DE3205899C2 - Vorrichtung zum Ablängen oder Nuten eines Werkstückes - Google Patents

Vorrichtung zum Ablängen oder Nuten eines Werkstückes

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DE3205899C2 DE19823205899 DE3205899A DE3205899C2 DE 3205899 C2 DE3205899 C2 DE 3205899C2 DE 19823205899 DE19823205899 DE 19823205899 DE 3205899 A DE3205899 A DE 3205899A DE 3205899 C2 DE3205899 C2 DE 3205899C2
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Abstract

Die Maschine zum Durchschneiden oder zum Herstellen einer Nute in der Oberfläche eines Werkstückes mit einem Querschnitt in der Form eines fließend und/oder eckig gebogenen Streifens oder einem Querschnitt, von dem nur der Umriß örtlich fließend oder eckig gebogen ist, in einer Richtung quer oder schräg zur Längsachse des Werkstückes weist ein drehendes, zerspanendes Werkzeug, z.B. eine Kreissäge, eine Schleifscheibe oder eine Fräse auf. Die Maschine besitzt einen festen Tisch, Mittel zum Antreiben des Werkzeuges, einen in bezug auf den Tisch bewegbar angeordneten, drehbaren Halter für das Werkzeug sowie Mittel für die relative Bewegung des Werkzeuges und des Werkstückes. Der Werkzeughalter ist drehbar um die Drehachse des Werkzeuges an einem Träger angeordnet, der auch im Betrieb in mindestens zwei senkrecht zueinander gerichteten und in einer die Längsachse des Werkstückes schneidenden Ebene liegenden Richtungen, voneinander unabhängig in bezug auf den Tisch bewegbar ist. Es ist mindestens ein Organ zum Abtasten des Profils des Werkstückes vorhanden. Ferner sind durch dieses Abtastorgan gesteuerte Mittel zum Bewegen des Werkzeuges durch das Werkstück auf einer bestimmten Tiefe ab der Profilfläche vorhanden.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruches 1.
Die Vorrichtung /lach der Erfindung kann für die Bearbeitung profilierter metallener oder keramischer Körper benutzt werden. Sie ist aber besonders zur HoIz- und Kunststoffbearbeitung geeignet
Zum Ablängen querprofilierter Längskörper mit vollem oder stetig gekrümmten und/oder sich eckig aneinanderfügender Querschnitte mußten die bisher üblichen Ablängvorrichtungen verwendet werden. Die Säge oder die Trennscheibe mußte sich dabei mit dem maximal wirksamen Teil ihres Halbmessers über mehr als die maximale Höhe und beim Gehrungssägen sogar über mindestens eineinhalb Mal dieser Höhe des auf dem Werktisch liegenden, abzulängenden Profilkörpers erstrecken. Für große, stark profilierte Körper, wie z. B. Küchenaufwaschtische mit stehendem Hinterrand und einem hohen vorderen Schürzenrand, vorgeformte bal· kernförmige Körper mit U-Profil für die Herstellung hoher Kisten, hohe Wellenplatten usw. mußten Säg- oder Trennscheiben mit sehr großen Halbmessern benutzt v/erden. Solche Säg- oder Trennscheiben erfordern viel Energie und haben für das Ablängen von mit Kunststoff
beschichteten Platten den Nachteil, daß sie nicht in allen Teilen des Profils die Deckschicht in Richtung zur Unterschicht drücken, so daß ZerspLtterungen auftreten können.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die bestehende Ablängvorrichtung so zu verbessern, daß Zersplitterungen leicht vermieden werden können und daß zum Ablängen von rinnenförmigen Körpern mit stark profiliertem Querschnitt nur Säge- oder Trennscheiben nötig sind, deren wirksamer Teil des Halbmessers für rechtwinkliges Sägen oder Trennen nur wenig größer als die Stärke des Querschnitts des Profiles oder höchstens eineinhalb Mal so groß als diese Stärke ist, wenn man Gehrungs- oder Schrägschnitte ausführt. Es sollen Säge- oder Trennscheiben mit wesentlich kleineren Halbmessern benutzt werden können, was das Sägen oder Trennen stabiler und die Trennflächen genauer und glatter macht Weiter erfordert das Sägen oder Trennen auch weniger Energie, so daß für den Antrieb ein Motor kleiner Leistung verwendet werden kann.
Die Erfindung bietet den Vorteil, daß zum Ablängen eines Werkstückes mit schwachem Querprofil nur Sägen oder Trennscheiben mit verhältnismäßig kleinem Durchmesser erforderlich sind, da das Werkzeug dem Profil folgt. Zudem ist die Vorrichtung auch zur Herstellung von Nuten in der profilierten Oberfläche des Werkstückes geeignet, unabhängig davon, ob dieses eine stetig gekrümmte und/oder eckige Oberfläche besitzt. Zur Herstellung von Nuten kann man außer Sägen und Trennscheiben auch Fräser benutzen.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Die Erfindung wird anhand einiger in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. In der Zeichnung zeigt
F i g. i eine Ansicht einer von Hand bedienbaren Vorrichtung zum Ablängen oder Nuten eines Werkstückes;
F i g. 2 eine Ansicht einer automatisch bedienten Vorrichtung,;
F i g. 3 eine perspektivische Ansicht des in Gehrungsstellung befindlichen Werkzeuges;
F i g. 4 einen Schnitt des Werkzeughalters;
F i g. 5 eine Teilansicht, teilweise im vertikalen Schnitt, einer geänderten Ausführungsform, und
F i g. 6 eine Vorderansicht nach F i g. 5.
Nach F i g. 1 ist an einem festen Tisch 1 eine Säule 2 befestigt, die einen um eine Achse 3 schwenkbaren, mittels einer Stange 4 mit Handgriff 5 von Hand betätigbaren Arm 6 trägt Am freien Ende des Armes 6 ist ein Halter (nicht gezeichnet) mit dem zu verwendenden Werkzeug 7 (im Beispiel eine Kreissäge) drehbar um eine zur Schwenkachse 3 parallele Achse 8 angebracht Der Halter mit der Säge wird in nicht dargestellter Weise durch einen Motor (nicht sichtbar) angetrieben.
Das Werkstück 9. das im Ausführungsbeispiel eine Rinne mit einem eckig gebogenen oder gestuften Querschnitt ist, wird mit seiner Längsachse parallel zu den Achsen 3 und 8 auf den Tisch 1 gesetzt und zum Ablängen im vorliegenden Fall von Hand parallel zu sich selbst, horizontal zur das Werkzeug 7 bildenden Säge verschoben.
Eine Rolle 10 ist frei drehbar auf der Achse 8 des Werkzeuges 7 angeordnet. Diese Rolle 10 tastet die Außenseite des Querprofils der abzulängenden Rinne ab. Die vertikale Bewegung des Werkzeuges 7 und die horizontale Bewegung der Rinne müssen so aneinander angepaßt werden, daß während des Sägevorganges die Abtastrolle 10 mit der Oberfläche des Werkstückes 9 in Berührung bleibt Der nutzbare Teil der Säge, der sich zwischen der Abtastrolle 10 und dem Sägeumriß erstreckt muß nicht viel größer sein als die Stärke des Querschnittes des rinnenförmigen Werkstückes 9. Ist die Querschnittstärke klein, so kann ungeachtet der Höhe des Werkstückes 9 eine Säge mit verhältnismäßig kleinem Durchmesser verwendet werden.
Zur leichteren Bewegung des Werkstückes 9 auf dem Tisch 1 kann das rinnenförmige Werkstück 9 auf einen auf dem Tisch fahrbaren Wagen oder darauf verschiebbaren Schütten gesetzt werden.
Die Vorrichtung nach F i g. 2 unterscheidet sich von derjenigen nach F i g. 1 dadurch, daß die Schwenkachse 3 des Armes 6 der Kreissäge an einem auf dem Tisch 1 bewegbaren Wagen oder Schlitten 11 befestigt ist Das rinnenförmige Werkstück 12 ist fest auf den Tisch gesetzt, z. B. darauf festgeklemmt Der das Werkzeug 7 tragende Arm 6 wird von einem Zylinder 13 mit Kolben 14 und Kolbenstange 15, z. B. von einem einfach wirkenden pneumatischen Zylinder, gesteuer* Das Werkzeug 7 wird mitteis dieses Zylinders 13 gehoben, während es durch die Schwerkraft nach unten gezogen wird, sobald das Werkstückprofil und die darauf laufende Abtastrolle 10 dies zulassen.
F i g. 3 7?\gi die Vorrichtung nach F i g. 1 oder 2, wobei die Kreissäge durch eine Trennscheibe 16 ersetzt worden ist die sich in Gehrungsschnittlage befindet Das Werkstück 17 hat ein anders geformtes Querschnittsprofil und ist an der Außenseite drrch eine dünne Schicht 18, z. B. eine Kunststoffschicht, bedeckt Damit die Abtastrolle 19 in schräger Stellung, z. B. unter einem Winkel von 45°, der Oberfläche des Werkstückes 17 folgen kann, ist sie mit einem kegelförmigen Teil 20 mit einer Konizität von 90° versehen. Die Trennscheibe 16 wird von einem Treibriemen 21 angetrieben.
Aus F i g. 4 ist ersichtlich, wie das drehbare Werkzeug 22 im vorliegenden Fall eine Kreissäge, am Werkzeugträger 23 angeordnet ist. Dazu ist am Trägtr 23 ^ine Achse 24 festgeschweißt, die über Kugellager 25 einen Werkzeughalter 26 drehbar trägt Eine auf der Achse 24 angeordnete Druckfeder 27 ist zwischen den Kugellagern 25 angeordnet Auf einem Nabenteil 28 des Werkzeughalters 26 ist die Kreissäge angebracht, die durch eine auf diesem Nabenteil 28 sitzende Mutter 29 mit Druckring 30 festgeklemmt ist. Der Werkzeughalter 26 weist einen zylindrischen Endteil 31 mit größerem Durchmesser als derjenige des Nabenteiles 28 auf. In dem Endteil 31 befindet sich eine V-förmige Umfangsnute 32 für den Antriebsriemen 33 des Halters 26 für die Kreissäge.
Unmittelbar neben dem Werkzeug 22 ist über ein Kugellager 34 eine frei drehbare Abtast- und/oder AnschKgp.Iie 35 auf dem Werkzeughalter 26 angeordnet. Diese Abtast- und/oder Anschlagrolle 35 weist eine zylindrische Oberfläche 26 und eine daran angeschlossene kegelförmige Oberfläche 37 auf. Diese kegelförmige Oberfläche 37 wirkt während Schräg- oder Gehrungsschnitten. Zum Stabilisieren der Werkzeugwelle 24 ist das freie Ende derseiDen an einem lösbar mit dem Träger 23 verbundenen Bügel 38 befestigt. Damit das
Werkzeug 22 entfernt werden kann, ist der Bügel 38 durch einen Bolzen 39 und Distanzringe 40 und 41 am Ende der Welle 24 festgeschraubt.
Die Abtast- oder Anschlagrolle 35 wirkt mit einer Reibungsbremse zusammen, die aus einer am Träger 23 befestigten Büchse 42 mit einem von einer Feder 43 belasteten Druckstift 44 aus Kunststoff besteht. Der Stift 44 wird mit seiner freien Endfläche unter leichtem
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Druck gegen eine Seitenfläche der Rolle 35 gedrückt. Die Reibung zwischen dem Stift 44 und der Rolle 35 ist durch den Federdruck bestimmt, der mittels einer auf die Feder 43 wirkenden Steilschraube 45 eingestellt werden kann. Diese Reibung verhindert, daß die Rolle 35 durch die Reibung im Kugellager 34 mit dem schnell umlaufenden Werkzeug 22 mitdreht. Eine schnell drehende Rolle 35 könnte, wenn sie mit dem Werkstück in Berührung kommt, eine Beschädigung der Oberfläche des Werkstückes verursachen.
Die Vorrichtung nach F i g. 5 und 6 unterscheidet sich von derjenigen nach F i g. 2 dadurch, daß der Werkzeughalter (nicht sichtbar) nicht über einen schwenkbaren Träger an einem horizontal auf dem Tisch 46 bewegbaren Wagen oder Schlitten 47 sondern über einen vertikal auf und abbewegbaren Träger 48 an dem Wagen oder Schlitten angeordnet ist. Ferner wird die Tiefe, über welche das Werkzeug 49 ir> da? Werkstück 50 eindringt und dessen Profil folgt, durch ein oder mehrere Sensoren 51, und, wenn nötig, einstellbare Endschalter 52 bestimmt. Die Sensoren 51 arbeiten vorzugsweise ohne mechanischen Kontakt mit dem Werkstück, also z. B. auf elektromagnetischem Wege (Radar), auf ultrasonorem Wege oder, wenn das Werkstück aus elektrisch leitendem Material besteht, oder eine dem Profil folgende metallene Schicht besitzt, auf elektrischem (kapazitivem) Wege. Die Sensoren 51 und Endschalter 52 versuchen, den Abstand zwischen der Drehachse des Werkzeuges und der Oberfläche des Werkstückes konstant zu halten.
Der Werkzsugiräger 48 ist sowohl über eine Kolbenstange 53 mit einem in einem einfach wirkenden pneumatischen Zylinder 54 bewegbaren Kolben für die Aufbewegung des Werkzeuges, als auch über eine Kolbenstange 56 mit einem in einem doppelt wirkenden hydraulischen Zylinder bewegbaren kolben 58 zum Steuern der vertikalen Bewegung des Trägers 48 fest verbunden. Die Zylinder 54 und 57 sind aneinander befestigt. Die Zylinderräume 59 und 60 des hydraulischen Zylinders 57 sind durch eine Umlaufleitung 61 mit dem Absperrventil 62 und einem einstellbaren Drosselorgan miteinander verbunden. Das geschlossene hydraulische System ist ganz mit Flüssigkeit gefüllt Mittels des Absperrventils 62 wird die vertikale Bewegung des Trägers 48 zugelassen oder zum Stehen gebracht Das Drosselorgan 63 dient zum Einstellen der Geschwindigkeit der vertikalen Bewegung des Werkzeuges. Ein solcher kombinierter, pneumatischer, hydraulischer Antriebsmechanismus kann auch für die horizontale Bewegung des Wagens oder Schl»»tens verwendet werden. so
Weiter ist der Träger 48 an Führungsstangen 64 befestigt die sich passend in am Wagen 47 befestigten Führungsbuchsen bewegen können.
In dieser Ausführungsform sorgt das Gewicht des Trägers und der daran befestigten Teile für die Abwärtsbewegung des Werkzeuges. Dafür könnte aber auch der obere Zylinderraum eines doppelt wirkenden pneumatischen Zylinders verwendet werden.
Das Werkstück 50 ist mittels verstellbarer Klemmen 66 und 67 am Tisch 46 befestigt
Im Betrieb wird der Träger 48 mit dem Werkzeug 49 zunächst durch den Wagen oder Schlitten 47 auf der dargestellten Höhe nach rechts bewegt bis ein federnder Taster 68 den Mikro-Endschalter 52a betätigt Der Wagen oder Schlitten wird dann stillgesetzt und das bis dann geschlossene Absperrventil 62 wird geöffnet, so daß der Träger mit der Drehachse des Werkzeuges 49 in der eingestellten Entfernung des ersten vertikalen Teiles 69 des Werkstückes 50 sich mit der vom Drosselorgan 63 bestimmten Geschwindigkeit längs diesem Teil senkt, so daß dieser Teil durchsägt oder durchtrennt wird. Sobald aber der Sensor 51 in die vorgeschriebene Entfernung vom horizontalen Werkstückteil 70 gelangt, wird das Absperrventil 62 wieder geschlossen, so daß die Abwärtsbewegung des Trägers 48 zum Stillstand kommt. Der Wagen oder Schlitten 47 wird dann weiter nach rechts bewegt, was zur Folge hat, daß der horizontale Werkstückteil 70 durchsägt oder durchtrennt wird. Die Bewegung nach rechts geht weiter, bis der Taster 68 den Mikro-Endschalter 52i> betätigt. Dadurch wird der Wagen oder Schlitten 47 gestoppt und das Absperrventil 62 wird wieder geöffnet, so daß der Träger mit dem Werkzeug 49 sich in der eingestellten Entfernung längs dem Werkstückteil 71 senkt. Diese Abwärtsbewegung wird fortgesetzt, bis der Sensor 51 in der vorgeschriebenen Entfernung oberhalb einer eingestellten Steuerfläche (nicht sichtbar) angelangt ist, wodurch die Maschine stillgesetzt wird. Der Werkstückteil 71 ist dann abgelängt.
In manchen Fällen genügt ein einziger kontaktloser Sensor für die Steuerung der Vorrichtung, und die Endlageschalter können dann entfallen.
Damit wird verhindert, daß bei Störung der mit Sensoren 51 und gegebenenfalls Endschaltern versehenen Steuervorrichtung der Werkzeugträger in unrichtiger Weise mn dem Werkstück in Berührung kommt und daß dadurch das Werkstück beschädigt wird, ist eine Anschlagrolle 72 frei drehbar auf der Werkzeugdrehachse angeordnet. Der Halbmesser dieser Rolle 72, die die obenbeschriebene Abtastrolle sein kann, soll dann kleiner als der von den Sensoren und/oder Schalter bestimmte Abstand zwischen der Werkzeugdrehachse und der Werkstückoberfläche sein, so daß. wenn die Steuervorrichtung in normaler Weise arbeitet, die Anschlagrolle mit dieser Oberfläche nicht in Berührung kommt
Es wird bemerkt, daß für alle Bewegungen des Werkzeuges auch entweder Sensoren oder Schalter verwendet werden können. Manchmal genügt nur ein einziger Sensor.
Da die elektrischen und/oder elektronischen Schaltungen viele Variationen zulassen und kein Merkmal der Erfindung bilden, sind sie im Beispiel nach F i g. 5 und 6 fortgelassen.
Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (12)

Patentansprüche:
1. Vorrichtung zum Ablängen oder Nuten eines Werkstückes mit wenigstens stetig gekrümmter oder eckiger Außenfläche in einer Richtung quer oder schräg zu seiner Längsachse mittels eines drehenden, zerspanenden Werkzeuges, mit einem festen Tisch, einem Antrieb für das Werkzeug, einem in Bezug auf den Tisch bewegbar angeordneten, drehbaren Halter für das Werkzeug, sowie mit relativ zueinander beweglichem Werkzeug und Werkstückprofil, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkzeughalter (26) drehbar um die Drehachse (8) des Werkzeuges (7) an einem Träger (6,48) angeordnet ist, der auch im Betrieb in mindestens zwei senkrecht zueinander gerichteten und in einer die Längsachse des Werkstückes (9; 12; 17; 50) schneidenden E£-»ne liegenden Richtungen voneinander unabhängig in Bezug auf den Tisch (i) bewegbar ist und mindestens einen Abtaster (10; 19; 35; 72) für das Profi! des Werkstückes aufweist und daß von diesem Abtaster gesteuerte Bewegungsmittel für das Werkzeug vorhanden sind, die das Werkzeug auf einer bestimmten Einrichtungstiefe zum Werkstück bewegen.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkzeughalter drehbar um eine am einen Ende eines armförmigen Trägers (6) befestigte Achse (8) angeordnet ist, daß der armförmige Träger an seinem anderen Ende schwenkbar um eine zur Werkzeugdrei.achse parallele Achse (3) an einem Wagen oder Schlitten (11) angeordnet ist und daß dieser Wagen oder Schütte.. in einem zum Tisch (1) parallelen und diese Drehachse rechtwinklig kreuzenden Richtung in Bezug auf den Tisch bewegbar angebracht ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkzeugträger (48) in einer zum Tisch (46) senkrechten Richtung an einem Wagen oder Schlitten (47) angeordnet ist und daß dieser Wagen oder Schlitten in einer zum Tisch parallelen und die Werkzeugdrehachse rechtwinklig kreuzenden Richtung in Bezug auf den Tisch bewegbar ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zum Schwenken des armförmigen Werkzeugträgers (6) ein pneumatischer oder hydraulischer Zylinder (13) mit Kolben (14) zwischen diesem Träger und dem Wagen oder Schlitten (11) angeordnet ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zum Bewegen des Werkzeuges (49) in Bezug auf den Wagen oder Schlitten (47) des Werkzeugträgers (48) am Ende der Stange eines in einem pneumatischen oder hydraulischen Zylinder (54, 57) bewegbaren Kolbens (55, 58) dieser Zylinder am Wagen oder Schlitten befestigt ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, deren Werkzeugträger von einem pneumatischen Zylinder mit Kolben bewegbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der pneumatische Zylinder (54) an einem hydraulischen Zylinder (57) und die Kolbenstange (56) des pneumatischen Zylinders an der Kolbenstange (53) eines in diesem hydraulischen Zylinder bewegbaren Kolbens (55) befestigt ist, oder umgekehrt, und daß die zwei ganz mit Flüssigkeit gefüllten Zylinderräume (59,60) des hydraulischen Zylinders (57) durch eine mit einem Absperrventil (62) und einem
regelbaren Drosselorgan (63) versehene Umlaufleitung (61) miteinander verbunden sind.
7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Abtaster eine in Bezug auf den Werkzeughalter frei um die Werkzeugdrehachse (8) drehbare, auf der profilierten Oberfläche des Werkstückes (9) rollbare Abtastrolle (10) ist
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Abtaster ein in Entfernung von und ohne mechanische Berührung mit der profilierten Oberfläche des Werkstückes (50) längs dieser Oberfläche bewegbarer, am Werkzeugträger (48) befestigter Sensor (51) ist, der während des Abtastvorganges über Steuermittel für die Bewegung des Werkzeuges den Abstand vom Sensor zu dieser Oberfläche konstant zu halten versucht.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Sensor (51) mit einem oder mehreren Endschaltern (52) zusammenarbeitet
10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine in Bezug auf den Werkzeughalter (48) frei um die Werkzeugdrehachse drehbare Anschlagrolle (72) angeordnet ist, deren Halbmesser kleiner als die durch den Sensor (51) und/oder Endscfc liter (52) aufrechtzuerhaltende Differenz zwischen dem Halbmesser des Werkzeuges (49) und der Tiefe ist, über welche das Werkzeug zum Ablängen oder zum Nuten durch den profilierten Werkstückquerschnitt hindurch bzw. in diesen Querschnitt hineindringen darf.
11. Vorrichtung nach den Ansprüchen 7 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlagrolle (72) wie eine Abtastrolle ausgeführt ist
12. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtastrolle (35) oder die Anschlagrolle (72) unmittelbar neben dem Werkzeug (22, 49) frei drehbar um osn Werkzeughalter (23) angeordnet ist und mit einer Reibungsbremse (42) zusammenarbeitet.
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