DE19937365C2 - Holzbearbeitungsmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Bearbeitungsmaschine, insbesondere eine Tischfräsmaschine oder eine Holzbearbeitungsmaschine, mit einem Bearbeitungswerkzeug, welches auf einer Antriebsspindel angeordnet ist und über diese Antriebsspindel von einem An­ triebsmotor antreibbar ist, wobei die Antriebsspindel und somit auch das Bearbeitungswerkzeug verschwenkbar gelagert ist.

Es sind Tischfräsmaschinen bekannt, die eine schwenkbare Spindel aufweisen. Durch die schwenkbare Anordnung ist es mög­ lich, in das Werkstück (zum Beispiel Holz oder Kunststoff) zum Beispiel eine Hinterschneidung einzufräsen. Häufig wird bei solchen Tischfräsmaschinen ein Schwenkwinkel von 45° benutzt.

Bei den bekannten Maschinen kann die Verschwenkung nur nach vorne erfolgen, das bedeutet, das über den Werkzeugtisch hervorstehende Werkzeug bewegt sich dabei zur Maschinen­ vorderseite hin. Hieraus resultiert der Nachteil, daß die Späne nach hinten oben geschleudert werden und von einer Späneabsaug­ einrichtung häufig nicht mehr vollständig erfaßt werden. Hieraus resultiert eine erhöhte Spanbelastung am Arbeitsplatz. Es wäre daher günstig, die Spindel nicht nur nach vorne ver­ schwenkbar anzuordnen, sondern in gleicher Weise auch nach hinten schwenken zu können. Die Spindellagerung befindet sich unter dem Werkzeugtisch. Der Drehpunkt für die Verschwenkung befindet sich in der Regel in der Ebene des Werkzeugtisches. An der Werkzeugspindel ist die Antriebseinheit, zum Beispiel ein Motor mit einem Riemengetriebe oder ähnlichem angeordnet. Bei einer Verschwenkbewegung des Bearbeitungswerkzeuges nach vorne schwenkt die Antriebseinheit nach hinten, bei einer Ver­ schwenkbewegung des Bearbeitungswerkzeuges nach hinten bewegt sich der dem Drehpunkt gegenüberliegende Bereich der Antriebs­ spindel mit der Antriebseinheit nach vorne.

Die unter dem Werkzeugtisch angeordnete Spindel hat eine Länge bis zu einem halben Meter. Bei einer Verschwenkbewegung der Antriebsspindel nach hinten schwenkt der untere Bereich ent­ sprechend nach vorne, wobei das Maschinengehäuse entsprechend vorgezogen werden muß. Dies führt aber dazu, daß die Bearbeitungsposition verschlechtert wird, da die Bearbeitungs­ person sich zu sehr über den Werkzeugtisch beugen muß, um das Werkstück gegen das Bearbeitungswerkzeug zu führen.

Aus der DE-AS 11 19 619 ist eine Bearbeitungsmaschine bekannt, die einen Riemenantrieb aufweist. Hierbei wird die Kraft und Bewegung des Antriebes durch ein elastisches Element auf das Werkzeug übertragen. Es wird ein Antrieb geschützt, bei dem der Antriebsmotor gegenüber der Antriebsspindel zum Spannen der Riemen verstellbar gelagert ist. Das Verstellen erfolgt durch Verdrehen einer exzentrisch ausgebohrten Buchse, an der ein Tragarm zur Halterung des Antriebsmotors angeordnet ist.

Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, eine Bearbei­ tungsmaschine wie eingangs beschrieben dahingehend zu ver­ bessern, daß eine Verschwenkbarkeit der Antriebsspindel nach vorne und nach hinten möglich ist, wobei gleichzeitig eine optimale Bearbeitungsposition für die Bedienperson beibehalten werden soll.

Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Bearbeitungsmaschine wie eingangs beschrieben, wobei vorgesehen wird, daß der Antriebsmotor bezüglich der Antriebsspindel beweglich, insbe­ sondere schwenkbar gelagert ist.

Wird nun die Antriebsspindel verkippt, wird durch die erfin­ dungsgemäße Ausgestaltung erreicht, daß der Antriebsmotor gegenüber der Antriebsspindel zurückgeschwenkt wird und im mittleren Bereich des Gehäuses verbleibt, also nicht den gleichen Weg mitläuft wie die Antriebsspindel. Hierbei ist zu beachten, daß oftmals der Antriebsmotor unterhalb des Endes der Antriebsspindel angeordnet ist und der Durchmesser des Motor­ gehäuses größer ist, als die Antriebsspindel. Das zusätzlich vorstehende Maschinengehäuse war bei bekannten Holzbearbei­ tungsmaschinen deswegen notwendig, um insbesondere den verschwenkten Antriebsmotor aufzunehmen. Durch die erfindungs­ gemäße Ausgestaltung jedoch wird erreicht, daß eine Verschwen­ kung der Spindelachse nach vorne und nach hinten in einem ver­ hältnismäßig großen Winkelbereich möglich ist, ohne dabei die schlanke und ergonomisch günstige Ausgestaltung des Maschinen­ gehäuses bzw. der Arbeitsposition aufzugeben.

Es ist hierbei zum Beispiel auch vorgesehen, daß der Antriebs­ motor bezüglich der Antriebsspindel beweglich angeordnet ist. Bei der Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß der Antriebsmotor zum Beispiel im Maschinengestell fest angeordnet ist und durch entsprechende flexible, zum Beispiel teleskopier­ bare Elemente die Antriebsspindel antreibt, die bezüglich des Antriebsmotors beweglich ist. Es kommt hierbei also letzt­ endlich auf eine Relativbewegung der Elemente Antriebsmotor und Antriebsspindel an. Bei einer entsprechenden Auslegung des Antriebsstranges mit Kardangelenken usw. ist es möglich, ein Drehmoment von dem feststehenden Antriebsmotor auf die Antriebsspindel zu übertragen.

In einer weiteren, bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß der Antriebsmotor auf einem Tragarm angeordnet ist, der Tragarm an einer Spindellagerung der Antriebsspindel schwenkbar befestigt ist. Eine solche Ausgestaltung ist einfach zu realisieren und bewirkt, daß je nach Stellung der Antriebs­ welle der Antriebsmotor auf dem Tragarm mehr oder weniger um die Spindellagerung geschwenkt wird.

Es ist hierbei vorgesehen, daß der Tragarm um die Achse der Spindelwelle oder einer hierzu parallelen Achse schwenkbar ist. Bei einer solchen Ausgestaltung wird die Geometrie des Antriebes verhältnismäßig einfach gehalten, das bedeutet, daß die verkippte Einheit ein eigenes, geschlossenes Bezugssystem bildet und somit keine zusätzlichen konstruktiven Anstrengungen für die geometrische Anpassung des Antriebes notwendig sind.

Desweiteren ist vorgesehen, daß der Antriebsmotor über ein Getriebe, insbesondere ein Riemengetriebe, bestehend aus je einer Riemenscheibe auf der Motorwelle und der Antriebsspindel und einem Riemen über diese beiden Riemenscheiben, mit der Antriebsspindel verbunden ist. Die Verwendung eines Riemen­ antriebes hat den Vorteil, daß beliebige Übersetzungsverhält­ nisse und somit Rotationsgeschwindigkeiten der Antriebsspindel leicht realisiert werden können. Darüber hinaus wird durch einen mittelbaren Antrieb die Übertragung von Motorschwingungen auf die Antriebsspindel deutlich reduziert. Gleichzeitig bietet die Anordnung des Riemenantriebes hier noch die Möglichkeit, den Antriebsmotor bezüglich der Antriebsspindel in einem gewissen Kreisbogensegment problemlos zu verstellen.

Für den Fall, daß nicht nur eine Bewegung auf einem Kreisbogen, sondern auch eine radiale Bewegung bezüglich der Antriebsspin­ del vorgesehen ist, ist eine Spannvorrichtung für den Riemenan­ trieb angeordnet, die bewirkt, daß immer eine ausreichende Spannung des Riemens auf den Riemenscheiben besteht, um einen sicheren Antrieb zu gewährleisten.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unter­ ansprüchen beschrieben. In der Zeichnung ist die Erfindung schematisch dargestellt.

Es zeigen:

Fig. 1 eine Frontansicht der erfindungs­ gemäßen Bearbeitungsmaschine,

Fig. 2 eine Seitenansicht der erfindungs­ gemäßen Bearbeitungsmaschine,

Fig. 3 eine Draufsicht auf die erfind­ ungsgemäßen Bearbeitungsmaschine mit verschiedenen, gestrichelt dargestellten Positionen der An­ triebseinheit,

Fig. 4 eine perspektivische Draufsicht auf die erfindungsgemäße Bearbei­ tungsmaschine in zwei Bearbei­ tungsstellungen.

Der prinzipielle Aufbau einer erfindungsgemäßen Holzbearbeit­ ungsmaschine ist in Fig. 1 gezeigt. Ein nicht dargestelltes Werkstück liegt auf dem Maschinentisch 15 auf, wobei durch das Bearbeitungswerkzeug (nicht dargestellt) in das Werkstück zum Beispiel eine Nut eingefräst werden kann. Als Bearbeitungswerk­ zeuge ist jede Form von spanabhebenden Werkzeugen vorstellbar, zum Beispiel Fräser oder Sägeblätter.

Das Bearbeitungswerkzeug (nicht dargestellt) befindet sich am Endbereich der Antriebsspindel 2. Hierfür ist eine Werkzeugauf­ nahme 3 vorgesehen.

Der Antrieb der Antriebsspindel 2 erfolgt über ein Riemenge­ triebe 10. An dem im inneren, unterhalb des Werktisches 15 liegenden Ende der Antriebsspindel 2 ist hierzu eine Riemen­ scheibe 11 vorgesehen, auf der ein Riemen 16 umläuft, welcher von einer auf der Motorwelle 13 eines Motors 1 befindlichen Riemenscheibe 12 in Rotation versetzt wird.

Die Anordnung der beiden Riemenscheiben 11, 12, sowie des Riemens 16 bildet ein Getriebe 10, insbesondere ein Riemenge­ triebe 10.

Die Spindel 2 ist in dem Maschinentisch 15 nach vorne und nach hinten schwenkbar angeordnet. Dies wird insbesondere zum Beispiel in Fig. 4 oder in Fig. 2 deutlich.

Die Spindellagerung 5 erlaubt hierbei eine Verschwenkung der Antriebsspindel 2 um eine im wesentlichen horizontal orientier­ te Achse. Wenn die Spindellagerung 5 nicht verschwenkt ist, so befindet sich die Antriebsspindel 2 in einer im wesentlichen vertikal orientierten Stellung. Hierdurch ist es möglich, die Antriebsspindel 2 nach vorne oder nach hinten zu schwenken um unterschiedlich orientierte Bearbeitungen in einem Werkstück durchzuführen. Zum Beispiel kann durch eine entsprechende Ver­ kippung eines Fräswerkzeuges in einem Werkstück eine Hinter­ schneidung eingearbeitet werden.

Die Antriebsspindel 2 ist in der Spindellagerung 5 drehbar gelagert. Die Antriebsspindel 2 rotiert hierbei um die Spindelachse 6.

An der Spindellagerung 5 ist im unteren Bereich ein im wesent­ lichen rechtwinklich zur Spindelachse 6 orientierter Tragarm 4 angeordnet, der an seinem rechten Ende den Antriebsmotor 1 trägt. Der Antriebsmotor 1 besitzt eine Motorachse bzw. -welle 13, die im wesentlichen parallel orientiert ist zu der Spindel­ achse 6. An dem Motor 1, der zum Beispiel als Elektromotor ausgestaltet ist, befindet sich auf der unteren Seite auf der Motorwelle 13 die Antriebsriemenscheibe 12, über die der in Fig. 1 nicht gezeigt Riemen läuft und die auf der Antriebs­ spindel 2 sitzende Riemenscheibe 11 antreibt.

An der dem Tragarm 4 gegenüberliegenden Seite des Antriebs­ motors 1 ist ein Rückhalter 8 vorgesehen, der bewirkt, daß der Antriebsmotor 1 bei einer Verkippung der Antriebsspindel 2, die zum Beispiel händisch oder von Servomotoren unterstützt erfolgt, daß der Antriebsmotor 1 diese Kippbewegung nicht vollständig mitmacht, sondern gegenüber der Antriebsspindel 2 verschwenkt oder verdreht wird. Hieraus resultiert eine opti­ malere Platzausnutzung im Inneren der Bearbeitungsmaschine.

In Fig. 3 ist die Lagerung des Motors 1 auf dem Tragarm 4 ge­ zeigt. Der Tragarm 4 besteht hierbei im Wesentlichen aus einem dreieckigen Element, welches an einer Seite ein Schwenklager aufweist, an welchem die Motorbefestigung 18 angreift. Die Motorbefestigung 18 trägt dabei den eigentlichen Motor 1. An einem weiteren Eckpunkt des dreieckig ausgebildeten Tragarmes 4 ist eine Langlochführung 19 angeordnet. Durch die Ausgestaltung der Langlochführung 19 ist es möglich, eine Spannvorrichtung 17 für die Spannung des Riemens 16 vorzusehen. Über die Langloch­ führung ist letzendlich der Abstand der Motorwelle 13 von der Antriebsspindel 2 einstellbar, wodurch auch der Abstand der beiden Riemenscheiben 11, 12 variierbar ist, wodurch ein Riemen 16 spannbar ist. Zur Einstellung an der Langlochführung sind entsprechende Klemmmuttern vorgesehen. Es ist aber auch mög­ lich, zum Beispiel eine federunterstützte Spannvorrichtung vorzusehen, um eine gleichbleibende Spannkraft einzuprägen und ein zum Beispiel händisches Nachstellen der Spannung des Riemens möglichst zu vermeiden. Die Spannvorrichtung 17 wird ins­ besondere dann eingesetzt, wenn der Riemen 16 auf unterschied­ lichen Riemenscheiben, zum Beispiel in einem Getriebe, aufleg­ bar ist, wodurch der Abstand der Riemenscheiben zueinander variiert.

Für die Verschwenkung des Antriebsmotors 1 gegenüber der An­ triebsspindel 2 bzw. der Spindelachse 6 bieten sich mindestens zwei verschiedene Ausgestaltungen an. Zum einen wird der Trag­ arm 4 im Ganzen um die Spindelachse 6 verschwenkt, wobei hierzu die Kippbewegung der Antriebsspindel 2 im Zusammenwirken mit dem Rückhalter 8 ausgenützt wird. Der Rückhalter 8 zieht bei einem Verkippen der Antriebsspindel 2 den Motor und damit den Tragarm 4 zurück, derart, daß der Antriebsmotor nicht die gleiche Auskragung 14 beschreibt wie die Antriebsspindel.

Bei komplexeren Ausgestaltungen ist es aber auch möglich, daß der Antriebsmotor 1 um ein Schwenklager verschwenkbar ist, also der Tragarm 4 im Bezug auf die Spindellagerung 5, beziehungs­ weise die Spindelachse 6 feststehend ist. In diesem Fall ver­ schwenkt der Antriebsmotor um eine Achse 20, die parallel zur Spindelachse 6, aber nicht identisch mit dieser ist. Jedoch wird bei einer solchen Ausgestaltung die effektive Riemenlänge zu verändern sein, weswegen eine Spannvorrichtung vorzusehen ist.

In Fig. 1 ist gezeigt, daß der Rückhalter 8 an den Antriebs­ motor 1 angreift, er kann aber auch in gleicher Weise an dem Tragarm 4 angreifen, wenn dieser wie bei der vorbeschriebenen ersten Variante um die Spindelachse 6 verdrehbar angeordnet ist.

Der Rückhalter 8 stützt sich dabei am Maschinengestell 9 ab bzw. ist daran befestigt. Es kann aber auch ein anderer belie­ biger Lagerpunkt sein, der feststehend ist und geeignet ist eine Kraft auf den Antriebsmotor bzw. den Tragarm auszuüben, wenn dieser gegenüber der Antriebsspindel verschwenkt wird.

Es ist vorgesehen, daß der Rückhalter 8 als Federelement, Gasdruckfeder oder als Seilzug ausgebildet ist. Beim Zurück­ schwenken der Spindel wird dadurch zum Beispiel ein automa­ tisches Zurückgleiten des Antriebsmotors in die Grundposition erreicht. Gleichzeitig wird die unverschwenkte Stellung fixiert und ein Zugang zu dem Motor zum Beispiel für Montage oder Kun­ dendienst erleichtert. Es ist hierbei zu beachten, daß die Anordnung, Tragarm und Motor, ein beachtliches Gewicht (50 kg bis 70 kg) aufweist. Es ist auch vorgesehen, daß der Rückhalter 8 einen Gewichtsausgleich zu dem beachtlichen Gewicht der Antriebsanordnung bildet, um die Kraft die notwendig ist, um diese Antriebseinheit zu verschwenken, zu verringern.

Für die verkippte Arbeitsspindel 2 ist eine, ansonsten bekann­ te, Arretierung vorgesehen. Diese Aufgabe kann in einer Varian­ te aber auch von dem Rückhalter 8 erbracht werden oder es ist ein separater (nicht gezeigter) feststellbarer Verschwenkan­ trieb vorgesehen.

In einer bevorzugten Ausgestaltung ist vorgesehen, daß die Gewichtskraft des Antriebsmotores 1 genützt wird, um den An­ triebsmotor 1 beziehungsweise den Tragarm 4 bei einem Ver­ schwenken der Antriebsspindel 2 gegenüber dieser Antriebsspin­ del 2 zu verschwenken. Hierdurch wird insbesondere das Zurück­ schwenken der Antriebseinheit erleichtert. In der verschwenkten Position befindet sich auch der Motor in einer weiteren, ver­ schwenkten Stellung. Das Gewicht des Motors ergibt ein Rück­ stellmoment, um die vertikale Ausrichtung wieder leicht zu erreichen.

In Fig. 2 ist angedeutet, daß mit der erfindungsgemäßen Ausge­ staltung ein Verschwenkungsbereich bzw. Winkelbereich 14 von ±­ 600 gegenüber der Vertikalen erreichbar ist, wobei die in der nach hinten geschwenkten Stellung 2' des Bearbeitungswerkzeuges der Antriebsmotor 1 nicht soweit verschwenkt wird und so eine ergonomisch vorteilhafte Ausgestaltung des Maschinengehäuses 20 möglich ist. Insbesondere wird vermieden, daß im Vorderbereich, also an dem Bereich, in welchem die Bearbeitungsperson steht (dieser Bereich ist mit 21 gekennzeichnet), eine Ausweitung des Maschiengehäuses angeordnet werden muß, um den bei der sonsti­ gen Bauweise mitverschwenkenden Antriebsmotor unterzubringen. Hieraus resultiert eine schlankere Ausgestaltung des Maschinen­ gehäuses mit gleichbleibenden optimalen ergonomischen Eigen­ schaften des Arbeitsplatzes.

Oftmals ist ein Winkelbereich von ±45° gegenüber der Vertika­ len ausreichend um insbesondere Gehrungsschnitte oder derglei­ chen einzufräsen oder auszuführen.

In Fig. 4 ist in einer perspektivischen Draufsicht auf die erfindungsgemäße Holzbearbeitungsmaschine zwei Stellungen der Spindellagerung 5, 5' gezeigt. Die zweite Stellung in dieser Ansicht ist durchgängig mit gestrichenen Bezugsziffern gekenn­ zeichnet. Zur besseren Übersichtlichkeit ist die Antriebsspin­ del 2 weggelassen. Durch den Einsatz des Rückhalters wird er­ reicht, daß der Antriebsmotor 1 bei einem Verkippen oder Ver­ schwenken der Spindellagerung 5 und somit auch der Antriebs­ spindel 2 bzw. des Bearbeitungswerkzeuges 3 nicht den gleichen Weg beschreibt wie die verkippte Antriebsspindel.

Dadurch ist es möglich, daß die Antriebseinheit beim Spindel­ schwenken nicht den vollen Weg mitläuft, sondern entgegen der Schwenkrichtung zurückbleibt. Dadurch wird erreicht, daß der Motor nicht mit der vorderen Rückwand des Maschinengehäuses oder mit dem Maschinentisch kollidiert. Hierbei wird erreicht, daß der Einsatzbereich der Maschine erhöht wird, wobei gleich­ zeitig die Ergonomie und der Arbeitsplatz günstiger gestaltet wird, wobei der Aufwand für eine entsprechende Lagerung des Antriebsmotors bezüglich der Antriebsspindel gering ist.

Claims (11)

1. Bearbeitungsmaschine, insbesondere Tischfräsmaschine mit einem Bearbeitungswerkzeug, welches auf einer Anstriebs­ spindel angeordnet ist und über diese Antriebsspindel von einem Antriebsmotor antreibbar ist, wobei die Antriebs­ spindel und somit das Bearbeitungswerkzeug verschwenkbar gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Antriebs­ motor (1) bezüglich der Antriebsspindel (2) beweglich, insbesondere schwenkbar, gelagert ist und bei einem Ver­ schwenken der Antriebsspindel auch der Antriebsmotor bezüglich der Antriebsspindel bewegt, insbesondere ver­ schwenkt wird.

2. Bearbeitungsmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Antriebsmotor (1) auf einem Tragarm (4) angeordnet ist und der Tragarm (4) an einer Spindellage­ rung (5) der Antriebsspindel (2) schwenkbar befestigt ist.

3. Bearbeitungsmaschine nach einem oder beiden der vorherge­ henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die An­ triebsspindel (2) im wesentlichen um eine horizontale Achse verschwenkbar ist.

4. Bearbeitungsmaschine nach einem oder mehreren der vor­ hergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Tragarm (4) um die Achse (6) der Antriebsspindel (2) oder eine hierzu parallele Achse schwenkbar ist.

5. Bearbeitungsmaschine nach einem oder mehreren der vorher­ gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ge­ wichtskraft des Antriebsmotors (1) genützt wird um den Antriebsmotor (1) beziehungsweise den Tragarm (4) bei einem Verschwenken der Antriebsspindel (2) gegenüber der Antriebsspindel (2) zu verschwenken.

6. Bearbeitungsmaschine nach einem oder mehreren der vorher­ gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Antriebsmotor (1) oder dem Tragarm (4) ein Rückhalter (8) vorgesehen ist, der mit dem Maschinengestell (9) oder einem sonst feststehenden Lagerpunkt an der Maschine verbunden ist und auf den Antriebsmotor (1) bzw. den Tragarm (4) beim Verschwenken der Antriebsspindel (2) eine Kraft ausübt, derart, daß der Antriebsmotor (1) bzw. der Tragarm (4) gegenüber der Antriebsspindel (2) ver­ schwenkt.

7. Bearbeitungsmaschine nach einem oder mehreren der vor­ hergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Rückhalter (8) als Federelement, Gasdruckfeder oder Seil­ zug ausgebildet ist.

8. Bearbeitungsmaschine nach einem oder mehreren der vorher­ gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der An­ triebsmotor (1) über ein Getriebe (10), insbesondere ein Riemengetriebe (11), bestehend aus je einer Riemenscheibe (11, 12) auf der Motorwelle (13) und der Antriebsspindel (2) und einem Riemen (16) über diese beiden Riemenschei­ ben (11, 12), mit der Antriebsspindel (2) verbunden ist.

9. Bearbeitungsmaschine nach einem oder mehreren der vorher­ gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Spannvorrichtung (17) für den Riemenantrieb (10) vorge­ sehen ist.

10. Bearbeitungsmaschine nach einem oder mehreren der vorher­ gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die An­ triebsspindel (2) in einem Winkelbereich (14) bis zu ±60°, bevorzugt ±45°, gegenüber der Vertikalen ver­ schwenkbar ist.

11. Bearbeitungsmaschine nach einem oder mehreren der vorher­ gehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß die Bearbeitungsmaschine für die Holz- und/oder Kunststoffbe­ arbeitung dient.