelachse 50 des Stichsägeblatts 30.
Ansicht a der 4 zeigt eine flächige Seite 56 des Stichsägeblatts 30 welche sich in Richtung der X/Z-Achse erstreckt. Zudem ist exemplarisch der in das Stichsägeblatt 30 integrierte oder aufgesetzte Aktuator 48 in Form eines Piezoaktors 57 dargestellt. Ansicht b der 4 zeigt ein erfindungsgemäßes, mit der Schwingung 44 in Y/Z-Richtung um die Mittelachse 50 des schwingenden Stichsägeblatts 30. Das Stichsägeblatt 30 kann bevorzugt mit einer stehenden Welle, insbesondere mit einer Transversalwelle, insbesondere mit einer Grund- und/oder Oberschwingung, um die Mittelachse 50, quer zur Arbeitsrichtung 12, schwingen. Zudem ist eine Arbeitsmittelbreite b und effektive Schnittbreite b_eff abgebildet. Ansicht 4c zeigt das Stichsägeblatt 30 in einer perspektivischen Ansicht. Das Stichsägeblatt 30 kann erfindungsgemäß zumindest mit einer weiteren und/oder alternativen Schwingung 54, die sich im Arbeitsmittel ausbildet, um dessen Mittelachse 50 schwingen. Die zumindest eine weitere Schwingung 54, kann durch den zumindest einen Aktuator (hier nicht näher dargestellt), der zumindest indirekt am Stichsägeblatt 30 angreift, bevorzugt durch eine oszillierende Verdrehung des Stichsägeblatts 30 um dessen Mittelachse 50 hervorgerufen werden. Die weitere Schwingung 54 ist bevorzugt eine Grund- und/oder Oberschwingung des Arbeitsmittels 14. Desweiteren ist die Arbeitsmitteldicke b des Stichsägeblatts 30 dargestellt. Die Arbeitsmitteldicke b kann bei einem erfindungsgemäß sägenden Arbeitsvorgang mit der Stichsäge (hier nicht näher dargestellt) im Werkstück 32 einen Sägeschnitt (61) mit zumindest einer effektiven Schnittbreite b_eff., typischerweise als effektive Sägeschnittbreite bezeichnet, erzeugen.
5 zeigt eine erfindungsgemäße Werkzeugmaschine als Hubsäge 60 in Form einer Säbelsäge 60, mit einem erfindungsgemäßen Aktuator 48 zur Erzeugung zumindest einer Schwingung (hier nicht näher dargestellt) im als Säbelsägeblatt 58 ausgebildeten Arbeitsmittel 14 in einer schematischen Übersichtsdarstellung. Der Aktuator 48 und die erzeugten Schwingungen können beispielsweise wie in 1, 3 und 4, insbesondere wie 4b, c gezeigt, ausgebildet sein.
6 zeigt eine erfindungsgemäße Werkzeugmaschine in Form einer Bandsäge 62, mit dem erfindungsgemäßen Aktuator 48 zur Erzeugung zumindest einer Schwingung (vgl. insbesondere 4b, c) im als Bandsägeblatt 59 ausgebildeten Arbeitsmittel 14 in einer schematischen Darstellung. Ein an einer Umgebungsstruktur (hier nicht näher dargestellt) befestigter Sensor 25 zur Erfassung der Schwingung (vgl. insbesondere 4b, c) im Bandsägeblatt 59 ist mit einer Regel- oder Steuerung 29 über eine Übertragungsleitung 65 verbunden. Die Regel- oder Steuerung 29 regelt bzw. steuert den Aktuator 48 über ein Ansteuersignal. Der Aktuator lässt sich überdies manuell und/oder automatisch zu-/ abschaltbares. Der Aktuator 48 ist vorzugsweise mit einer Arbeitsmittelführung 24 verbunden. Zudem ist ein Arbeitstisch 63 der Bandsäge 62 abgebildet.
7 zeigt eine erfindungsgemäße Werkzeugmaschine in Form einer Kreissäge 64 mit einem erfindungsgemäßen Aktuator 48 zur Erzeugung zumindest der Schwingung (hier nicht näher dargestellt) im als Kreissägeblatt 67 ausgebildeten Arbeitsmittel 14 und einen Sensor 25 zur Erfassung der zumindest einen Schwingung in einer schematischen Darstellung. Der zumindest eine Aktuator 48 ist dazu vorgesehen, transversale Schwingformen (insbesondere in Analogie zu 4b, c), insbesondere Transversalwellen im Kreissägeblatt 67 zu erzeugen. Transversale Schwingformen sind Wellen, bei denen eine Schwingung quer zur Ausbreitungsrichtung der Welle erfolgt. Die Ausbreitung geht typischerweise von der Anregungsquelle, bevorzugt dem Angriffspunkt des zumindest indirekt wirkenden Aktuators 48, aus. Die Schwingungen 44 bzw. 54 breiten sich bevorzugt vom Angriffspunkt des Aktuator 48, in Richtung eines freien Endes 42 des Kreissägeblatt 67 radial, oder in Umfangsrichtung des Arbeitsmittels 14, im Kreissägeblatt 67 aus.
8 zeigt eine erfindungsgemäße Werkzeugmaschine in Form einer Kettensäge 66, mit dem erfindungsgemäßen Aktuator 48 und einem darin integriertem Sensor 25 zur Erzeugung und Erfassung zumindest einer Schwingung (hier nicht näher dargestellt) im als Kette 68 ausgebildeten Arbeitsmittel 14, in einer schematischen Darstellung. Bei der Kettensäge 66 stellt das Schwert 70 der Kettensäge 66 die Arbeitsmittelführung 24 dar, auf dem die Kette 68 umläuft. Die Gesamtheit zumindest aus sägender Kette 68 und schwertartiger Arbeitsmittelführung 24, 70 ist in diesem Fall als flächiges Arbeitsmittel 14 zu betrachten. Durch eine oszillierende Verlagerung des Schwertes 70 samt Kette 68 quer zur beispielhaft dargestellten Arbeitsrichtung 12 mittels des Aktuators 48, kann eine Schwingung (vgl. 4b, c) im Arbeitsmittel 14 erzeugt und/oder aufrechterhalten werden.
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

DE 102011077900 [0002]

Claims

Werkzeugmaschine (10) mit einem sägenden, zumindest teilweise flächigen Arbeitsmittel (14) zur Erzeugung eines Sägeschnittes (61) in einer Arbeitsrichtung, und zumindest einem Aktuator (48) dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Aktuator (48) dazu vorgesehen ist, zumindest eine Schwingung (44) im Arbeitsmittel (14) zu erzeugen.
Werkzeugmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Aktuator (48) dazu vorgesehen ist, transversale Schwingformen, insbesondere Transversalwellen (46), im Arbeitsmittel (14) zu erzeugen.
Werkzeugmaschine zumindest nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Aktuator (48) Schwingungen (44) im Arbeitsmittel (14) quer zur Arbeitsrichtung (12) des Arbeitsmittels (14) erzeugt.
Werkzeugmaschine zumindest nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Aktuator (48) elektromagnetisch, piezoelektrisch, mechanisch, hydraulisch, oder pneumatisch angetrieben ist.
Werkzeugmaschine zumindest nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Aktuator (48) im oder am Arbeitsmittel (14) angreift.
Werkzeugmaschine zumindest nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Aktuator (48) und/oder eine damit angetriebene Arbeitsmittelführung (24) und/oder eine Arbeitsmittelaufnahme (28) derart ausgestaltet sind, dass diese quer zur Arbeitsrichtung (12) oszillierend verlagerbar ist.
Werkzeugmaschine zumindest nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Aktuator (48) manuell oder automatisch zu- und abschaltbar ist.
Werkzeugmaschine zumindest nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Aktuator (48) manuell oder automatisch steuer- oder regelbar ist.
Werkzeugmaschine zumindest nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Aktuator (48) in Abhängigkeit von Werkzeugmaschinen- (10) und/oder Arbeitsmittelparametern (14) und/oder Werkstückeigenschaften (32) zu-, abschalt-, steuer- oder regelbar ist.
Werkzeugmaschine zumindest nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass durch die mittels Aktuator (48) erzeugte Schwingung (44) im Arbeitsmittel (14) eine Schnittbreite b_eff, die gegenüber einer Arbeitsmittelbreite b vergrößert ist, einstellbar und/oder steuerbar ist.
Werkzeugmaschine zumindest nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Werkzeugmaschine (10) um eine handgeführte Hubsäge (11, 60), insbesondere eine Stichsäge (11) oder Säbelsäge (60), handelt.
Werkzeugmaschine nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Aktuator (48) rotatorisch um eine Hochachse (36) des Arbeitsmittels (14) verlagerbar ist.
Verfahren zum Betrieb einer mit einem Arbeitsmittel (14) in eine Arbeitsrichtung (12) sägenden Werkzeugmaschine (10) zur Erzeugung eines Sägeschnitts (61), insbesondere einer handgeführten Hubsäge (11, 60) in Form einer Stichsäge (11) oder Säbelsage (60), insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche und mit zumindest einem Aktuator (48), dadurch gekennzeichnet, dass mittels einer, durch den zumindest einen Aktuator (48) erzeugten Anregung, Schwingungen (44), insbesondere Transversalwellen (46), im Arbeitsmittel (14) erzeugt werden.
Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Anregung eine effektive Schnittbreite b_eff erzeugt wird, die gegenüber einer Arbeitsmittelbreite b vergrößert ist.
Verfahren zumindest nach einem der vorhergehenden Ansprüche 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass sich durch das aktuatorische Ansteuern insbesondere transversale Schwingungen (44) im Arbeitsmittel (14) ausbilden, die die Gestaltfestigkeit des Arbeitsmittels (14) erhöhen.
Verfahren zumindest nach einem der vorhergehenden Ansprüche 13–15, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Aktuator (48) in Abhängigkeit von Werkzeugmaschinen- (10) und/oder Arbeitsmittelparametern (14) und/oder Werkstückeigenschaften (32) manuell oder automatisch zu-, abgeschaltet, gesteuert oder geregelt wird.