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Die Erfindung betrifft einen austauschbaren Fräsadapter für einen Werktisch, einen solchen Werktisch und eine Fräseinheit sowie deren Verwendung zur Einstellung einer Fräse.
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Fräsmaschinen bzw. Fräsen sind Werkzeugmaschinen, die mittels eines rotierenden Schneidwerkzeugs Material von einem Werkstück zerspanend abtragen. Bei Fräsmaschinen wird unter anderem zwischen stationären Fräsmaschinen und Handfräsmaschinen unterschieden. Während stationäre Fräsmaschinen fast ausschließlich in professionellen Fertigungs- bzw. Handwerksbetrieben vorhanden sind, kommen Handfräsmaschinen häufig auch in kleineren Werkstätten von Hobbyhandwerkern zum Einsatz. Für Handfräsmaschinen sind lediglich einfache Führungsmittel wie beispielsweise eine Schiene zur Linearführung üblich. Stationäre Fräsmaschinen bieten demgegenüber eine Vielzahl von Einstellungsmöglichkeiten bis hin zu einer vollständig automatischen Steuerung bei CNC-Fräsen bzw. Bearbeitungszentren für die Komplettbearbeitung eines Werkstücks.
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Aus der Praxis sind Tischfräsmaschinen bekannt, die eine schwenkbare Frässpindel aufweisen und daher auch als „Schwenkspindelfräsmaschinen“ bezeichnet werden. Für diese hochspezialisierten Maschinen steht in professionellen Werkstätten meist ausreichend Platz zur Verfügung. Bei eingeschränkten Bedingungen, wie sie beispielsweise in den Werkstätten von Heimwerkern vorherrschen, muss jedoch häufig auf die oben beschriebene Einstellungsmöglichkeit verzichtet werden, da aus Platzgründen keine stationäre Tischfräse angeschafft werden kann.
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Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine platzsparende Alternative zu den stationären Schwenkspindelfräsmaschinen anzugeben.
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Diese Aufgabe wird durch austauschbaren Fräsadapter nach Patentanspruch 1, einen Werktisch nach Patentanspruch 12 und eine Fräseinheit nach Patentanspruch 14 sowie deren Verwendung zur Einstellung einer Fräse nach Patentanspruch 15 gelöst.
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Der eingangs genannte austauschbare Fräsadapter für einen Werktisch umfasst erfindungsgemäß eine Aufnahme für eine Fräse und eine Winkelverstellung. Dabei ist eine Winkelposition der Aufnahme in Relation zu dem Werktisch unter Verwendung der Winkelverstellung einstellbar.
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Der Fräsadapter bezeichnet dabei eine Verbindungseinrichtung zwischen dem Werktisch und der Fräse. Er weist dementsprechend zu dem Werktisch passende Mittel auf, um eine temporäre, vorzugsweise formschlüssige und/oder kraftschlüssige Verbindung, mit dem Werktisch herzustellen. Dabei beschreibt „temporär“ die von einem Benutzer gewünschte Zeit der Verbindung.
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„Austauschbar“ bzw. „wechselbar“ heißt dabei, dass der Fräsadapter je nach Bedarf - zum Beispiel gegen einen anderen Adapter für eine andere Werkzeugmaschine - ausgewechselt werden kann. Im Gegensatz zu den aus der Praxis bekannten Schwenkspindelfräsmaschinen ist der Fräsadapter kein integraler, im Inneren angeordneter oder schwer zu erreichender Bestandteil einer stationären Tischfräse, der üblicherweise nur zu Reparaturzwecken gewechselt wird. Vielmehr handelt sich erfindungsgemäß um eine leicht zugängliche und vergleichsweise einfach - bevorzugt mit wenigen Handgriffen - aus dem Werktisch ausbaubare Halterung für eine Fräse. Dementsprechend können vorteilhafterweise bereits vorhandene Werktische mit einem erfindungsgemäßen Fräsadapter nachgerüstet werden.
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Als „Aufnahme“ wird eine Halterung für die Fräse bezeichnet, in der die Fräse, insbesondere eine Handfräsmaschine, formschlüssig und/oder kraftschlüssig befestigt werden kann. Grundsätzlich können daher unterschiedliche Fräsen mittels einer jeweils passenden Aufnahme mithilfe des Fräsadapters mit dem Werktisch verbunden werden. Die Aufnahme kann beispielsweise als Spannschelle, Umfangsklemme oder Ähnliches ausgeführt sein.
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Im Rahmen der Erfindung kann als Fräse sowohl eine Handfräsmaschine, wie z. B. eine Oberfräse oder ein sogenannter Trimmer, als auch ein Fräsmotor bzw. eine Frässpindel in der Aufnahme angeordnet werden. Diese Begriffe werden daher im Folgenden weitestgehend synonym verwendet.
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Mittels der Winkelverstellung ist die Aufnahme relativ zum Werktisch drehbar gelagert. Sie kann also um eine Rotationsachse der Winkelverstellung geschwenkt bzw. rotiert und in einem gewünschten Winkel zum Werktisch, insbesondere zu dessen Arbeitsfläche, positioniert werden. D.h. mittels eines Drehlagers der Winkelverstellung lässt sich ein Winkel bzw. eine Winkelposition zwischen der Aufnahme und dem Werktisch einstellen, sodass im Betrieb auch die Fräse und deren Werkzeug in einen entsprechenden Winkel verkippt und in diesem Winkel positioniert werden können. Die Winkelposition kann dabei im gebräuchlichen Arbeitsbereich grundsätzlich frei gewählt werden.
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Der eingangs genannte Werktisch weist einen erfindungsgemäßen Fräsadapter auf. Als Werktisch ist dabei jeder zur Bearbeitung von Werkstücken geeignete Tisch bzw. auch eine Werkbank zu verstehen. Er ist für die Verwendung mit dem erfindungsgemäßen Fräsadapter eingerichtet oder kann entsprechend umgebaut werden. Er weist also beispielsweise zu dem Fräsadapter passende Mittel auf, um eine temporäre, vorzugsweise formschlüssige und/oder kraftschlüssige Verbindung, mit dem Fräsadapter herzustellen. Der Werktisch umfasst zudem bevorzugt Tischplatte mit einer oberseitigen Arbeitsfläche, die zugleich als Führung für ein Werkstück dient. Auf der Arbeitsfläche ist bevorzugt ein Tischanschlag bzw. Fräsanschlag als zusätzliche Führung für das Werkstück angeordnet.
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Die eingangs genannte Fräseinheit umfasst einen erfindungsgemäßen Werktisch und eine Fräse, die in der Aufnahme angeordnet ist. Bei der Fräse kann es sich um eine separate Frässpindel handeln, es kann aber je nach verwendeter Aufnahme auch ein sogenannter „Trimmer“, also eine einhändig geführte Handfräsmaschine, oder auch eine gegebenenfalls für die Aufnahme modifizierte Oberfräse verwendet werden.
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Die zuvor beschriebene Fräseinheit wird erfindungsgemäß zum Einstellen der Fräse verwendet. Dabei wird mittels der Winkelverstellung, bevorzugt in einem ersten Schritt, eine gewünschte Winkelposition eingestellt. Anschließend kann die Fräse gegebenenfalls mittels eines Fräsliftes und einer Linearführung, so positioniert werden, dass im Betrieb ein gewünschter Bereich eines Werkstücks abgetragen wird.
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Üblicherweise soll das Werkstück zur Formanbringung an einer Kante in einem bestimmten Winkel bearbeitet werden, beispielsweise um in diesen Bereich später mit anderen Werkstücken zusammen zu fügen. Dementsprechend ist es zweckdienlich, zunächst den Winkel einzustellen und folgend das Werkzeug in den Translationsrichtungen relativ zum Werktisch so zu justieren, dass im Betrieb beim vorbeiführen des Werkstücks der gewünschte Bereich abgetragen wird.
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Die zuvor beschriebene Erfindung bietet also im Wesentlichen - insbesondere auch für eine für Heimwerker erschwingliche Handfräsmaschine - die gleichen Einstellungsmöglichkeiten wie professionelle Schwenkspindelfräsmaschinen. Dabei können insbesondere bereits in der Werkstatt vorhandene Gerätschaften genutzt werden, was die Anschaffungskosten vorteilhaft gering hält. Zudem benötigt die Erfindung neben dem üblicherweise vorhandenen Werktisch kaum weiteren Stauraum und ist somit auch für eingeschränkte Platzverhältnisse geeignet.
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Weitere, besonders vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen sowie der nachfolgenden Beschreibung, wobei die unabhängigen Ansprüche einer Anspruchskategorie auch analog zu den abhängigen Ansprüchen einer anderen Anspruchskategorie weitergebildet sein können und insbesondere auch einzelne Merkmale verschiedener Ausführungsbeispiele zu neuen Ausführungsbeispielen kombiniert werden können.
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Bevorzugt ist der Fräsadapter als ein Tischeinsatz für eine Tischöffnung ausgebildet. Besonders bevorzugt ist bei bestimmungsgemäßer Verwendung eine Grundplatte des Fräsadapters bündig mit einer Arbeitsfläche des Werktisches angeordnet. Die Tischöffnung bezeichnet eine Ausnehmung in der bzw. einen Durchbruch durch die Tischplatte des Werktisches. Darein kann der Fräsadapter eingesetzt werden, sodass im Betrieb lediglich das Werkzeug der Fräse nach oben durch die Arbeitsfläche hindurch und über sie hinausragt. Der Fräsadapter ist somit als Tischeinsatz wie die Arbeitsfläche vorteilhafterweise direkt von oben zugänglich. Er beeinträchtigt die Nutzung der Arbeitsfläche jedoch nicht, da all seine Komponenten plan mit oder unter der Arbeitsfläche angeordnet sind.
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Vorzugsweise weist die Winkelverstellung eine Schwenkachse auf, die im Betrieb unterseits einer Tischplatte des Werktisches angeordnet ist. Dabei bedeutet „unterseits“, dass die Schwenkachse auf einer Seite einer der Tischplatte angeordnet ist, die der oberseitigen Arbeitsfläche gegenüberliegt, auf der im Betrieb ein Werkstück bearbeitet wird.
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Bei den aus der Praxis bekannten Schwenkspindelfräsmaschinen werden meist komplizierte Mechanismen verwendet, um die Schwenkachse möglichst in der Ebene der Arbeitsfläche zu halten und die Einstellung möglichst komfortabel zu gestalten. Die erfindungsgemäße Abkehr von diesem Konzept ermöglicht es jedoch, den Schwenkmechanismus vorteilhaft einfach und kostengünstig zu gestalten, wie im Folgenden noch näher erläutert wird.
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Der Fräsadapter umfasst bevorzugt eine Grundplatte, in der ein Langloch angeordnet ist. Durch das Langloch ragt im Betrieb das Werkzeug ein Stück über die Arbeitsfläche hinaus, um mit dem Werkstück in Kontakt zu kommen und den gewünschten Bereich des Werkstücks abzutragen.
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In einer geschwenkten Winkelposition des Werkzeugs wird in der Ebene der Arbeitsfläche allgemein ein längerer sich senkrecht zur Rotationsachse der Winkelverstellung erstreckender Bereich von dem Werkzeug eingenommen als in einer Winkelposition, in der das Werkzeug senkrecht zur Arbeitsfläche des Werktisches angeordnet ist. In diesem Bereich erstreckt sich das Langloch mit seiner Längsrichtung, also in Richtung seiner größeren Ausdehnung. Seitlich des Langlochs hat das Werkstück auf diese Weise eine Auflagefläche, die im Betrieb nah bis an das Werkzeug heranreicht, sodass vorteilhafterweise ungewolltes Zerspanen und etwaige Unfallgefahren durch zu viel Spiel am Werkstück weitestgehend vermieden werden können.
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Bevorzugt weist der Fräsadapter einen Fräslift zur Höhenverstellung auf. Der Fräslift umfasst beispielsweise eine Liftplattform, eine Liftführung und/oder einen Liftantrieb. Die Liftführung kann beispielsweise als Linearführung und insbesondere als Zylinderführung ausgebildet sein. Sie verbindet die Liftplattform derart mit der Grundplatte des Fräsadapters, dass die Liftplattform nur noch in einer Richtung senkrecht zur Arbeitsfläche des Werktisches zu bewegen ist. Auf der Liftplattform sind zum Beispiel unter anderem die Winkelverstellung und/oder die Aufnahme für die Fräse angeordnet. Der Liftantrieb kann beispielsweise als Hubspindel ausgebildet sein, die frei drehbar in der Grundplatte des Fräsadapters gelagert ist und in ein auf der Liftplattform angeordnetes, korrespondierendes Gewinde eingreift. Bei einer Drehung der Hubspindel wird die Liftplattform je nach Drehrichtung beispielsweise zu der Grundplatte des Fräsadapters hin oder davon wegbewegt.
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Der Fräslift ist besonders bevorzugt von der Tischoberseite bedienbar ist. Zur Bedienung des Fräslifts kann beispielsweise eine Stellschraube in der Grundplatte des Fräsadapters angeordnet sein, die sich mittels eines lnbus®-Schlüssels, Torx®-Schlüssels oder dergleichen betätigen lässt. Die Schraube ist zum Beispiel mit der Hubspindel des Fräslifts verbunden, welche bei einer Betätigung der Schraube mitgedreht wird.
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Vorzugsweise weist die Winkelverstellung eine Winkelarretierung auf. Die Winkelarretierung ist ein Blockierelement, mit dem die Winkelverstellung in der gewünschten, zuvor eingestellten Position gehalten wird. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass das Blockierelement in definierten Winkelpositionen, z. B. in 1°- oder 5°-Schritten oder an den später noch beschriebenen Rastpunkten, formschlüssig mit einem rotierbaren Element der Aufnahme zusammenwirkt und über den Formschluss eine weitere Rotationsbewegung verhindert.
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Besonders bevorzugt umfasst die Winkelarretierung zumindest eine Exzenterklemme, die kraftschlüssig auf ein rotierbares Element der Aufnahme wirkt. D. h. der ausgeübte Anpressdruck verhindert eine weitere Rotationsbewegung der Winkelverstellung. Dadurch können beliebige Winkelpositionen vorteilhafterweise stufenlos eingestellt werden.
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Die Winkelverstellung weist bevorzugt zumindest einen Rastpunkt in einer vordefinierten Winkelposition auf. Bei den Rastpunkten handelt es sich besonders bevorzugt um „weiche“ Rastpunkte. D.h. die Rastpunkte geben bevorzugt nicht eine zwingende Position vor, sondern helfen lediglich die häufig gebrauchten, vordefinierten Winkelpositionen möglichst einfach aufzufinden und exakt einzustellen. Dies kann beispielsweise dadurch realisiert sein, dass ein rotierbares Element der Winkelverstellung an den definierten Winkelpositionen jeweils eine Rastbohrung aufweist, in die ein vorgespannter Druckstift mit einer Kugelspitze eingreift. Der Druckstift kann dazu beispielsweise mittels einer Feder vorgespannt sein.
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Die Kugelspitze verhindert eine „harte“ Rastung, sodass nach wie vor auch um die Rastpunkte herum jede Winkelposition eingestellt werden kann. Die vordefinierten Winkelpositionen sind dabei besonders bevorzugt im 15°-, 22,5°-, 30°- und/oder 45°-Winkel angeordnet.
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Die Winkelverstellung umfasst bevorzugt eine Winkelanzeige. Die Winkelanzeige kann beispielsweise als digitale Winkelanzeige ausgeführt sein. Alternativ oder zusätzlich kann sie als einfache Skala 5°-Schritten zwischen einem rotierbaren Element und einem Drehlager der Winkelverstellung ausgebildet sein. Mithilfe eines Nonius, also beispielsweise einer Skala mit 5° Einteilung auf dem rotierbaren Element und einer Skala mit 4° Einteilung auf dem Drehlager, lässt sich die Ablesegenauigkeit auf 1° erhöhen.
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Wie oben bereits beschrieben, liegt die Schwenkachse des Fräsadapters bevorzugt nicht im Bereich der Ebene der Arbeitsfläche des Werktisches. Um das Werkzeug der Fräse trotzdem wie gewünscht im Bereich der Arbeitsfläche relativ zum zu bearbeitenden Werkstück positionieren zu können, umfasst der erfindungsgemäße Fräsadapter bevorzugt einen Schlitten und eine Linearführung. Mit der Linearführung ist der Schlitten, an dem die Winkelverstellung und die Aufnahme angeordnet sind, in einer Linearrichtung positionierbar. Die Linearrichtung erstreckt sich parallel zu einer Arbeitsfläche des Werktisches und senkrecht zur Schwenkachse der Winkelverstellung. Wie oben bereits erläutert, entspricht die Arbeitsfläche einer Oberseite des Werktisches. Die Linearführung kann grundsätzlich in Form von Wälz- und/oder Gleitlagern ausgebildet sein, wie später noch näher erläutert wird. Mit dem beweglichen Schlitten lassen sich somit auch die Winkelverstellung und die Aufnahme in der Linearrichtung positionieren, wodurch auch das Werkzeug der Fräse in dieser Richtung positionierbar ist.
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Vorzugsweise weist die Linearführung eine Linearearretierung auf. Wie bereits anhand der Winkelarretierung erläutert, ist auch die Lineararretierung ein Blockierelement, mit dem der Schlitten in einer gewünschten zuvor eingestellten Position der Linearführung gehalten wird. Die Linearearretierung umfasst bevorzugt zumindest eine Exzenterklemme, die einen Kraftschluss zwischen dem Schlitten und der Linearführung erzeugt. D. h. der ausgeübte Anpressdruck verhindert eine weitere Bewegung des Schlittens. Der Schlitten ist somit kontinuierlich in jeder beliebigen Position der Linearführung arretierbar.
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Die Linearführung umfasst bevorzugt eine Lagerschiene und eine Führungsschiene. Dabei sind die Lagerschiene und die Führungsschiene parallel und in einer zur Arbeitsfläche des Werktisches parallelen Ebene, d. h. in Linearrichtung, angeordnet. Der Schlitten ist also bevorzugt in diesen beiden Schienen beweglich gelagert. Durch diese Zweipunkt-Lagerung wird bei der Arretierung eine im Wesentlichen spielfreie Positionierung ermöglicht. Der Schlitten weist dafür z. B. je Schiene einen zur Schiene passenden Fuß auf, der in der jeweiligen Schiene gleiten und gegebenenfalls mittels der Lineararretierung in der gewünschten Position blockiert werden kann.
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Während die Lagerschiene lediglich als Gegenlager dient, erhöht die Führungsschiene bei der Arretierung besonders bevorzugt durch einen Form-Kraftschluss mit dem zugeordneten Fuß des Schlittens die Genauigkeit der Positionierung. Dazu weist die Führungsschiene besonders bevorzugt eine Führungsnut, z. B. eine V-Nut oder dergleichen, auf. Die Führungsnut leitet dabei den entsprechenden Fuß des Schlittens während des Arretierungsvorgangs selbsttätig in eine exakte Endposition.
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Vorzugsweise umfassen Winkelverstellung und/oder die Linearführung eine Justierungsschraube. Bei der Winkelverstellung ist die Justierungsschraube beispielsweise an einem rotierbaren Element angeordnet sein und hat beispielsweise einen Anschlag auf der Linearführung. Dadurch kann der freie Rotationsbereich der Winkelverstellung eingeschränkt werden. Durch die Position der Justierungsschraube kann eine Nulllage bzw. eine Nullposition der Winkelverstellung eingestellt bzw. festgelegt werden kann. Diese Nullposition befindet sich zum Beispiel in einem Winkelbereich von -5° bis +50° in Relation zu einer üblichen Nullposition, also beispielsweise einer Position, in der das Werkzeug senkrecht zur Arbeitsfläche angeordnet ist.
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In ähnlicher Weise schränkt die Justierungsschraube der Linearführung den freien Wegbereich der Linearführung ein. Sie kann beispielsweise an der Linearführung so angeordnet sein, dass sie einen Anschlag für den Schlitten bildet. Durch die Position der Justierungsschraube kann somit eine Nulllage bzw. eine Nullposition für den Schlitten in der Linearführung eingestellt bzw. festgelegt werden. Diese Nullposition befindet sich zum Beispiel in einem Bereich von -10 mm bis + 10 mm in Relation zu einer üblichen Nullposition des Schlittens in der Linearführung.
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Der Werktisch weist bevorzugt eine Tischplatte auf, in der der Fräsadapter, insbesondere ein am Werktisch angebrachter Teil des Fräsadapters, formschlüssig angeordnet ist. Der Formschluss erfolgt dabei insbesondere mittels der Grundplatte des Fräsadapters, die bevorzugt in die Tischplatte eingesetzt wird und sich bündig an die Arbeitsfläche der Tischplatte des Werktisches anschließt. Dadurch wird insgesamt eine plane bzw. ebene Fläche zur Bearbeitung eines Werkstücks hergestellt. Die Tischplatte weist hierfür bevorzugt umlaufend um die Tischöffnung einen als Stufe abgesenkten, zu der Grundplatte des Fräsadapters passenden Bereich auf.
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Auch wenn der Fräsadapter im Wesentlichen bereits durch diesen Formschluss bzw. die Schwerkraft in seiner Position gehalten wird, kann er zusätzlich mit weiteren Befestigungsmitteln wie zum Beispiel Schrauben, Klemmen o. Ä. gesichert werden. Dies ist insbesondere bei im Betrieb auftretenden Vibrationen vorteilhaft.
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Die Erfindung wird im Folgenden unter Hinweis auf die beigefügten Figuren anhand von Ausführungsbeispielen noch einmal näher erläutert. Dabei sind in den verschiedenen Figuren gleiche Komponenten mit identischen Bezugsziffern versehen. Die Figuren sind in der Regel nicht maßstäblich. Relative Richtungsangaben wie „unten“, „oben“, „unterseitig“ bzw. „oberseitig“ beziehen sich dabei auf einen bestimmungsgemäß aufgestellten Werktisch mit einem erfindungsgemäßen Fräsadapter. Es zeigen:
- 1 eine grob schematische Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Fräseinheit in einer ersten Höhenposition,
- 2 eine grob schematische Seitenansicht des Ausführungsbeispiels aus 1 in einer zweiten Höhenposition,
- 3 eine perspektivische Ansicht von oben auf das Ausführungsbeispiels aus 1,
- 4 eine perspektivische Ansicht eines Ausführungsbeispiels einer Liftplattform in einer ersten Winkelposition,
- 5 eine perspektivische Ansicht des Ausführungsbeispiels aus 4 in einer zweiten Winkelposition,
- 6 eine Draufsicht auf das Ausführungsbeispiel aus 4 in einer ersten Winkelposition und in einer ersten Linearposition und
- 7 eine Draufsicht auf das Ausführungsbeispiel aus 4 in einer zweiten Winkelposition und in einer zweiten Linearposition.
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In 1 ist beispielhaft eine erfindungsgemäße Fräseinheit 80 in einer Seitenansicht dargestellt. Die Fräseinheit 80 umfasst einen Werktisch 60, einen Fräsadapter 20 und eine Fräse 70. Der Werktisch 60 weist eine flächige Tischplatte 64 mit rechteckiger Grundfläche auf, die - wie bei einem gewöhnlichen Tisch üblich - im Betrieb horizontal, d. h. parallel zu einem Untergrund angeordnet ist. Neben den hier gezeigten Elementen umfasst der Werktisch 60 bevorzugt auch Beine bzw. Stützen, um einen sicheren Stand zu gewährleisten. Die Tischplatte weist eine Unterseite 65 und gegenüberliegende eine Oberseite 62 auf, welche zugleich eine Arbeitsfläche 62 für den Werktisch 60 bildet. Der Werktisch 60 umfasst weiterhin einen Tischanschlag 63, der auch als Fräsanschlag bezeichnet wird. Der Tischanschlag 63 umfasst zwei senkrecht zur Arbeitsfläche 62 angeordnete Führungsplatten (siehe 3). Am Tischanschlag 63 wird im Betrieb ein auf der Arbeitsfläche 62 aufliegendes Werkstück (hier nicht gezeigt) zur Bearbeitung entlang geführt.
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In der Tischplatte 64 ist der Fräsadapter 20 mittels einer flächigen Grundplatte 23 (gestrichelt angedeutet) befestigt, die anhand von 3 noch näher erläutert wird. Er umfasst einen Fräslift 50 und eine Liftplattform 55, die anhand der 4 bis 7 noch näher erläutert wird. Er erstreckt sich im Wesentlichen unterhalb der Arbeitsfläche 62. Der Fräslift 50 umfasst eine Liftführung 51, 52, die zwei parallele, senkrecht unterhalb der Grundplatte 23 angeordnete Innenzylinder 52 sowie zwei auf den Innenzylindern 52 angeordnete Hohlzylinder 51 umfasst. Die Innenzylinder 52 sind mit der Grundplatte 23 fest verbunden, z. B. verschweißt. Die Hohlzylinder 51 und die Innenzylindern 52 können relativ zueinander verschoben werden und bilden ein Gleitlager oder ein Wälzlager. Mit den Hohlzylindern 51 ist die Liftplattform 55 fest verbunden, z. B. verschweißt, die im Wesentlichen parallel zur Arbeitsfläche 62 des Werktisches 60 angeordnet ist.
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Der Fräslift 50 umfasst ferner einen Liftantrieb 53, 54. Der Liftantrieb 53, 54 weist eine Hubspindel 53 auf, die drehbar an der Grundplatte 23 gelagert ist, wobei die Hubspindel 53 relativ zu der Grundplatte 23 in den translatorischen Freiheitsgraden nicht beweglich ist. Die Hubspindel 53 weist ein Außengewinde auf und erstreckt sich senkrecht zu der Grundplatte 23 bzw. parallel zu der Liftführung 51, 52. Auf der Liftplattform 55 ist ein zu der Hubspindel 53 passendes Innengewinde (hier nicht gezeigt) angeordnet und fest mit dieser verbunden. Die Hubspindel 53 greift in das Innengewinde ein. Mithilfe einer Rotation der Hubspindel 53 lässt sich somit ein Abstand der Liftplattform 55 zu der Grundplatte 23 bzw. zur Arbeitsfläche 62 des Werktisches 60 einstellen. Der Fräslift 50 dient somit als Höhenverstellung des Fräsadapters 20.
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Über den Fräsadapter 20 ist die Fräse 70 mit dem Werktisch 60 verbunden. Die Fräse umfasst eine Frässpindel 71 (bzw. einen Fräsmotor) sowie ein Fräswerkzeug 72 (im Folgenden auch kurz als „Werkzeug“ bezeichnet). Die Frässpindel 71 ist mittels einer Werkzeugaufnahme (hier nicht gezeigt) mit dem Werkzeug 72 verbunden.
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Mittels des Fräslifts 50 als Höhenverstellung wurde eine erste Höhenposition HP1 eingestellt, in der das Werkzeug 72 über die Arbeitsfläche 62 des Werktischs 60 hinausragt. Wird die Fräse 70 in Betrieb genommen, rotiert das Werkzeug 72 und trägt zerspanend Material von einem Werkstück ab, das an dem Tischanschlag 63 entlang geführt wird.
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2 zeigt die Fräseinheit 80 aus 1 in der gleichen Ansicht, wobei sich die Liftplattform 55 hier jedoch in einer zweiten Höhenposition HP2 befindet. Mittels einer Betätigung der Hubspindel 53 wurde die Liftplattform 55 nach unten verfahren. Der Abstand der Liftplattform 55 zur Tischplatte 64 ist hier größer und das Werkzeug 72 der Fräse 70 ragt nicht mehr über die Arbeitsplatte 62 hinaus.
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In 3 ist beispielhaft und schematisch die Fräseinheit 80 aus 1 in einer perspektivischen Draufsicht dargestellt. Unter der in die Tischplatte 64 eingebrachten Grundplatte 23 ist eine Tischöffnung 61 angeordnet, durch die der Fräsadapter 20 mit der Fräse 70 hindurch nach unten ragt. Die Grundplatte 23 ist dabei in einer als Stufe abgesenkten, zu ihr passenden Ausnehmung (hier nicht gezeigt) in der Tischplatte 64 angeordnet. Innerhalb einer Ebene der Arbeitsfläche 62 ist die im Wesentlichen rechteckige Grundplatte 23 formschlüssig in die Tischplatte 64 eingepasst.
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Die Grundplatte 23 weist eine Grundplattenöffnung 44 auf. Darüber ist formschlüssig eine Einlegeplatte 35 in einer als Stufe abgesenkten, zu ihr passenden Ausnehmung (hier nicht gezeigt) in der Grundplatte 23 angeordnet. Die Form der Einlegeplatte 35 ist grundsätzlich beliebig wählbar, solange sich ein ausreichender Formschluss ergibt. Zum Beispiel kann die Einlegeplatte 35 wie hier eine Form ähnlich der eines Viertelkreis-Winkelmessers aufweisen. Die Einlegeplatte 35 ist bevorzugt ferromagnetisch, sodass sie an der Grundplatte 23 die mit Haftmagneten versehen ist anhaftet. In der Einlegeplatte 35 ist ein pillenförmiges Langloch 24 angeordnet, dass sich in Längsrichtung, d.h. in Richtung seiner größten Ausdehnung, in der Ebene der Arbeitsfläche 62 und in der Rotationsebene der Fräse 70 erstreckt. Durch das Langloch 24 hindurch kann im Betrieb das Werkzeug 72 der Fräse 70 über die Arbeitsfläche 62 zur Bearbeitung eines Werkstücks hinausragen.
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Obwohl die Grundplatte 23 grundsätzlich bereits durch den Formschluss mit der Tischplatte 64 und die Schwerkraft in ihrer Position gehalten wird, kann sie zusätzlich mit Befestigungsschrauben 45 oder anderen geeigneten Befestigungsmittel mit der Tischplatte 64 verbunden werden. In der Grundplatte 23 ist zudem eine Stellschraube 54 angeordnet. Mithilfe eines Innensechskantschlüssels kann mittels einer Drehung der Stellschraube 54 die Hubspindel 53 des Fräslifts 50 betätigt und somit die Höhenposition der Liftplattform 55 variiert bzw. eingestellt werden.
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Die 4 bis 7 zeigen unterschiedliche Ansichten bzw. Einstellungen der Liftplattform 55. Auf eine Darstellung der Halterung, also der Verbindungsmittel der Liftplattform 55 zur Liftführung 51, 52 sowie zum Liftantrieb in Form der Hubspindel 53 wurde aus Anschaulichkeitsgründen verzichtet.
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Die Liftplattform 55 umfasst eine Linearführung 27 und einen darin geführten Schlitten 28 (siehe 4). Die Linearführung 27 weist eine im Wesentlichen U-förmige ausgestaltete Basis auf. Dabei ist in einem der beiden parallelen U-Schenkel eine Lagerschiene 31 und in dem anderen eine Führungsschiene 32 angeordnet. Beide Schienen 31, 32 sind im Wesentlichen als Langlöcher ausgestaltet und erstrecken sich parallel in Richtung der U-Schenkel. Diese Richtung wird im Folgenden als Linearrichtung LR bezeichnet.
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Der Schlitten 28 umfasst zwei Schlittenfüße 37, 38, eine Aufnahme 21 sowie eine Winkelverstellung 22. In jedem Schlittenfuß 37, 38 ist ein Drehlager 46, 47 angeordnet. In den beiden koaxialen Drehlagern 46, 47 ist als rotierbares Element mit einer Rotationsachse RA die Aufnahme 21 für die Fräse 70 gelagert. Die Drehlager 46, 47 bilden zusammen somit die Winkelverstellung 22 für die Aufnahme 21.
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Der in der Lagerschiene 31 geführte Schlittenfuß 38 weist eine ebene, flache Basis auf, die zu einem stufenartig gegenüber der umgebenden Oberfläche abgesenkten Bereich der Lagerschiene 31 passt, der das Langloch der Lagerschiene 31 umläuft. Die Führungsschiene 32 ist zunächst ähnlich wie die Lagerschiene 31 ausgebildet, weist jedoch zu ihrer Mitte hin, d.h. zum Langloch hin, eine weitere Absenkung als Führungsnut in Form einer V-Nut 36 auf. Der dazu korrespondierende Schlittenfuß 37 weist eine Basis auf, in der ein V-Abschnitt 39 ausgebildet ist, Dieser wirkt als entsprechende Feder, bildet somit das Komplement zu der V-Nut 36 und greift in diese ein.
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Der Schlitten 28 ist mittels zweier Exzenterklemmen 30 arretierbar, die jeweils einem der Schlittenfüße 37, 38 zugeordnet sind. Um den Schlitten 28 zu fixieren, wird bevorzugt zunächst die Exzenterklemme 30 betätigt, die der Führungsschiene 32 zugeordnet ist. Aufgrund der V-Nut 36 erfolgt dabei eine automatische Selbstzentrierung des Schlittens 28. Folgend wird noch die Exzenterklemme 30 betätigt, die der Lagerschiene 31 zugeordnet ist. Dadurch wirkt der Schlittenfuß 38 der Lagerschiene 31 als Gegenlager zu dem Schlittenfuß 37 der Führungsschiene 32 und sorgt somit für zusätzliche Stabilität des Schlittens 28. Die Exzenterklemmen 30 sind dabei unterhalb der Linienführung 27 angeordnet und mittels eines Bolzens (hier nicht gezeigt) jeweils durch das Langloch der jeweiligen Schiene 31, 32 hindurch mit einem Schlittenfuß 37, 38 verbunden. Wenn die Exzenterklemmen 30 angezogen werden, wird somit der jeweilige Schlittenfuß 37, 38 gegen seine Schiene 31, 32 gepresst. Dadurch entsteht ein Kraftschluss, der die Bewegung des Schlittens 28 verhindert.
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Auch die Winkelverstellung 22 ist mittels einer Exzenterklemme 26 arretierbar. Diese wirkt, wenn sie angezogen wird, kraftschlüssig auf das rotierbare Element, d.h. den im Drehlager 46 gelagerten Bereich der Aufnahme 21, wodurch eine Rotationsbewegung verhindert wird.
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Die Aufnahme 21 ist nach Art einer Rohrschelle bzw. Umfangsklemme ausgebildet und umfasst ein Halteelement 40 und ein Spannelement 41. Das Halteelement 40 weist in beide Richtungen der Rotationsachse RA endseitig jeweils Stifte auf, die in den Drehlagern 46, 47 der Schlittenfüße 37, 38 drehbar gelagert sind. In seiner Mitte ist eine halbkreisförmige Ausnehmung ausgebildet, die zusammen mit einer korrespondierenden halbkreisförmigen Ausnehmung des Spannelements 41 eine kreisförmige Ausnehmung 48 bildet. In dieser Ausnehmung ist im Betrieb eine Fräse 70, also die Frässpindel bzw. der Fräsmotor, eingespannt. Dafür werden das Halteelement 40 und das Spannelement 41 mittels Spannschrauben 42 derart miteinander verbunden, dass die Fräse 70 kraftschlüssig in der Ausnehmung 48 gehalten wird.
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Die Linearführung 27 weist eine Justierungsschraube 34 auf, die in das Langloch der Führungsschiene 32 hineinragt. Mit Drehung der Justierungsschraube 34 lässt sich eine Anschlagsposition in Linearrichtung LR für den Schlittenfuß 37 und somit für den Schlitten 28 insgesamt einstellen. Dies wird noch anhand der 6 und 7 näher erläutert.
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Die Winkelverstellung 22 weist eine Justierungsschraube 33 auf. Sie ist am Halteelement 40 der Aufnahme 21 angeordnet und wird folglich mit der Aufnahme gedreht. Sie hat einen Anschlag auf der Oberseite der Linearführung 27. Mit Drehung der Justierungsschraube 33 kann eingestellt werden, wie weit die Aufnahme 21 in der Winkelverstellung 22 gedreht werden kann, bis die Anschlagsposition erreicht wird. In der 4 ist die Winkelverstellung 42 in einer ersten Winkelposition WP1, nämlich der Anschlagposition bzw. der Nullposition, dargestellt. Eine weitere Drehung in Richtung des Anschlags ist nicht mehr möglich. Demgegenüber zeigt 5 die Liftplattform aus 4 in einer zweiten Winkelposition WP2, in der eine Drehung in beide Richtungen möglich ist.
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Die Winkelverstellung 22 weist ferner eine Winkelanzeige 43 auf, die mithilfe von zwei Skalen den eingestellten Winkel nach Art eines Nonius anzeigt. Der Nonius ist ausgebildet, indem eine Skala mit 5° Einteilung auf dem rotierbaren Element und eine Skala mit 4° Einteilung auf dem Drehlager angebracht ist. Dadurch ergibt sich insgesamt eine Ablesegenauigkeit im Bereich von 1°.
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Die 6 und 7 zeigen die Liftplattform aus 4 in unterschiedlichen Stellungen des Schlittens 28 in der Linearführung 27. In 6 ist der Schlitten 28 in einer ersten Linearposition LP1 dargestellt, in der er in und entgegen der Linearrichtung LR bewegt werden kann. Die Winkelverstellung 22 befindet sich hier in der ersten Winkelposition WP1. 7 zeigt den Schlitten 28 in einer zweiten Linearposition LP2, der sich im Anschlag mit der Justierungsschraube 34 befindet und daher nicht mehr weiter in Linearrichtung LR bewegt werden kann. Dies ist die Anschlagsposition bzw. Nullposition des Schlittens 28 in Linearrichtung LR. Die Winkelverstellung 22 befindet sich hier in der zweiten Winkelposition WP2.
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Insgesamt lässt sich die Lage des Werkzeugs 72 also mittels der Winkelverstellung 22 in einem rotatorischen und mittels der Höhenverstellung 50 und der Linearführung 27 in zwei translatorischen Freiheitsgraden einstellen. Die Erfindung bietet somit die Einstellungsmöglichkeiten einer professionellen Schwenkspindelfräsmaschine. Sie ist dabei jedoch kostengünstiger und weist einen wesentlich geringeren Platzbedarf auf.
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Es wird abschließend noch einmal darauf hingewiesen, dass es sich bei der vorhergehend detailliert beschriebenen Vorrichtung lediglich um ein Ausführungsbeispiel handelt, welches vom Fachmann in verschiedenster Weise modifiziert werden kann, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen. So sind beispielsweise auch unterschiedliche Formen der Grundplatte bzw. der Einlegeplatte umfasst und auch die Aufnahme für die Fräse kann entsprechend an die Fräse angepasst werden. Weiterhin schließt die Verwendung der unbestimmten Artikel „ein“ bzw. „eine“ nicht aus, dass die betreffenden Merkmale auch mehrfach vorhanden sein können. Ebenso schließen die Begriffe „Element“ und „Einheit“ nicht aus, dass die betreffende Komponente aus mehreren zusammenwirkenden Teilkomponenten besteht, die gegebenenfalls auch räumlich verteilt sein können.
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Bezugszeichenliste
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- 20
- Fräsadapter
- 21
- Aufnahme
- 22
- Winkelverstellung
- 23
- Grundplatte
- 24
- Langloch
- 27
- Linearführung
- 26,
- 30 Exzenterklemme
- 28
- Schlitten
- 31
- Lagerschiene
- 32
- Führungsschiene
- 33, 34
- Justierungsschraube
- 35
- Einlegeplatte
- 36
- V-Nut
- 37, 38
- Schlittenfuß
- 39
- V-Abschnitt
- 40
- Halteelement
- 41
- Spannelement
- 42
- Spannschraube
- 43
- Winkelanzeige
- 44
- Grundplattenöffnung
- 45
- Befestigungsschrauben
- 46, 47
- Drehlager
- 48
- Ausnehmung
- 50
- Fräslift
- 51
- Hohlzylinder
- 52
- Innenzylinder
- 53
- Hubspindel
- 54
- Stellschraube
- 55
- Liftplattform
- 60
- Werktisch
- 61
- Tischöffnung
- 62
- Oberseite, Arbeitsfläche
- 63
- Tischanschlag, Fräsanschlag
- 64
- Tischplatte
- 65
- Unterseite
- 70
- Fräse
- 71
- Frässpindel
- 72
- Fräswerkzeug
- 80
- Fräseinheit
- HP1
- erste Höhenposition
- HP2
- zweite Höhenposition
- LP1
- erste Linearposition
- LP2
- zweite Linearposition
- LR
- Linearrichtung
- RA
- Rotationsachse
- WP1
- erste Winkelposition
- WP2
- zweite Winkelposition
