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Technisches Gebiet
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Die
Erfindung betrifft ein Schneidaggregat zur Bearbeitung von bevorzugt
plattenförmigen Werkstücken, wie
insbesondere Furnieren, Folien oder textilen Verbundwerkstoffen,
für den
Einsatz in einer Bearbeitungsmaschine, die bevorzugt zur Bearbeitung
von Holzwerkstücken
eingerichtet ist, sowie eine das Schneidaggregat verwendende Bearbeitungsmaschine.
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Stand der Technik
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Zur
Bearbeitung von textilen Verbundwerkstoffen, Folien oder Furnieren
sind beispielsweise oszillierende Tangentialschneidköpfe bekannt.
Der Tangentialmotor eines solchen oszillierenden Tangentialschneidkopfes
richtet bei der Verarbeitung von textilen Verbundwerkstoffen oder ähnlichem
ein Messer in Schnittrichtung aus, wobei zu beachten ist, dass das
Schneidmesser bereits vor Beginn des Bearbeitungsvorgangs bezüglich des
zu schneidenden Materials ausgerichtet sein muss. Der Tangentialmotor ist
in einer solchen Konfiguration ein von einer speziellen Steuerung
gesteuerter Schrittmotor. Des Weiteren verfügt der Kopf bekannter oszillierender
Tangentialschneider über
einen weiteren Motor, der das Oszillieren mit fester Frequenz übernimmt.
Falls rechtwinklige Konturen, also etwa 90° Winkel, im zu verarbeitenden
Werkstück
angefertigt werden sollen, ist eine Steuerung vorgesehen, um das
Schneidmesser mit Hilfe der Z-Achse der Maschine automatisch auszuheben.
Diese Abhebhöhe,
sowie auch der Winkel müssen
in der Steuerung vorkonfiguriert sein.
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Ein
oszillierender Tangentialschneidkopf verfügt über eine bewegliche Lanze,
also das Schneidwerkzeug, und eine hohe Oszillationsfrequenz. Im Zuge
des Bearbeitungsvorgangs richtet sich das Schneidmesser gesteuert
in Schneidrichtung aus. Da die Verwendung einer dünnen Hartmetall-Lanze möglich ist,
die sich oszillierend auf und ab bewegt, können auch etwas stärkere Materialien
als nur Folien bearbeitet werden.
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Allerdings
ist die Schnittleistung einer solchen Schneidvorrichtung beschränkt. So
können
beispielsweise keine dickeren Teppiche geschnitten werden.
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Darstellung der Erfindung
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Es
ist Aufgabe der Erfindung, ein Schneidaggregat zur Bearbeitung von
Werkstücken,
bevorzugt Furnieren oder textilen Verbundwerkstoffen bereit zu stellen,
das eine einfache Konstruktion bereitstellt und die Schnittleistung
erhöht.
Ein solches Schneidaggregat sollte flexibel einsetzbar sein.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein
Schneidaggregat nach Anspruch 1 gelöst. Besonders vorteilhafte
Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Der
Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, das Schneidaggregat nicht
als aufwändige
Einzelanlage vorzusehen, sondern derart auszugestalten, dass dessen
Funktionalität
vollständig
durch die bereits vorgesehene Aufnahme einer Bearbeitungsmaschine
sichergestellt werden kann, ohne dass weitere Vorrichtungen, Hilfsmotoren
oder Steuerungen notwendig wären.
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Vor
diesem Hintergrund ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass ein Schneidaggregat
der hier zur Rede stehenden Art folgendes aufweist: ein Gehäuse, ein
im Gehäuse
angeordnetes Anschlussstück,
das eingerichtet ist, die Drehbewegung einer Motorspindel aufzunehmen,
zumindest ein Verbindungselement, das eingerichtet ist, das Gehäuse des Schneidaggregats
in Schnittrichtung auszurichten und ein Drehmoment aufzunehmen,
und zumindest ein in Bezug auf das Gehäuse bewegbares Schneidwerkzeug,
welches bevorzugt ein Schneidmesser ist, und dessen Bewegung über das
Anschlussstück
angetrieben wird.
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Auf
diese Weise ist es möglich,
ein Schneidaggregat bereit zu stellen, das von einer gängigen Bearbeitungsmaschine
sowohl angetrieben, wie auch gesteuert werden kann. Somit sind keine
weiteren elektronischen Komponenten notwendig, weil sowohl der Antrieb,
als auch die Steuerung des Schneidaggregats rein mechanisch durch
den Antrieb und das Steuerprogramm der Bearbeitungsmaschine durchgeführt wird.
Auf diese Weise ist es möglich,
in einer Bearbeitungsmaschine, mit der z. B. üblicherweise plattenförmige Holzwerkstücke bearbeitet
werden, mit Hilfe des erfindungsgemäßen Schneidaggregats ein zusätzliches
Werkzeug zur Bearbeitung von Furnieren, Folien oder textilen Verbundwerkstoffen
bereitzustellen. Das Einssatzspektrum einer Bearbeitungsmaschine
erweitert sich somit, ohne zusätzliche
Vorrichtungen außer
dem Schneidaggregat selbst bereit stellen zu müssen. Auch können mit
ein und derselben Maschine Produkte hergestellt werden, die beispielsweise
sowohl aus Holzwerkstoffen als auch aus textilen Verbundwerkstoffen bestehen.
Folglich ist die Anschaffung einer zusätzlichen Bearbeitungsmaschine
für die
Bearbeitung von textilen Werkstoffen nicht erforderlich. Ein Hersteller, der
sowohl Maschinen zur Holzbearbeitung als auch zur Bearbeitung von
textilen Verbundwerkstoffen benötigt,
kann auf diese Weise Kosten sparen, und weiter eventuelle Standzeiten
einer bereits vorhandenen Maschine nutzen.
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Neben
einer manuellen Einwechslung des erfindungsgemäßen Schneidaggregats ist es
in einer bevorzugten Ausführungsform
vorgesehen, dass das Schneidaggregat gesteuert aus einem Werkzeug-/Aggregatwechsler
an die Motorspindel der Bearbeitungsmaschine eingewechselt werden
kann. Dies hat den Vorteil, dass eine Lagerung des Schneidaggregats
zusammen mit weiteren Bearbeitungswerkzeugen möglich ist, bis es gesteuert
vom CNC-Programm der Bearbeitungsmaschine zur Motorspindel eingewechselt
wird. Auf diese Weise ist nicht nur die Lagerung des Schneidaggregats
sichergestellt, sondern auch ein schneller Wechsel zwischen verschiedenen
Bearbeitungstechniken.
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Das
Schneidaggregat weist weiter eine Übertragungseinrichtung auf,
um eine Rotationsbewegung des Anschlussstücks um eine Achse in eine oszillierende
Bewegung des Werkzeuges umzusetzen. Durch eine derartige Ausführung eines
Schneidaggregats ist sichergestellt, dass keine weiteren Aggregate
mit Hilfsmotoren, zusätzlichen
Steuereinheiten oder sonstigen elektrischen Komponenten zum Betrieb
des Schneidaggregats benötigt
werden.
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Durch
den Aufbau des beanspruchten Schneidaggregats wird gewährleistet,
dass die Richtung der oszillierenden Bewegung des Werkzeugs in einer
Axialrichtung der Drehachse des Anschlussstücks verläuft, und somit ein zu bearbeitender
Werkstoff bis zu einer bestimmten Stärke bearbeitet werden kann.
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Sollen
mit dem Schneidaggregat Konturen oder ein kurviger Schnittverlauf
am zu bearbeitenden Werkstück
hergestellt werden, so ist es bevorzugt, dass das Schneidaggregat
um eine Drehachse des Schneidaggregats um 360° sowohl stufig als auch stufenlos
schwenkbar ist. Die Drehachse des Schneidaggregats ist dabei die
so genannte C-Achse. Die Schwenkbarkeit des Schneidaggregats um
die C-Achse wird wiederum rein mechanisch mit Hilfe der Bearbeitungsmaschine
sichergestellt.
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Weiter
ist es bevorzugt, am beanspruchten Schneidaggregat einen Niederhalter
vorzusehen, der sich während
der Bearbeitung mit dem zu bearbeitenden Werkstoff in Kontakt befindet.
Ein solcher Niederhalter ist mittels im Schneidaggregat vorgesehenen
Federn gegen das Schneidaggregat abgestützt, und somit in einer zur
Bearbeitungsfläche
im Wesentlichen senkrechten Richtung (Z-Richtung) beweglich. Die
Beweglichkeit des Niederhalters stellt sicher, dass Werkstoffe verschiedener
Stärke
sicher bearbeitet werden können.
Das bedeutet, dass das zu bearbeitende Werkstück im Bearbeitungsbereich,
also in einem Bereich mit Nähe
zum Schneidwerkzeug, während
der Bearbeitung festgehalten und gestützt wird. Ein Verrutschen oder
Verformen während
des Schnittvorgangs der meist flexiblen Werkstücke wird somit verhindert.
Auch wird durch den Niederhalter ein Schutz des Schneidwerkzeugs
selbst gewährleistet,
wenn sich dieses nicht im Eingriff mit einem zu bearbeitenden Werkstück befindet,
indem der Niederhalter das Schneidwerkzeug in einer solchen Situation
umgibt. Es wäre
in einem ungünstigen
Fall ansonsten möglich,
das Schneidwerkzeug bei der Handhabung mit dem Schneidaggregat zu
beschädigen
oder gar abzubrechen.
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Das
Schneidaggregat selbst ist so angerichtet, dass das Schneidwerkzeug,
also das Schneidmesser, sowohl manuell als auch mittels einer Wechselvorrichtung
eingewechselt werden kann. Ein Wechsel des Schneidwerkzeugs findet
je nach Verschleißzustand
statt. Dabei kann es vorgesehen sein, das Schneidwerkzeug z. B.
nach optischer Sichtung oder nach einer bestimmen Anzahl von Betriebsstunden
manuell zu wechseln. Andernfalls könnte auch eine Wechselvorrichtung
vorgesehen sein, mit deren Hilfe ein Wechsel entweder nach Verschleißzustand
oder auch nach einer bestimmten Anzahl von Betriebsstunden stattfindet.
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Mit
Hilfe des Schneidaggregats können
verschiedenste geeignete Werkstoffe bearbeitet werden. Dies richtet
sich nach der Ausführung
des Schneidwerkzeugs selbst, also unter anderem nach dessen Härtegrad,
aber natürlich
nach den mechanischen Kennwerten und der Stärke des zu bearbeitenden Werkstücks. Mit
Hilfe des Schneidaggregats können
somit unter anderem Furniere und/oder textile Verbundwerkstoffe
bearbeitet werden.
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Weiter
ist es bevorzugt, dass das Schneidwerkzeug während der Bearbeitung mit seiner Schneidfläche während des
Schnitts in einer Richtung des Verschubs und damit der Schnittrichtung ausgerichtet
ist. Auf diese Weise ist es möglich,
eine saubere Schnittkante herzustellen. Auch ist es weiter bevorzugt,
bereits vor Beginn des Schneidvorgangs, also zu einem Zeitpunkt,
zu dem das Schneidwerkzeug noch nicht mit dem zu bearbeitenden Werkstück in Eingriff
ist, das Schneidmesser mit seiner Schneidfläche in einer Richtung des Verschubs
auszurichten.
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Das
zuvor beschriebene Schneidaggregat kann dann in einer Bearbeitungsmaschine
zum Bearbeiten von bevorzugt plattenförmigen Werkstücken eingesetzt
werden. Eine solche Bearbeitungsmaschine weist eine Motorspindel
und eine C-Achse zur Aufnahme von Bearbeitungswerkzeugen und/oder Bearbeitungsaggregaten,
wie einem Schneidaggregat, auf. Die C-Achse ist eine Stellachse,
und ist bevorzugt als eine interpolierende Achse ausgeführt.
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Ein
Verfahrensablauf in einer Bearbeitungsmaschine mit einem zuvor beschriebenem
Schneidaggregat könnte
wie folgt durchgeführt
werden: Zuführen
des zu bearbeitenden Werkstücks,
also bevorzugt ein Furnier oder einer textiler Verbundwerkstoff, in
einen Bearbeitungsraum, Ausrichten und Positionieren eines Schneidaggregats
in Relation zum zu bearbeitenden Werkstück, Schneidbearbeitung durch
eine oszillierende Bewegung mit Hilfe des ein Schneidwerkzeug aufweisenden
Schneidaggregats.
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Dabei
kann das zu bearbeitende Werkstück sowohl
manuell als auch mit Hilfe einer Zuführ- oder Fördereinrichtung auf einen Bearbeitungstisch
einer Bearbeitungsmaschine aufgebracht werden. Anschließend und/oder
gleichzeitig wird, falls sich das Schneidaggregat in einem Werkzeugwechsler
befindet, dieses aus dem Werkzeugwechsler in den Bereich der Motorspindel
gebracht.
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Weiter
wird das Schneidaggregat im Bereich der Motorspindel und der C-Achse
der Bearbeitungsmaschine aufgenommen. Dabei wird das Anschlussstück des Schneidaggregats
mit der Motorspindel in Verbindung gebracht, so dass eine Drehbewegung und
ein Drehmoment der Motorspindel auf das Anschlussstück übertragen
werden kann. Verbindungselemente, die am Gehäuse des Schneidaggregats vorgesehen
sind, werden mit der C-Achse der Bearbeitungsmaschine in Verbindung
gebracht. Wenn das Schneidaggregat nun von der Bearbeitungsmaschine
aufgenommen wurde, wird das Schneidwerkzeug in Richtung der Vorschubrichtung
ausgerichtet und das Schneiaggregat bezüglich dem bearbeitenden Werkstück in eine
Position gebracht, in der die nachfolgende Schneidbearbeitung beginnen
soll. Spätestens
zu Beginn der Schneidbearbeitung beginnt sich die Motorspindel der
Bearbeitungsmaschine zu drehen, was wiederum eine oszillierende
Bewegung des Schneidwerkzeuges bedingt. In welcher Reihenfolge die
Ausrichtung des Schneidwerkzeuges, das Anfahren der ersten Schnittposition
und der Beginn der Oszillationsbewegung des Schneidwerkzeuges durchgeführt werden,
ist für
die nachfolgende Bearbeitung nicht entscheidend. Wichtig ist lediglich, dass
zu Beginn des Schneidvorgangs alle drei Arbeitsschritte abgearbeitet
wurden.
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Nachfolgend
beginnt die Schneidbearbeitung. Dabei gibt die CNC-Steuerung der
Bearbeitungsmaschine die für
die Bearbeitung wichtigen Vorgaben. Das heißt, Ausrichtung und Geschwindigkeit des
Vorschubs, Drehzahl der Motorspindel und damit des Anschlussstücks, sowie
Position des Schneidaggregats in Relation zum zu bearbeitenden Werkstück.
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Sobald
die Schneidbearbeitung beendet ist, wird das Schneidaggregat vom
Werkstück
außer
Eingriff gebracht. Das zu bearbeitende Werkstück kann nun vom Bearbeitungstisch
der Bearbeitungsmaschine sowohl manuell als auch mechanisch gesteuert entfernt
werden.
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Für den Fall,
dass ein weiteres Werkstück mit
dem zuvor beschriebenen Schneidaggregat bearbeitet werden soll,
wird dieses Werkstück
auf den Bearbeitungstisch der Bearbeitungsmaschine gefördert und
die Bearbeitung beginnt erneut. Für den Fall, dass nun andere
Werkstücke,
z. B. plattenförmige Werkstücke aus
Holzwerkstoff, bearbeitet werden sollen, wird das Schneidaggregat
gegen ein Werkzeug zur Bearbeitung von plattenförmigen Holzwerkstoffen ausgetauscht.
Dies kann, wie bereits erwähnt, sowohl
manuell, als auch mittels eines Werkzeugwechslers durchgeführt werden.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 zeigt
eine perspektivische Ansicht einer bevorzugten Ausführungsform
des Schneidaggregats;
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2 zeigt
eine Seitenansicht des in 1 gezeigten
Schneidaggregats;
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3 zeigt
eine Schnittansicht des in den 1 und 2 dargestellten
Schneidaggregats;
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4 zeigt
ebenfalls eine Schnittansicht des in 1 und 2 dargestellten
Schneidaggregats, wobei die Schnittansicht aus 4 gegenüber der
in 3 um 90° gedreht
ist.
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5a–5c zeigen
die im Schneidaggregat aufgenommene Übertragungseinrichtung. Dabei stellt 5a eine
Seitenansicht, 5b eine Schnittansicht und 5c eine
perspektivische Ansicht der Übertragungseinrichtung
dar; und
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6a–6b zeigen
das Schneidaggregat beim Einsatz in einer Bearbeitungsmaschine.
Dabei stellt 6a eine isometrische Ansicht
einer Bearbeitungsmaschine mit Schneidaggregat dar. 6b wiederum
ist eine Detailansicht der in 6a gezeigten
Anordnung.
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Ausführliche Beschreibung einer
bevorzugten Ausführungsform
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Eine
bevorzugte Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend ausführlich unter Bezugnahme auf
die begleitenden Zeichnungen beschrieben.
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Dabei
stellt 1 eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Schneidaggregats 1 dar.
Das Schneidaggregat 1 weist ein Gehäuse 2 auf, wobei im
Gehäuse 2 ein
Anschlussstück 3 vorgesehen
ist. Das Anschlussstück 3 steht
aus dem Gehäuse
hervor (negative Z-Richtung), und ist so eingerichtet, dass eine
Motorspindel einer Bearbeitungsmaschine (nicht gezeigt) das Anschlussstück 3 in
einem außerhalb
des Gehäuses
liegenden Bereich aufnehmen kann, um eine Drehbewegung und ein Drehmoment
von der Motorspindel auf das Anschlussstück 3 zu übertragen.
Das Anschlussstück 3 wiederum
ist drehbar im Gehäuse 2 gelagert.
Die Lagerung selbst wird später
detaillierter beschrieben.
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Im
Gehäuse 2 sind
weiter drei Verbindungselemente 4 vorgesehen, die ebenfalls
wie das Anschlussstück 3 in
Richtung der Drehachse (Z-Achse) aus dem Gehäuse 2 hervor stehen.
Die Verbindungselemente 4 sind um das Anschlussstück 3 herum
angeordnet, mit diesem jedoch nicht in Verbindung, sondern vielmehr
mit dem Gehäuse 2 fest
verbunden. Eines dieser Verbindungselemente 4 ist an einem
vom Gehäuse 2 weg
weisenden Ende mit einem Verbindungsmechanismus 4a ausgestattet,
um die Funktion der Verbindungselemente 4, nämlich die Ausrichtung
des Schneidaggregats 1 in Schnittrichtung sowie der Aufnahme
eines Drehmoments, gewährleisten
zu können.
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Wie
in 4 deutlich zu erkennen, wird die Befestigung der
Verbindungselemente 4 mittels einer Schraube 4b sichergestellt.
Dabei wird ein Verbindungselement 4 in eine Bohrung im
Gehäuse 2 eingesetzt,
so dass das Verbindungselement 4 wie zuvor beschrieben
aus dem Gehäuse 2 hervorsteht. Anschließend wird
eine Schraube 4b durch das Gehäuse 2 hindurchgeführt und
in ein Innengewinde des Verbindungselements 4 verschraubt,
der Kopf der Schraube 4b liegt somit auf einer Fläche des
Gehäuses 2 auf,
und das Gewinde der Schraube 4b befindet sich im Eingriff
mit dem Verbindungselement 4.
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Am
Gehäuse
selbst sind zwei Verschlusselemente oder Deckel 7 in Richtung
einer Achse Y1, die in Y-Richtung verläuft, vorgesehen, welche Verschlusselemente 7 mittels
Schrauben 8 fest mit dem Gehäuse 2 verbunden werden.
Diese Verschlusselemente 7 decken die Bohrungen 33a und 33b ab,
welche wiederum zur Montage und gegebenenfalls zur Wartung des Schneidaggregats 1 dienen.
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Bezug
nehmend auf die 3 und 4 ist innerhalb
des Gehäuses 2,
wie bereits erwähnt,
das Anschlussstück 3 mittels
einer Lagerung 10 im Gehäuse 2 drehbar gelagert.
Diese Lagerung 10 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel
als Spindellager ausgeführt.
Weiter ist das Anschlussstück 3 mittels einer
Schraube 11 mit einem Kronenrad 12 in Richtung
der Z-Achse fest verbunden. Zwischen dem Kronenrad 12,
das sich im Gehäuse 2 frei
um die Z-Achse drehen kann, ist ein Distanzring 13 vorgesehen. Das
Anschlussstück 3 und
das Kronenrad 12 sind mittels einer Passfeder 14 verbunden.
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Das
Kronenrad 12 wiederum befindet sich, wie gut in den 5a–c zu erkennen,
mit einem Geradstirnrad 15 in Eingriff. Auf diese Weise
kommt es zu einer Umsetzung der rotatorischen Bewegung des Anschlussstücks 3 um
die Z-Achse in eine rotatorische Bewegung um eine Achse Y1. Die
Achse Y1 ist gleichzeitig die Achse der bereits zuvor erwähnten Bohrungen 33a und 33b.
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Dem
Kraftfluss folgend führt
nun die rotatorische Bewegung des Geradstirnrades 15 zu
einer rotatorischen Bewegung einer Exzenterspindel 16,
die mit dem Geradstirnrad 15 fest verbunden ist. Die Exzenterspindel 16 ist
im vorliegenden Ausführungsbeispiel
aus zwei Elementen zusammengesetzt, die in Richtung der Y1-Achse
mittels einer Zylinderschraube 17 verbunden werden. Die
Exzenterspindel 16 ist mit Hilfe der Lagerungen 32a und 32b,
welche in den entsprechenden Bohrungen 33a und 33b vorgesehen
sind, im Gehäuse
gelagert und über
ein Nadellager 18 mit einem Pleuel 19 verbunden
(siehe hierzu 5b). Am Pleuel 19 wiederum
ist ein Kolben 21 mittels eines Bolzens 20 drehbar
verbunden, wobei der Bolzen 20 mittels Sicherungsringen 20a beidseitig
gesichert ist. Auch andere Sicherungsmaßnahmen sind hier denkbar.
Somit kann eine Rotationsbewegung der Exzenterspindel 16 in
eine translatorische Bewegung des Kolbens 21 in Richtung
der Z-Achse umgesetzt
werden.
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In
den 5a–5c ist
die Übertragungseinrichtung/der Übertragungmechanismus 6 dargestellt,
die/der die rotatorische Bewegung des Anschlussstücks 3 in
eine translatorische Bewegung des Kolbens 21 umsetzt. Dabei
sind an den Endbereichen der Exzenterspindel 16 Ausgleichsmassen 16a vorgesehen,
um die Laufruhe der Exzenterspindel und damit des Kolbens 21 im
Betrieb zu erhöhen. Für die Übertragungseinrichtung 6 sind
erfindungsgemäß die folgenden
Elemente vorgesehen: ein Anschlussstück 3, eine Lagerung 10,
eine Schraube 11, ein Kronenrad 12, eine Passfeder 14,
ein Geradstirnrad 15, eine Exzenterspindel 16,
eine Zylinderschraube 17, ein Nadellager 18, ein
Pleuel 19, ein Bolzen 20 und ein Kolben 21,
wobei diese Aufzählung
nicht abschließend
ist.
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Der
Kolben 21 wiederum dient gleichzeitig der Aufnahme des
Schneidwerkzeugs 5. Dabei ist das Schneidwerkzeug 5 in
eine Bohrung, die sich in Richtung der Kolbenachse erstreckt, aufgenommen und
mittels eines im unteren Bereich des Kolbens 21 angebrachten
Gewindestifts 5a sowohl gegen translatorische als auch
rotatorische Bewegung gesichert.
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Der
das Schneidwerkzeug 5 aufnehmende Kolben 21 steht
in Z-Richtung aus
dem Gehäuse 2 hervor,
das bedeutet, in Richtung des zu bearbeitenden Werkstücks. Mit
anderen Worten ist die Seite des Gehäuses 2, an der der
Kolben 21 hervorsteht, im Wesentlichen gegenüberliegend
der Seite des Gehäuses,
wo das Anschlussstück 3 hervorsteht.
Um eine möglichst
geradlinige Bewegung in Richtung der Z-Achse zu gewährleisten,
wird der Kolben 21 mit Hilfe einer am Gehäuse 2 angebrachten
Laufbuchse 22 geführt.
Die Laufbuchse 22 dient im vorliegenden Ausführungsbeispiel
als Gleitlagerung des Kolbens 21, in anderen Ausführungsbeispielen
kann jedoch vorgesehen sein, eine andere Form der Führung eines
das Schneidwerkzeug 5 aufnehmenden Kolbens bereit zu stellen.
Entscheidend ist lediglich, dass der Kolben 21 gegenüber dem
Gehäuse 2 sowie
der damit fest verbundenen Laufbuchse 22 eine Relativbewegung
in Z-Richtung durchführen
kann. Diese Relativbewegung lässt
das Schneidwerkzeug mit hoher Geschwindigkeit in Richtung der Z-Achse
auf und ab oszillieren.
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An
der zum bearbeitenden Werkstück
weisenden Seite des Schneidaggregats 1 ist weiter ein Niederhalter 40 vorgesehen.
Der Niederhalter 40 befindet sich über zwei Führungssäulen 41, welche mit dem
Niederhalter 40 mittels Schrauben 42 verbunden
sind, mit dem Gehäuse 2 in
Verbindung. Genauer gesagt sind im Gehäuse 2 an der zum Werkstück weisenden
Seite zwei Bohrungen 43 vorgesehen, in die jeweils eine
Kugelbuchse 44 eingesetzt ist. In jeder Kugelbuchse 44 ist
wiederum eine der Führungssäulen eingebracht.
Die Führungssäule 41 ist
an dem vom Niederhalter 40 entfernten Ende mittels einer Schraube 45 mit
einer Bordscheibe 46 verbunden. Die Bordscheibe 46 wird
am Endbereich der in die Bohrung 43 eingesetzten Kugelbuchse 44 in
einer Richtung gehalten, so dass ein Herausfallen der Führungssäule aus
dem Gehäuse 2 verhindert
wird.
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Im
unteren Bereich der Sacklochbohrung 43 ist ein Hohlraum
zwischen der Führungssäule 41 und der
Bordscheibe 46, und dem Endbereich der Bohrung 43 vorgesehen.
Folglich ist die Führungssäule 41 in
Richtung des Endbereichs der Bohrung 43 beweglich.
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Im
Hohlraum zwischen der Bordscheibe 46 und dem Endbereich
der Bohrung 43 befindet sich, wie u. a. in 3 zuerkennen,
eine Druckfeder 47, die im Endbereich der Bohrung 43 gesichert
ist und die Bordscheibe 46, und damit die Führungssäule 41, gegen
einen Bereich der Kugelbuchse 44 drückt, der am nächsten zum
Endbereich der Bohrung 43 gelegen ist.
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Sobald
sich das Schneidaggregat 1 während des Betriebs in Eingriff
mit einem zu bearbeitenden Werkstück befindet, also ein Werkstück bearbeitet wird
und der Niederhalter 40 auf diesem zu bearbeitenden Werkstück aufliegt,
wird der Niederhalter je nach Stärke
des zu bearbeitenden Werkstücks
in negativer Z-Richtung entgegen der Federkraft der Feder 47 zum
Gehäuse 2 des
Schneidaggregats 1 hin gedrückt bzw. bewegt. Dadurch wird
der Hohlraum 46 kleiner und es erhöht sich die auf die Führungssäule 41 wirkende
Druckkraft der Druckfeder.
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Die
Druckfedern 47 werden durch den Eingriff der Führungssäulen 41 verformt
und bilden eine Kraft entgegen der Bewegungsrichtung der Führungssäulen 41 bzw.
dem mit diesem verbundenen Niederhalter aus. Somit wird mit Hilfe
der Druckfedern 47 eine Kraft zum Niederhalten des Werkstücks ausgeübt. Weiter
sorgen die Druckfedern 47 dafür, dass der Niederhalter nach
Abschluss der Bearbeitung wieder in seine ursprüngliche Position zurückkehrt.
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Der
Niederhalter 40 selbst ist derart ausgeführt, dass
er in der zur Drehachse des Anschlussstücks 3, und damit auch
in etwa der Achse der translatorischen Bewegung des Kolbens 21,
eine kegelförmige
Bohrung 40a aufweist, durch die das Schneidwerkzeug 5 in
einer oszillierenden Bewegung geführt wird, ohne jedoch mit dem
Niederhalter 40 in Kontakt zu kommen. Dabei befindet sich
die kleinere der Öffnungen
der kegelförmigen
Bohrungen 40a an der zum Werkstück weisenden Seite des Niederhalters, und
die Größe der kegelförmigen Bohrung
in Richtung des Gehäuses 2 des
Schneidaggregats.
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In
einen Zustand, in dem sich das Schneidaggregat 1 nicht
im Eingriff mit einem zu bearbeitenden Werkstück befindet, ist die Spitze
des Schneidwerkzeugs im Bereich der im Niederhalter 40 vorgesehenen
kegelförmigen
Bohrung 40a, steht also nicht gegenüber dem Niederhalter 40 vor.
Auf diese Weise wird das Schneidwerkzeugs geschützt. Sobald das Schneidaggregat 1 mit
einem zu bearbeitenden Werkstück
in Kontakt kommt, genauer gesagt der Niederhalter 40, schiebt
sich dieser je nach Stärke und
eingegebenen Abstand des Schneidaggregats 1 zum zu bearbeitenden
Werkstück
in Richtung des Schneidaggregats (negative Z-Richtung). In diesem Zustand
kann das Schneidwerkzeug 5 in das zu bearbeitende Werkstück eindringen
und es entsprechend dem Programmablauf bearbeiten.
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Mit
Bezug auf die 6a und 6b sei
nun anschließend
eine bevorzugte Ausführungsform
einer Bearbeitungsmaschine 100 mit einem Schneidaggregat 1 beschrieben.
Die Bearbeitungsmaschine 100 weist einen Tisch 110 mit
einer Bearbeitungsfläche 112.
Auf dieser Bearbeitungsfläche 112 ist
ein zu bearbeitendes Werkstück 150 aufgebracht.
Eine Einrichtung, die das zu bearbeitende Werkstück 150 spannt und
gegen Verrutschen sichert, ist in den 6a und 6b nicht
dargestellt, kann jedoch in weiteren Ausführungsformen vorgesehen sein.
Weiter sind an den beiden längeren
Seiten des Tisches 110 Führungselemente 111 vorgesehen,
welche Führungselemente
bevorzugt als Schienen ausgebildet sind.
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Die
Bearbeitungsmaschine weist ferner einen Portalträger 120 auf, der an
den beiden längeren Seiten
des Tisches 110, genauer gesagt an den beiden Führungselementen 111,
im Bereich 122 geführt ist
(Y-Richtung). Am Portalträger 120 selbst
ist wiederum ein weiteres Führungselement 121 vorgesehen,
und zwar in einer zu den Führungselementen 111 senkrechten
Richtung. Mit anderen Worten erstreckt sich der Portalträger 120 über den
Tisch 110, und damit auch das am Portalträger vorgesehene Führungselement 121.
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Entlang
dem Portalelement 120 wird mit Hilfe des Führungselements 121 eine
Aggregateinheit 130 geführt.
In dieser Aggregateinheit 130 sind unter anderem die folgenden
Elemente vorgesehen: Ein Z-Schlitten 131, ein Fräsmotor 132,
ein Antrieb der C-Achse 133, eine C-Achse 134.
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Mittels
des Z-Schlittens 131 sind der Fräsmotor 132, der Antrieb
der C-Achse 133 und die C-Achse 134 in Z-Richtung,
also in zur Bearbeitungsfläche 112 senkrechten
Richtung, verfahrbar. Der Fräsmotor 132 stellt
den Antrieb einer Motorspindel (nicht gezeigt) bereit, während der
Antrieb der C-Achse 133 eine Rotationsbewegung des Schneidaggregats 1 um
die C-Achse 134 ermöglicht.
Weiter ist in den 6a und 6b das
in der Bearbeitungsmaschine 100 aufgenommene, erfindungsgemäße Schneidaggregat 1 dargestellt.
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In
der in 6a dargestellten Ausführungsform
ist ferner ein Werkzeug-/Aggregatewechsler 140 abgebildet.
Im Werkzeugwechsler 140 sind verschiedene gängige Werkzeuge
zur Bearbeitung von Werkstücken,
die bevorzugt aus Holz bestehen, beherbergt, die, wenn die Bearbeitung
mit dem erfindungsgemäßen Schneidaggregat 1 abgeschlossen ist,
von der Bearbeitungsmaschine 100 aufgenommen werden können. Im
Gegenzug wird das Schneidaggregat 1 dann im Werkzeugwechsler 140 gelagert.
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Wenn
nun das Schneidaggregat 1 in einer Bearbeitungsmaschine 100 eingesetzt
wird, kommt das Anschlussstück 3 mit
der Motorspindel der Bearbeitungsmaschine 100 in Kontakt,
wodurch ein Drehmoment und eine Drehbewegung von der Motorspindel
auf das Anschlussstück 3 übertragen
werden kann. Um die Ausrichtung des Schneidaggregats 1 sowie
eine Drehmomentabstützung
sicher zu stellen, kommen die Verbindungselemente 4 mit
der C-Achse der Bearbeitungsmaschine 100 in Kontakt. Auch ist
eines der Verbindungselemente 4 mit einem Verbindungsmechanismus 4a ausgestattet,
um die Ausrichtung des Schneidaggregats 1 in Schnittrichtung sowie
die Aufnahme eines Drehmoments gewährleisten zu können.
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Nachfolgend
wird das Schneidaggregat 1 derart ausgerichtet, dass sich
das Schneidwerkzeug 5 mit seiner das Werkstück 150 trennenden
Schneidfläche
in einer Vorschubrichtung befindet. Wenn das Anschlussstück 3 aufgrund
der Drehbewegung der Motorspindel rotiert, oszilliert das Schneidwerkzeug 5 in
Richtung der Z-Achse auf und ab. Weiter wird das Schneidaggregat 1 nun
in den Bereich der ersten Schneidposition hinsichtlich des zu bearbeitenden Werkstücks 150 gebracht.
Mit Beginn der Schneidbearbeitung wird das Schneidaggregat 1 relativ
zum zu bearbeitenden Werkstück 150 in
einer Vorschubrichtung bewegt und je nach Vorgabe der Schnittlinie ausgerichtet.
Der Niederhalter 40 ist während des Schneidvorgangs mit
dem zu bearbeitenden Werkstück 150 wie
zuvor beschrieben in Kontakt.