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Dokumentenidentifikation DE19725374A1 17.12.1998
Titel Verfahren zum Glätten von Rahmenschenkeln und Rahmenglättmaschine
Anmelder Heuser, Volkmar, 56357 Miehlen, DE
Erfinder Heuser, Volkmar, 56357 Miehlen, DE;
Heuser, Dag, 56357 Miehlen, DE
Vertreter Blumbach, Kramer & Partner GbR, 65187 Wiesbaden
DE-Anmeldedatum 16.06.1997
DE-Aktenzeichen 19725374
Offenlegungstag 17.12.1998
Veröffentlichungstag im Patentblatt 17.12.1998
IPC-Hauptklasse B24B 29/02
IPC-Nebenklasse B27M 1/00   
Zusammenfassung Verfahren und Maschine zum Glätten von Rahmenschenkeln. Es wird eine Bearbeitungseinheit (3) mit drei rotierenden Bürsten (31, 32, 33) entlang des Rahmenschenkels zur Glättung der Außenseite, der Oberseite und der Unterseite geführt, während gleichzeitig eine zweite unabhängige Bearbeitungseinheit (60) mit einer rotierenden Bürste (46) in die Innenecken des Rahmens hineinfährt, sowie mit etwas größerer Geschwindigkeit entlang der Innenseite des Rahmenschenkels entlangfährt, um die Bearbeitung etwa zu gleicher Zeit wie die erste Bearbeitungseinheit (3) zu beenden.

Beschreibung[de]

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Glätten von Rahmenschenkeln und auf eine Rahmenglättmaschine zur Bearbeitung, insbesondere von Holzrahmen und Holzschenkeln.

Fensterrahmen werden zunehmend fertig lackiert zur Einbaustelle geliefert und müssen vor der Lackierung grundiert werden, was durch Tauchen, Fluten oder Spritzen erfolgt. Für die Grundierung wird zunehmend Wasser als Lösungsmittel verwendet. Solches Wasser bewirkt jedoch, daß sich feine Haare an der Oberfläche des Holzteils aufstellen, was für eine nachträgliche Lackierung zu nicht tolerierbaren Unregelmäßigkeiten führt. Deshalb werden solche Haare durch rotierende Bürsten entfernt, was auch als Glätten bezeichnet wird. Unter Bürsten in diesem Sinne versteht man nicht nur Gebilde mit dünneren oder dickeren Fäden, sondern alle Werkzeuge, mit denen sich diese Holzhaare entfernen lassen.

Das Glätten von grundiertem Holz durch Anwendung von rotierenden Bürsten ist einigermaßen heikel, weil das Auf- und Absetzen der Bürsten auf den Holzteilen deren Oberflächenstruktur beeinträchtigt. Deshalb werden Holzteile in einem Zug gebürstet. Nachteilig an dieser Vorgehensweise ist jedoch der Umstand, daß die Ecken an der Innenseite von Rahmen von den rotierenden Bürsten von bisherigen Rahmenglättmaschinen nicht erfaßt werden.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Rahmenglättmaschine und ein Verfahren zur Glättung von Rahmen, insbesondere mit Holzschenkeln, anzugeben, bei denen auch die Innenecken von Rahmen maschinell geglättet werden können.

Die gestellte Aufgabe wird aufgrund der Merkmale der Ansprüche 1 bzw. 5 gelöst und durch die weiteren Merkmale und Maßnahmen der abhängigen Ansprüche ausgestaltet und weiterentwickelt.

Bei der Erfindung werden zwei Gruppen von Bürsten gebildet, wobei "Bürsten" im allgemeinen Sinne des Wortes zu verstehen ist. Die erste Gruppe der Bürsten fährt mit gleichmäßiger Geschwindigkeit entlang der Außenseite des Rahmenschenkels, während die zweite Gruppe (meist eine Einzelbürste) sich der ersten Innenecke des Rahmenschenkels infolge Überlagerung von Bewegungen annähert und dann mit zweiter, höherer Geschwindigkeit entlang des Rahmenschenkels fährt. Zur zweiten Innenecke hin wird die Fahrtgeschwindigkeit der zweiten Bürstengruppe durch überlagerte Bewegung verlangsamt, und nach Erreichen der Ecke wird die Bürstengruppe aus dieser herausgefahren. Die Geschwindigkeiten der Längsbewegungen der äußeren und inneren Bürstengruppen können so aneinander angepaßt sein, daß der Bürstvorgang an dem Rahmenschenkel in etwa gleicher Zeit innen und außen beendet wird.

Die Vorrichtung zum Glätten von Rahmenschenkeln umfaßt ein Maschinengestell mit zwei Führungseinrichtungen, um je eine Bearbeitungseinrichtung entlang der Außen- und Innenseite des Rahmenschenkels zu führen. Die Bearbeitungseinheit für die Innenseite weist noch mehrere Schlitten, darunter einen Querschlitten auf, um die dort angebrachte Bürste oder Brüstengruppe in die Rahmeninnenecke zu führen. Dieser Bearbeitungseinheit für die Innenecke sind Annäherungsdetektoren zugeordnet, die Teil einer Regelsteuerung sind, welche die Bürste oder Bürstengruppe selbsttätig in die erste Innenecke des Rahmenschenkels hinein und aus der zweiten Innenecke herausführt.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnung beschrieben. Dabei zeigt:

Fig. 1 eine Rahmenglättmaschine und

Fig. 2 eine Skizze zum prinzipiellen Verfahrensablauf.

Die Hauptteile der Rahmenglättmaschine sind eine erste Führungseinrichtung 1, eine zweite Führungseinrichtung 2, eine erste Bearbeitungseinrichtung 3, eine zweite Bearbeitungseinrichtung 4, ein Werkstücktisch 5 und eine Steuereinrichtung 6. Die Grundfläche der Maschine ist rechteckförmig und weist beispielsweise eine Länge über alles von 4,6 m und eine Breite über alles von 1,85 m bei einer Höhe von 1,65 m auf. Der Werkstücktisch 5 erstreckt sich parallel zur Führungseinrichtung 1, und die Führungseinrichtung 2 ist seitlich an der Unterseite des Tisches 5 angebracht.

Die Führungseinrichtung 1 umfaßt zwei Führungsschienen 11 und 12, die mit Kugellängsführungen als Lager 13, 14 der Bearbeitungseinheit 3 zusammenarbeiten. In entsprechender Weise weist die zweite Führungseinrichtung 2 zwei Schienen 15 und 16 auf, die mit Kugellängsführungen als Lager 17, 18 der zweiten Bearbeitungseinheit 4 zusammenarbeiten. Die Führungseinrichtungen 1 und 2 sind über ein Maschinengestell 20 miteinander verbunden, an dem auch der Tisch 5 befestigt ist. Der Tisch 5 weist drei Auflageschienen 21, 22 und 23 mit Kunststoffauflage, einen Anschlag 24 sowie einen Spannbalken 25 mit Spannholz auf, der durch eine Hebe- und Senkeinrichtung 26 gegenüber der durch die Schienen 21, 22, 23 gebildeten Tischebene angehoben und abgesenkt werden kann.

Die Bearbeitungseinheit 3 ist auf einem Hauptschlitten 30 untergebracht und umfaßt drei Bürstenantriebe 31, 32, 33, die so angeordnet sind, daß die zugehörigen Bürsten 34, 35, 36 die Außenseite sowie die Ober- und Unterseite eines auf dem Tisch 5 eingespannten Rahmenschenkels bearbeiten können. Die Antriebe 32 und 33 sitzen auf nicht dargestellten Zustellschlitten, die mit ebenfalls nicht dargestellten Druckluftzylindern verschoben werden können, um die Bürsten 35 und 36 auf die Ober- und Unterseite des Rahmenschenkels einwirken zu lassen. Der Antrieb 31 sitzt ebenfalls auf einem Zustellschlitten, der pneumatisch verfahren werden kann. Die Bürsten 34, 35, 36können auf ihrer nicht beanspruchten Seite von Absaughauben umgeben sein, von denen zwei bei 37 und 38 dargestellt sind.

Die Bearbeitungseinheit 4 ist auf einem Hauptschlitten 40 untergebracht, der infolge der Kugellängsführungen als Lager 17 und 18 entlang der Führungsschienen 15 und 16 verfahrbar ist und einen vertikal verfahrbaren Liftschlitten 41 aufnimmt, an dem wiederum ein weiterer Längsschlitten 42 horizontal geführt ist. Der Schlitten 42 weist einen Schlitz 43 auf, entlang welchem eine Querführung verläuft, die einen (verdeckt hinter dem Schlitten 42 angeordneten) Querschlitten 44 führt. Auf dem Querschlitten 44 sitzt ein Bürstenantrieb 45 für eine Bürste 46, deren Rotationsachse senkrecht steht und die demgemäß für die Innenseite des Rahmenschenkels ausgerichtet ist. Die Schlitten 41, 42, 44 sind mit Druckluftzylindern antreibbar, um die notwendigen Zustellbewegungen auszuführen. Ein Anschlag 47 sorgt für eine Umkehrsteuerung bei der Bewegung des Querschlittens 44.

Der Hauptschlitten 30 ist über einen Längsantrieb 50 antreibbar, der einen im Schlitten gelagerten Motor 51, ein Getriebe 52, ein Antriebsritzel 53, ein Zahnband 54 und Umlenkrollen 55 umfaßt. Das Zahnband oder Zahnriemen 54 ist unter Bildung einer Schlaufe 56 entlang der Führungseinrichtung 1 gespannt, wobei das Zahnband 54 um die Umlenkräder und das Ritzel 53 gespannt ist, die am bzw. im Schlitten 30 gelagert sind. Durch Rechts- oder Linkslauf des Motors 51 hangelt sich der Schlitten 30 entlang des Zahnbandes 54, wobei die Schlaufe 56 entsprechend mitwandert. Nach Anlauf wird mit einer ersten, konstanten Geschwindigkeit V1 gefahren.

Zum Längsantrieb der Bearbeitungseinheit 4 ist ein Antrieb 60 vorgesehen, der einen Motor 61, ein Getriebe 62, ein Ritzel 63 und ein Zahnband oder Zahnriemen 64 umfaßt. Das Zahnband 64 ist entlang der zweiten Führungseinrichtung 2 unterhalb des Tisches 5 gespannt (in der Zeichnung nicht dargestellt) und bildet eine Schlaufe über (nicht dargestellte) Umlenkräder zum Ritzel 63. Der Antrieb 60erfolgt somit in ähnlicher Weise wie hinsichtlich des Antriebs 50 beschrieben, und mit ähnlicher Geschwindigkeit V1'.

An den Bearbeitungseinheiten 3 und 4 sind Sensoren angebracht, um den Beginn und das Ende eines Rahmenschenkels festzustellen. Die Bearbeitungseinrichtung 4 verfügt zudem über Annäherungssensoren, welche den Abstand der Bürste 46 zu den in der Innenecke zusammenlaufenden Rahmenschenkeln feststellen. Sämtliche Sensoren und Antriebe sind mit der Steuerung 6 verbunden, von der die notwendigen Steuerbefehle für den richtigen Betriebsablauf der Maschine ausgehen. Die Steuerung 6 verfügt über eine Tastatur und einen Farbmonitor sowie einen Rechner (PC), der frei im Hinblick auf jeweilige Anforderungen programmiert werden kann.

Anhand Fig. 2 wird die Bearbeitung eines Rahmens 70 beschrieben. Ein solcher Rahmen 70 weist vier Rahmenschenkel auf, von denen die Rahmenschenkel 71, 72, 73 mit ihren Innenecken 74 und 75 teilweise dargestellt sind. Der Rahmen 70 wird mit dem Rahmenschenkel 73 an dem seitlichen Anschlag 24 angelegt, wobei der Rahmenschenkel 71 und die Innenecken 74, 75 über den Tisch 5 hinwegragen. Die beiden Längsantriebe 50, 60 werden in Gang gesetzt, und die Sensoren der Bearbeitungseinheiten 3, 4 stellen den relativ sich annähernden Rahmenschenkel 72 sowie 71 fest, wonach die Bürsten 34, 35 und 36 zugestellt werden. Die Bürste 46 dagegen wird mit dem Liftschlitten 41 nach unten gefahren, um unter dem Rahmenschenkel 72 abzutauchen, und dann nach oben gefahren, um hinter der Innenecke 74 aufzutauchen. Nunmehr fahren die Längs- oder Querschlitten 42 und 44 mit Geschwindigkeiten V3, V4 bei fortdauernder Längsbewegung V1' in Richtung der Innenecke 74, wobei sich diese Bewegungen V1', V3, V4 überlagern, wie durch den Pfeil 76 angedeutet. Die Antriebe der Schlitten 42, 44 werden dabei unter Mithilfe von Annäherungssensoren über die Steuerung 6 angesteuert und geregelt. Zu dieser Zeit sind bereits die Bürsten 34, 35, 36 der Bearbeitungseinheit 3 zur Außenseite des Rahmenschenkels 71 hingefahren, wobei die Bürsten 35 und 36auf die Oberseite bzw. Unterseite des Rahmenschenkels 71 zur Einwirkung kommen. Die Bürstenkombination 34, 35, 36 wird weiter mit der konstanten Geschwindigkeit V1 entlang des Rahmenschenkels 71 geführt, um zu einer gleichmäßigen Einwirkung auf den Rahmenschenkel zu gelangen. Die Bürste 46 wird ausgehend von der Innenecke 74 mit der Geschwindigkeit V1' des Längsantriebs 60 mitgenommen, gleichzeitig wird der Schlitten 42 in seine Ausgangslage gefahren, so daß sich eine überlagerte Gesamtgeschwindigkeit V2 der Bürste 46 ergibt, die etwas höher ist als die Geschwindigkeit V1. Demgemäß kommt die Bürste 46 etwas früher in der Innenecke 75 an als die Bürstenkombination 34, 35, 36 an der Außenecke. Bei Erreichen der Innenecke 75 wird die Bürste 45 mittels der Schlitten 42, 44 aus dieser Innenecke mit Geschwindigkeiten V5, V6 bei fortdauernder Längsbewegung V1' herausgefahren, wobei sich diese Bewegungen V1', V5, V6 überlagern, wie durch den Pfeil 77 angedeutet, und taucht unter den Rahmenschenkel 73 ab, indem der Schlitten 41 nach unten gefahren wird. Der Längsschlitten 42 wird erneut in die Ausgangsstellung gefahren. Die Steuerungen erfolgen wiederum über das Gerät 6 unter Mithilfe von Annäherungssensoren, ähnlich wie bei der Annäherung in die Innenecke. Gleichzeitig wandert die Bürstenkombination 34, 35, 36 an der Außenecke 75 vorbei, so daß alle Bürsten etwa gleichzeitig außerhalb der Einwirkung auf den Rahmenschenkel 71 gelangen und sich von diesem so weit entfernen, daß der Rahmen 70 in eine neue Position zur Bearbeitung beispielsweise des Rahmenschenkels 73 von Hand positioniert werden kann.

Fahrwege ohne Bearbeitungsvorgänge können nach entsprechender Programmvorwahl im Eilgang durchfahren werden. Die Motore können zum Umschalten der Drehzahlen ausgelegt sein, um die Bearbeitung durch die Bürsten unterschiedlichen verlangten Oberflächenqualitäten anpassen zu können. Je nach dem zu bearbeitenden Werkstoff und dem Qualitätsanspruch an die Oberfläche lassen sich die verschiedensten Glättmaterialien einsetzen, wie Bürsten mit Schleifgewebe und Stützbürsten, Bürsten mit Silicium-Carbid-Besatz, Flatterbürsten mit Schleifgewebe und andere.


Anspruch[de]
  1. 1. Verfahren zum Glätten von Rahmenschenkeln, mit folgenden Schritten:
    1. a) der Rahmen (70) mit seinem zu bearbeitenden Rahmenschenkel (71) wird so eingespannt, daß der Rahmenschenkel von der Oberseite, der Unterseite, der Außenseite und der Innenseite bis in eine erste und zweite Innenecke (74, 75) frei zugänglich ist;
    2. b) eine erste Gruppe rotierender Bürsten (34, 35, 36) fährt mit einer ersten, gleichmäßigen Geschwindigkeit (V1) an der Außenseite sowie der Oberseite und Unterseite des Rahmenschenkels (71) entlang;
    3. c) eine zweite Gruppe rotierender Bürsten (45), die auch nur eine Bürste umfassen kann, fährt mit einer Suchbewegung in die erste Innenecke (74), wobei die Bewegung durch Abtastmittel gesteuert wird;
    4. d) nach Erreichen der ersten Innenecke (74) wird die zweite Bürstengruppe (45) entlang der Innenseite des Rahmenschenkels (71) mit zweiter Geschwindigkeit (V2) bis knapp vor Erreichen der zweiten Innenecke (75) gefahren, und dann mit Verzögerung in die Innenecke (75) hinein;
    5. e) die zweite Bürstengruppe (45) wird mit einer Suchbewegung aus der zweiten Innenecke (75) herausgefahren, die quer zur Längserstreckung des gerade bearbeiteten Rahmenschenkels (71) erfolgt und unter Zuhilfenahme von Abtastmitteln gesteuert und geregelt wird.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Suchbewegung in die erste Innenecke (74) hinein bzw. aus der zweiten Innenecke (75) heraus durch Überlagerung einer gleichförmigen Längsbewegung (V1') der zweiten rotierenden Bürste (46) mit einer entgegengesetzten Längsbewegung (V3; V5) und einer Querbewegung (V4; V6) erfolgt.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Suchbewegung in die erste Innenecke (74) hinein bzw. aus der zweiten Innenecke (75) heraus eine Tauchbewegung der zweiten rotierenden Bürste (46) unter einen sich quer erstreckenden Rahmenschenkel (72) vorangeht bzw. nachfolgt.
  4. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Geschwindigkeit (V2) etwas größer ist als die erste Geschwindigkeit (V1), wobei die zweite Geschwindigkeit (V2) darauf abgestimmt wird, daß die zweite Bürstengruppe (45) etwas vor oder gleichzeitig mit der ersten Bürstengruppe bei der zweiten Ecke ankommt;
  5. 5. Rahmenglättmaschine zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, mit folgenden Merkmalen:
    1. - ein Maschinengestell (20) zur ortsfesten Befestigung einer ersten Führungseinrichtung (1), einer zweiten Führungseinrichtung (2) und eines Werkstücktisches (5), der eine Spanneinrichtung (24, 25) für zu bearbeitende, rahmenartige Werkstücke (70) aufweist;
    2. - eine erste Bearbeitungseinheit (3), die auf einem ersten Hauptschlitten (30) untergebracht ist und Antriebsmittel (31, 32, 33) für eine erste Gruppe von Bürsten (34, 35, 36) umfaßt;
    3. - die erste Bearbeitungseinheit (3) steht mit einem ersten Längsantrieb (50) in Verbindung, um längs der ersten Führungseinrichtung (1) angetrieben zu werden;
    4. - eine zweite Bearbeitungseinheit (4), die auf einem zweiten Hauptschlitten (40) untergebracht ist, und einen Längsschlitten (42) sowie einen Querschlitten (44) aufweist, auf dem Antriebsmittel (45) für eine zweite Gruppe rotierender Bürsten untergebracht sind, wobei die zweite Gruppe auch nur eine Bürste (46) enthalten kann;
    5. - die zweite Bearbeitungseinheit (4) steht mit einem zweiten Längsantrieb (60) in Verbindung, um längs der zweiten Führungseinrichtung (2) angetrieben zu werden;
    6. - der erste und zweite Längsantrieb (50, 60) sowie die Antriebe für den Längsschlitten (42) und den Querschlitten (44) sind unabhängig voneinander betreibbar.
  6. 6. Rahmenglättmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Längsschlitten (42) und der Querschlitten (44) auf einem Liftschlitten (41) sitzen, der zum zweiten Hauptschlitten (40) auf und ab verfahrbar ist.
  7. 7. Rahmenglättmaschine nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsmittel (31, 32, 33) der ersten Bürstengruppe zwei waagrechte Drehachsen und eine senkrechte Drehachse umfassen, an denen die jeweiligen Bürsten (34, 35, 36) befestigbar sind.
  8. 8. Rahmenglättmaschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß den Antriebsmitteln (32, 33) der Bürsten mit waagrecht er Achse senkrecht laufende Zustellschlitten und den Antriebsmitteln (31) für die Bürste (34) mit senkrechter Achse ein Zustellschlitten für waagrechte Verschiebung zugeordnet sind.
  9. 9. Rahmenglättmaschine nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Gruppe rotierender Bürsten aus einer einzelnen Bürste (45) mit senkrechter Antriebsachse besteht.
  10. 10. Rahmenglättmaschine nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Längsantrieb (50) ein längs der ersten Führungseinrichtung (1) gespanntes Zahnband (54) mit Umlenkschleife (56) und einen ersten Längsantriebsmotor (51) mit Getriebe (52) und Zahnritzel (53) umfaßt, wobei der Längsantriebsmotor mit Getriebe und Ritzel im ersten Hauptschlitten (30) mitgeführt wird und die Umlenkschleife (56) über das Zahnritzel (53) geführt wird.
  11. 11. Rahmenglättmaschine nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Längsantrieb (60) ein längs der zweiten Führungseinrichtung (2) gespanntes Zahnband (64) mit Umlenkschleife (66) und einen zweiten Längsantriebsmotor (61) mit Getriebe (62) und Ritzel (63) umfaßt, wobei der Längsantriebsmotor mit Getriebe und Ritzel im zweiten Hauptschlitten (40) mitgeführt wird und die Umlenkschleife (66) über das Zahnritzel (63) geführt wird.






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