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Technisches Gebiet
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Die Erfindung betrifft Vorrichtung (1) zum Bearbeiten eines Werkstücks (2), das bevorzugt zumindest abschnittsweise aus Holz, Holzwerkstoff oder Kunststoff besteht, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Stand der Technik
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Im Bereich der Möbel- und Bauelementeindustrie werden Werkstücke häufig in Bearbeitungsvorrichtungen bearbeitet, durch die sie an Bearbeitungseinheiten entlang gefördert werden. Für das Fördern der Werkstücke weisen derartige Bearbeitungsvorrichtungen oft eine Förderbahn und einen sogenannten Oberdruck auf. Förderbahn und Oberdruck können dabei unterschiedliche Fördermittel aufweisen, wie etwa Förderketten, Förderriemen, Rollenbahnen, etc.
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So offenbart die
EP 2 614 940 A1 eine gattungsgemäße Bearbeitungsvorrichtung, bei der mehrere Förderbahnen und Oberdrucke vorgesehen sind. Derartige Vorrichtungen haben sich in der Praxis bewährt. Allerdings hat sich gezeigt, dass eine Anpassungsfähigkeit der Vorrichtungen an veränderliche Werkstückdicken einen hohen konstruktiven Aufwand mit sich bringt.
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Darstellung der Erfindung
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Bearbeiten eines Werkstücks der eingangs genannten Art bereitzustellen, die bei einfacher Konstruktion eine gute Anpassungsfähigkeit an veränderliche Werkstückdicken besitzt.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung zum Bearbeiten eines Werkstücks nach Anspruch 1 gelöst. Besonders bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, den mindestens einen Riemen der Fördereinheit mit einer Funktionalität zur Anpassung an veränderliche Werkstückdicken auszustatten. Zu diesem Zweck ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Riemen in einer Richtung quer zu seiner äußeren Umfangsfläche elastisch verformbar ist.
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Auf diese Weise kann die Konstruktion der Bearbeitungsvorrichtung bzw. der Fördereinheit deutlich vereinfacht werden. So waren die Riemen bisher üblicherweise auf Rollen gelagert, die wiederum auf auslenkbaren Rollenhebeln saßen, sodass unterschiedliche Werkstückdicken gefördert werden konnten. Derart aufwändige Unterkonstruktionen werden durch den erfindungsgemäßen Riemen entbehrlich, da der Riemen Dank seiner Elastizität veränderliche Werkstückdicken ausgleichen kann. Darüber hinaus ergibt sich aber auch eine gleichmäßigere Anpresskraft. Hierdurch werden nicht nur Druckspitzen vermieden, sondern es können auch (in Förderrichtung) kürzere Werkstücke gefördert werden.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die elastische Steifigkeit des Riemens in einer Richtung quer zu seiner äußeren Umfangsfläche zumindest abschnittsweise bei zunehmender Verformung mindestens einmal zunimmt. Hierdurch wird gewissermaßen ein Hybrid-Riemen bereitgestellt, der in einem ersten Verformungsbereich eine relativ geringe Steifigkeit aufweist und in mindestens einem weiteren Verformungsbereich (bei zunehmender Verformung) eine größere Steifigkeit aufweist. Somit kann der Riemen eine Doppelfunktion erfüllen, nämlich in seinem ersten Verformungsbereich eine besonders gute Anpassungsfähigkeit ermöglichen und in seinem weiteren Verformungsbereich eine ausreichende Stabilität für das Klemmen vorn Werkstücken vorsehen. Dabei ist es besonders bevorzugt, dass die Steifigkeit in dem weiteren Verformungsbereich mindestens fünfmal größer ist als die Steifigkeit in dem ersten Verformungsbereich, obgleich die Erfindung nicht hierauf beschränkt ist.
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Der Riemen kann im Rahmen der Erfindung auf unterschiedliche Art und Weise ausgestaltet sein. Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist jedoch vorgesehen, dass der Riemen mindestens zwei Schichten aufweist, die in einer Richtung quer zu seiner äußeren Umfangsfläche voneinander unterschiedliche elastische Steifigkeiten aufweisen. Durch den Schichtaufbau lassen sich unterschiedliche mechanische Eigenschaften besonders gut kombinieren. So können beispielsweise die außenliegenden Schichten eine ausreichend hohe Widerstandsfähigkeit für die auftretenden Belastungen besitzen, während mindestens eine innenliegende Schicht eine geringere Steifigkeit aufwiesen kann, um die gewünschte elastische Verformbarkeit zu erreichen. Auch vielfältige andere Schichtaufbauten sind im Rahmen der Erfindung möglich.
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Dabei ist es besonders bevorzugt, dass mindestens zwei Schichten des Riemens unterschiedliche Materialien aufweisen. Auf diese Weise lassen sich die unterschiedlichen elastischen Steifigkeiten der Schichten bei einfacher Herstellbarkeit erzielen, wobei durch geeignete Materialauswahl auch noch zusätzliche Funktionalitäten erreicht werden können.
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Alternativ oder zusätzlich ist gemäß einer Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, dass der Riemen einen oder mehrere Hohlräume aufweist. Durch das Vorsehen eines oder mehrerer Hohlräume kann die Steifigkeit des Riemens gezielt gesteuert werden, sodass auf besonders einfache Weise und gegebenenfalls auch unter Einsatz nur eines einzigen Materials die gewünschte elastische Verformbarkeit erreicht werden kann.
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Dabei ist es besonders bevorzugt, dass benachbarte Hohlräume jeweils durch einen Steg getrennt sind, der bevorzugt in der Erstreckungsrichtung des Riemens eine geringere Dicke besitzt als die Hohlräume. Durch die Stege lässt sich eine ausreichende Grundsteifigkeit des Riemens beibehalten, wobei durch geeignete Anordnung der Stege auch noch weitere Funktionen erfüllt werden können, wie etwa eine Stabilisierung des Riemens im Bereich der Kontaktflächen zu Zahnrädern. Gleichzeitig ermöglicht die vorzugsweise relativ schmale (im Vergleich zu den Hohlräumen) Dimensionierung der Stege, dass eine ausreichende Absenkung der Riemensteifigkeit im jeweiligen Bereich erzielt werden kann.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Führungseinheit zumindest bereichsweise eine Gleitführung aufweist, auf welcher eine innere Umfangsfläche des Riemens gleitet. Hierdurch ergibt sich eine besonders einfache Konstruktion der erfindungsgemäßen Vorrichtung, da beispielsweise keine Stützrollen, Umlenkhebel oder dergleichen erforderlich sind, sondern der Riemen lediglich auf einer geeigneten Gleitführung gleitet.
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Dabei ist es besonders bevorzugt, dass die Gleitführung eine Gleitfläche aufweist, die mit einer Gleitbeschichtung wie insbesondere PTFE beschichtet und/oder hart-eloxiert ist. Auf diese Weise ergibt sich nicht nur eine hohe Dauerhaftigkeit der Gleitführung, sondern der Betrieb des Riemens wird auch besonders geräuscharm und erfordert geringe Antriebskräfte. Ferner wird auch die Dauerhaftigkeit des Riemens gesteigert.
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In dieser Hinsicht ist es auch bevorzugt, dass die innere Umfangsfläche des Riemens zumindest bereichsweise mit einer Gleitbeschichtung wie insbesondere PTFE und/oder Polyamid beschichtet ist.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung kann die Führungseinheit zumindest bereichsweise eine Rollenführung aufweisen, was insbesondere bei sehr hohen Fördergeschwindigkeiten oder Andruckkräften vorteilhaft ist. Dabei ermöglicht die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Förderriemens, dass die Rollen vorteilhaft fest gelagert sein können, wodurch sich die Konstruktion vereinfacht.
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Hinsichtlich des Förderkonzepts kann der Riemen auf unterschiedliche Art und Weise ausgestaltet sein, prinzipiell auch als Keilriemen. Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist es jedoch besonders bevorzugt, dass der Riemen als Zahnriemen ausgeführt ist. Hierdurch lässt sich ein deutlich präziserer Förderbetrieb realisieren, bei welchem der Vorschub des Riemens (falls dieser angetrieben ist) genau auf andere Vorschubelemente der Vorrichtung abgestimmt werden kann. Dabei ist zu beachten, dass der Einsatz eines Keilriemens bei bisherigen Vorrichtungen aufgrund der meist komplizierten Stützkonstruktionen nicht in Betracht kam, durch das erfindungsgemäße Konzept nun aber vorteilhaft ermöglicht wird.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Fördereinheit ferner eine Stützeinheit aufweist, die eingerichtet ist, das Werkstück während des Förderns zu stützen und bevorzugt ein Endlosumlaufelement, wie insbesondere eine Kette, aufweist. Durch die Kombination des Stützelements mit dem mindestens einen Riemen ergibt sich eine sichere Führung und Stabilisierung des Werkstücks, wodurch im Ergebnis bei einfacher Konstruktion eine präzise und zügige Bearbeitung des Werkstücks möglich wird. Der Einsatz einer Förderkette ermöglicht dabei eine hohe Dynamik des Fördervorgangs bei hoher Dauerhaftigkeit und Präzision.
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Der vorstehend beschriebene, mindestens eine Riemen kann prinzipiell ein passiver Riemen sein, der nicht aktiv angetrieben wird, sondern lediglich auf einem geförderten Werkstück abrollt, um dieses zu stützen oder zu klemmen. Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist jedoch vorgesehen, dass die Fördereinheit mindestens einen Antrieb zum Antreiben des Riemens aufweist, sodass dieser ebenfalls einen Beitrag zum Vorschub des Werkstücks leisten kann. Alternativ oder zusätzlich kann die Vorrichtung auch mindestens einen Antrieb zum Antreiben der Stützeinheit aufweisen, wobei bevorzugt der Antrieb zum Antreiben des Riemens und der Antrieb zum Antreiben der Stützeinheit miteinander synchronisiert sind. Gerade durch die Kombination beider Antriebe ergibt sich ein präziser und gleichzeitig hoch dynamischer Fördervorgang, der eine hervorragende Bearbeitungsqualität mit einem hohen Werkstückdurchsatz kombiniert.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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- 1 zeigt schematisch eine Seitenansicht einer Vorrichtung zum Bearbeiten eines Werkstücks gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
- 2 zeigt schematisch einen Ausschnitt einer Seitenansicht eines Riemens;
- 3 zeigt schematisch verschiedene teilweise Ansichten eines Riemens;
- 4 zeigt schematisch verschiedene teilweise Ansichten eines Riemens.
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Ausführliche Beschreibung von Ausführungsformen
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Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend ausführlich unter Bezugnahme auf die begleitenden Figuren beschrieben.
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Eine Vorrichtung 1 zum Bearbeiten eines Werkstücks 2 ist in 1 schematisch in einer Seitenansicht dargestellt. Die Vorrichtung 1 dient zum Bearbeiten von Werkstücken 2, die beispielsweise aus Holz, Holzwerkstoff, Kunststoff oder ähnlichen Verbundmaterialien bestehen, wie sie im Bereich der Möbel- und Bauelemente-Industrie verbreitet zum Einsatz kommen. Dabei können die Werktücke 2 beispielsweise platten- oder leistenförmig sein.
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Zum Bearbeiten der Werkstücke 2 umfasst die Vorrichtung 1 zunächst eine Bearbeitungseinheit 10. Diese kann unterschiedlichste Bearbeitungen durchführen, wie beispielsweise spanende Bearbeitung wie Bohren, Fräsen, Sägen, etc., aber auch veredelnde Bearbeitungen, wie etwa Aufbringen von Beschichtungsmaterial, Lackieren, Bedrucken, etc. Zu diesem Zweck kann die Bearbeitungseinheit 10 auch mehrere Bearbeitungsmittel kombinieren.
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Darüber hinaus ist eine Fördereinheit 20 vorgesehen, welche das jeweilige Werkstück 2 an der Bearbeitungseinheit 10 entlang oder durch diese hindurch fördert. Die Fördereinheit 20 umfasst in der vorliegenden Ausführungsform zunächst eine Stützeinheit, die in der vorliegenden Ausführungsform eine Förderkette 42 umfasst. An der Förderkette 42 sind in der vorliegenden Ausführungsform Kettenplatten 44 angebracht, auf denen sich die jeweiligen Werkstücke 2 abstützen. Die Förderkette 42 wird mittels eines Antriebs umlaufend angetrieben und bewegt sich dabei in 1 von links nach rechts (oder umgekehrt). Dabei kann sich die Förderkette 42 beispielsweise durch geeignete Rollen auf einer Führung (nicht gezeigt) oder Stützeinheit 40 abstützen.
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Darüber hinaus umfasst die Fördereinheit 20 in der vorliegenden Ausführungsform einen sogenannten Oberdruck, der durch einen oder mehrere umlaufende Riemen 30 gebildet wird, der durch eine balkenförmige Führungseinheit 22 entlang eines Umlaufpfades geführt wird. Zwischen dem Riemen 32 und der Förderkette 42 bzw. den Kettenplatten 44 ist ein Förderspalt für die jeweiligen Werkstücke 2 definiert, sodass der Riemen 30 mit seiner äußeren Umfangsfläche 32 an dem jeweiligen Werkstück 2 anliegt, während das Werkstück 2 auf mindestens einer Kettenplatte 44 abgestützt ist.
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Dabei gleitet der Riemen im Bereich seiner inneren Umfangsfläche 33 auf einer Gleitfläche 26 einer Gleitführung 24, die an der Führungseinheit 22 angeordnet ist. Die Gleitfläche 26 ist in der vorliegenden Ausführungsform hart-eloxiert und mit PTFE (Teflon) beschichtet. Ebenso ist die innere Umfangsfläche 323 des Riemens 30 in der vorliegenden Ausführungsform mit PTFE und/oder Polyamid (PAR/PAZ) beschichtet. Obgleich in den Figuren nicht gezeigt, kann die Führungseinheit (22) zumindest bereichsweise - alternativ oder zusätzlich - eine Rollenführung aufweisen, deren Rollen bevorzugt fest gelagert sind.
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Ferner ist der Riemen über Umlenkrollen 27 an den Enden der Führungseinheit 22 umgelenkt, wobei sich im Bereich zumindest einer Umlenkrolle (rechts in 1) ein Antrieb 28 zum Antreiben der Umlenkrolle 27 und somit des Riemens 30 befindet.
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Der Antrieb 28 ist vorteilhaft mit dem Antrieb 29 synchronisiert, sodass die Förderkette 42 und der Riemen 32 synchron zueinander angetrieben und entsprechend präzise ein Werkstück 2 fördern können. Um einen besonders synchronen Betrieb zu ermöglichen, ist der Riemen 33 als Zahnriemen ausgeführt, was in den 2 bis 4 am besten zu erkennen ist. Die Umlenkräder 27 weisen in diesem Falle ein komplementäres Zahnprofil für einen sicheren und präzisen Eingriff zwischen Riemen 30 und Umlenkrädern 27 auf.
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Der Riemen selbst ist erfindungsgemäß in einer Richtung quer zu seiner äußeren Umfangsfläche 32 elastisch verformbar. Diese elastische Verformbarkeit kann beispielsweise durch geeignete Materialauswahl, durch einen geeigneten Schichtaufbau oder durch verschiedene strukturelle Maßnahmen am oder im Riemen erzielt werden, was beispielhaft unter Bezugnahme auf die 2 bis 4 beschrieben wird.
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Der in 2 in einer schematischen und teilweisen Seitenansicht gezeigte Riemen 30 besitzt mehrere Schichten 34, 35 und 36. Dabei weist die mittlere Schicht 34 in einer Richtung quer zu seiner äußeren Umfangsfläche 32 eine geringere elastische Steifigkeit auf als die außenliegende Schicht 36 und/oder die innenliegende Schicht 35. Dies ermöglicht ein Verformungsverhalten, bei welchem der Riemen 30 bei einer quer zu seiner äußeren Umfangsfläche 32 auftretenden Belastung zunächst eine relativ geringe Steifigkeit besitzt, die sich primär aus der vergleichsweise geringen elastischen Steifigkeit der mittleren Schicht 34 ergibt. Sobald die mittlere Schicht 34 weitgehend oder vollständig komprimiert ist, steigt die Gesamtsteifigkeit des Riemens 30 quer zur Erstreckungsrichtung der äußeren Umfangsfläche 32 stark an und kann dann beispielsweise das Fünffache oder mehr der vorherigen Steifigkeit betragen.
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Alternativ oder zusätzlich kann der Riemen den in 3 veranschaulichten Aufbau besitzen. Bei dieser Ausführungsform weist der Riemen überwiegend in seinem Inneren einen meanderförmigen Hohlraum 38 auf, wobei der Hohlraum 38 auch vielfältige andere Geometrien besitzen kann. Ferner kann auch ein Schaum zum Einsatz kommen, der Hohlräume definiert.
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Durch das Vorsehen des Hohlraums weist der Riemen erneut bei einer Belastung quer zu seiner äußeren Umfangsfläche 32 eine vergleichsweise geringe Steifigkeit auf. Sobald sich der Hohlraum infolge der Belastung weitgehend oder vollständig geschlossen hat, steigt die Steifigkeit des Riemens 30 stark an, sodass es sich gewissermaßen um einen Hybridriemen handelt, analog zur vorstehend beschriebenen Ausführungsform.
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Eine weitere Ausführungsform des Riemens ist in 4 veranschaulicht. Bei dieser Ausführungsform weist der Riemen 30 quer zu seiner Endlosumlaufrichtung mehrere Hohlräume 38 auf, die durch Stege 39 voneinander getrennt sind. Dabei ist zu beachten, dass die Anzahl, Geometrie und Erstreckungsrichtung der Hohlräume im Rahmen der Erfindung vielfältig variiert werden kann. In jedem Falle ergibt sich durch die Hohlräume eine gezielte Verringerung der Steifigkeit des Riemens 30 quer zu seiner äußeren Umfangsfläche 32, wobei die Steifigkeit des Riemens wiederum stark ansteigt, sobald sich die Hohlräume infolge einer äußeren Belastung weitgehend oder vollständig geschlossen haben.
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Die vorstehend beispielhaft beschriebenen Ausgestaltungen des Riemens 30 ermöglichen, dass der Riemen sich elastisch verformen kann, wenn ein Werkstück in den Förderspalt zwischen der Förderkette 42 und dem Riemen 30 zugeführt wird. Hierdurch kann sich der Riemen flexibel an veränderliche Werkstückdicken anpassen, sodass die Konstruktion der erfindungsgemäßen Vorrichtung erheblich vereinfacht werden kann.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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