DE19950715A1 - Bearbeitungskopf für eine Maschine zum spanabnehmenden Bearbeiten von Paneelen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Bearbeitungskopf (1) für spindelgetragene Bohrer für eine Maschine (4) zum spanabnehmenden Bearbeiten von Paneelen (2) aus Holz, Plastik oder anderem Material ähnlicher Härte, mit einer Vielzahl von nebeneinander angeordneten Spindeln (16) mit einer Längsachse (19), wobei jede Spindel (16) ein entsprechendes Werkzeug (3) trägt, Antriebsmitteln zum Drehen der Spindeln (26) mit einem Drehantrieb (28) für jede Spindel (16), wobei jeder Drehantrieb (28) mechanisch mit einer einzelnen Spindel (16) verbunden ist. Hierbei ist vorgesehen, daß jeder Drehantrieb (28) einen Elektromotor mit einem Gehäuse (61) umfaßt, das in seinem Inneren einen Stator (62) und einen Rotor (63) aufnimmt, wobei der Stator (62) zwei gegenüberliegende, einwärts vorstehende, den Rotor (63) drehbar zwischen sich aufnehmende Polschuhe (66) sowie zwei Statorwicklungen (67), die jeweils von einem entsprechenden Polschuh (66) aufgenommen sind, umfaßt.

Description

Die Erfindung betrifft einen Bearbeitungskopf für eine Maschine zum spanabnehmenden Bearbeiten von Paneelen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Zum Bohren und/oder Fräsen von Paneelen aus Holz, Plastik oder Materialien ähnlicher Härte ist es bekannt, einen Bearbeitungskopf zu verwenden, der eine Vielzahl von nebeneinander mit Abstand angeordnete Spindeln für jeweils ein Werkzeug aufweist. Die Spindeln sind hierbei mit ihren Längsachsen parallel zueinander angeordnet, um parallele Bohrungen oder Ausnehmungen anzubringen, wobei die Abstände insbesondere im allgemeinen 32 mm in Europa und 30 mm in Japan betragen.

In diesem Zusammenhang sind Bearbeitungsköpfe bekannt, in denen die Spindeln drehbar und axial feststehend sind, als auch solche, bei denen die unabhängigen Spindeln nur axial beweglich sind. Die Drehbewegung der Spindeln erfolgt in beiden Fällen über aufeinanderfolgende Bewegungsübertragung.

Im Falle eines Bearbeitungskopfes mit axial feststehenden Spindeln ist eine Aufnahme, in der Spindeln drehbar und axial feststehend angeordnet sind, sowie eine Transmission für die Drehbewegung vorgesehen, die mit den Spindeln in Eingriff steht und sie mechanisch mit einer von der Aufnahme getragenen Antriebsvorrichtung koppelt. Bei diesen Transmissionen handelt es sich allgemein um Ketten-, Zahnradgetriebe oder Zahngurtantriebe. Solche mechanischen Getriebe benötigen besondere Maßnahmen, um den Bearbeitungskopf in effizientem Zustand zu halten. Hierzu ist dieser mit geeigneten Maßnahmen zum Wärmetransport aus dem Inneren der Aufnahme zu versehen. Dies geschieht durch Schmierung im Falle von Zahnrädern oder Ketten und durch Zwangsdurchlüften bei Zahngurten. Nur auf diese Weise ist es derzeit möglich, den fraglichen Standardabstand zwischen benachbarten Werkzeugen beizubehalten.

Eine derartige Transmission bewirkt die Betätigung sämtlicher Spindeln, ob diese nun mit Werkzeugen belegt sind oder nicht. Somit ist es nicht möglich, nur diejenigen Spindeln auszuwählen, die für die Bearbeitung benötigt werden, so daß diese auch während der gesamten Bearbeitungszeit beansprucht werden, wodurch sich ein entsprechender Verschleiß ergibt. Hierdurch wird auch die benötigte Antriebskraft entsprechend hoch, obwohl man meist mit einer geringeren Antriebskraft auskommen würde. Außerdem ist dies mit starker akustischer Emission verbunden. Schließlich erfordert eine Übertragung der Drehbewegung über ineinandergreifende Zahnräder dadurch, daß sich dann eine Spindel in einer und die benachbarte in die andere Drehrichtung dreht, das Vorhalten von links- und rechtsdrehenden Werkzeugen mit entsprechenden Problemen bei der Montage.

Ferner beinhalten derartige Bearbeitungsköpfe eine lineare Anordnung von Spindeln, so daß für Bearbeitungen in unterschiedlichen Richtungen unterschiedliche Bearbeitungsköpfe benötigt werden. Die Anordnung der Spindeln etwa in L-, T- oder U- oder irgendeiner anderen Form ist problematisch, abgesehen davon, daß Wartung und Instandhaltung aufwendig sind, da hierzu meist eine komplette Zerlegung der komplizierten Konstruktion durch entsprechend spezialisiertes Personal, verbunden mit entsprechenden Ausfallzeiten, notwendig ist.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Bearbeitungskopf nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zu schaffen, der ohne mechanische Transmission der Drehbewegung auf die einzelnen Spindeln auskommt.

Diese Aufgabe wird entsprechend dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 gelöst.

Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung und den Unteransprüchen zu entnehmen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in den beigefügten Abbildungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Fig. 1 zeigt eine Seitenansicht eines Bearbeitungskopfes teilweise im Schnitt.

Fig. 2 zeigt schematisch eine Bearbeitungsmaschine mit dem Bearbeitungskopf von Fig. 1.

Fig. 3 zeigt einen. Horizontalschnitt eines Drehantriebs für den Bearbeitungskopf von Fig. 1.

Fig. 4 zeigt perspektivisch den Bearbeitungskopf von Fig. 1.

Fig. 5 zeigt einen Axialschnitt eines Drehantriebs.

Fig. 6 zeigt einen Schnitt längs der Linie VI-VI von Fig. 5.

Der in Fig. 1 dargestellte Bearbeitungskopf 1 zum Bohren oder Fräsen von Paneelen 2 aus Holz, Plastik oder anderem Material ähnlicher Härte mittels im wesentlichen zylindrischer Werkzeuge 3, beispielsweise Bohrer mit schraubenförmiger Spitze oder Fräser, besitzt im dargestellten Ausführungsbeispiel voneinander unabhängige Spindeln 16.

Der Bearbeitungskopf 1 ist an einer Bearbeitungsmaschine 4, etwa wie in Fig. 2 dargestellt, installierbar, die ein Maschinenbett 5 zum Tragen und Einspannen von Paneelen 2 während des Bohrens und/oder Fräsens aufweist. Die Bearbeitungsmaschine 4 umfaßt zudem auf dem Maschinenbett 5 ein feststehendes Portal 6, das ein vertikales Strebenpaar umfaßt, das einen Längsträger 8 trägt, der sich in Längsrichtung 9 des Maschinenbetts 5 erstreckt. Die Bearbeitungsmaschine 4 trägt den Bearbeitungskopf 1 über eine schematisch angedeutete Betätigungsvorrichtung 10, um den Bearbeitungskopf 1 in drei zueinander senkrechten Richtungen, der Längsrichtung 9, der Vertikalen und einer zu diesen senkrechten Richtung zu bewegen. Die Betätigungsvorrichtung 10 ist vollkommen von einer im wesentlichen parallelepipedischen Schutzkappe 11 abgedeckt, um den Außenbereich des Bearbeitungskopfes 1 gegen beim Bearbeiten entstehenden Spänen zu schützen.

Der Bearbeitungskopf 1 umfaßt eine langgestreckte Platte 15, die axial feststehend und drehbar eine Vielzahl von Spindeln 16 trägt, die nebeneinander mit im wesentlichen gleichem Abstand zueinander angeordnet sind. Die Platte 15 kann, wie in Fig. 1 und 4 dargestellt, gerade verlaufen, sie kann aber auch L-, T-, U-förmig oder eine noch andere Form entsprechend den Bedürfnissen besitzen. Ebenso können die Abmessungen der Platte 15 den Bedürfnissen angepaßt sein. Jede Spindel 16 besitzt eine sich in ihrer Längsrichtung erstreckende, vertikale Drehachse 19 und einen koaxialen Sitz 25 zur feststehenden Aufnahme eines Schaftes 26 eines Werkzeugs 3. Die Platte 15 trägt an ihrer Oberseite eine Vielzahl von Drehantrieben 28, von denen jeder koaxial zur zugehörigen Spindel 16 angeordnet ist.

Jeder Drehantrieb 28 umfaßt einen vorzugsweise, jedoch nicht notwendigerweise bürstenlosen Elektromotor.

Der Drehantrieb 28 umfaßt ein im wesentlichen parallelepipedisches Gehäuse 61, in dem ein Stator 62 und ein Rotor 63 angeordnet sind. Das Gehäuse 61 weist eine Breite A kleiner/gleich einem Standardabstand B zwischen benachbarten Werkzeugen 3 beispielsweise von 32 mm in Europa und 30 mm in anderen Ländern wie Japan auf.

Das Gehäuse 61 ist vorzugsweise, jedoch nicht notwendigerweise aus ferromagnetischem Material und weist vier Seitenwände 61a, 61b, 61c, 61d, die paarweise parallel und zueinander beabstandet sind, auf. Hierzu gehören eine Frontwand 61a und eine Rückwand 61b, die gerippt sind, um die Oberfläche zum Wärmeaustausch mit der Umgebung zu erhöhen, und zwei Seitenwände 61c, 61d, die mit ihren Außenseiten die Breitenabmessung (etwa maximal 30 oder 32 mm) des Gehäuses 61 bestimmen. Die Seitenwände 61c und 61d verlaufen senkrecht zu der Front- und Rückwand 61a, 61b.

Gemäß Fig. 3 weist das Gehäuse 61 im Inneren einen Sitz 64 auf, in dem der Stator 62 sitzt, der gemäß dem dargestellten Ausführungsbeispiel wie das Gehäuse aus ferromagnetischem Material bestehend nur zwei Polschuhe 66 umfaßt, die sich in Richtung von der Front- bzw. Rückwand 61a, 61b in das Innere bezüglich des Sitzes 64 erstrecken und einander gegenüber liegen. Die beiden Polschuhe 66 bestehen aus ferromagnetischem Material. Der Stator 62 umfaßt zudem zwei Statorwicklungen 67, die jeweils einen entsprechenden Polschuh 66 umgeben und. dazu dienen, bei Strombeaufschlagung ein magnetisches Feld vorbestimmter Größe zu erzeugen.

Im Inneren des Sitzes 64 definieren die beiden Polschuhe 66 zwischen sich einen Sitz 68, in dem der Rotor 63 aufgenommen ist, der einen ferromagnetischen, zylindrischen Körper aufweist, der eine Spindel 16 aufnimmt und dessen Rotorwicklungen 65 im Inneren von seitlichen Längsausnehmungen am Umfang des zylindrischen Körpers aufgenommen sind. Der Rotor 63 jedes Drehantriebs 28 befindet sich oberhalb der Platte 15, während sich die zugehörige Spindel 16 durch eine Durchtrittsöffnung 70 in der Platte 15 erstreckt.

Die Verwendung eines zur jeweiligen Spindel 16 koaxialen Drehantriebs 28 erlaubt es, das hiervon erzeugte Drehmoment direkt auf das zugehörige Werkzeug 3 zu übertragen. Diese Lösung ist in dem Fall besonders vorteilhaft, in dem der Bearbeitungskopf 1 mit Drehantrieben zum Betätigen der entsprechenden Spindeln 16 mit unterschiedlicher Geschwindigkeit vorgesehen ist. Das Fehlen einer mechanischen Übertragung führt zur Reduzierung der Energieumsetzung in Form von Wärme und von Geräusch. Zudem kann hierdurch der Durchmesser des Rotors 63 im wesentlichen dem Abstand zwischen der Innenseite der Wandungen 61c und 61d entsprechen, wodurch sich eine reduzierte Breite ergibt. Folglich ergibt sich für den Rotor in Bezug zur Breite A ein erhöhter Durchmesser, so daß das notwendige Drehmoment für das Bohren oder Fräsen vergrößert werden kann.

Der Bearbeitungskopf 1 umfaßt schließlich eine logisch programmierte Steuerung 35, die es ermöglicht, die für einen Arbeitszyklus gewünschten Drehantriebe 28 auszuwählen.

Gemäß Fig. 5 und 6 sind unabhängig voneinander betätigbare Spindeln 16 vorgesehen, wobei für jeden Drehantrieb 28 eine Welle 36 vorgesehen ist, die mit dem Rotor 63 drehbar gekoppelt und axial lösbar verbunden ist. Die Welle 36 kann einstückig mit der Spindel 16 ausgebildet sein. Der Rotor 63 weist eine Durchtrittsöffnung 37 koaxial zur Drehachse auf, die die Welle 36 aufnimmt. Zwischen dem Rotor 63 und der Welle 36 ist ein Eingriff über eine Rillung vorgesehen, die eine vertikale Verschiebung der Welle 36 zwischen einer oberen Ruheposition und einer unteren Arbeitsposition ermöglicht. Der Rotor 63 steht immer in Dreheingriff mit der Welle 36. Auf dem Gehäuse 61 ist eine Aufnahme 38 montiert, in die sich ein oberer Abschnitt der Welle 36 erstreckt, der einen Kolben 39 trägt, der eine obere Kammer, die über eine Bohrung 40 mit einem Druckfluidbetätiger 41 in Verbindung steht, und eine untere Kammer begrenzt, in der eine Rückstellfeder 42 angeordnet ist, die der Verschiebung der Welle 36 in Abwärtsrichtung entgegen wirkt. Der Druckfluidbetätiger 41 wird von der Steuerung 35 gesteuert, um Druckfluid in die obere Kammer der Aufnahme 38 einzuspeisen, damit der Kolben 39 und damit die Welle 36, die Spindel 16 und das Werkzeug 3 abwärts gegen die Kraft der Rückstellfeder 42 bewegt werden.

Die Aktivierung des Druckfluidbetätigers 41 bestimmt den Hub in die Arbeitsposition der Welle 36 und damit des Werkzeugs 3, wobei diese Axialbewegung in irgendeinem Moment unabhängig von dem Bewegungszustand des zugehörigen Drehantriebs 28 aufgrund der Art des Eingriffs zwischen Rotor 63 und Welle 36 stattfinden kann.

Es ergibt sich somit ein Bearbeitungskopf 1 einfacher Konstruktion, bei dem für jedes Werkzeug 3 ein eigener Elektromotor vorgesehen ist, so daß eine mechanische Transmission für die Drehbewegung entfällt. Dementsprechend kann der Bearbeitungskopf 1 eine große Vielzahl von Spindeln 16 tragen, beispielsweise mehr als vierzig, die in passender Weise verteilt angeordnet sein können. Durch Verwendung von Motoren mit einer Breite kleiner oder gleich dem Abstand zwischen den Werkzeugen 3 läßt sich ein zur Bearbeitung notwendiges Drehmoment erzeugen. Über Druckfluidbetätiger 41 ist es möglich, nur diejenigen Werkzeuge 3 in Arbeitsposition zu bringen, die benötigt werden. Der Bearbeitungskopf 1 trägt Werkzeuge 3 mit entsprechendem Drehsinn (rechts oder links) entsprechend dem Drehsinn der Elektromotoren, wodurch Fehler bei der Montage vermieden werden und die Anzahl von zu magazinierenden Werkzeugen reduziert wird. Schließlich ist der Bearbeitungskopf einfach in der Handhabung und Wartung, wobei es ausreicht, den Elektromotor von der Platte zu lösen und eine schadhafte und verschlissene Spindel auszuwechseln.

Claims (14)

1. Bearbeitungskopf (1) für spindelgetragene Bohrer für eine Maschine (4) zum spanabnehmenden Bearbeiten von Paneelen (2) aus Holz, Plastik oder anderem Material ähnlicher Härte, mit einer Vielzahl von nebeneinander angeordneten Spindeln (16) mit einer Längsachse (19), wobei jede Spindel (16) ein entsprechendes Werkzeug (3) trägt, Antriebsmitteln zum Drehen der Spindeln (26) mit einem Drehantrieb (28) für jede Spindel (16), wobei jeder Drehantrieb (28) mechanisch mit einer einzelnen Spindel (16) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Drehantrieb (28) einen Elektromotor mit einem Gehäuse (61) umfaßt, das in seinem Inneren einen Stator (62) und einen Rotor (63) aufnimmt, wobei der Stator (62) zwei gegenüberliegende, einwärts vorstehende, den Rotor (63) drehbar zwischen sich aufnehmende Polschuhe (66) sowie zwei Statorwicklungen (67), die jeweils einen entsprechenden Polschuh (66) umgeben, umfaßt.

2. Bearbeitungskopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (61) im wesentlichen parallelepipedisch ist und eine Frontwand (61a), eine Rückwand (61b) sowie parallele und beabstandete Seitenwände (61c, 61d) aufweist, wobei die Frontwand (61a) parallel und beabstandet zur Rückwand (61b) ist und die Seitenwände (61c, 61d) im wesentlichen senkrecht zur Frontwand (61a) und Rückwand (61b) verlaufen.

3. Bearbeitungskopf nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Frontwand (61a) und/oder die Rückwand (61b) außenseitig gerippt ist.

4. Bearbeitungskopf nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Polschuhe (66) von der Stirn- und Rückwand (61a, 61b) einwärts erstrecken.

5. Bearbeitungskopf nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (61) jedes Drehantriebs (28) seitlich durch die Seitenwände (61c, 61d) begrenzt ist und die Drehantriebe (28) mit zueinander beabstandeten Seitenwänden (61c, 61d) ihrer Gehäuse (61) angeordnet sind, wobei die seitliche Breite (A) jedes Gehäuses (61) kleiner oder gleich einem Standardabstand (B) zwischen zwei benachbarten Werkzeugen (3) ist.

6. Bearbeitungskopf nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite (A) jedes Gehäuses (61) kleiner oder gleich 30 mm ist.

7. Bearbeitungskopf nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite (A) jedes Gehäuses (61) kleiner oder gleich 32 mm ist.

8. Bearbeitungskopf nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehantriebe (28) von einer langgestreckten Platte (15) getragen werden, die eine Vielzahl von Durchtrittsöffnungen (70) für die entsprechende Spindel (16) des jeweiligen Elektromotors aufweist.

9. Bearbeitungskopf nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Rotor (63) Teil der zugehörigen Spindel (16) ist.

10. Bearbeitungskopf nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß für jeden Drehantrieb (28) eine eine entsprechende Spindel (16) tragende Welle (36) vorgesehen ist, die mit dem Rotor (63) drehbar gekoppelt und axial lösbar verbunden ist.

11. Bearbeitungskopf nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (63) eine axiale Durchgangsöffnung (37) für die Welle (36) aufweist, wobei zwischen dem Rotor (63) und der Welle (36) eine Rillung zum drehmomentübertragenden Einsetzen der Welle (36) vorgesehen ist.

12. Bearbeitungskopf nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel zum Verschieben der Welle (36) zwischen einer Ruhestellung und einer Arbeitsstellung vorgesehen sind, die eine vom Drehantrieb (28) getragene Aufnahme (38), in die sich ein Abschnitt der Welle (36) erstreckt, und einen von der Welle (36) getragenen, von einer Rückstellfeder (42) beaufschlagten Kolben (39) umfaßt, der in der Aufnahme (38) eine Kammer begrenzt, die an einen Druckfluidbetätiger (41) angeschlossen ist.

13. Bearbeitungskopf nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehantrieb (28) ein bürstenloser Elektromotor ist.

14. Bearbeitungskopf nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehantrieb (28) ein mit Bürsten versehener Elektromotor ist.