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Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Andrückvorrichtung für eine Bearbeitungsmaschine
sowie eine die erfindungsgemäße Andrückvorrichtung aufweisende
Bearbeitungsmaschine. Mit Hilfe einer solchen Bearbeitungsmaschine
können
unter anderem Holz, Holzwerkstoffe, Kunststoffe oder Metalle bearbeitet
werden. Unter dem Begriff ”Bearbeitung” ist in
diesem Zusammenhang bevorzugt eine spanende Bearbeitung zu verstehen,
auch wenn nicht-spanende Bearbeitungsverfahren ebenfalls in den
Bereich der Erfindung fallen.
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Stand der Technik
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Im
Stand der Technik sind Andrückvorrichtungen
bekannt, die an Bearbeitungsmaschinen anbringbar sind, um ein zu
bearbeitendes Werkstück auf
einer Werkstückauflagefläche niederzuhalten. Eine
solche Andrückvorrichtung
ist mit einer Pneumatikvorrichtung in axialer Richtung senkrecht
zur Werkstückauflagefläche verfahrbar.
Weiter kann auf diese Weise die Axialkraft auf das zu bearbeitende Werkstück gesteuert
werden.
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Weiter
sind Rollen als Niederhalter bekannt, welche mit der Bewegung des
Bearbeitungswerkzeugs mitgeführt
werden, um somit das Werkstück während der
Bearbeitung mit dem Bearbeitungswerkzeug niederzuhalten.
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Allerdings
sind solche Andrückvorrichtungen gemäß dem Stand
der Technik nicht für
die Bearbeitung von Kleinteilen geeignet. So werden Kleinteile, die
beim Ausschneiden aus einem größeren Werkstück entstehen,
trotz der Niederhaltekraft der Andrückvorrichtungen derart verformt,
dass während der
letzten Bearbeitungsphase eine saubere Schnittkante nicht mehr herstellbar
ist. Weiter besteht die Gefahr, das annährend fertig bearbeitete Kleinteil aus
dem Grundwerkstück
herauszubrechen.
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Gegenstand der Erfindung
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Ziel
der vorliegenden Erfindung ist es, eine Andrückvorrichtung für eine Bearbeitungsmaschine bereit
zu stellen, mit Hilfe derer die Bearbeitungsqualität und das
Bearbeitungsergebnis verbessert werden können, und welche einfach und
kostengünstig an
einer Bearbeitungsmaschine anzubringen ist. Eine derartige Bearbeitungsmaschine
soll darüber
hinaus die oben genannten Probleme lösen.
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Diese
Aufgabe wird durch eine Andrückvorrichtung
gelöst,
welche die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist. Weiter wird die Aufgabe
durch eine Bearbeitungsmaschine erreicht, welche Bearbeitungsmaschine
die erfindungsgemäße Andrückvorrichtung aufweist.
Bevorzugte Ausgestaltungen sind den weiteren Unteransprüchen zu
entnehmen.
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Demnach
wird eine Andrückvorrichtung
für eine
Bearbeitungsmaschine bereit gestellt, wobei die Bearbeitungsmaschine
für eine
Bearbeitung von bevorzugt Holz, Holzwerkstoffen, Kunststoffen oder
Metallen geeignet ist, und wobei die erfindungsgemäße Andrückvorrichtung
die folgenden Merkmale aufweist: ein Bewegungselement, um die Andrückvorrichtung
an einer Bearbeitungsmaschine bewegbar, insbesondere verschiebbar
oder schwenkbar, anzubringen, ein am Bewegungselement befestigtes
Gehäuse,
welches Gehäuse
eine obere und untere Öffnung
aufweist, um ein Bearbeitungswerkzeug durch das Gehäuse führen zu
können,
einen im Gehäuse aufgenommenen
elastischen Ring, sowie einen mit dem elastischen Ring im Gehäuse in Kontakt
befindlichen Andrückring.
Die Andrückvorrichtung
ist dadurch gekennzeichnet, dass der Andrückring derart vom elastischen
Ring gestutzt wird, dass sich der Andrückring aufgrund einer Verformung
des elastischen Rings in einer Richtung verschieben kann.
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Wenn
somit der Andrückring,
der aus dem Gehäuse
hervorsteht, mit einem zu bearbeitenden Werkstück in Kontakt kommt, und weiter
eine Andrückkraft über den
Andrückring
auf das Werkstück ausgeübt wird,
so ist dieser aufgrund seiner Lagerung mit dem elastischen Ring
in einer Richtung verschieblich. Wird der Andrückring jedoch derart verschoben,
so übt
der elastische Ring eine der Andrückkraft entgegen gerichtete
Widerkraft aus. Auf diese Weise kann das mit dem Andrückring in
Kontakt befindliche Werkstück
niedergehalten werden, während
ein durch das Gehäuse
geführtes
Bearbeitungswerkzeug eine Bearbeitung durchführt. Somit wird verhindert,
dass sich das zu bearbeitende Werkstück während der Bearbeitung in einer
ungünstigen Weise
verformt (z. B. durch die im Zuge der Bearbeitung aufgebrachten
Spannungen oder eine anfängliche
Schüsselung
des Werkstücks).
Folglich trägt
der erfindungsgemäße Andrückring zur
Verbesserung der Bearbeitungsqualität und des Bearbeitungsergebnisses
bei.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
ist es vorgesehen, dass der elastische Ring und der Andrückring im
Wesentlichen koaxial zueinander angeordnet sind. Auf diese Weise
wird eine gleichmäßige Abstützung des
Andrückrings
erreicht. Weiter wird beim Verschieben des Andrückrings in axialer Richtung
eine im Wesentlichen geradlinige Bewegung ermöglicht.
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Weiter
ist es bevorzugt, dass der Andrückring
aus einem Kunststoff, bevorzugt HPL besteht. Die Verwendung eines Kunststoffs
hat den Vorteil, dass dieser gute Gleiteigenschaften gegenüber einem
zu bearbeitenden Werkstück
aufweist, und weiter die Beschädigung
des Werkstücks
verhindert wird. Des Weiteren ist der Werkstoff derart steif ausgelegt,
um ausreichende Druckkräfte übertragen
zu können.
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In
einer Ausführungsform
zeichnet sich die Andrückvorrichtung
weiter dadurch aus, dass diese eine Absaugvorrichtung zum Absaugen
von Arbeitsabfällen
wie Spänen
aufweist. So können
die Späne direkt
bei der Bearbeitung abgeführt
werden, und diese können
somit keine nachteiligen Effekte auf das Bearbeitungsergebnis ausüben, z.
B. wenn Späne zwischen
Andrückvorrichtung
und Werkstück
geraten. Weiter sorgt die direkte Absaugung für einen sauberen Arbeitsplatz,
weshalb Arbeitsabfälle
nicht nachträglich
oder durch eine zusätzlich
vorgesehene Absaugvorrichtung aus dem Bearbeitungsbereich entfernt
werden müssen.
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Dabei
ist es besonders bevorzugt vorgesehen, dass die Absaugvorrichtung
im Bewegungselement und Gehäuse
integriert ist, und die Späne
im Wesentlichen zwischen Andrückring
und Bearbeitungswerkzeug abgesaugt werden. Durch diese integrative
Lösung
müssen
keine außen
geführten
Absaugschläuche
vorgesehen sein, welche unter Umständen den Aktionsradius des
Bearbeitungswerkstücks
einschränken,
oder aber anfällig
für Beschädigungen
sind.
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Weiter
zeichnet sich die Andrückvorrichtung bevorzugt
dadurch aus, dass der Andrückring
an der aus dem Gehäuse
hervorstehenden Seite eine durch einen Innendurchmesser und einen
Außendurchmesser
definierte Andrückfläche ausbildet,
wobei der Innendurchmesser zwischen 40 und 75 mm und der Außendurchmesser
zwischen 65 und 105 mm beträgt.
Es sei jedoch angemerkt, dass diese Maßangaben zwar bevorzugt sind,
die jeweiligen Durchmesser jedoch von diesen abweichen können. Wird
beispielsweise ein Bearbeitungswerkzeug mit entsprechend größerem Durchmesser
verwendet, so richtet sich der genannte Innendurchmesser nach dem Durchmesser
des verwendeten Werkzeugs. Entsprechend ist der Außendurchmesser
des Andrückrings dann
anders dimensioniert.
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Weiter
ist eine Bearbeitungsmaschine zum Bearbeiten von bevorzugt Holz,
Holzwerkstoffen, Kunststoffen oder Metallen Gegenstand der vorliegenden
Erfindung. Die erfindungsgemäße Bearbeitungsmaschine
weist demnach auf: einen Maschinenständer, eine am Maschinenständer angebrachte Werkstückauflagefläche zur
Aufnahme eines Werkstücks,
eine Andrückvorrichtung
gemäß einer
der vorangegangenen Ausführungen,
wobei diese Andrückvorrichtung
mittels des Bewegungselements in einer Achse senkrecht zur Werkstückauflagefläche schwenkbar
am Maschinenständer
angebracht ist, sowie weiter ein Bearbeitungswerkzeug, das am Maschinenständer gelagert
ist und durch das Gehäuse geführt werden
kann. Mit einer solchen Bearbeitungsmaschine können die bereits zuvor genannten positiven
Effekte der Andrückvorrichtung
an einer Bearbeitungsmaschine realisiert werden.
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Bevorzugt
ist es vorgesehen, dass die Andrückvorrichtung
und/oder das Bearbeitungswerkzeug der erfindungsgemäßen Bearbeitungsmaschine
in einer zur Werkstückauflagefläche senkrechten Richtung
verfahrbar ist/sind. Auf diese Weise kann sicher gestellt werden,
dass die Andrückvorrichtung
in einem ersten Schritt zum Bearbeitungswerkstück hin geschwenkt werden kann.
Die Andrückvorrichtung ist,
wie bereits zuvor erwähnt,
derart ausgelegt, dass das Bearbeitungswerkzeug durch das Gehäuse der Andrückvorrichtung
geführt
werden kann. Dies kann nun dadurch geschehen, dass entweder die
Andrückvorrichtung
oder das Bearbeitungswerkzeug nach dem Verschwenken in die entsprechende
Position senkrecht verfahren werden. Möglich ist natürlich auch,
dass sowohl die Andrückvorrichtung
als auch das Bearbeitungswerkzeug gleichzeitig Verfahrbewegungen
durchführen,
so dass das Bearbeitungswerkzeug durch das Gehäuse der Andrückvorrichtung geführt wird.
Somit ist die Bearbeitungsmaschine nicht auf die Bearbeitung mit
einem Bearbeitungswerkzeug und dessen zugeordneter Andrückvorrichtung
beschränkt.
Vielmehr können
verschiedenste Werkzeuge eingewechselt werden, wonach die Andrückvorrichtung
nach Bedarf derart geschwenkt und relativ zum Bearbeitungswerkzeug
verfahren wird, dass in dieser Stellung eine Bearbeitung durchgeführt werden
kann.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
kennzeichnet sich die Bearbeitungsmaschine dadurch, dass der Andrückring der
Andrückvorrichtung
während
der Bearbeitung mit einem Werkstück in
Kontakt kommt und die Andrückvorrichtung
in einer Ebene des Werkstücks
geführt
wird, wobei das Werkstück
durch den Andrückring
im Wesentlichen nicht verschoben wird. Gemäß dieser Ausführungsform können die
bereits eingehend formulierten Ziele in besonderer Weise erreicht
werden. So können Schüsselungen
niedergedrückt,
und somit die Präzision
der Bearbeitung erhöht
werden. Gleichzeitig wird ein Verrutschen des Werkstücks beim
Verfahren des Andrückrings
verhindert.
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Besonders
bevorzugt ist es dabei, dass der Reibkoeffizient der Werkstückaufnahmefläche größer ist
als der Reibkoeffizient des Andrückrings.
Auf diese Weise kann das Werkstück
ausreichend niedergedrückt
werden, während
der Andrückring
während
der Bearbeitung in einer zur Ebene des Werkstücks parallelen Ebene geführt wird,
und somit über das
Werkstück
gleitet. Folglich liegt an der Werkstückoberfläche Gleitreibung vor, während zwischen Werkstückunterfläche und
Werkstückaufnahmefläche Haftreibung
vorliegt.
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Bevorzugter
ist es darüber
hinaus, dass eine Steuereinrichtung vorgesehen ist, um die Andrückvorrichtung
gegen ein zu bearbeitendes Werkstück zu drücken, bis eine maximale Andrückkraft
erreicht ist, bei der das Werkstück
während
der Bearbeitung im Wesentlichen nicht verschoben wird. Dabei richtet sich
die Steuereinrichtung in erster Linie nach geometrischen Daten.
So wird der Andrückring
bei der Bearbeitung gegenüber
dem Werkstück
auf Übermaß gefahren,
so dass der Andrückring
den elastischen Ring deformiert und somit eine Andrückkraft erzeugt
wird. Die herrschende Andrückkraft
kann dann entsprechend dem Übermaß aus zuvor
ermittelten Messwerten entnommen werden. Anderenfalls ist es auch
möglich,
neben der weggesteuerten Einstellung der Andrückkraft auch direkt die Andrückkraft
messtechnisch zu ermitteln und demnach den Verfahrweg zu bestimmen.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
ist die Werkstückaufnahmefläche weiter
mit einer Ansaugvorrichtung versehen, um ein aufgenommenes Werkstück mittels
Unterdruck aufzunehmen und gegebenenfalls zu halten. Auf diese Weise
kann eine Haltekraft erzeugt werden, die zusätzlich zur Haftkraft zwischen
dem Werkstück
und der Werkstückaufnahmefläche wirkt,
und somit das Werkstück
gegen Verrutschen durch die Andrückvorrichtung
in Position hält.
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Darüber hinaus
kann sich die erfindungsgemäße Bearbeitungsmaschine
dadurch kennzeichnen, dass die Andrückvorrichtung zur Bearbeitung aus
einer Ruheposition zu einem Bearbeitungswerkzeug hin in einer zur
Werkstückaufnahmefläche im Wesentlichen
parallelen Ebene geschwenkt werden kann, um das Bearbeitungswerkzeug
durch die Öffnungen
im Gehäuse
führen
zu können.
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Kurze Beschreibung der Figuren
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert.
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1a und 1b zeigen
die erfindungsgemäße Andrückvorrichtung
mit einem Bearbeitungswerkzeug. Dabei befindet sich die Andrückvorrichtung
in 1a in einer Ruheposition, während in 1b das
Werkzeug durch das Gehäuse
der Andrückvorrichtung
geführt
wird (Betriebszustand).
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2 zeigt
eine Detailansicht der Andrückvorrichtung
ohne das Gehäuse
in perspektivischer Ansicht.
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3 ist
eine Draufsicht der erfindungsgemäßen Andrückvorrichtung ohne Gehäuse, wobei
in 3 die Schwenkbewegung der Andrückvorrichtung durch mehrere
Stellpositionen illustriert wird.
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4 ist
eine Schnittansicht einer Ausführungsform
des Gehäuses
der Andrückvorrichtung, welches
Gehäuse
an der in 2 dargestellten Andrückvorrichtung
ohne Gehäuse
montiert werden kann.
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5 ist
eine perspektivische Ansicht des Gehäuses der Andrückvorrichtung
von einer unteren Richtung her gesehen.
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6 ist
eine perspektivische Ansicht des Gehäuses der Andrückvorrichtung
von einer oberen Richtung her gesehen.
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Detaillierte Beschreibung
der bevorzugten Ausführungsform
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Die 1a und 1b zeigen
die erfindungsgemäße Andrückvorrichtung 1 zusammen
mit einem Bearbeitungswerkzeug 4. Dabei setzt sich die erfindungsgemäße Andrückvorrichtung
im Wesentlichen aus dem Gehäuse 3,
dem Bewegungselement 2 sowie dem Gelenk 5 zusammen.
Das Bewegungselement 2 ist in dieser Ausführungsform
als Schwenkarm 2 ausgeführt.
Das Gelenk 5 ist derart ausgelegt, um eine Schwenkbewegung
der Andrückvorrichtung (1)
in der X-Y-Ebene zu ermöglichen.
Des Weiteren ist es im Bereich des Gelenks 5 möglich, die
Andrückvorrichtung 1 entlang
einer Z-Achse zu verschieben. Das Gelenk 5 an sich ist
mit einer Montageplatte 9 in Verbindung, welche Montageplatte 9 wiederum
an einer Bearbeitungsmaschine mittels Schraubverbindungen befestigt
wird.
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Der
Schwenkarm 2 stellt das Zwischenelement zwischen dem Gelenk 5 und
dem Gehäuse 3 dar.
Er wird durch Rippen gestützt
und ist, wie später detaillierter
erklärt,
mit internen Luftöffnungen 7a, 7b versehen.
Weiter weist der Schwenkarm 2 einen Anschluss 6 auf,
um einen Absaugschlauch zur Absaugung von Spänen durch die Luftöffnungen 7a, 7b im Schwenkarm 2 hindurch
anzubringen.
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In 1b ist
die Andrückvorrichtung 1 im
Betriebszustand gezeigt. So wird das Werkzeug 4 durch die
obere und untere Öffnung
im Gehäuse 3 geführt, um
eine Bearbeitung durchführen
zu können. 2 zeigt
die erfindungsgemäße Andrückvorrichtung 1, allerdings
ohne das Gehäuse 3.
Auf diese Weise kann jedoch die Anbringung des Gehäuses 3 an
den Schwenkarm 2, sowie die Absaugung der Späne deutlicher
erklärt
werden. So ist der Schwenkarm 2 mit zwei Luftöffnungen 7a, 7b versehen,
durch welche Späne
nach der Bearbeitung mit dem Werkstück 4 durch den Schwenkarm
hindurch zum Anschluss 6 gefördert werden. Weiter weist
der Schwenkarm 2 gegenüberliegende
Anschlussplatten 8a, 8b auf, mit denen das Gehäuse 3 wie
in 1a und 1b gezeigt
in Kontakt gebracht werden kann. Anschließend wird das Gehäuse 3 mittels
Schraubverbindungen mit den Anschlussplatten 8a, 8b verbunden.
Die Anbringung wäre
dabei so vorgesehen, dass die Luftöffnungen 7a, 7b mit
Gehäuseöffnungen 33a, 33b jeweils
abdichtend abschließen,
um Luft vom Bearbeitungswerkstück 4 durch
das Gehäuse
und durch die Öffnungen 33a, 33b, 7a, 7b durch
den Schwenkarm 2 abzufördern.
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In 3 ist
eine Draufsicht des Schwenkarms 2 ohne Gehäuse 3.
Wie zu sehen ist, wird der Schwenkarm 2 um das Gelenk 5 in
einer Drehbewegung ausgelenkt. Der Schlauchanschluss 6 führt dabei
ebenfalls eine Drehbewegung aus.
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Zur
Erklärung
der Funktionsweise der erfindungsgemäßen Andrückvorrichtung sei nunmehr auf die
folgenden 4–6 verwiesen.
Dabei ist das Gehäuse 3 in 4 in
einer Schnittansicht gezeigt. Das Gehäuse selbst besteht im Wesentlichen
aus dem Gehäusekörper 30,
sowie einem Unterteil 31 und einem Oberteil 32.
Der Gehäusekörper 30 weist dabei
in der bevorzugten Ausführungsform
eine im Wesentlichen zylindrische Gestalt auf. Wie das Unterteil 31 wird
auch das Oberteil 32 mittels Schraubverbindungen am Gehäusekörper 30 angebracht. Beide
dienen somit als eine Art Deckel für den Gehäusekörper, und sind entsprechend
an der Ober- bzw. Unterseite des zylinderförmigen Gehäusekörpers angebracht. Sowohl das
Oberteil 32 als auch das Unterteil 31 sind im
Wesentlichen scheibenförmig
ausgeführt,
und weisen einen Außendurchmesser
und einen Innendruchmesser auf, wobei der Innendruchmesser eine Öffnung in
das Gehäuse 3 bereit
stellt, und der Außendurchmesser
mit dem Außendurchmesser
des Gehäusekörpers 30 abschließt. Das
Oberteil 32, der Gehäusekörper 30 und das
Unterteil 31 sind koaxial zueinander ausgerichtet.
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Das
Gehäuse 3 ist
mit Luftanschlüssen 35, 36 versehen,
welche zur Zuführung
von Luft dienen. An den Luftanschlüssen können beispielsweise Schläuche zur
Luftzufuhr angeschlossen werden. Über den Luftanschluss 35 wird
Luft durch einen Kanal im Gehäusekörper 30 in
den Innenbereich des Gehäuses 3 eingeblasen,
wobei somit die Absaugung der Späne
durch Verwirbelung unterstützt
wird, da die aufgewirbelten Späne
leichter über
die Luftöffnungen 7a, 7b angesaugt
und abgeführt
werden können. Über den
Luftanschluss 36 wird Luft über eine Leitung 37 und
eine im zweiteilig ausgeführten
Andrückring 40 ausgebildete
Nut 44 durch eine Öffnung 45 ausgeblasen.
Die Nut 44 ist über
den gesamten Umfang zwischen dem Teil 40a und dem Teil 40b des Andrückrings 40 vorgesehen,
und sorgt für
eine Verteilung der durch die Leitung 37 zugeführten Druckluft.
Durch das Ausblasen der Luft über
mehrere umfangsmäßig angeordnete,
sich in axialer Richtung durch das Teil 40a des Andrückrings 40 erstreckenden Öffnungen 45 (siehe
auch 5), wird unter Anderem ein Anhaften von Staub
an der in Richtung eines Werkstücks
weisenden Außenfläche des
Andrückrings
verhindert. Auch wird das Gleiten des Andrückrings 40 auf einem
Werkstück
verbessert. Grundsätzlich
kann der Andrückring 40 allerdings auch
einstückig
ausgeführt
sein. Dann wäre
die Druckluftverteilung anderweitig sicherzustellen.
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Weiter
sind im Teil 40a des Andrückrings 40 Langlöcher 46 vorgesehen,
welche sich in Richtung des zu bearbeitenden Werkstücks in einer
axialen Richtung erstrecken, und umfangsmäßig im Andrückring 40 angeordnet
sind. Hierdurch wird eine bessere Verwirbelung der Späne erreicht,
und das Gleitverhalten verbessert. Die Langlöcher 46 sind radial
näher zur
Mitte des Andrückrings 40 angeordnet als
die Öffnungen 45.
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Wie
in 4 zu sehen, weist der Gehäusekörper 30 an seiner
unteren Seite eine axial angeordnete Bohrung auf, um den aus zwei
Teilen 40a, 40b bestehenden Andrückring 40 sowie
zwei elastische Ringe 41, 42 darin aufzunehmen.
Als Material für
die elastischen Ringe kann beispielsweise ein Moosgummi verwendet
werden. Der Innendurchmesser der Bohrung 34 des Gehäusekörpers 30 ist
dabei etwas größer als
der Außendurchmesser
des Andrückrings 40,
so dass eine freie Bewegung des Andrückrings 40 in einer
axialen Richtung relativ zum Gehäusekörper 30 möglich ist.
Im montierten Zustand ist, wie in 4 zu sehen,
das Unterteil mittels einer Schraubverbindung am Gehäusekörper 30 befestigt. Auf
diese Weise werden der Andrückring 40 sowie die
beiden elastischen Ringe 41, 42 im Gehäuse aufgenommen.
Der Andrückring 41 ist
somit in axialer Richtung mit dem Unterteil 31 sowie einem
Vorsprung 43 des Andrückrings 40 in
Kontakt. Der weitere elastische Ring 41 ist in axialer
Richtung mit dem Vorsprung 43 des Andrückrings 40 sowie dem
Vorsprung des Gehäusekörpers 30 in
Kontakt.
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Wird
somit eine Kraft auf den Andrückring 40 in
axialer Richtung aufgebracht, so kann sich dieser unter Deformation
des elastischen Rings 41 in axialer Richtung verschieben.
Sobald die Andrückkraft
nicht mehr vorhanden ist, kehrt der Andrückring 40 wieder in
seine Ausgangsposition zurück.
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Das
Gehäuse 3 ist
in dieser beschriebenen Ausführungsform
lösbar
am Schwenkarm 2 befestigt. Grundsätzlich ist es natürlich möglich, das
Gehäuse 3 auch
fest mit dem Schwenkarm 2 zu verbinden, oder diesen Schwenkarm
gar integral mit dem Gehäuse 3 auszuführen.