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Technisches
Gebiet
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Maschine zur Kantenbearbeitung
gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1.
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Stand der
Technik
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Es
ist bekannt, den Überstand
von Kantenstreifen an den Schmalflächen eines plattenförmigen Werkstücks durch
spanabhebende Bearbeitung an allen Seiten zu entfernen. Die nivellierende
Bearbeitung längs
des Kantenstreifens angrenzend an die Hauptflächen wird Bündigfräsen genannt, die entsprechende
Bearbeitung der überstehenden
Kantenstreifenenden angrenzend an die Schmalflächen wird Kappen genannt. Daran
kann sich in beiden Fällen eine
Formgebung durch Kantenrundung oder auch Kantenfasen anschließen.
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Unterschiedlich
ist die Art der Relativbewegung zwischen Werkzeug und Werkstück. Während insbesondere
bei sogenannten Kantenanleimmaschinen und bei Kantenbearbeitungsmaschinen
das Werkstück
am Werkzeug vorbeibewegt wird, ist das Werkstück bei Handmaschinen oder Bearbeitungszentren
ortsfest fixiert und das Werkzeug wird am Werkstück vorbeibewegt.
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Wesentlich
ist ferner der Winkel zwischen den Schmalflächen des Werkstücks an dessen Ecken.
Während
das Kappen und Kantenrunden an 90°-Eckwinkeln
Gegenstand vielfältiger
Maschinen und Erfindungen ist, wird das Kappen und Kantenrunden
an von 90° abweichenden
Eckwinkeln wesentlich weniger betrachtet.
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Ein
Aggregat für
das Kappen ist in
DE
101 24 081 C1 für
Durchlaufmaschinen beschrieben. Das Schneidaggregat hat ein rotierendes
Schneidwerkzeug für
einen Schnitt an den Werkstückschmalflächenseiten,
welches auf einem Support angeordnet ist, der mit dem jeweiligen
durchlaufenden Werkstück entlang
einem Wegstück
mitbewegt sowie in seine Ausgangslage zurückbewegt wird. Zwecks Vorschub und
Rückholung
des Schneidwerkzeugs ist der Support ferner quer zur Werkstück-Durchlaufrichtung
bewegbar. Längshub
und Querhub werden durch eine auf den Werkzeugsupport übertragene
Oszillationsbewegung erzeugt. Nicht rechte Werkstückeckwinkel werden
durch Drehen des Kappwerkzeugs und Kappmotors mittels einer Trägerplatte
um eine Drehachse, die zur Durchlaufebene der Werkstücke senkrecht
ist, eingestellt. Für
das Kappen an Vorder- und Rückseite
eines Werkstücks
ist zusätzlich
zum ersten Aggregat ein zweites, spiegelbildlich aufgebautes Aggregat
vorgesehen.
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In
DE 32 24 467 A1 ist
ein Kappaggregat für eine
Kantenanleimmaschine beschrieben, bei dem die Einstellung auf einen
nicht rechten Eckwinkel dadurch erfolgt, dass ein Tastelement durch
Anlage an der Querseite des vorbeibewegten Werkstücks das Schneidwerkzeug
um eine zur Werkstückebene senkrechte
Achse selbsttätig
in den vorgegebenen Winkel dreht. Das Kappen erfolgt dabei durch
eine Schwenkbewegung des Schneidwerkzeugs um eine horizontale Achse,
während
das gesamte Aggregat kurzzeitig mit dem Werkstück mitbewegt wird.
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Für ein ortsfestes
Werkstück
ist in
DE 102 29 775
C1 ein Aggregat dargelegt, das zusätzlich zum Kappen in einem
zweiten bis dritten Arbeitsgang eine Kantenrundung an der gekappten
Kantenstreifenseite vorsieht. Dieses Aggregat muss mit der Arbeitsspindel
eines Bearbeitungszentrums verbunden und durch dieses geführt werden.
Eine Kappsäge
und ein Profil-Fräskopf sitzen
auf einer Antriebswelle, wobei der Profil-Fräskopf außen sitzt und einen kleineren Durchmesser
als die Kappsäge
aufweist. Eine Tasteinrichtung, bei der sich die zwei Tastflächen in
einer Ebene befinden, ist beliebig auf die Kappsäge oder den Profil-Fräskopf umstellbar.
Die Kappsäge
und der Profilfräskopf
werden nacheinander eingesetzt. Es wird als Vorteil angegeben, dass
die gekappten Kantenstreifenseiten an unterschiedlichen Eckwinkeln
eines Werkstücks
durch zweifaches, konturergänzendes
Abfahren einer Ecke durch vertikales Schwenken des Aggregats mit
wechselseitig anliegenden Tastelementen gerundet werden können.
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Für ein handgeführtes Kantenbearbeitungsgerät ist in
DE 195 23 424 A1 eine
Anschlagvorrichtung für
von 90° abweichende
Eckwinkel ausgeführt. Diese
Vorrichtung beinhaltet eine Schwenkachse, die sich zwischen den
Hauptflächen
des plattenförmigen Werkstücks und
parallel zu diesen befindet und an der das Kantenbearbeitungswerkzeug
schwenkbar gelagert ist. Die Schwenkachse ist ihrerseits winkeleinstellbar
um eine Achse senkrecht zu den Hauptflächen des Werkstücks. An
einem gering überstehenden
Kantenstreifen wird durch ein handgeführtes Fräswerkzeug mit Anlaufring eine
glatte, ebene Bündigfräsung ohne
Kantenrundung erzeugt.
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Nachteile
des Standes des Technik
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Als
Kanten werden folgend vornehmlich die Übergänge zwischen Flächen bezeichnet,
beispielsweise zwischen den Hauptflächen eines Werkstücks und
den Außenflächen der
Kantenstreifen oder zwischen den Kantenstreifenaußenflächen an
den Werkstückecken.
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Mit
den oben beschriebenen Aggregaten und Vorrichtungen lassen sich
grundsätzlich überstehende
Kantenstreifen an von 90° abweichenden
Eckwinkeln eines plattenförmigen
Werkstückes
kappen. Nur teilweise ist eine Kantenrundung möglich. Falls diese möglich ist,
erfolgt sie nur geradlinig an dem ebenen, gekappten Kantenstreifenquerschnitt
und nicht übergehend
zu den Hauptflächen
hin. Nachteilig ist auch, dass für
Kappen und Kantenrunden mindestens zwei Arbeitsgänge oder sogar zwei unterschiedliche
Aggregate notwendig sind. Die Funktion der Aggregate setzt die Anbindung
an Kantenanleimmaschinen oder Bearbeitungszentren voraus.
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Eine
solche Anbindung entfällt
für das
handgeführte
Kantenbearbeitungsgerät
DE 195 23 424 A1 ,
hier muß jedoch
der Kantenstreifen vorgekappt sein, um eine sichere Führung des
Kantenbearbeitungsgeräts
sicherzustellen. Weiterhin ist es in der dargestellten Ausführung nicht
möglich,
eine Radiuskontur an der Stoßstelle
der Schmalflächen
zu erzeugen, da die Schnittlinie am Werkzeug beim Schwenken des
Kantenbearbeitungsgeräts
prinzipbedingt wandert. Zusätzlich
ist für
die sichere Handhabung kleinerer Werkstücke als Hilfsmittel eine Einspannvorrichtung
notwendig.
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Aufgabe
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es, eine allseitige und komplette
Kantenbearbeitung an stumpfwinkligen Ecken plattenförmiger Werkstücke, deren
stirnseitig befestigte Kantenstreifen bereits hauptflächenbündig bearbeitet
oder fertigbearbeitet sind und an deren stumpfwinkligen Ecken die
Enden von Kantenstreifen überstehen,
mit hoher Genauigkeit und Oberflächengüte kostengünstig durchzuführen, dies
alles auch an Ecken mit anderen Eckwinkeln zu ermöglichen
und bei Werkstücken
mit nicht hauptflächenbündigen Kantenstreifenüberständen diese
entfernend zu bearbeiten.
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Lösung, Vorteile
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Diese
Aufgabe wird durch eine Maschine gelöst, die die Merkmale des Anspruchs
1 aufweist. Bevorzugte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Um
das eine zentrale Werkzeug herum sind bevorzugt zwei Bearbeitungsstationen
angeordnet, in denen ein plattenförmiges Werkstück in unterschiedlichen
Neigungswinkeln, bevorzugt senkrecht in einer und waagrecht in der
anderen, für
eine insgesamt dreidimensionale Kantenbearbeitung einer stumpfwinkligen
Ecke mit einem überstehenden
Kantenstreifenende positioniert wird.
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Am
Werkstück
sind bereits alle Kantenstreifen hauptflächenbündig bearbeitet oder fertigbearbeitet,
beispielsweise durch Kantenrundung. Solche Werkstücke erhält man beispielsweise
dadurch, dass man Werkstücke
mit stumpfen Eckwinkeln durch eine Kantenanleimmaschine laufen lässt, die
nur rechte Eckwinkel bearbeiten kann.
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Das
scheibenförmige
Werkzeug hat auf beiden Seiten getrennt nutzbare Profile. Das Profil
ist derart gestaltet, dass in der senkrechten Position des Werkstücks das überstehende
Kantenstreifenende gekappt und gleichzeitig ein gewünschtes
Profil, bevorzugt ein Radius, vollständig erzeugt wird. Dazu wird
das Werkstück,
das in etwa üblichen
Eckregalböden
oder Unterschrankböden
entsprechen kann, in der ersten Bearbeitungsstation mit einem handbetätigten Hebel
gegen eine senkrechte Anschlagplatte gespannt und durch gleichgerichtete
Fortführung
der Spannbewegung an einem ortsfesten Werkzeug vorbeibewegt. Es
ist aber für
größere Werkstücke grundsätzlich auch
möglich,
dass das Werkstück
feststeht und das Werkzeug bewegt wird.
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Die
Positionierung des Werkstücks
erfolgt über
präzise
Stellelemente. Alle Einstellungen und Bewegungen können grundsätzlich auch über eine computernumerische
Steuerung mit entsprechenden Bewegungs- und Antriebselementen bewirkt
werden.
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Aufgrund
des prinzipbedingt großen
Durchmessers des Werkzeugs wird eine hohe, ziehklingenartige Oberflächenqualität erreicht.
Für besonders schwierig
zu bearbeitende Materialien kann zusätzlich über ein Stellelement einer
dreiteiligen Verstelleinheit eine Vorfräsposition eingestellt werden. Über das
gleiche oder ein weiteres Stellelement kann die Fertigfräseinstellung
für verschiedene
Eckwinkel festgelegt werden.
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Kleinere
Eckwinkel können
mit dem gleichen Werkzeug bearbeitet werden. Dazu ist das Werkstück mindestens
zweimal am Werkzeug so vorbeizuführen,
dass sich die einzeln gefrästen
Teilkonturen zur gewünschten
Endkontur ergänzen.
Dazu wird das Werkstück
bei fortdauerndem Kontakt zwischen einer Hauptfläche und der Anschlagplatte
um die zu bearbeitende Ecke schrittweise gedreht. Sofern zwei Schritte
ausreichen, wird das Werkstück
nach dem ersten Bearbeitungsgang mit der anderen Hauptfläche an die
senkrechte Anschlagplatte angelegt und der zweite Bearbeitungsschritt
wie der erste aber bezogen auf die Ecke in umgekehrter Richtung
durchgeführt.
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Sofern
ein anderes Profil, beispielsweise nur ein gerader Kappschnitt ohne
Kantenrundung, gefordert ist, wird das Werkstück durch Verstellung in der Höhe auf den
entsprechenden Profilabschnitt des Werkzeugs eingestellt. Alternativ
wird das Werkzeug in der Höhe
verstellt.
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Sofern
die Übergänge von
den Hauptflächen zu
den Schmalseiten der vorbearbeiteten Kantenstreifen eine Fase, einen
Radius oder ein ähnliches Profit
aufweisen, bleibt in diesem Übergang
nach der ersten Bearbeitung an der geradlinig gekappten und geradlinig
gerundeten, stumpfen Ecke oben und unten ein Kantenstreifenrest
stehen. Dieser wird in der zweiten Bearbeitungsstation entfernt,
die bevorzugt über
dem das Werkzeug antreibenden Motor auf der zweiten Seite des scheibenförmigen Werkzeugs
angeordnet ist. Das Werkstück
wird mit der zu bearbeitenden Ecke an einem Anschlag positioniert,
der an der ersten Arbeitsstation befestigt ist und über dem höchsten Punkt
des Werkzeugs fixiert wird. Der Anschlag kann drehbar oder fest
sein und ist bevorzugt auswechselbar. Anliegend mit der zu bearbeitenden Ecke
wird das Werkstück
bei Werkzeugeingriff mit der jeweiligen Kantenstreifenaußenfläche bis
in die Werkzeugebene gedreht und dadurch ein einwandfreier Profilübergang
von der Hauptfläche
her erzeugt. Die anderen derartigen Übergänge werden nach entsprechendem
Wenden und Drehen des Werkstücks
auf die gleiche Weise erzeugt. Andere Eckwinkel werden durch den
gleichen oder andere Anschlageinsätze abgedeckt.
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Damit
wird eine allseitige, dreidimensionale, komplette Kantenbearbeitung
an Ecken mit überstehenden
Kantenstreifenenden mit hoher Oberflächengüte und Genauigkeit mit einer
Maschine und nur einem Werkzeug ohne weitere Hilfs-, Spann- oder sonstige
Mittel auf einfache Weise erreicht.
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Nicht
hauptflächenbündige, überstehende Kantenstreifen
werden in der zweiten Bearbeitungsstation anliegend an einem eingewechselten,
nicht drehenden Anschlagelement bearbeitet, wobei der Überstand
in eine Ausnehmung der Auflageplatte hineinragt.
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Grundsätzlich kann
eine Konturgebung der Kanten an Hauptflächen oder Ecken durch beispielsweise
Kantenrundung auch an Werkstücken
durchgeführt
werden, die keine überstehenden
Kantenstreifenenden oder sonstige Kantenstreifenüberstände haben und auch keine aufgeleimten
Kantenstreifen haben.
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Ausführungsbeispiel
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Die
vorliegende Erfindung wird im folgenden mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen
anhand des dargestellten Ausführungsbeispiels
beschrieben.
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1 zeigt
eine Seitenansicht der Maschine,
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2 zeigt
eine Draufsicht der Maschine mit wesentlichen Elementen,
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3 zeigt
das Werkzeug vergrößert mit
angrenzenden Elementen,
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4 zeigt
ein unbearbeitetes Werkstück,
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5 zeigt
in Richtung von Pfeil A in 4 Ecke 30 nach
der ersten Bearbeitungsstation,
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6 zeigt
die vergrößerte Ansicht
der Ecke 30 in 4 nach der ersten Bearbeitungsstation,
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7 zeigt
die fertiggestellte Ecke nach der zweiten Bearbeitungsstation mit
gestrichelt dargestellten Flächenabschnitten.
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In 1 und 2 ist
eine Maschine 1 zur Kantenbearbeitung dargestellt. Das
Schneidwerkzeug 2 ist auf der Welle 3 eines Motors 4 gelagert
und dreht sich um die Achse 5. Dessen Zähne tragen die Schneidkontur 6 für die erste
Bearbeitungsstation 8 auf der linken Seite von Werkzeug 2 und
die Schneidkontur 7 für
die zweite Bearbeitungsstation 9 auf der rechten Seite
von Werkzeug 2. Die Bearbeitungsstation 8 hat
einen Tisch 10, auf dem eine senkrechte Anschlagplatte 11 sowie
ein oberer Keil 12 und unterer Keil 13 befestigt
sind.
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An
der Anschlagplatte 11 sind der Anschlaghebel 50 sowie
das Stellelement 14 der Verstelleinheit 48 angebracht.
Der Anschlaghebel dreht um den Mittelpunkt des Bolzens 17.
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Die
Verstelleinheit 48 besteht aus den Stellelementen 14, 15 und 16.
Stellelement 14 hat eine Außengewinde, das in ein Innengewinde
in der Anschlagplatte 11 eingreift. Stellelement 15 hat
ein Innengewinde und ist auf Stellelement 14 drehbar angeordnet.
Stellelement 16 ist eine exzentrische Scheibe, die auf
der Rückseite
von Anschlaghebel 50 drehbar angebracht ist und an Stellelement 14 oder Stellelement 15 anliegt.
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Der
untere Keil 13 wird über
Stellelement 18 auf dem Tisch 10 horizontal bewegt
und wirkt auf den oberen Keil 12, der in dem Tisch 10 verankert
ist.
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Der
Tisch 10 ist auf den Führungen 19 abgestützt. Diese
sind parallel zur Mittenebene des Werkzeugs 2 ausgerichtet.
Der Hebel 20 ist auf dem Tisch 10 um eine horizontale
Achse drehbar gelagert. In vorderer Stellung drückt Hebelelement 21 gegen
das senkrecht aufgestellte Werkstück 33 oder 44.
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Die
zweite Bearbeitungsstation 9 hat eine Auflageplatte 22,
zwei Gelenke 23, zwei Stellelemente 24 und einen
Anschlag 25. Anschlag 25 ist auf dem Tisch 10 befestigt
und horizontal über
Stellelement 26 verschiebbar. Im Anschlag 25 ist
ein Einsatzelement 27 drehbar um eine vertikale Achse gelagert. Der
Drehmittelpunkt liegt an der Leimfuge im Schnittpunkt der Kantenstreifeninnenseiten.
Das Einsatzelement 27 kann entsprechend den geometrischen Anforderungen
ausgewechselt werden und auch gegen ein feststehendes, nicht drehendes
Element ausgetauscht werden. An Tisch 10 ist das Stellelement 28 befestigt,
das Tisch 10 unter der linken Führung 19 so arretiert,
dass die Drehachse des Einsatzelementes 27 die Werkzeugachse 5 schneidet.
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Arbeitsablauf
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Für einen
Arbeitsablauf wird ein unbearbeitetes Werkstück (4) mit einem
Eckwinkel α zwischen
den Schmalflächenseiten
an Ecke 30, dem überstehenden
Ende des Kantenstreifens 29 und den bereits hauptflächenbündig bearbeiteten
Kantenstreifen in der ersten Bearbeitungsstation 8 mit der
Außenseite
des Kantenstreifens 29 auf den oberen Keil 12 senkrecht
aufgestellt, beispielsweise wie Werkstück 33. Über Verstelleinheit 48 wird
die horizontale Position und mit Stellelement 18 die vertikale Position
festgelegt. Hebel 20 wird mit dem Hebelelement 21 gegen
das Werkstück
gedrückt
und dieses damit an der senkrechten Anschlagplatte 11 fixiert. Durch
Erhöhung
der Anpresskraft wird der Tisch 10 bewegt und das Werkstück am Werkzeug 2 vorbeigeführt. Der
Kantenstreifen wird gekappt und dabei gleichzeitig gerundet. Da
der Werkzeugdurchmesser sehr groß ist, sind die sogenannten
Messerschläge sehr
klein und die Oberflächenqualität sehr gut.
Bei besonders schwierigen Kantenstreifenmaterialien kann über Stellelement 15 eine
Vorfräsposition
eingestellt werden. Das geometrische Ergebnis der ersten Bearbeitungsstation
ist in 5 und 6 dargestellt.
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Um
die Überstande 49 zu
entfernen, wird der Tisch 10 in der Position für die zweite
Bearbeitungsstation 9 mit Stellelement 28 arretiert.
Das Werkstück wird
mit einer der Hauptflächen 31, 32 auf
die Auflageplatte 22 gelegt, beispielsweise wie Werkstück 34, und
mit der zu bearbeitenden Ecke 30 in das Einsatzelement 27 eingeführt. Über die
Einstellelemente 24 wird die vertikale Position und über das
Stellelement 26 die horizontale Position festgelegt. Das
Werkstück wird
jetzt mit dem Einsatzelement 27 aufliegend auf der Auflageplatte 22 gedreht,
bis die Schmalseiten jeweils in einer Ebene parallel zur vertikalen
Mittenebene der Schneidwerkzeugs 2 liegen. Wenn beim Drehen
das Werkstück
gegen die vordere Kante 37 der hinteren Schutzhaube 36 stößt, öffnet sich
diese horizontal schwenkend um den Drehpunkt des Scharniers 38 gegen
die Kraft einer Feder (nicht dargestellt) und schließt sich
bei Rückdrehen
des Werkstücks
selbsttätig.
Durch die Außenkanten
des Anschlags 25 wird ein Überdrehen verhindert. Ein Überstand 49 ist
dadurch konturgerecht entfernt. Um die anderen Überstände zu entfernen (7),
muss die Platte entsprechend gedreht und gewendet werden, siehe
Werkstück 35.
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Damit
wird eine allseitige, dreidimensionale, komplette Kantenbearbeitung
an Ecken mit überstehenden
Kantenstreifenenden mit hoher Oberflächengüte und Genauigkeit mit einer
Maschine und nur einem Werkzeug ohne weitere Hilfs-, Spann- oder sonstige
Mittel auf einfache Weise erreicht.
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Ist
in 4 der Winkel α der
Ecke 30 kleiner als der entsprechende Winkel der Schneidkontur 6 des
Werkzeugs 2 und mindestens halb so groß, wird das Werkstück mit Kantenstreifen 29 wie
oben beschrieben in der ersten Bearbeitungsstation 8 so
positioniert, dass die Hauptfläche 32 an
der senkrechten Anschlagplatte 11 anliegt. Der Anschlaghebel 50 wird
dazu mit einem Stellelement, beispielsweise der Exzenterscheibe 16 auf
den vorliegenden Winkel eingestellt. Nach dem ersten Schnitt an
Ecke 30 wird das Werkstück
für einen
zweiten Schnitt an Ecke 30 gewendet, so dass nun die zweite
Hauptfläche 31 an der
senkrechten Anschlagplatte 11 anliegt und der Kantenstreifen 39 auf
dem oberen Keil 12 aufliegt. Damit ergänzen sich die beiden Teilkonturen
zu einer Endkontur. Sollte der Winkel am Werkstück kleiner als die Hälfte des
Winkels der Schneidkontur 6 sein, wird das Werkstück mit der
gleichen Hauptfläche
an der Anschlagplatte 11 senkrecht schrittweise gedreht und über mehrere,
verschiebbare und steckbare Anschläge 40 (nur zwei dargestellt)
mittels einer Skala positioniert. Beide Methoden können auch
kombiniert werden.
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Sofern
das Werkstück
nicht in wie in 4 dargestellt bereits hauptflächenbündig ist,
sondern über
die Hauptflächen
hinausragende Kantenstreifenüberstände hat,
besteht die Möglichkeit,
diese auf der Bearbeitungsstation 9 zu entfernen. Dazu
wird bevorzugt das drehbare Einsatzelement 27 entfernt und
bevorzugt gegen ein feststehendes Element ausgetauscht. Dieses Element
hat bevorzugt eine Führungsfläche, die
in etwa in einer Ebene parallel zu vertikalen Mittenebene des Werkzeugs
liegt. Das Werkstück
wird auf die Auflageplatte 22 aufgelegt, die zu diesem
Zweck eine Ausnehmung mit beispielsweise den Begrenzungslinien 41, 42 und 43 hat,
so dass der Kantenstreifenüberstand
unterhalb der sonstigen Auflagefläche der Auflageplatte 22 zu liegen
kommt. Anliegend an dem feststehenden Element wird der Kantenstreifenüberstand
an Schneidkontur 7 vorbeigeführt, so dass die Kante konturgenau
und hauptflächenbündig gerundet
wird. Dabei können
auch Werkstücke
mit nicht geradlinigen Schmalflächenseiten
bearbeitet werden.