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Die Erfindung betrifft eine Profilfräsmaschine für vorzugsweise
Holzbalken. Mit der Maschine können
lange, schwere Holzbauteile mit einem in Längsrichtung angeordneten Profil
versehen werden. Sie findet hauptsächlich im Holzbau, der Restaurierung von
historischen, großen
Kantholzprofilen Anwendung. Erfindungsgemäß wird ein zu bearbeitender Holzbalken
in Bodennähe
parallel zur Vorschubrichtung der Maschine fixiert. Der Maschinensupport läuft separat
geführt
parallel zum Holzbalken. Ein Formfräser mit vertikaler Fräsachse bringt
dabei das Profil in den Balken ein.
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Bekannt sind am Markt mehrere verschiedene
Maschinen zur Profilierung von Holz. Bekannt sind Tischfräsmaschinen
bei denen die Holzprofile auf einem Tisch am Fräser entlanggeschoben werden. Dieses
Verfahren ist vor allem bei kleinen und leichten Holzbauteilen praktikabel,
die durch Muskelkraft auf dem Tisch verschoben werden können.
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Weiterhin zählen Portalfräsmaschinen
zum Stand der Technik. Hier werden schwere Holzprofile auf einen
großen
Frästisch
aufgelegt und befestigt. Das Portalfräswerk fährt mit einem Frässupport über das
Holzprofil. Ein Fräser
mit vertikaler Fräsachse bringt
das Profil in das Holzbauteil ein. Für kleinere Bauteile sind ebenfalls
Portalfräsmaschinen
bekannt, bei denen sich zur Realisierung nicht das Portal, sondern
der Tisch in Längsrichtung
des Bauteiles bewegt.
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Nachteilig wirkt sich bei Tischfräsmaschinen die
geringe Masse der Maschine aus. Die Tische sind nur bis zu einer
bestimmten, zu niedrigen Masse vorgesehen. Bei der Auflage zu schwerer
Bauteile können
die Lager der Tischhöhenverstellung
Schaden nehmen. Weiterhin ist bei langen Bauteilen eine zusätzliche
Abstützeinrichtung
auf Tischhöhe
notwendig. Für
sehr schwere Bauteile ist diese Maschinenart völlig ungeeignet, da das Bauteil
nicht auf dem Maschinentisch von Hand verschoben werden kann.
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Der Nachteil bei den Portalfräsmaschinen liegt
hauptsächlich
in der aufwändigen
Konstruktion der Supportführung
und dem damit verbundenen hohen Preis begründet.
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Beide Maschinentypen arbeiten mit
freilaufenden Fräsern,
die durch die Bedienerhände
erreicht werden können
und somit eine Verletzungsgefahr darstellen. Aufwändige Schutzeinrichtungen sind
jedoch meist wenig wirksam und zudem teuer.
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Im Holzbau und der Denkmalpflege
wurde deshalb bisher bis auf handgeführte Maschinen wie Handkreissägen weitestgehend
auf Maschinentechnik verzichtet. Die Profile wurden in zeitaufwändiger Handarbeit
mit Hobel und Stichbeitel eingebracht. Viele denkmalpflegerischen
Maßnahmen
scheitern deshalb am Geld. Historische Bauwerke sind dann unwiderruflich
für die
Nachwelt verloren.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine
Profilfräsmaschine
für vorzugsweise
lange und schwere Holzprofile zu entwickeln, die preisgünstig in
der Herstellung ist und zudem ein hohes Maß an Sicherheit für den Bediener
bietet.
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Diese Aufgabe wird durch vorliegende
Erfindung gelöst,
indem ein in seiner Länge
variabler Frässupport
mit einer vertikalen Frässpindel
zur Aufnahme eines Profilfräsers
entwickelt wurde. Das zu bearbeitende Holzbauteil wird auf einer
in Bodennähe
befindlichen Aufnahmeeinrichtung parallel zur Führungsbahn des Supports fixiert.
Durch die Zustellung des Fräsers über einen
Quersupport wird die Profiltiefe im Holzbauteil festgelegt. Der
Fräser
ist einerseits durch das zu bearbeitende Bauteil und andererseits
durch den verfahrenden Maschinenlängssupport begrenzt. Ein Eingreifen
in den sich drehenden Fräser
ist somit unbewusst nicht möglich.
Durch am Support in Fräsrichtung
vor und hinter dem Fräser
befindliche Abdeckungen wird ein Höchstmaß an Maschinensicherheit gewährleistet.
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Vorteilhaft wirkt sich bei der Maschine,
neben der beschriebenen Sicherheit, die einfache und preisgünstige Konstruktionsweise
aus. Die Maschine kommt dabei ohne eigentlichen Maschinentisch aus, indem
die Führung
des Längssupports
auf einer eben ausgerichteten Stahlprofilkonstruktion befestigt
wird. Weiterhin können
schwere Holzbalken ohne Hebezeuge, nur mit einem in Holzbaubetrieben
meist vorhandenen Gabelstapler in der Aufnahme abgelegt und dort
fixiert werden. Gegenüber
der Handarbeit wird ein Grossteil an Zeit eingespart. Große Balken werden
zunächst
mit dem gewünschten
Profil wiederholgenau auf der Fräsmaschine
versehen und im Nachgang durch handwerkliche Feinputzarbeiten an die
historischen Originale angepasst. Durch die Verwendung von schwenkbaren
Fräsköpfen und
Mehrfachwerkzeugaufnahmen an der Oberfräsmaschine kann die Effektivität und die
Flexibilität
der Bearbeitung noch erhöht
werden.
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Die massive Maschinenkonstruktion
ermöglicht
die Aufnahme großer
Kombinationsfräser,
welche mehrere Formelement mit einem Arbeitsgang in die Holzbalken
einbringen können.
Durch den Einsatz von Computersteuerungen können alle drei Achsen rechnergesteuert
bewegt und somit auch im Balkenverlauf unterschiedliche Profile
eingearbeitet werden.
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Die Erfindung wird im Nachfolgenden
anhand von Ausführungsbeispielen
mit Bezug auf Positionsangaben in den Figuren genauer beschrieben.
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Mit den Figuren wird folgendes dargestellt:
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1 Balken-
Profilfräsmaschine
Frontansicht
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2 Balken-
Profilfräsmaschine
Seitenansicht
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3 Balken-
Profilfräsmaschine
Rückansicht
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In einem ersten Ausführungsbeispiel,
dargestellt in den 1 bis 3, wird ein Maschinensupport 1 bestehend
aus einem Quersupport 2 und einem Vertikalsupport 3 auf
einer in Fräsrichtung
horizontal waagerecht angeordneten Stahlkonstruktion 4,
beweglich montiert. Das zu bearbeitende Holzbauelement 5 wird
zur Bearbeitung auf einer Auflage 6 parallel zur Supportführung 7 abgelegt
und dort beispielhaft mit Spannelementen hier mit Spannschrauben 8 oder
mit Schraubzwingen befestigt. Als seitlicher Anschlag für das Bauelement
ist ein verstellbarer, immer parallel zur Supportführung 7 verlaufender
Anschlagwinkel 9 vorgesehen. Als Werkzeug dient eine Frässpindel 10,
die über
einen Motor 11 angetrieben wird. Der Motor besitzt auf
seiner Abtriebswelle eine Riemenscheibe 12, mit welcher
die Motordrehzahl in mindestens zwei verschiedenen Stufen auf eine,
der auf Frässpindel 10 sitzenden
Riemenscheibe 13 übertragen
werden kann. Zum Schutz des Bedienungspersonals wurde über dem
Riementrieb ein Riemenschutz 27 angebracht. Der Quersupport 2 und
der Vertikalsupport 3 sind in diesem Beispiel durch eine
Gewindespindel 14 über
ein Handrad 15 manuell einstellbar. Die Zustellung kann
auf einer jeweils am Support seitlich angebrachten Skale abgelesen
werden. Nach Einstellung der erforderlichen Maße werden die Supports 2 und 3 mit
Klemmelementen, beispielhaft Klemmschrauben 16, fixiert.
Der Längssupport 1 wird
mittels einer, über
einen Getriebemotor 17 und ein Kettenrad 18, angetriebenen
Kette 19 auf der Supportführung 7 bewegt.
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Die Supportführung ist in diesem Ausführungsbeispiel
als wartungsfreie doppelte Rundführung
ausgeführt.
Mittig zwischen den beiden Führungsschienen
ist beidseitig des Maschinensupports 1 eine Aufnahme, hier
ein Spannschloss 20 befestigt. Durch das Spannschloss kann
die Kette 19 entsprechend den vorherrschenden Temperaturen
gespannt werden. Zum Schutz des Getriebemotors 17 vor Arbeitsstäuben und
Spänen
wurde dieser in einem Gehäuse 21 untergebracht.
Die Frässpindel 10 kann mehrere
Formfräser
gleichzeitig zur Bearbeitung komplexer Profile aufnehmen. Bei dünneren Bauteilen
ist am Längssupport
in Fräsernähe eine
Andrückvorrichtung,
hier eine federdruckbelastete Rolle 22, vorgesehen die
bei einem einseitigen Fräsvorgang den
unteren Bereich des Bauteils gegen die Anlage 9 drückt und
somit ein Kippeln verhindert. Zum Schutz des Bedieners vor dem rotierenden
Fräser
ist in und entgegen der Fräsrichtung
ein Schutzelement vor dem Fräser
angeordnet. Im Ausführungsbeispiel wurde
ein geformtes Lochblech 23 gewählt, welches entsprechend der
Spantiefe des Fräsers
eingestellt, hier beispielhaft um die Fräsachse geschwenkt, werden kann.
Die Betätigung
des Fräser
und des Supportantriebes erfolgt über Schalter 24 und 25 auf
der Rückseite
des Vertikalsupportschlittens. Am Ende der Längssupportführung 7 schalten Endschalter 26 den
Vorschub- und den Fräserantrieb
automatisch ab.
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In einem zweiten, hier nicht dargestellten Beispiel,
wird der Quer- und der Vertikalsupportantrieb über einen elektromechanischen
oder hydraulischen Antrieb realisiert. Die Bewegung des Längssupports
erfolgt im zweiten Beispiel über
einen Zahnstangenantrieb, wobei sich ein, im Längssupport befindliches Zahnrad
auf einer zwischen den Führungsschienen
des Längssupports
befindlichen Zahnstange abwälzt.
Der Anschlag für
die zu bearbeitenden Bauteile kann im Beispiel zwei mittels eines
mechanischen Antriebes parallel zur Längssupportführung verstellt werden. Alle
Supportverstellungen können über ein
Wegmeßsystem
erfasst, auf einer Anzeige sichtbar gemacht und in einem Computer
verarbeitet werden. Durch Ansteuerung der Supportantriebe über den
Computer ist die Fertigung von komplizierten, auf der Länge des
Bauteils veränderlichen
Profilen möglich.
Die Feststellung des zu bearbeitenden Bauteils auf der Ablage erfolgt
hier über
Schnellspannsysteme. Eine Drehzahlregelung des Fräsers wird
in diesem Beispiel über,
per Eingabetastatur einstellbaren, Frequenzumrichter stufenlos ermöglicht.
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Durch einen Sternrevolverkopf können mehrere
Fräser,
die für
ein Bauteil notwendig sind aufgenommen und per numerischem Befehl
durch Drehung des Revolvers in die Fräsposition gebracht werden.
Der Vertikalsupport kann in Richtung des Bauteiles geschwenkt werden.
Dies ermöglicht
zusätzliche
Geometrien mit einfachen Fräsern.
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Ein drittes, hier ebenfalls nicht
dargestelltes Beispiel, beschreibt eine Oberfräse, bei der die Werkzeuge,
vorzugsweise Fräser,
aus einem an oder in der Maschine befindlichen Magazin per Befehl
automatisch gewechselt werden können.
Hierdurch wird der Automatisierungsgrad der Maschine weiter erhöht.
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In einem vierten Beispiel, hier nicht
dargestellt, befinden sich auf der Supportführung mehrere, vorzugsweise
zwei Längssupports.
Diese befinden sich in der Ausgangsstellung je an einem Ende der Supportführung. Durch
verschiedene Werkzeuge auf den Frässpindeln der Supports kann
zunächst
durch Verfahren eines Supports ein Profil und dann durch Verfahren
des anderen ein weiteres Profil in das Holzbauelement eingearbeitet
werden, ohne das ein Fräser
gewechselt werden muss. Der Antrieb des Supports kann beispielhaft über zwei
jeweils mit einem Getriebemotor angetriebenen Kettentrieb oder über einen
Antrieb, der über
eine Kupplung zwischen zwei Kettentrieben geschaltet und wahlweise
den einen oder den anderen Support betätigt.
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Kombinationen zwischen den Ausführungsbeispielen
sind möglich
und werden ebenfalls beansprucht.
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- 1
- Maschinensupport,
Längssupport
- 2
- Quersupport
- 3
- Vertikalsupport
- 4
- Stahlkonstruktion
- 5
- Holzbauelement
- 6
- Auflage,
Bauteilauflage
- 7
- Supportführung, Längssupportführung
- 8
- Spannschrauben
- 9
- Anschlagwinkel,
Anschlag, Anlage
- 10
- Frässpindel
- 11
- Motor
- 12
- Riemenscheibe,
motorseitig
- 13
- Riemenscheibe,
fräserseitig
- 14
- Gewindespindel
- 15
- Handrad
- 16
- Klemmschraube
- 17
- Getriebemotor
- 18
- Kettenrad
- 19
- Kette
- 20
- Spannschloss
- 21
- Gehäuse
- 22
- Federdruckbelastete
Rolle, Andrückvorrichtung
- 23
- Lochblech,
Schutzelement
- 24
- Schalter
für Fräserantrieb
- 25
- Schalter
für Vorschubantrieb
- 26
- Endschalter
- 27
- Riemenschutz