DE102020125455A1

DE102020125455A1 - Bearbeitungsmaschine

Info

Publication number: DE102020125455A1
Application number: DE102020125455.5A
Authority: DE
Inventors: Harald Schmid; Samuel Gühring; Dustin Trabi
Original assignee: Mafell AG
Current assignee: Mafell AG
Priority date: 2020-09-29
Filing date: 2020-09-29
Publication date: 2022-03-31
Also published as: EP4217164A1; WO2022069495A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Bearbeitungsmaschine, insbesondere Unterflurzugsäge, Tischkreissäge oder Formatkreissäge, mit einer Arbeitsauflage, einer Rotationseinheit, die ein im Betrieb rotierendes Werkzeug, insbesondere ein Sägeblatt, und eine mittels eines Antriebsmotors rotierend antreibbare, unterhalb der Arbeitsauflage angeordnete Werkzeugwelle umfasst, an der das Werkzeug drehfest angebracht ist, wobei die Rotationseinheit zwischen einer Arbeitsstellung, in der das Werkzeug nach oben über die Arbeitsauflage hinaus vorsteht, und einer Sicherheitsstellung verstellbar ist, in der das Werkzeug nach unten, vorzugsweise vollständig unter die Arbeitsauflage, bewegt ist, und einer Sicherheitseinrichtung, die eine Sensorik, eine Aktorik sowie eine mit der Sensorik und der Aktorik verbundene Steuereinrichtung umfasst und dazu ausgebildet ist, im Betrieb als Reaktion auf eine mittels der Sensorik erkannte Gefahrensituation mittels der Steuereinrichtung die Aktorik dazu zu veranlassen, die Rotationseinheit in die Sicherheitsstellung zu verstellen, wobei die Aktorik eine Stelleinrichtung und eine mittels der Steuereinrichtung zwischen einem gelösten Zustand und einem eingekuppelten Zustand schaltbare Kupplung umfasst, die zwischen der Rotationseinheit, insbesondere der Werkzeugwelle, und der Stelleinrichtung angeordnet ist, und wobei zumindest ein Bestandteil der Stelleinrichtung im eingekuppelten Zustand durch die Rotationseinheit zu einer Treibbewegung antreibbar ist, die in die Verstellbewegung der Rotationseinheit von der Arbeitsstellung in die Sicherheitsstellung umsetzbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Bearbeitungsmaschine, insbesondere eine Unterflurzugsäge, Tischkreissäge oder Formatkreissäge, mit einer Arbeitsauflage, einer Rotationseinheit, die ein im Betrieb rotierendes Werkzeug, insbesondere ein Sägeblatt, und eine mittels eines Antriebsmotors rotierend antreibbare unterhalb der Arbeitsauflage angeordnete Werkzeugwelle umfasst, an der das Werkzeug drehfest angebracht ist.
Hierbei ist „unterhalb der Arbeitsauflage“ in dem Sinne zu verstehen, dass sich die Werkzeugwelle unterhalb einer durch die Arbeitsauflage definierten Ebene befindet, d.h. die Werkzeugwelle kann sich vertikal unterhalb der Arbeitsauflage, z.B. der Platte eines Arbeitstisches befinden, die Werkzeugwelle kann aber auch ganz oder teilweise seitlich des Arbeitstisches angeordnet sein und sich dabei unterhalb des Niveaus der Ebene befinden, die durch die Arbeitsauflage definiert ist.
Bei einer grundsätzlich ebenfalls denkbaren Bearbeitungsmaschine mit einer schräg oder vertikal verlaufenden Arbeitsauflage ist „unterhalb der Arbeitsauflage“ in dem Sinne zu verstehen, dass sich die Werkzeugwelle nicht auf derjenigen Seite der Arbeitsauflage befindet, auf der die Bearbeitung erfolgt.
Im Zusammenhang mit derartigen Bearbeitungsmaschinen kommt der Arbeitssicherheit eine immer größer werdende Bedeutung zu. In der Praxis passiert es immer wieder, dass ein beispielsweise abgelenkter oder unkonzentrierter Benutzer in das rotierende Werkzeug greift und an Hand oder Fingern Verletzungen erleidet. Es wurden bereits verschiedene Lösungen vorgeschlagen, um das Verletzungsrisiko zu minimieren. Bekannte Sicherheitseinrichtungen umfassen typischerweise eine Sensorik und eine Aktorik. Die Sensorik soll eine Gefahrensituation erkennen, insbesondere einen möglichen Eingriff eines Benutzers in das Werkzeug, und umfassen z.B. kapazitive Sensoren, die das Vorhandensein menschlichen Gewebes am Werkzeug erkennen können. Alternativ oder zusätzlich ist der Einsatz von Kameras bekannt, die den Bereich um das Werkzeug herum erfassen und potentiell gefährliche Situation erkennen können. Auf derartige Sensoriken soll an dieser Stelle nicht näher eingegangen werden, da die Erfindung die Aktorik einer derartigen Sicherheitseinrichtung betrifft.
Diese Aktorik soll dafür sorgen, dass im Falle einer mittels der Sensorik erkannten Gefahrensituation das Werkzeug schlagartig stillgesetzt oder in eine sichere Stellung bewegt wird. Bekannte Lösungen verwenden hierzu beispielsweise Treibladungen, wie sie auch bei Airbags zum Einsatz kommen, um das Werkzeug vom Benutzer weg zu katapultieren. Aufgrund der hohen Energiezufuhr kommt es bei derartigen Lösungen zu mechanischen Verformungen und anderen Beschädigungen an der Bearbeitungsmaschine, sodass diese Lösungen nicht reversibel sind, d.h. die betreffende Bearbeitungsmaschine kann nach dem Auslösen der Sicherheitseinrichtung nicht sofort wiederverwendet und muss repariert werden. Andere Lösungen, die in der Lage sind, das Werkzeug schlagartig in eine sichere Stellung zu bewegen, sind zwar reversibel, aufgrund der verwendeten Aktorik aber nur an großen und schweren Bearbeitungsmaschinen wie z.B. Formatkreissägen einsetzbar, und sie sind außerdem sehr teuer.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Bearbeitungsmaschine der eingangs genannten Art mit einer reversiblen Sicherheitsfunktion zu versehen, sodass nach einem Auslösen der Sicherheitsfunktion mit der Maschine sofort weitergearbeitet werden kann, wobei außerdem die Sicherheitsfunktion bei hoher Zuverlässigkeit möglichst kostengünstig realisierbar sein und nur zu einem möglichst geringen Zusatzgewicht führen soll, sodass auch transportable und sogenannte halbstationäre Bearbeitungsmaschinen wie beispielsweise bestimmte Unterflurzugsägen mit der erfindungsgemäßen Sicherheitsfunktion ausgerüstet werden können.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt jeweils durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche.
Gemäß dem unabhängigen Anspruch 1 ist die Rotationseinheit zwischen einer Arbeitsstellung, in der das Werkzeug nach oben über die Arbeitsauflage hinaus vorsteht, und einer Sicherheitsstellung verstellbar, in der das Werkzeug nach unten, vorzugsweise vollständig unter die Arbeitsauflage, bewegt ist, wobei eine Sicherheitseinrichtung vorgesehen ist, die eine Sensorik, eine Aktorik sowie eine mit der Sensorik und der Aktorik verbundene Steuereinrichtung umfasst und dazu ausgebildet ist, im Betrieb als Reaktion auf eine mittels der Sensorik erkannte Gefahrensituation mittels der Steuereinrichtung die Aktorik dazu zu veranlassen, die Rotationseinheit in die Sicherheitsstellung zu verstellen, wobei die Aktorik eine Stelleinrichtung und eine mittels der Steuereinrichtung zwischen einem gelösten Zustand und einem gekuppelten Zustand schaltbare Kupplung umfasst, die zwischen der Rotationseinheit, insbesondere der Werkzeugwelle, und der Stelleinrichtung angeordnet ist, und wobei zumindest ein Bestandteil der Stelleinrichtung im eingekuppelten Zustand der Kupplung durch die Rotationseinheit zu einer Treibbewegung antreibbar ist, die in die Verstellbewegung der Rotationseinheit von der Arbeitsstellung in die Sicherheitsstellung umsetzbar ist.
Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, die Arbeitsbewegung der Arbeitseinheit - hier also die Rotationsbewegung der Rotationseinheit - dazu zu nutzen, einen sicheren Zustand herzustellen. Dies erfolgt gemäß diesem Aspekt der Erfindung dadurch, dass die Rotationseinheit von der Arbeitsstellung in die Sicherheitsstellung verstellt wird. Hierzu umfasst die Aktorik eine Stelleinrichtung, die in Wirkverbindung mit der Rotationseinheit gebracht werden kann.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung ist hierzu eine mittels der Steuereinrichtung schaltbare Kupplung zwischen Rotationseinheit und Stelleinrichtung vorgesehen. Im eingekuppelten Zustand kann die Rotationsbewegung von der im Betrieb rotierenden Rotationseinheit über die Kupplung auf die Stelleinrichtung übertragen und auf diese Weise je nach konkreter Ausgestaltung die Stelleinrichtung als Ganzes oder zumindest ein Bestandteil der Stelleinrichtung zu einer Treibbewegung angetrieben werden, die zum Verstellen der Rotationseinheit von der Arbeitsstellung in die Sicherheitsstellung genutzt werden kann.
Die Rotationseinheit umfasst das im Betrieb rotierende Werkzeug sowie die mittels des Antriebsmotors angetriebene Werkzeugwelle. Während es grundsätzlich auch möglich ist, mittels der Kupplung die Stelleinrichtung mit dem rotierenden Werkzeug zu verbinden, um auf diese Weise die Wirkverbindung zwischen Rotationseinheit und Stelleinrichtung herzustellen, ist gemäß bevorzugten Ausführungsbeispielen der Erfindung vorgesehen, dass die Kupplung zwischen der Stelleinrichtung und der Werkzeugwelle der Rotationseinheit angeordnet ist, sodass im eingekuppelten Zustand eine Wirkverbindung zwischen Werkzeugwelle und Stelleinrichtung über die Kupplung besteht.
Wenn die Sensorik eine Gefahrensituation erkennt und daraufhin die Kupplung in den eingekuppelten Zustand schaltet, kann gleichzeitig der Antriebsmotor für die Werkzeugwelle ausgeschaltet oder der Antriebsstrang zwischen Antriebsmotor und Werkzeugwelle durch geeignete Mittel unterbrochen werden. In diesem Fall wird die Rotationseinheit nicht mehr mittels des Antriebsmotors angetrieben, d.h. für die Stelleinrichtung steht ausschließlich die im rotierenden System der Rotationseinheit gespeicherte Rotationsenergie zur Verfügung. Bei einer alternativen erfindungsgemäßen Ausgestaltung kann die Sicherheitseinrichtung derart ausgebildet sein, dass das Ausschalten des Antriebsmotors oder das Unterbrechen des Antriebsstrangs zwischen Antriebsmotor und Werkzeugwelle erst bei oder nach Erreichen der Sicherheitsstellung der Rotationseinheit oder während der Verstellbewegung der Rotationseinheit erfolgt, also erst nach dem Schalten der Kupplung in den eingekuppelten Zustand. In diesem Fall steht für die Stelleinrichtung nicht nur die Rotationsenergie der Rotationseinheit, sondern außerdem der über die Werkzeugwelle angreifende, weiterhin in Betrieb befindliche Antriebsmotor zur Verfügung.
Wie eingangs bereits erwähnt, können unterschiedliche Methoden genutzt werden, um eine Gefahrensituation zu erkennen. Der Einsatz von kapazitiven Sensoren wurde bereits erwähnt. Auch ist es beispielsweise möglich, das Werkzeug während des Betriebs mit einer oder mehreren Kameras zu überwachen und mittels einer ausreichend schnellen Bildverarbeitung z.B. unzulässige Gegenstände oder unzulässige Bewegungen innerhalb eines definierten Sicherheitsbereiches am Werkzeug als eine Gefahrensituation zu erkennen und ein entsprechendes Signal an die Steuereinrichtung zu übermitteln, um auf diese Weise die Aktorik dazu zu veranlassen, einen sicheren Zustand herzustellen. Wie bereits erwähnt, ist die vorliegende Erfindung nicht auf konkrete Ausgestaltungen dieser Sensorik gerichtet, weshalb hierauf nicht näher eingegangen wird. Die Sensorik kann einen Bestandteil der Bearbeitungsmaschine bilden, wobei dies aber nicht zwingend ist. Es ist grundsätzlich denkbar, eine Sensorik wie beispielsweise ein Kamerasystem, das den Bearbeitungsbereich um das Werkzeug herum überwacht, räumlich getrennt von der eigentlichen Bearbeitungsmaschine anzuordnen und drahtlos mit der Steuereinrichtung zu verbinden. Beansprucht wird hier also auch eine Bearbeitungsmaschine wie hierin offenbart, allerdings ohne Sensorik. Eine solche Bearbeitungsmaschine und die Sensorik bilden dann zusammen ein Bearbeitungssystem, welches hier ebenfalls beansprucht wird.
Untersuchungen haben gezeigt, dass es mit der erfindungsgemäßen Sicherheitseinrichtung möglich ist, die Rotationseinheit innerhalb einer Zeitspanne von weniger als 10ms ab dem Erkennen einer Gefahrensituation in die Sicherheitsstellung zu verstellen, d.h. einen sicheren Zustand ausreichend schnell herzustellen, um Verletzungen eines Benutzers insbesondere durch unbeabsichtigtes Eingreifen in das rotierende Werkzeug sicher zu vermeiden.
Die Werkzeugwelle, an welcher das Werkzeug drehfest angebracht ist, wird von dem Antriebsmotor rotierend angetrieben. Der Antriebsstrang zwischen Antriebsmotor und Werkzeugwelle kann grundsätzlich beliebig ausgeführt sein. Die Ausgangswelle des Motors kann direkt mit der Werkzeugwelle verbunden sein oder die Werkzeugwelle bilden. In einer möglichen praktischen Ausgestaltung schließt sich an den Antriebsmotor ein Getriebe an, insbesondere ein Winkelgetriebe, wobei die Ausgangswelle des Getriebes über einen Zahnriemen mit der Werkzeugwelle antriebswirksam zusammenwirkt. Hierauf wird bei der Beschreibung eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit den Figuren näher eingegangen.
Durch die drehfeste Anbringung des Werkzeugs an der Werkzeugwelle erfolgt die Übertragung von Drehmoment von der Werkzeugwelle auf das Werkzeug. Die Anbringung des Werkzeugs an der Werkzeugwelle kann über eine Rutschkupplung erfolgen, um bei Erreichen eines vorgegebenen Drehmoments die drehfeste Verbindung zwischen Werkzeugwelle und Werkzeug zu unterbrechen. Hierbei handelt es sich um ein grundsätzlich bekanntes Sicherheitsmerkmal, mit welchem Beschädigungen der Maschine vermieden werden sollen. Im Sinne der vorliegenden Offenbarung ist auch bei Anbringung des Werkzeugs an der Werkzeugwelle über eine Rutschkupplung das Werkzeug drehfest an der Werkzeugwelle angebracht, d.h. von einer drehfesten Anbringung wird auch dann gesprochen, wenn diese über eine Rutschkupplung erfolgt.
Die Verstellbewegung der Rotationseinheit, also diejenige Bewegung der Rotationseinheit, die von der Aktorik veranlasst wird, um die Rotationseinheit in die Sicherheitsstellung zu verstellen, kann grundsätzlich beliebig verlaufen. Die Verstellbewegung kann z.B. eine Linearbewegung sein. Die Verstellbewegung kann aber auch einen grundsätzlich beliebig gekrümmten Verlauf aufweisen. Insbesondere handelt es sich bei der Verstellbewegung um eine Bewegung entlang einer Kreisbahn. Das Verstellen der Rotationseinheit kann insbesondere durch Verschwenken eines Bauteils oder einer Baugruppe erfolgen, an der die Rotationseinheit angebracht ist. Auch hierauf wird an anderer Stelle näher eingegangen.
In manchen Ausführungsbeispielen der Erfindung ist die Kupplung als eine, insbesondere elektrisch schaltbare, Magnetkupplung ausgebildet. Magnetkupplungen sind dem Fachmann in vielfältiger Ausgestaltung grundsätzlich bekannt. In Abhängigkeit von den jeweiligen Anforderungen ist eine ausreichend schnelle und starke Magnetkupplung auszuwählen. Wie vorstehend bereits erwähnt, ist mit der erfindungsgemäßen Sicherheitseinrichtung eine Gesamtzeitspanne von weniger als 10ms möglich. Die Magnetkupplung selbst und deren Energieversorgung sowie die für die Sensorik eingesetzte Elektronik müssen folglich ausreichend schnell sein, um eine derartige kurze Zeitspanne zu ermöglichen. Für eine bereits existierende Unterflurzugsäge wurde für das mittels der Magnetkupplung zu übertragende Drehmoment ein Wert von etwa 1 Nm abgeschätzt. Im Handel erhältliche Magnetkupplungen können diesen Wert problemlos erreichen und teilweise um ein Vielfaches übersteigen, sodass diesbezüglich eine ausreichende Leistungsreserve sichergestellt ist.
Hinsichtlich des Prinzips der Drehmomentübertragung können unterschiedliche Typen von Magnetkupplungen in Frage kommen. Es kann sich beispielsweise um eine kraftschlüssige Magnetkupplung handeln, also um eine Reibkupplung, wobei die Kontaktflächen beispielsweise eben ausgeführt sein können. Es kann alternativ eine formschlüssige Magnetkupplung zum Einsatz kommen, beispielsweise eine Klauenkupplung oder eine Zahnkupplung.
Vorzugsweise befindet sich die Magnetanordnung der Magnetkupplung auf der getriebenen Seite der Kupplung, d.h. mit der Stelleinrichtung verbunden ist der die Magnetanordnung aufweisende getriebene Teil der Magnetkupplung. Bei vielen Magnetkupplungen dreht sich die Magnetanordnung im eingekuppelten Zustand nicht mit, d.h. es ist ein Drehlager zwischen der Magnetanordnung und dem im eingekuppelten Zustand getriebenen Teil der Kupplung vorhanden ist. Da die Stelleinrichtung nur im Falle einer erkannten Gefahrensituation und somit im eingekuppelten Zustand der Kupplung getrieben wird, wird das Drehlager der Magnetanordnung geschont, wenn diese am getriebenen Teil der Magnetkupplung angeordnet ist.
Magnetkupplungen besitzen typischerweise einen axial feststehenden Teil und einen axial beweglichen Teil, der sich beim Schalten der Kupplung relativ zum feststehenden Teil bewegt. Der axiale Stellweg beträgt beispielweise einige zehntel Millimeter. Bei einigen Ausführungsformen der Erfindung ist die Magnetkupplung derart angeordnet, dass ihr axial beweglicher Teil mit der Stelleinrichtung verbunden ist.
Bei einigen Ausführungsformen kann vorgesehen sein, dass die Stelleinrichtung ein Stellorgan, das im eingekuppelten Zustand durch die Rotationseinheit zu der Treibbewegung antreibbar ist, und eine Stellanordnung umfasst, mit der das Stellorgan zusammenwirkt, um die Treibbewegung in die Verstellbewegung der Rotationseinheit umzusetzen. Die Ausgestaltung sowohl des Stellorgans als auch der mit diesem zusammenwirkenden Stellanordnung sowie die Art und Weise des Zusammenwirkens kann auf grundsätzlich beliebige Art und Weise erfolgen, so dass eine optimale Abstimmung auf die Anforderungen und Einbaubedingungen der jeweiligen Bearbeitungsmaschine erfolgen kann.
In manchen möglichen Ausführungsbeispielen, auf die nachstehend näher eingegangen wird, handelt es sich bei dem zur Treibbewegung antreibbaren Stellorgan um ein Zahnrad mit Außenverzahnung, während die Stellanordnung ein stationäres Bauteil ist, das einen Verzahnungsbereich aufweist, mit welchem die Außenverzahnung des das Stellorgan bildenden Zahnrades zusammenwirkt. Auf dieses konkrete Ausführungsbeispiel wird an anderer Stelle näher eingegangen. Der Begriff „stationär“ bezieht sich hier auf Bauteile oder Baugruppen, die an der Verstellbewegung der Rotationseinheit teilhaben, d.h. es ist nicht ausgeschlossen, dass die Stellanordnung z. B. relativ zu der Arbeitsauflage oder einem Gestell der Maschine beweglich ist, z.B. als Bestandteil eines als Ganzes bewegbaren Sägeaggregats, wie es beispielsweise bei einer Unterflurzugsäge vorhanden ist.
Durch die Art und Weise des Zusammenwirkens von Stellorgan und Stellanordnung kann bestimmt werden, wie die Treibbewegung des Stellorgans im eingekuppelten Zustand genutzt werden kann, um die Rotationseinheit zu verstellen.
So kann in manchen Ausführungsformen vorgesehen sein, dass im eingekuppelten Zustand durch das Zusammenwirken von Stellorgan und Stellanordnung die Treibbewegung des Stellorgans in eine Stellbewegung des Stellorgans umgesetzt wird. Mit anderen Worten sorgt das Stellorgan direkt selbst für seine eigene Stellbewegung, sodass das Stellorgan bei seiner Stellbewegung die Rotationseinheit, mit der es über die Kupplung verbunden ist, zur Ausführung ihrer Verstellbewegung mitnimmt. Dies ist bei dem vorstehend erwähnten Ausführungsbeispiel mit dem als Zahnrad ausgebildetem Stellorgan der Fall, das mit einem stationären Verzahnungsbereich zusammenwirkt, z.B. indem es an diesem abrollt.
In alternativen Ausführungsformen kann vorgesehen sein, dass die Treibbewegung des Stellorgans in eine Stellbewegung der Stellanordnung umgesetzt und die Stellbewegung der Stellanordnung auf die Rotationseinheit zur Ausführung ihrer Verstellbewegung übertragen wird. So kann beispielsweise vorgesehen sein, dass das Stellorgan nicht unmittelbar selbst für seine eigene Stellbewegung sorgt, sondern eine oder mehrere andere Komponenten der Stellanordnung, beispielsweise ein oder mehrere Getriebeelemente, antreibt, die wiederum mit der Rotationseinheit zusammenwirken, um diese von der Arbeitsstellung in die Sicherheitsstellung zu bewegen. Mittels der Treibbewegung des Stellorgans könnte beispielsweise ein Seilzug betätigt werden, der einen die Rotationseinheit tragenden Schwenkarm verschwenkt, um so die Rotationseinheit in die Sicherheitsstellung zu bewegen.
Die Stellanordnung kann einen der Sicherheitsstellung der Rotationseinheit entsprechenden Freilaufbereich für das Stellorgan aufweisen, in den das Stellorgan während seiner Stellbewegung gelangt und in dem keine Umsetzung der Treibbewegung in die Stellbewegung mehr erfolgt. Beispielsweise dann, wenn nach Erreichen der Sicherheitsstellung die Kupplung noch nicht gelöst und/oder der Antriebsmotor weiterhin eingeschaltet und wirksam mit der Rotationseinheit verbunden ist, sodass das Stellorgan weiterhin seine Treibbewegung ausführt, können auf diese Weise Bewegungen der Rotationseinheit sowie Beschädigungen von Stellorgan und Stellanordnung vermieden werden. Bei dem vorstehend erwähnten Beispiel mit einem Zahnrad als Stellorgan und einem stationären Verzahnungsbereich als Bestandteil der Stellanordnung kann beispielsweise vorgesehen sein, dass in dem Freilaufbereich der Stellanordnung die Außenverzahnung des Zahnrades außer Eingriff mit dem Verzahnungsbereich ist.
In dem vorstehend erläuterten Beispiel bilden das Zahnrad und der Verzahnungsbereich ein mechanisches Getriebe. Andere Getriebearten sind möglich, d.h. es ist möglich, aber nicht zwingend, dass es sich um ein mechanisches Getriebe wie z.B. ein Zahnstangengetriebe oder ein Zahnradgetriebe handelt. Alternativ können Stellorgan und Stellanordnung auch so ausgebildet sein, dass sie z.B. ein hydraulisches Getriebe bilden.
Bei der Treibbewegung des Stellorgans kann es sich beispielsweise um eine Rotationsbewegung handeln. Bevorzugt ist das Stellorgan direkt mit dem getriebenen Teil der Kupplung verbunden, der im eingekuppelten Zustand über den antreibenden Teil der Kupplung mit der Rotationseinheit, insbesondere der Werkzeugwelle, gekuppelt ist, die mit dem antreibenden Teil der Kupplung verbunden ist. Hierbei bewirkt folglich die Rotationseinheit direkt lediglich unter Zwischenschaltung der Kupplung eine Rotationsbewegung des Stellorgans.
Wie vorstehend bereits mehrfach erwähnt, kann in manchen Ausführungsbeispielen vorgesehen sein, dass das Stellorgan ein Zahnrad mit Außenverzahnung und die Stellanordnung einen Verzahnungsbereich umfassen, mit dem das Zahnrad über seine Außenverzahnung direkt oder indirekt zusammenwirkt, um seine Rotationsbewegung in eine Stellbewegung umzusetzen.
Bei der Stellbewegung des Zahnrades kann es sich um eine Schwenkbewegung handeln, wobei der Verzahnungsbereich einen entsprechend gekrümmten Verlauf aufweist. Hierdurch ist sichergestellt, dass das Zahnrad während der Schwenkbewegung am Verzahnungsbereich abrollen kann.
Die Schwenkbewegung des Zahnrades kann dadurch realisiert werden, dass es zusammen mit der Kupplung und der Rotationseinheit am freien Ende eines Schwenkarmes angebracht ist. Auf eine solche konkrete Ausgestaltung wird an anderer Stelle näher eingegangen.
In einigen Ausführungsbeispielen der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Werkzeugwelle um eine Schwenkachse verschwenkbar gelagert ist. Hierbei kann vorgesehen sein, dass die Schwenkachse mit einer von der Werkzeugwelle beabstandeten Drehachse einer Antriebswelle zusammenfällt, die mit der Werkzeugwelle antriebswirksam verbunden ist. Diese antriebswirksame Verbindung kann beispielsweise über einen Zahnriemen realisiert werden. Die Antriebswelle kann eine Ausgangswelle des Antriebsmotors oder die Ausgangswelle eines mit dem Antriebsmotor verbundenen Getriebes sein.
Die Werkzeugwelle kann an dem einen Ende eines Schwenkarmes angeordnet sein, der an seinem anderen Ende verschwenkbar gelagert ist. Die verschwenkbare Lagerung kann um eine Schwenkachse erfolgen, die mit einer Drehachse einer Antriebswelle zusammenfällt, welche mit der Werkzeugwelle antriebswirksam verbunden ist, insbesondere über einen Zahnriemen. Dabei kann vorgesehen sein, dass die Kupplung und zumindest der Bestandteil der Stelleinrichtung, der im eingekuppelten Zustand zu der Treibbewegung antreibbar ist, ebenfalls an dem Schwenkarm angeordnet sind.
In einigen Ausführungsbeispielen der Erfindung kann für die Rotationseinheit eine Abstützung vorgesehen sein, die mittels der Steuereinrichtung von einer Stützstellung in eine Freigabestellung verstellbar ist, um die Verstellbewegung der Rotationseinheit von der Arbeitsstellung in die Sicherheitsstellung zu ermöglichen.
Die Abstützung sorgt dafür, dass während des normalen Betriebs der Bearbeitungsmaschine die Rotationseinheit und damit das Werkzeug in einer jeweiligen Arbeitshöhe verbleibt. Wichtig ist eine derartige Abstützung beispielsweise dann, wenn die Rotationseinheit am freien Ende eines Schwenkarmes angebracht ist und ohne Abstützung aufgrund ihres Eigengewicht oder aufgrund äußerer Einflüsse ungewollt verschwenkt werden könnte, so dass eine konstante Arbeitshöhe des Werkzeugs, z.B. die Schnitthöhe eines das Werkzeug bildendes Sägeblatts oberhalb der Arbeitsauflage, nicht sichergestellt wäre.
Die Abstützung kann beispielsweise von einer Höheneinstellvorrichtung für das Werkzeug gebildet sein. Diese kann beispielsweise manuell betätigbar sein. Die Höheneinstellvorrichtung kann beispielsweise einen selbsthemmenden Schneckentrieb aufweisen.
Die Abstützung für die Rotationseinheit kann beispielsweise an einem die Werkzeugwelle tragenden Schwenkarm oder an einem zusammen mit dem Schwenkarm drehfest verbundenen Bauteil angreifen.
Das Verstellen der Abstützung von der Stützstellung in die Freigabestellung kann beispielsweise zumindest im Wesentlichen gleichzeitig mit dem Schalten der Kupplung in den eingekuppelten Zustand erfolgen.
Wie an anderer Stelle bereits erwähnt, kann die Sicherheitseinrichtung derart ausgebildet sein, dass die Rotationseinheit innerhalb einer Zeitspanne von weniger als 10 ms ab dem Erkennen einer Gefahrensituation in die Sicherheitsstellung verstellbar ist.
Des Weiteren kann in manchen Ausführungsformen vorgesehen sein, dass die Sicherheitseinrichtung derart ausgebildet ist, dass erst nach dem Schalten der Kupplung in den eingekuppelten Zustand mittels der Steuereinrichtung der Antriebsmotor für die Werkzeugwelle ausgeschaltet oder der Antriebsstrang zwischen dem Antriebsmotor und der Werkzeugwelle unterbrochen wird. Auf diese Weise wird nicht nur die Rotationsenergie der Rotationseinheit, sondern auch das Drehmoment des Antriebsmotors genutzt, um die Rotationseinheit in die Sicherheitsstellung zu verstellen.
Das Ausschalten des Antriebsmotors bzw. das Unterbrechen des Antriebsstrangs kann beispielsweise bei oder nach Erreichen der Sicherheitsstellung der Rotationseinheit erfolgen. Es ist alternativ auch möglich, den Antriebsmotor auszuschalten oder den Antriebsstrang zu unterbrechen, bevor die Rotationseinheit die Sicherheitsstellung erreicht.
Des Weiteren kann bei einigen Ausführungsbeispielen der Erfindung vorgesehen sein, dass die Sicherheitseinrichtung derart ausgebildet ist, dass die Kupplung mittels der Steuereinrichtung in den gelösten Zustand geschaltet wird, sobald die Rotationseinheit die Sicherheitsstellung erreicht hat.
Die Erfindung betrifft ferner eine Bearbeitungsmaschine, insbesondere Unterflurzugsäge, Tischkreissäge, Formatkreissäge,Handkreissäge oder Stichsäge, mit einer Arbeitseinheit, die ein Werkzeug, insbesondere ein Sägeblatt, und einen Träger umfasst, an dem das Werkzeug angebracht ist, wobei der Träger im Betrieb mittels eines Antriebsmotors derart antreibbar ist, dass das Werkzeug eine Arbeitsbewegung ausführt, und einer Sicherheitseinrichtung, die eine Sensorik, eine Aktorik sowie eine mit der Sensorik und der Aktorik verbundene Steuereinrichtung umfasst und dazu ausgebildet ist, im Betrieb als Reaktion auf eine mittels der Sensorik erkannte Gefahrensituation mittels der Steuereinrichtung die Aktorik dazu zu veranlassen, einen sicheren Zustand herzustellen, wobei die Aktorik eine Stelleinrichtung umfasst, die mittels der Steuereinrichtung in Wirkverbindung mit der Arbeitseinheit bringbar ist, um die Arbeitseinheit, insbesondere die Arbeitsbewegung der Arbeitseinheit, zur Herstellung des sicheren Zustandes zu nutzen, indem mittels der Stelleinrichtung die Arbeitseinheit von einer Arbeitsstellung in eine den sicheren Zustand bildende Sicherheitsstellung und/oder eine Schutzeinrichtung von einer passiven Stellung in eine den sicheren Zustand bildende Schutzstellung verstellt wird.
Wie eingangs bereits erwähnt, beruht die Erfindung auf dem allgemeinen Gedanken, die Arbeitsbewegung der Arbeitseinheit dazu zu nutzen, einen sicheren Zustand herzustellen. Gemäß dem vorstehend genannten Aspekt der Erfindung ist nicht zwingend vorgesehen, dass die Bearbeitungsmaschine eine Arbeitsauflage aufweist, dass das Werkzeug eine rotierende Arbeitsbewegung ausführt, und dass das Werkzeug an einer angetriebenen Werkzeugwelle angebracht ist, die unterhalb der Arbeitsauflage angeordnet ist. Eine erfindungsgemäße Bearbeitungsmaschine kann folglich auch eine Handmaschine sein, also eine während der Bearbeitung mit der Hand zu haltende und zu führende Maschine, beispielsweise eine Handkreissäge oder auch eine Stichsäge, bei der die Arbeitsbewegung des Werkzeugs eine Hin- und Herbewegung ist (auch Hubbewegung genannt), die - bei einer sogenannten Pendelhubstichsäge - von einer Pendelbewegung überlagert sein kann. Ferner ist es bei diesem Aspekt der Erfindung nicht zwingend, dass die getroffene Sicherheitsmaßnahme darin besteht, die Arbeitseinheit von einer Arbeitsstellung in eine Sicherheitsstellung zu verstellen. Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass eine Schutzeinrichtung von einer passiven Stellung in eine den sicheren Zustand bildende Schutzstellung verstellt wird. So kann z.B. von der Aktorik eine im Normalbetrieb in einer passiven Stellung befindliche Abdeckung schlagartig in eine Schutzstellung verschoben, verschwenkt oder anders verstellt werden, in der z.B. das Werkzeug von einer Seite, von mehreren Seiten oder von allen Seiten so abgedeckt ist, dass ein versehentlicher Eingriff in das Werkzeug nicht möglich ist.
Die zuvor erläuterten möglichen Weiterbildungen können einzeln oder in beliebiger Kombination auch für diese Bearbeitungsmaschine vorgesehen sein.
Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben einer Bearbeitungsmaschine, insbesondere Unterflurzugsäge, Tischkreissäge, Formatkreissäge, Handkreissäge oder Stichsäge, mit einer Arbeitseinheit, die ein Werkzeug, insbesondere ein Sägeblatt, und einen Träger umfasst, an dem das Werkzeug angebracht ist, wobei der Träger im Betrieb mittels eines Antriebsmotors derart antreibbar ist, dass das Werkzeug eine Arbeitsbewegung ausführt, wobei als Reaktion auf eine mittels der Sensorik erkannte Gefahrensituation die Arbeitseinheit, insbesondere die Arbeitsbewegung der Arbeitseinheit, dazu genutzt wird, einen sicheren Zustand herzustellen, insbesondere indem die Arbeitseinheit von einer Arbeitsstellung in eine den sicheren Zustand bildende Sicherheitsstellung verstellt wird und/oder indem eine Schutzeinrichtung von einer passiven Stellung in eine den sicheren Zustand bildende Schutzstellung verstellt wird.
Die Erfindung wird im Folgenden beispielhaft unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben. Es zeigen:

1: ein Funktionsschema zur Erläuterung eines möglichen Ausführungsbeispiels der Erfindung,
2: eine aus dem Stand der Technik bekannte Unterflurzugsäge, an der die Erfindung eingesetzt werden kann,
3: in einer Seitenansicht einen Teil einer erfindungsgemäßen Bearbeitungsmaschine mit in der Arbeitsstellung befindlicher Rotationseinheit,
4: eine perspektivische Ansicht (ohne die Arbeitsauflage) der Maschine von 3,
5: eine Ansicht entsprechend 3 mit in der Sicherheitsstellung befindlicher Rotationseinheit, und
6: eine perspektivische Ansicht (ohne die Arbeitsauflage) der Maschine von 5.

1 zeigt anhand eines Funktionsschemas eine mögliche Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Bearbeitungsmaschine und damit eine Möglichkeit, wie eine erfindungsgemäße Sicherheitseinrichtung in eine Bearbeitungsmaschine integriert sein kann. Ein konkretes Beispiel für eine solche Bearbeitungsmaschine ist in 2 dargestellt. Bei dieser Bearbeitungsmaschine handelt es sich um eine Unterflurzugsäge.
Gemäß dem Funktionsschema der 1 umfasst die Bearbeitungsmaschine einen elektrischen Antriebsmotor 19, dem eine Winkelgetriebe 43 nachgeschaltet ist, dessen Ausgangswelle eine Antriebswelle 41 für eine Zahnscheibe 47 bildet, die um eine Drehachse 39 rotiert, welche gleichzeitig eine Schwenkachse 37 für einen Schwenkarm 45 bildet.
Der Schwenkarm 45 trägt unter anderem eine weitere Zahnscheibe 51, die drehfest mit einer Werkzeugwelle 17 verbunden ist, an der über eine nicht dargestellte Rutschkupplung drehfest ein Werkzeug 15 in Form eines Sägeblatts angebracht ist. Die Zahnscheibe 51, die Werkzeugwelle 17 und das Werkzeug 15 besitzen eine gemeinsame Drehachse 61.
Die mit der Antriebswelle 41 des Getriebes 43 verbundene Zahnscheibe 47 ist über einen entlang des Schwenkarms 45 verlaufenden Zahnriemen 49 mit der Zahnscheibe 51 verbunden. Der Antriebsstrang für den rotativen Antrieb des Werkzeugs 15 umfasst folglich den Antriebsmotor 19, das Winkelgetriebe 43, dessen Antriebswelle 41, die Zahnscheibe 47, den Zahnriemen 49, die Zahnscheibe 51 sowie die Werkzeugwelle 17.
Der Schwenkarm 45 trägt außerdem ein Zahnrad 25 mit einer Außenverzahnung, das ein Stellorgan im Sinne der Erfindung bildet. Das Zahnrad 25 ist drehfest mit einer am Schwenkarm 45 drehbar gelagerten Welle 55 verbunden, deren Drehachse mit der Drehachse 61 der Zahnscheibe 51, der Werkzeugwelle 17 und des Werkzeugs 15 zusammenfällt. Dieser Teil des Antriebsstrangs für das Werkzeug 15 einerseits und das Zahnrad 25 sind folglich gleichzeitig und synchron um die Schwenkachse 37 verschwenkbar, da sie an dem gemeinsamen Schwenkarm 45 angebracht sind. In dem Funktionsschema der 1 ist der Schwenkarm 45 durch zwei parallel verlaufende Teilarme veranschaulicht, von denen der eine der Zahnscheibe 51 und der andere dem Zahnrad 25 zugeordnet ist und die miteinander verbunden sind, wie es in 1 durch die parallel zur Schwenkachse 37 verlaufende Querstrebe angedeutet ist.
In einer konkreten Ausgestaltung kann der Schwenkarm 45 von einem einzigen Arm gebildet sein, der beispielsweise ein Gehäuse umfasst, in welchem die beiden Zahnscheiben 47, 51 und der Zahnriemen 49 untergebracht sind und der an seinem freien Ende bezüglich der Drehachse 61 axial versetzt zu der Zahnscheibe 51 das Zahnrad 25 und zwischen dem Zahnrad 25 und der Zahnscheibe 51 eine elektrisch schaltbare Magnetkupplung 29 trägt, auf die nachstehend näher eingegangen wird.
Mit anderen Worten kann der Schwenkarm 45 an seinem freien Ende eine geteilte Welle tragen, wobei ein antreibender Wellenteil 53 drehfest mit der Zahnscheibe 51 und somit drehfest mit der Werkzeugwelle 17 und dem Werkzeug 15 verbunden ist. Dieser antreibende Wellenteil 53 und die Werkzeugwelle 17 können folglich als Bestandteile einer gemeinsamen Welle angesehen werden. Dagegen ist ein getriebener Wellenteil 55 drehfest mit dem Zahnrad 25 verbunden. An seinem anderen axialen Ende ist der getriebene Wellenteil 55 mit einem getriebenen Teil der Kupplung 29 verbunden, wohingegen ein antreibender Teil 59 der Kupplung 29 mit dem antreibenden Wellenteil 53 verbunden ist.
In einem gelösten Zustand der Kupplung 29 sind deren beiden Teile 57, 59 derart voneinander getrennt, dass keine Drehmomentübertragung erfolgt. Während des Normalbetriebs der Bearbeitungsmaschine 11 mit durch den Antriebsmotor 19 über den erläuterten Antriebsstrang rotierend angetriebenem Werkzeug 15 dreht sich das Zahnrad 25 bei gelöster Kupplung 29 folglich nicht. Wird die Kupplung 29 in den eingekuppelten Zustand überführt, wird das Zahnrad 25 über den getriebenen Teil 57 der Kupplung und dem getriebenen Wellenteil 55 in Rotation versetzt.
Das Schalten der Kupplung 29 erfolgt über eine Steuereinrichtung 23, die außerdem mit einer hier nur schematisch angedeuteten Sensorik 21 verbunden ist. Wie im Einleitungsteil erläutert dient die Sensorik 21 dazu, eine Gefahrensituation zu erkennen. Wird eine Gefahrensituation erkannt und dies der Steuereinrichtung 23 durch die Sensorik 21 signalisiert, wird die Kupplung 29 in den eingekuppelten Zustand überführt, um das Zahnrad 25 in Rotation zu versetzen. Die Rotation des Zahnrads 25 bei im eingekuppelten Zustand befindlicher Kupplung 29 ist eine Treibbewegung des Zahnrades 25 im Sinne der Erfindung. Im eingekuppelten Zustand der Kupplung 29 wird folglich das Zahnrad 25 durch die Einheit aus Zahnscheibe 51, Werkzeugwelle 17 und Werkzeug 15 angetrieben, die eine Rotationseinheit im Sinne der Erfindung darstellt.
Diese Treibbewegung des von dem Zahnrad 25 gebildeten Stellorgans kann auf vielfältige Weise in eine Verstellbewegung der Rotationseinheit, insbesondere also des Werkzeugs 15, von einer Arbeitsstellung in eine Sicherheitsstellung umgesetzt werden.
Eine nachstehend anhand eines konkreten Ausführungsbeispiels näher beschriebene, in 1 lediglich angedeutete Möglichkeit für ein derartiges Umsetzen der Treibbewegung des Stellorgans 25 in die erwähnte Verstellbewegung besteht darin, das Zahnrad 25 durch Zusammenwirken mit einer Verzahnung an einem stationären Bauteil 27, an dem die Verzahnung ausgebildet ist, abrollen zu lassen. Dieses mit dem Stellorgan 25 zusammenwirkende Bauteil bildet ein Stellorgan im Sinne der Erfindung, das in 1 ebenfalls lediglich schematisch dargestellt ist. Stellorgan 25 und Stellanordnung 27 sind Bestandteile einer Stelleinrichtung im Sinne der Erfindung.
Wenn das in Rotation versetzte, d.h. zu der Treibbewegung angetriebene Zahnrad 25 an der erwähnten stationären Verzahnung der Stellanordnung 27 abrollt, wird der Schwenkarm 45 um die Schwenkachse 37 verschwenkt und die Rotationseinheit und dabei insbesondere das Werkzeug 15 mitgenommen. Diese dem Werkzeug 15 und der Werkzeugwelle 17 durch das Abrollen des Zahnrads 25 aufgezwungene Bewegung ist eine Verstellbewegung der das Werkzeug 15 und die Werkzeugwelle 17 umfassenden Rotationseinheit im Sinne der Erfindung. Durch diese Verstellbewegung kann die Rotationseinheit und damit das Werkzeug 15 von einer Arbeitsstellung in eine Sicherheitsstellung verstellt werden.
Der zeitliche Ablauf beim Wirksamwerden der erfindungsgemäßen Sicherheitseinrichtung kann sich also wie folgt darstellen:

Während des Normalbetriebs bei eingeschaltetem Antriebsmotor 19 und folglich rotierendem, in einer Arbeitsstellung befindlichem Werkzeug 15 wird zu einem Zeitpunkt t1 von der Sensorik 21 eine Gefahrensituation erkannt, beispielsweise ein drohender Eingriff in das rotierende Werkzeug 15 mit der Hand eines mit der Bearbeitungsmaschine 11 arbeitenden Benutzers. Daraufhin wird mittels der Steuereinrichtung 23 die Magnetkupplung 29 angesteuert, um die Magnetkupplung 29 in den eingekuppelten Zustand zu schalten.

Sobald die bevorzugt im getriebenen Teil 57 der Kupplung 29 angeordnete Elektromagnetanordnung voll wirksam ist, werden die beiden Wirkungspartner der Kupplung 29, beispielsweise zwei ebene Reibflächen, axial bezüglich der Drehachse 61 aufeinander zu bewegt. Dabei kann die Magnetkupplung 29 so ausgebildet sein, dass sich nur die Reibfläche des getriebenen Teils 57 axial auf die Reibfläche des axial feststehenden antreibenden Teils 59 der Kupplung 29 zu bewegt. Diese von der Magnetkupplung 29 ausgeführte Stellbewegung kann eine axiale Bewegung des Zahnrades 25 bewirken, die in möglichen konkreten Ausführungsbeispielen vergleichsweise klein ist und lediglich einige zehntel Millimeter beträgt.
Sobald sich die Magnetkupplung 29 im eingekuppelten Zustand befindet, wird das zur Verfügung stehende Drehmoment von der Rotationseinheit 15, 17, 51 über die Magnetkupplung 29 und den getriebenen Wellenteil 55 auf das Zahnrad 25 übertragen und dieses damit zu seiner die Treibbewegung darstellenden Rotationsbewegung um die Drehachse 61 angetrieben, womit die Verstellbewegung des Werkzeugs 15 von der Arbeitsstellung in die Sicherheitsstellung beginnt.
Die Sicherheitsstellung des Werkzeugs 15 ist beispielsweise dadurch definiert, dass das Werkzeug 15 vollständig unterhalb einer Arbeitsauflage der Bearbeitungsmaschine 11 angeordnet ist, sodass ein versehentlicher Eingriff in das Werkzeug 15 durch den Benutzer nicht mehr möglich ist.
In einigen möglichen Ausführungsbeispielen wird nach Erreichen der Sicherheitsstellung zum Zeitpunkt t2 der Antriebsmotor 19 abgeschaltet und die Magnetkupplung 29 wieder in den gelösten Zustand überführt. Das Werkzeug 15 kann dann ohne Gefahr für den Benutzer auslaufen oder durch eine wie auch immer geartete Bremse abgebremst werden.
Das Verstellen des Werkzeugs 15 in die Sicherheitsstellung kann innerhalb einer Zeitspanne t2 - t1 von weniger als 10 ms ab dem Erkennen der Gefahrensituation durch die Sensorik 21 erfolgen. Wie eingangs bereits erwähnt, haben Untersuchungen gezeigt, dass eine ausreichend schnelle Sensorik, eine ausreichend schnelle Elektronik für die Sensorik und für die Steuereinrichtung sowie ausreichend schnell voll wirksam einkuppelnde Magnetkupplungen mit ausreichend hohen übertragbaren Drehmomenten am Markt verfügbar sind, um ein solches schlagartiges Verstellen des Werkzeugs 15 an einer - abgesehen von der erfindungsgemäßen Sicherheitseinrichtung - herkömmlichen Bearbeitungsmaschine zu bewirken.
Wie an anderer Stelle bereits erwähnt, kann die Erfindung an einer herkömmlichen Unterflurzugsäge realisiert werden, wie sie in 2 dargestellt ist.
Diese Säge umfasst einen Arbeitstisch 71 mit einer bei Benutzung horizontalen Arbeitsauflage 13. Der Arbeitstisch 71 ist zudem mit zwei einklappbaren Standbeinen 65 versehen, die in 2 im ausgeklappten Benutzungszustand dargestellt sind.
Unterhalb der Arbeitsauflage 13 befindet sich unter anderem eine auch als Sägeaggregat bezeichnete Baugruppe, die in der Darstellung der 2 nur teilweise zu erkennen ist. Auf dieses Sägeaggregat wird nachstehend in Verbindung mit den weiteren Figuren näher eingegangen.
Das Sägeaggregat umfasst ein durch einen in 2 nicht dargestellten Antriebsmotor drehend angetriebenes Werkzeug 15 in Form eines Sägeblatts. Während des Sägebetriebs steht das Sägeblatt 15 nach oben über die Arbeitsauflage 13 hinaus vor. Die Schnitthöhe - also das Maß, um welches das Sägeblatt 15 vorsteht - kann mittels einer Höheneinstellvorrichtung 63 eingestellt werden. Diese ist als eine Kurbel ausgebildet, die ein Schneckenrad in Rotation versetzt, das mit einer am Sägeaggregat ausgebildeten Verzahnung zusammenwirkt, wie an anderer Stelle näher erläutert wird.
Die Kurbel der Höheneinstellvorrichtung 63 ist an dem für den Benutzer zugänglichen Ende einer Zugeinrichtung angebracht, über welche das Sägeaggregat relativ zur Arbeitsauflage 13 bewegt werden kann, um auf der Arbeitsauflage 13 aufliegende Werkstücke zu bearbeiten. Dieses Prinzip einer Unterflurzugsäge ist dem Fachmann grundsätzlich bekannt, sodass hierauf nicht näher eingegangen wird. Um Schrägschnitte auszuführen, kann das Sägeaggregat relativ zur Arbeitsauflage 13 geneigt werden. Hierzu dient eine Neigungseinstellvorrichtung 64, die ebenfalls grundsätzlich bekannt ist und deshalb hier nicht näher beschrieben wird.
Derartige Unterflurzugsägen sind seit Jahrzehnten bekannt. Es handelt sich hierbei um transportable Sägen, die ein vergleichsweise geringes Gewicht von z.B. ungefähr 40kg besitzen. Die Breite der Arbeitsauflage 13 beträgt beispielsweise etwa 50cm und deren Länge beispielsweise etwa 90cm. Bei ausgeklappten Standbeinen 65 beträgt die Arbeitshöhe der Arbeitsauflage 13 beispielsweise etwa 90cm. Die Säge kann auch bei eingeklappten Standbeinen 65 verwendet werden, wobei die Arbeitshöhe der Arbeitsauflage 13 dann beispielsweise etwa 40cm beträgt.
In eine derartige transportable Säge, die auch als semi-stationäre Säge bezeichnet wird und im Vergleich zu anderen Tischkreissägen und insbesondere im Vergleich zu bekannten Formatkreissägen ein vergleichsweise geringes Gewicht und relativ kleine Abmessungen aufweist, kann eine zuverlässig funktionierende Sicherheitseinrichtung im Sinne der Erfindung integriert werden, ohne das Gewicht der Säge wesentlich zu erhöhen oder die Funktionalität der Säge in irgendeiner Weise zu beeinträchtigen. Untersuchungen haben gezeigt, dass sich das Gewicht einer derartigen Säge durch eine erfindungsgemäße Sicherheitseinrichtung um nicht mehr als 10% erhöht.
Die 3 bis 6 zeigen jeweils ein Sägeaggregat, wie es bei einer Unterflurzugsäge - z.B. wie in 2 dargestellt - zum Einsatz kommen kann. Von einer erfindungsgemäßen Sicherheitseinrichtung sind jeweils ein als Stellorgan im Sinne der Erfindung dienendes Zahnrad 25 sowie ein als Stellanordnung im Sinne der Erfindung dienendes Bauteil 27 dargestellt. Dieses erfindungsgemäße Ausführungsbeispiel entspricht insofern also dem vorstehend in Verbindung mit 1 erläuterten Funktionsschema.
Allerdings ist, wie insbesondere die perspektivischen Darstellungen der 4 und 6 zeigen, lediglich ein Schwenkarm 45 vorgesehen, in welchem (vgl. 1) die Zahnscheiben 47 und 51, der Zahnriemen 49 sowie die Magnetkupplung 29 untergebracht sind (in den 3, 5 und 6 nicht dargestellt und in 4 lediglich schematisch gestrichelt dargestellt). Das Zahnrad 25 ist fest mit dem getriebenen Teil 57 (vgl. 1) der Magnetkupplung 29 verbunden, der als Bestandteil der Magnetkupplung 29 von dem Schwenkarm 45 getragen ist, so dass das Zahnrad 25 sowohl bei gelöster Magnetkupplung 29 als auch bei eingekuppelter Magnetkupplung 29 mit dem Schwenkarm 45 verbunden und gemeinsam mit diesem verschwenkbar ist. Im eingekuppelten Zustand der Magnetkupplung 29 kann sich das mit dem Schwenkarm 45 verbundene Zahnrad 25 relativ zu dem Schwenkarm 45 drehen.
In 3 und 5 ist jeweils das im Betrieb um die Drehachse 61 rotierende Sägeblatt 15 lediglich als gestrichelter Kreis dargestellt, um die dahinter liegenden Bauteile zu zeigen, und es sind das eigentlich (vgl. 4 und 6) von dem Schwenkarm 45 verdeckte Zahnrad 25 sowie die innerhalb des Schwenkarmes 45 angeordnete Magnetkupplung 29 freigestellt, um das Zusammenwirken des Zahnrades 25 mit der Verzahnung 35 des die Stellanordnung bildenden Bauteils 27 zu veranschaulichen.
Die 3 und 4 zeigen die Rotationseinheit einschließlich des Sägeblatts 15 und den Schwenkarm 45 in der oberen Arbeitsstellung. Das Sägeblatt 15 steht über die Arbeitsauflage 13 hinaus nach oben hervor. Wie in Verbindung mit 2 erläutert, ist eine Höheneinstellung in diese Arbeitsstellung möglich, und zwar über ein hier nicht dargestelltes Schneckenrad, das an einer Verzahnung 67 angreift, die an einem drehfest mit dem Schwenkarm 45 verbundenen Bauteil 68 ausgebildet ist, das drehbar an dem Gehäuse des Getriebes 43 gelagert ist.
In den 5 und 6 befinden sich die Rotationseinheit einschließlich des Sägeblatts 15 und der Schwenkarm 45 in der unteren Sicherheitsstellung, in welcher sich das Sägeblatt 15 vollständig unterhalb der Arbeitsauflage 13 befindet.
Während des normalen Betriebs wird das Sägeblatt 15 über den in Verbindung mit 1 erläuterten Antriebsstrang durch den Antriebsmotor 19, von dem in den 3 bis 6 jeweils auch ein zusätzlich insbesondere Lüftung und Elektronik enthaltendes Motorgehäuse 20 dargestellt ist, in Rotation versetzt. Die Schnitthöhe kann durch entsprechendes Verschwenken des Schwenkarmes 45 über die Verzahnung 67 mittels der in 2 gezeigten Höheneinstellvorrichtung 63 eingestellt werden. Das in Verbindung mit 2 erwähnte Schneckenrad dieser Höheneinstellvorrichtung 63 bildet zusammen mit der Verzahnung 67 am Bauteil 68 ein selbsthemmendes Getriebe, womit der Schwenkarm 45 und somit die Rotationseinheit einschließlich des Sägeblatts 15 in einer jeweils eingestellten Arbeitshöhe und somit in der vom Benutzer gewählten Arbeitsstellung abgestützt und gehalten sind.
In dieser Arbeitsstellung befindet sich die Magnetkupplung 29 im gelösten Zustand, sodass das Zahnrad 25 nicht rotiert. Das Zahnrad 25 befindet sich in Eingriff mit einem Verzahnungsbereich 35, der an einer gekrümmten Zahnstange 33 ausgebildet ist, die einen Abschnitt der stationären Stellanordnung 27 bildet.
Wird eine Gefahrensituation erkannt und die Magnetkupplung 29 in den eingekuppelten Zustand überführt, wird das Zahnrad 25 schlagartig in Rotation versetzt, so dass es an der stationären Verzahnung 35 abrollt. Dadurch wird die Rotationseinheit einschließlich des Sägeblatts 15 innerhalb weniger Millisekunden nach unten katapultiert, nämlich in die Sicherheitsstellung gemäß den 5 und 6 geschwenkt. Gleichzeitig mit dem Einkuppeln der Magnetkupplung 29 wird mittels der Steuereinrichtung 23 (vgl. 1) eine hier nicht dargestellte Kupplung zwischen der Verzahnung 67 am Bauteil 68 und dem erwähnten Schneckenrad der Höheneinstellvorrichtung 63 (vgl. 2) gelöst, um das Verschwenken des Schwenkarmes 45 zu ermöglichen.
In der unteren Sicherheitsstellung gemäß 5 und 6 befindet sich die Außenverzahnung des Zahnrades 25 außer Eingriff mit dem Verzahnungsbereich 67 der Stellanordnung 27. Hierzu ist die Stellanordnung 27 im Anschluss an den Verzahnungsbereich 35 mit einem Freilaufbereich 31 versehen, in den das Zahnrad 25 am Ende seiner Stellbewegung in die Sicherheitsstellung gelangt.
In dieser Sicherheitsstellung könnte der Antriebsmotor 19 bei weiterhin im eingekuppelten Zustand befindlicher Magnetkupplung 29 weiterlaufen, da sich das dann weiterhin rotierende Zahnrad 25 außer Eingriff mit der Stellanordnung 27 befindet. In manchen Ausführungsbeispielen der Erfindung werden allerdings nach Erreichen der Sicherheitsstellung der Antriebsmotor 19 ausgeschaltet und die Magnetkupplung 29 wieder in den größten Zustand geschaltet. Hierdurch wird möglichen Beschädigungen insbesondere der von Zahnrad 25 und Stellanordnung 27 gebildeten Stelleinrichtung für den Fall vorgebeugt, dass der beim Auslösen der erläuterten Sicherheitsfunktion schlagartig nach unten bewegte Schwenkarm 45 zurückfedert und das Zahnrad 25 ungewollt wieder in Eingriff mit dem Verzahnungsbereich 35 der Stellanordnung 27 gelangt.
Ein derartiges Zurückfedern könnte durch nicht dargestellte Halte- oder Rastmittel verhindert werden, mit denen beispielsweise der Schwenkarm 45 in Halteeingriff gelangt, sobald die untere Sicherheitsstellung erreicht ist. Derartige Halte- oder Rastmittel wären zur Wiederaufnahme des normalen Arbeitsbetriebs zu lösen.
Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Konzeptes besteht darin, dass eine reversible Sicherheitsfunktion geschaffen wird, bei der keine Bauteile der Bearbeitungsmaschine beschädigt oder in anderer Weise beeinträchtigt werden, sodass die Bearbeitungsmaschine nach Auslösen der Sicherheitsfunktion sofort wieder in Betrieb genommen werden kann. Die Sicherheitsfunktion ist nach einer erneuten Inbetriebnahme sofort wieder wirksam. Es müssen keine Bauteile ausgetauscht oder Betriebsmittel wie beispielsweise Treibladungen ersetzt werden, wie es bei anderen Lösungen aus dem Stand der Technik der Fall ist.
Bezugszeichenliste

11: Bearbeitungsmaschine, Unterflurzugsäge
13: Arbeitsauflage
15: Werkzeug, Sägeblatt
17: Werkzeugwelle
19: Antriebsmotor
20: Motorgehäuse
21: Sensorik
23: Steuereinrichtung
25: Stellorgan, Zahnrad
27: Stellanordnung
29: Kupplung
31: Freilaufbereich
33: Zahnstange
35: Verzahnungsbereich
37: Schwenkachse
39: Drehachse
41: Antriebswelle
43: Getriebe
45: Schwenkarm
47: Zahnscheibe
49: Zahnriemen
51: Zahnscheibe
53: antreibender Wellenteil
55: getriebener Wellenteil
57: getriebener Teil der Kupplung
59: antreibender Teil der Kupplung
61: Drehachse
63: Höheneinstellvorrichtung
64: Neigungseinstellvorrichtung
65: Standbein
67: Verzahnung
71: Arbeitstisch

Claims

Bearbeitungsmaschine (11), insbesondere Unterflurzugsäge, Tischkreissäge oder Formatkreissäge, mit - einer Arbeitsauflage (13), - einer Rotationseinheit, die ein im Betrieb rotierendes Werkzeug (15), insbesondere ein Sägeblatt, und eine mittels eines Antriebsmotors (19) rotierend antreibbare, unterhalb der Arbeitsauflage (13) angeordnete Werkzeugwelle (17) umfasst, an der das Werkzeug (15) drehfest angebracht ist, wobei die Rotationseinheit zwischen einer Arbeitsstellung, in der das Werkzeug (15) nach oben über die Arbeitsauflage (13) hinaus vorsteht, und einer Sicherheitsstellung verstellbar ist, in der das Werkzeug (15) nach unten, vorzugsweise vollständig unter die Arbeitsauflage (13), bewegt ist, und - einer Sicherheitseinrichtung, die eine Sensorik (21), eine Aktorik sowie eine mit der Sensorik (21) und der Aktorik verbundene Steuereinrichtung (23) umfasst und dazu ausgebildet ist, im Betrieb als Reaktion auf eine mittels der Sensorik (21) erkannte Gefahrensituation mittels der Steuereinrichtung (23) die Aktorik dazu zu veranlassen, die Rotationseinheit in die Sicherheitsstellung zu verstellen, wobei die Aktorik eine Stelleinrichtung (25, 27) und eine mittels der Steuereinrichtung (23) zwischen einem gelösten Zustand und einem eingekuppelten Zustand schaltbare Kupplung (29) umfasst, die zwischen der Rotationseinheit, insbesondere der Werkzeugwelle (17), und der Stelleinrichtung (25, 27) angeordnet ist, und wobei zumindest ein Bestandteil der Stelleinrichtung (25, 27) im eingekuppelten Zustand der Kupplung (29) durch die Rotationseinheit zu einer Treibbewegung antreibbar ist, die in die Verstellbewegung der Rotationseinheit von der Arbeitsstellung in die Sicherheitsstellung umsetzbar ist.
Bearbeitungsmaschine (11) nach Anspruch 1, wobei die Kupplung (29) als eine, insbesondere elektrisch schaltbare, Magnetkupplung ausgebildet ist.
Bearbeitungsmaschine (11) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Stelleinrichtung ein Stellorgan (25), das im eingekuppelten Zustand durch die Rotationseinheit zu der Treibbewegung antreibbar ist, und eine Stellanordnung (27) umfasst, mit der das Stellorgan (25) zusammenwirkt, um die Treibbewegung in die Verstellbewegung der Rotationseinheit umzusetzen.
Bearbeitungsmaschine (11) nach Anspruch 3, wobei im eingekuppelten Zustand durch das Zusammenwirken von Stellorgan (25) und Stellanordnung (27) die Treibbewegung des Stellorgans entweder in eine Stellbewegung des Stellorgans (25) umgesetzt wird, so dass das Stellorgan (25) bei seiner Stellbewegung die Rotationseinheit zur Ausführung ihrer Verstellbewegung mitnimmt, oder in eine Stellbewegung der Stellanordnung umgesetzt und die Stellbewegung der Stellanordnung auf die Rotationseinheit zur Ausführung ihrer Verstellbewegung übertragen wird.
Bearbeitungsmaschine (11) nach Anspruch 3 oder 4, wobei die Stellanordnung (27) stationär angeordnet ist und die Treibbewegung des mit der Stellanordnung (27) zusammenwirkenden Stellorgans (25) in eine Stellbewegung des Stellorgans (25) relativ zu der stationären Stellanordnung (27) umgesetzt wird.
Bearbeitungsmaschine (11) nach einem der Ansprüche 3 bis 5, wobei die Stellanordnung (27) einen der Sicherheitsstellung der Rotationseinheit entsprechenden Freilaufbereich (31) für das Stellorgan (25) aufweist, in den das Stellorgan (25) während seiner Stellbewegung gelangt und in dem keine Umsetzung der Treibbewegung in die Stellbewegung mehr erfolgt.
Bearbeitungsmaschine (11) nach einem der Ansprüche 3 bis 6, wobei das Stellorgan (25) und die Stellanordnung (27) ein Getriebe bilden, insbesondere ein mechanisches Getriebe, bevorzugt ein Zahnstangengetriebe oder ein Zahnradgetriebe.
Bearbeitungsmaschine (11) nach einem der Ansprüche 2 bis 7, wobei die Treibbewegung des Stellorgans (25) eine Rotationsbewegung ist.
Bearbeitungsmaschine (11) nach einem der Ansprüche 3 bis 8, wobei das Stellorgan (25) mit der Stellanordnung (27) direkt, insbesondere durch Abrollen, oder indirekt, insbesondere über ein oder mehrere Getriebeelemente, mit der Stellanordnung (27) zusammenwirkt.
Bearbeitungsmaschine (11) nach einem der Ansprüche 2 bis 9, wobei das Stellorgan (25) ein Zahnrad mit Außenverzahnung und die Stellanordnung (27) einen insbesondere an einer Zahnstange (33) ausgebildeten Verzahnungsbereich (35) umfasst, mit dem das Zahnrad (25) über seine Außenverzahnung direkt oder indirekt zusammenwirkt, um seine Rotationsbewegung in seine Stellbewegung umzusetzen.
Bearbeitungsmaschine (11) nach Anspruch 10, wobei die Stellbewegung des Zahnrades (25) eine Schwenkbewegung ist und der Verzahnungsbereich (35) einen entsprechend gekrümmten Verlauf aufweist.
Bearbeitungsmaschine (11) nach Anspruch 10 oder 11, wobei die Stellanordnung (27) einen der Sicherheitsstellung der Rotationseinheit entsprechenden Freilaufbereich (31) aufweist, in den das Zahnrad (25) während seiner Stellbewegung gelangt und in dem die Außenverzahnung des Zahnrades (25) außer Eingriff mit dem Verzahnungsbereich (35) ist.
Bearbeitungsmaschine (11) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Werkzeugwelle (17) um eine Schwenkachse (37) verschwenkbar gelagert ist, insbesondere wobei die Schwenkachse (37) mit einer von der Werkzeugwelle (17) beabstandeten Drehachse (39) einer Antriebswelle (41) zusammenfällt, die mit der Werkzeugwelle (17) antriebswirksam verbunden ist, insbesondere über einen Zahnriemen (49), insbesondere wobei die Antriebswelle (41) eine Ausgangswelle des Antriebsmotors (19) oder eines mit dem Antriebsmotor (19) verbundenen Getriebes (43) ist.
Bearbeitungsmaschine (11) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Werkzeugwelle (17) an dem einen Ende eines Schwenkarmes (45) angeordnet ist, der an seinem anderen Ende verschwenkbar gelagert ist, insbesondere um eine Schwenkachse (37), die mit einer Drehachse (39) einer Antriebswelle (41) zusammenfällt, welche mit der Werkzeugwelle (17) antriebswirksam verbunden ist.
Bearbeitungsmaschine (11) nach Anspruch 14, wobei die Kupplung (29) und zumindest der Bestandteil der Stelleinrichtung (25, 27), der im eingekuppelten Zustand zu der Treibbewegung antreibbar ist, ebenfalls an dem Schwenkarm (45) angeordnet sind.
Bearbeitungsmaschine (11) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei für die Rotationseinheit eine, insbesondere an dem die Werkzeugwelle (17) tragenden Schwenkarm (45) angreifende, Abstützung vorgesehen ist, die mittels der Steuereinrichtung (23), insbesondere zumindest im Wesentlichen gleichzeitig mit dem Schalten der Kupplung (29) in den eingekuppelten Zustand, von einer Stützstellung in eine Freigabestellung verstellbar ist, um die Verstellbewegung der Rotationseinheit von der Arbeitsstellung in die Sicherheitsstellung zu ermöglichen, wobei vorzugsweise die Abstützung von einer bevorzugt manuell betätigbaren Höheneinstellvorrichtung (63) für das Werkzeug (15) gebildet ist.
Bearbeitungsmaschine (11) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Sicherheitseinrichtung derart ausgebildet ist, dass die Rotationseinheit innerhalb einer Zeitspanne von weniger als 10ms ab dem Erkennen einer Gefahrensituation in die Sicherheitsstellung verstellbar ist.
Bearbeitungsmaschine (11) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Sicherheitseinrichtung derart ausgebildet ist, dass erst nach dem Schalten der Kupplung (29) in den eingekuppelten Zustand mittels der Steuereinrichtung (23) der Antriebsmotor (19) für die Werkzeugwelle (17) ausgeschaltet oder der Antriebsstrang zwischen dem Antriebsmotor (19) und der Werkzeugwelle (17) unterbrochen wird, insbesondere bei oder nach Erreichen der Sicherheitsstellung der Rotationseinheit.
Bearbeitungsmaschine (11) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Sicherheitseinrichtung derart ausgebildet ist, dass die Kupplung (29) mittels der Steuereinrichtung (23) in den gelösten Zustand geschaltet wird, sobald die Rotationseinheit die Sicherheitsstellung erreicht hat.
Bearbeitungsmaschine (11), insbesondere Unterflurzugsäge, Tischkreissäge, Formatkreissäge, Handkreissäge oder Stichsäge, mit - einer Arbeitseinheit, die ein Werkzeug (15), insbesondere ein Sägeblatt, und einen Träger (17) umfasst, an dem das Werkzeug (15) angebracht ist, wobei der Träger (17) im Betrieb mittels eines Antriebsmotors (19) derart antreibbar ist, dass das Werkzeug (15) eine Arbeitsbewegung ausführt, und - einer Sicherheitseinrichtung, die eine Sensorik (21), eine Aktorik sowie eine mit der Sensorik (21) und der Aktorik verbundene Steuereinrichtung (23) umfasst und dazu ausgebildet ist, im Betrieb als Reaktion auf eine mittels der Sensorik (21) erkannte Gefahrensituation mittels der Steuereinrichtung (23) die Aktorik dazu zu veranlassen, einen sicheren Zustand herzustellen, wobei die Aktorik eine Stelleinrichtung (25, 27) umfasst, die mittels der Steuereinrichtung (23) in Wirkverbindung mit der Arbeitseinheit bringbar ist, um die Arbeitseinheit, insbesondere die Arbeitsbewegung der Arbeitseinheit, zur Herstellung des sicheren Zustandes zu nutzen, indem mittels der Stelleinrichtung (25, 27) die Arbeitseinheit von einer Arbeitsstellung in eine den sicheren Zustand bildende Sicherheitsstellung und/oder eine Schutzeinrichtung von einer passiven Stellung in eine den sicheren Zustand bildende Schutzstellung verstellt wird.
Verfahren zum Betreiben einer Bearbeitungsmaschine (11), insbesondere Unterflurzugsäge, Tischkreissäge, Formatkreissäge, Handkreissäge oder Stichsäge, mit einer Arbeitseinheit, die ein Werkzeug (15), insbesondere ein Sägeblatt, und einen Träger (17) umfasst, an dem das Werkzeug (15) angebracht ist, wobei der Träger (17) im Betrieb mittels eines Antriebsmotors (19) derart antreibbar ist, dass das Werkzeug (15) eine Arbeitsbewegung ausführt, wobei als Reaktion auf eine mittels einer Sensorik (21) erkannte Gefahrensituation die Arbeitseinheit, insbesondere die Arbeitsbewegung der Arbeitseinheit, dazu genutzt wird, einen sicheren Zustand herzustellen.
Verfahren nach Anspruch 21, wobei der sichere Zustand hergestellt wird, indem die Arbeitseinheit von einer Arbeitsstellung in eine den sicheren Zustand bildende Sicherheitsstellung und/oder eine Schutzeinrichtung von einer passiven Stellung in eine den sicheren Zustand bildende Schutzstellung verstellt wird.