Vorrichtung zum Einfräsen von Oberflächenstrukturen in Holzbretter

Abstract

 Bei einer Vorrichtung zum Einfräsen von Oberflächen­strukturen in Holzbretter sind zwei hindereinander angeordnete Fräsköpfe (44, 46) vorgesehen, die in vertikaler Richtung sowie quer zur Vorschubrichtung der zu bearbeitenden Holzbretter zyklisch bewegbar sind, wodurch in die zu bearbeitenden Holzbretter diver­se Oberflächenstrukturen eingearbeitet werden können.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Einfräsen von Oberflächenstrukturen in Holzbretter.

[0002] Insbesondere aus dekorativen Gründen ist es oftmals erwünscht, die Oberflächen von Holzbrettern mit Struktu­ren zu versehen, die regelmäßig oder unregelmäßig sein können und der Oberfläche beispielsweise ein rustikales Aussehen geben. Solche Oberflächenstrukturen wurden bislang mit Hilfe eines Handhobels erzeugt, oder es wurde mit einer Fräse ein gleichmäßiges Muster in das Holzbrett eingefräst. Das Arbeiten mit einem Handhobel ist jedoch zeitaufwendig und teuer, das Arbeiten mit der bekannten Fräse hat insbesondere den Nachteil, daß hier nur gleichförmige, insbesondere in Vorschub­richtung des Holzbrettes durchgehend verlaufende Muster bzw. Konturen möglich sind.

[0003] Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Einfräsen von Oberflächenstrukturen in Holzbretter zu schaffen, die eine maschinelle Anfer­tigung einer Vielzahl unterschiedlicher, insbesondere auch unregelmäßiger Oberflächenstrukturen in Holzbret­tern ermöglicht und dennoch vergleichsweise einfach im Aufbau ist.

[0004] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß im wesentlichen durch mindestens zwei relativ zu der zu bearbeitenden Holzoberfläche periodisch bewegbare Fräsköpfe gelöst, an denen das zu bearbeitende Holzbrett vorbei transpor­tierbar ist. Die beiden Fräsköpfe können hierbei insbe­sondere in einer zu der zu behandelnden Holzoberfläche parallelen Ebene quer zur Transportrichtung der Bretter und/oder im wesentlichen senkrecht zur Ebene der zu behandelnden Holzoberfläche bewegbar sein.

[0005] Durch geeignete Steuerung der insbesondere periodisch, ggf. jedoch auch aperiodisch bewegbaren Fräsköpfe, kann eine Vielzahl von Oberflächenstrukturen erzeugt werden, wobei die maschinell vorgegebenen, entsprechend den Frästakten abgestuften Fräsbilder wesentlich schnel­ler, rationeller und exakter als beim manuellen Vorgang reproduziert werden können. Im Falle der vorliegenden Erfindung kann somit eine gleichmäßige oder aber auch eine ungleichmäßige Oberflächen-Frässtruktur erzeugt werden, je nachdem, welche Parameter in die Maschinen­steuerung eingegeben wurden. Die Taktzeit des Arbeits­vorganges ist regelbar, das heißt, der Zerspanungszyk­lus ist individuell einstellbar sowohl in horizontaler als auch in vertikaler Richtung sowie in Vorschubrich­tung.

[0006] Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann auch gleichzeitig die Funktion einer Oberfräse bzw. einer Formfräse über­nehmen, wobei in diesem Fall lediglich die Profilmesser der Fräsköpfe gewechselt werden müssen und die vertika­le und/oder horizontale Position der Fräsköpfe während des Vorschubs der Holzbretter fixiert wird. Hierdurch können Profilbretter und Profilleisten rationell, schnell und kostengünstig auf nur einer einzigen Maschi­ne, die auch in der Lage ist, zusätzlich unregelmäßige Oberflächenstrukturen einzufräsen, hergestellt werden.

[0007] Die Fräsköpfe könnten unabhängig voneinander bewegbar sein, wobei dies im Falle der erfindungsgemäßen Vorrich­tung nicht notwendig ist. Vorzugsweise ist daher vorge­sehen, daß die Fräsköpfe in Transportrichtung der Holz­bretter gesehen, im wesentlichen hintereinanderliegend angeordnet sind, gemeinsam bewegbar sind und Fräsmesser von in Transportrichtung gesehen jeweils unterschiedli­cher Profilierung aufweisen. Die Fräsmesser können insbesondere wellenförmig ausgebildet sein mit mehreren aufeinanderfolgenden Wellenscheiteln und Wellentälern, wobei die Fräsmesser von vorderem und hinterem Fräskopf quer zur Bewegungsrichtung der Holzbretter versetzt sind, so daß während eines bestimmten Fräszyklus zwei in Längsrichtung des Brettes und in Querrichtung des Brettes gegeneinander versetzte Strukturvertiefungen erzeugt werden. Die Länge einer jeden Strukturvertie­fung ergibt sich aus der Dauer eines jeden Arbeitstak­tes in Zusammenhang mit der Vorschubgeschwindigkeit des Holzbrettes, die Breite einer jeden Strukturvertie­fung ergibt sich aus der Profilierung der Fräsmesser in Zusammenhang mit dem Maß der vertikalen Bewegung der Fräsköpfe während eines Arbeitstaktes. Durch Bewe­gung der Fräsköpfe quer zur Vorschubrichtung der Holz­bretter ergeben sich zusätzliche Variationsmöglichkei­ten hinsichtlich der Oberflächenstruktur.

[0008] Die Bewegbarkeit der Fräsköpfe ist in bevorzugter Wei­terbildung der Erfindung dadurch realisiert, daß die Fräsköpfe auf einem Schlitten angeordnet sind, der auf einer höhenverstellbaren Führung querverschieblich gelagert ist. Mittels geeigneter Zylinder/Kolben-Ein­heiten kann die Bewegung des Schlittens in einer zur Vorschubrichtung der Holzbretter senkrechten Ebene über geeignete Steuereinrichtungen in beliebiger Rich­tung gesteuert werden.

[0009] Es versteht sich, daß die Erfindung auch eine solche Vorrichtung umfaßt, bei der die zu bearbeitende Brett­oberfläche stationär ist und die Fräsköpfe beispielswei­se mittels einer geeigneten Schlitten- oder Wagenanord­nung längs der zu behandelnden Brettoberfläche bewegt werden. Vorzugsweise ist jedoch die Fräsanordnung - mit Ausnahme der vorstehend erwähnten Bewegungsmöglich­keiten - stationär und die Vorrichtung umfaßt eine Brett-Auflageplatte mit einer Öffnung, durch die hin­durch die Fräsköpfe mit der zu bearbeitenden Oberfläche des hieran vorbei transportierten Holzbrettes in Ein­griff kommen.

[0010] Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfaßt die Vorrichtung einen verstellbaren Führungsanschlag für die Holzbretter, um die Transport­richtung der Holzbretter relativ zu den Fräsköpfen zu variieren. Durch einfaches Verstellen der Richtung des Führungsanschlags ergeben sich wiederum deutlich unterschiedliche Oberflächenstrukturen in der zu bear­beitenden Holzoberfläche.

[0011] Weitere vorteilhafte Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den übrigen Unteransprüchen in Zusammenhang mit der nachfolgenden Beschreibung, in der ein bevorzug­tes Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeich­nung näher beschrieben ist. In der Zeichnung zeigen in halbschematischer Darstellung:

Figur 1 eine Ansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung in Richtung der Vorschubgeschwindigkeit der hiermit zu behandelnden Holzbretter,

Figur 2 eine Seitenansicht der Vorrichtung gemäß Fi­gur 1,

Figur 3 eine Draufsicht auf die Vorrichtung gemäß Fi­gur 1,

Figur 4 einen Ausschnitt gemäß Figur 3,

Figur 5 einen vertikalen Schnitt durch den Anschlag gemäß Figur 3,

Figur 6 eine Draufsicht auf den Anschlag gemäß Figur 5,

Figur 7 a und b eine Vorderansicht bzw. eine Seitenan­sicht eines Messereinsatzes für die Fräsköpfe der erfin­dungsgemäßen Vorrichtung,

Figur 8 eine Vorderansicht auf die hintereinander an­geordneten Fräsköpfe einer erfindungsgemäßen Vorrich­tung,

Figur 9 eine Prinzipskizze einer mit der erfindungsge­mäßen Vorrichtung erzielbaren Oberflächenstruktur,

Figur 10 ein Beispiel einer mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung erzielbaren Oberflächenstruktur und

Figur 11 ein weiteres Beispiel einer mit der erfindungs­gemäßen Vorrichtung erzielbaren Oberflächenstruktur.

[0012] Die insgesamt mit der Bezugsziffer 2 bezeichnete, er­findungsgemäße Vorrichtung umfaßt ein Gerätegestell 4 mit einer oberen Auflageplatte 6 für die zu behandeln­den, nicht dargestellten Holzbretter und vertikalen Beinen 8, an denen eine untere, horizontale Trägerplat­te 10 befestigt ist. Die Trägerplatte 10 trägt 4 im Rechteck angeordnete Gewindespindeln 12, die in der Trägerplatte 10 drehbar, aber axial unverschieblich gelagert sind und mit einer oberhalb der Trägerplatte 10 angeordneten Grundplatte 14 derart gewindemäßig in Eingriff stehen, daß durch gemeinsames Drehen der Gewindespindeln 12 die horizontale Grundplatte 14 ange­hoben und abgesenkt werden kann.

[0013] Um die Gewindespindeln 12 gemeinsam zu drehen, ist an der Unterseite einer jeden Gewindespindel ein mit dieser drehfest verbundener Zahnkranz 16 vorgesehen, wobei die Zahnkränze 16 von einer gemeinsamen Kette 18 angetrieben werden, die ihrerseits über ein Ketten­rad 20 antreibbar ist. Das an der Unterseite der Träger­platte 10 angeordnete Kettenrad steht mit einem ober­halb der Auflageplatte 6 angeordneten Handrad 22 in Antriebsverbindung, über welches über eine nicht näher dargestellte Spindel das Kettenrad 20 antreibbar und somit die Grundplatte 14 höhenverstellbar ist. Das vorstehend beschriebene System dient zur genauen Höhen­positionierung der im folgenden beschriebenen, beweg­lichen Fräskopfanordnung.

[0014] Oberhalb der Grundplatte 14 ist eine insgesamt mit 24 bezeichnete Führung angeordnet, die gegenüber der Grundplatte 14 höhenverstellbar ist. Zu diesem Zweck sind zwischen Grundplatte 14 und Bodenplatte 26 der Führung 24 vertikale Hubzylinder bzw. Führungssäulen 28 angeordnet, wobei durch Betätigen der Hubzylinder 28 die Höhe der Führung 24 variierbar ist.

[0015] Die Führung 24 weist gegenüberliegende Seitenwände 30 auf, die zwei parallele, in einer horizontalen Ebene verlaufende Führungsschienen 32 tragen, die im allgemei­nen quer zur Transportrichtung der zu behandelnden Holzbretter verlaufen und die einen Schlitten 34 in Querrichtung verschieblich führen. Eine Zylinder-/Kol­benanordnung 36 ist zwischen der Führung 24 und dem Schlitten 34 wirksam, wobei der Zylinder 38 an einer der Seitenwände 30 der Führung 24 befestigt ist und der parallel zu den Führungsschienen 32 verlaufende Kolben 40 endseitig mit dem Schlitten 34 verbunden ist.

[0016] Auf einer horizontalen Tragplatte 42 des Schlittens 34 sind zwei Fräsköpfe 44, 46 sowie ein diese beiden Fräsköpfe in Rotation versetzender Antriebsmotor 48 befestigt. Die Fräsköpfe 44, 46 sind in allgemeiner Vorschubsrichtung A der Holzbretter gesehen hinterein­anderliegend angeordnet und liegen höher als der An­triebsmotor 48. Über Antriebsriemen 50 werden die bei­den Fräsköpfe 44, 46 gemeinsam vom Antriebsmotor 48 angetrieben.

[0017] Oberhalb der Fräsköpfe 44, 46 weist die Auflageplatte 6 des Gerätegestells 4 eine Öffnung 52 auf, durch die hindurch die Fräsköpfe 44, 46 in Eingriff mit dem auf der Auflageplatte 6 aufliegenden Holzbrett gebracht werden kann. Die Breite der Öffnung 52 ist derart bemes­sen, daß auch eine seitliche Bewegung der Fräsköpfe 44, 46 im Rahmen der durch die Führung 24 vorgegebenen Bewegungsfreiheit möglich ist.

[0018] Mittels einer insgesamt mit der Bezugsziffer 54 be­zeichneten Vorschubeinheit, werden die zu behandelnden Holzbretter mit der jeweils gewünschten Geschwindigkeit selbsttätig über die Auflageplatte 6 bzw. deren Öffnung 52 hinweg transportiert.

[0019] Eine insgesamt mit der Bezugsziffer 56 bezeichnete Anschlagseinheit definiert die jeweilige Bewegungsrich­tung des zu behandelnden Holzbrettes und ist zu diesem Zwecke in ihrer Richtung verstellbar. Die Anschlags­ einheit 56 umfaßt eine auf der Auflageplatte 6 auflie­gende Anschlagsleiste 58, die um eine vertikale Schwenk­achse 60 verschwenkbar ist. Die Anschlagsleiste 58 trägt ein sich in Richtung zur Schwenkachse 60 hin erstreckendes Hohlprofil 62, in welchem ein weiteres Rohrstück 64, das an einem Spannblock 66 befestigt ist, längsverschieblich geführt ist. Auf diese Weise kann der Abstand der Anschlagsleiste 58 von der Achse 60 variiert werden und der jeweils gewünschte Abstand kann mittels eines zwischen Hohlprofil 62 und Rohrstück 64 wirkenden Handknebels 68 arretiert werden. Die je­weils gewünschte Winkelstellung der Anschlagsleiste 58 relativ zur allgemeinen Vorschubrichtung A ist mit­tels einer am Spannblock 66 angreifenden Feststell­schraube 70 fixierbar.

[0020] Die jeweils gewünschte Oberflächenstruktur der Holzbret­ter ergibt sich durch geeignete Steuerung der die Ver­tikalposition der Fräsköpfe definierenden Hubzylinder 28 sowie der die Horizontal- bzw. Querposition der Fräsköpfe definierenden Zylinder/Kolben-Anordnung 36. Das zu bearbeitende Holzbrett wird über der Auflageplat­te 6 der Vorschubeinheit 54 zugeführt, während des kontinuierlichen Durchlaufes werden die Fräsköpfe 44, 46 horizontal und/oder vertikal entsprechend der vorge­gebenen Programmsteuerung bewegt. Bestimmt durch die horizontale Lage der Fräsköpfe und die Dauer des Fräs­taktes entstehen auf dem Holzbrett reproduzierbare Muster.

[0021] Für die Zylinder 28, 38 sind Endschalter vorgesehen, die die Endpositionen der Fräsköpfe definieren, zwi­schen denen diese in der jeweiligen Richtung zyklisch bewegt werden. Die Verfahrgeschwindigkeit in der ent­sprechenden Richtung wird im Falle einer pneumatischen oder hydraulischen Steuerung durch Drosseln oder Zeit­ventile geregelt. Durch Verstellen der an den Zylindern angebrachten Endschalter und/oder Verändern der Dros­sel- bzw. Zeitventile ergibt sich immer ein neues Fräs­bild. Anstelle der Pneumatikzylinder können beispiels­weise auch Schrittmotoren mit einer entsprechenden elektronischen Schaltung vorgesehen sein.

[0022] Die Messereinsätze der Fräsköpfe 44, 46 sind entspre­chend der gewünschten Form der Oberflächenstruktur ausgebildet. Ein Beispiel für die Ausbildung eines Messereinsatzes 72 ist in den Fig. 7a (Vorderansicht) und 7b (Seitenansicht) dargestellt. Die Schneidkante des Messereinsatzes 72 ist hierbei wellenförmig ausge­bildet mit mehreren Wellentälern 74 und Wellenscheiteln 76. Bei einer solchen Ausbildung der Messereinsätze 72 mit in Querrichtung sich wiederholenden Schneidstruk­turen wird bei einem einzigen Bearbeitungszyklus ein Satz von gleichartigen Vertiefungen erzeugt. Sind die Schneidprofile der Messereinsätze, wie in Fig. 8 darge­stellt, in bevorzugter Weise in Axialrichtung der Fräs­köpfe gegeneinander versetzt angeordnet, derart, daß in der Projektion die Wellenscheitel des einen Messer­einsatzes im Bereich der Wellentäler des anderen Messer­einsatzes angeordnet sind, so ergeben sich beim Fräsen gegeneinander in Querrichtung und in Längsrichtung versetzte Reihen von Vertiefungen, wie dies in Fig. 9 skizziert ist. Während eines einzigen Frästaktes werden die Vertiefungen a von dem einen Fräskopf und die Vertiefungen b vom anderen Fräskopf erzeugt. Im nächsten Frästakt werden vom einen Fräskopf die Ver­tiefungen a′ und vom anderen Fräskopf die Vertiefungen b′ erzeugt usw.

[0023] Fig. 10 zeigt lediglich beispielsweise eine mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung erzeugte Frässtruktur. Die Frässtruktur gemäß Fig. 11 mit schräg verlaufenden Kanten ergibt sich daraus, daß der Anschlag 58 (vgl. Fig. 3) gegenüber der allgemeinen Vorschubrichtung A schräg gestellt wurde, so daß die zu bearbeitenden Holzbretter insgesamt schräg über die Fräsköpfe geführt werden.

Bezugszeichenliste

[0024] 

2 Vorrichtung

4 Gerätegestell

6 Auflageplatte

8 Beine

10 Trägerplatte

12 Gewindespindeln

14 Grundplatte

16 Zahnkranz

18 Kette

20 Kettenrad

22 Handrad

24 Führung

26 Bodenplatte

28 Hubzylinder

30 Seitenwände

32 Führungsschiene

34 Schlitten

36 Zylinder/Kolben-Anordnung

38 Zylinder

40 Kolben

42 Tragplatte

44 Fräskopf

46 Fräskopf

48 Antriebsmotor

50 Antriebsriemen

52 Öffnung

54 Vorschubeinheit

56 Anschlagseinheit

58 Anschlagsleiste

60 Schwenkachse

62 Hohlprofil

64 Rohrstück

66 Spannblock

68 Handknebel

70 Feststellschraube

72 Messereinsatz

74 Wellentäler

76 Wellenscheitel

Ansprüche

1. Vorrichtung zum Einfräsen von Oberflächenstrukturen in Holzbretter, gekennzeichnet durch mindestens zwei relativ zu der zu bearbeitenden Holzoberfläche perio­disch bewegbare Fräsköpfe (44, 46), an denen das zu bearbeitende Holzbrett vorbeitransportierbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fräsköpfe (44, 46) in einer zu der zu behandeln­den Holzoberfläche parallelen Ebene quer zur Transport­richtung (A) der Bretter bewegbar sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­net, daß die Fräsköpfe (44, 46) im wesentlichen senk­recht zur Ebene der zu behandelnden Holzoberfläche bewegbar sind.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Fräsköpfe (44, 46) unabhängig voneinander bewegbar sind.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Fräsköpfe in Transport­richtung (A) gesehen im wesentlichen hintereinander­liegend angeordnet sind, gemeinsam bewegbar sind und Fräsmesser (72) von in Axialrichtung der Fräsköpfe unterschiedlicher Profilierung aufweisen.

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Fräsmesser (72) der Fräsköpfe (44, 46) in Axialrichtung der Fräsköpfe gegen­einander versetzte Schneidprofile aufweisen.

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Fräsmesser (72) der Fräsköpfe (44, 46) wellenförmig mit mehreren aufeinan­derfolgenden Wellenscheiteln (76) und Wellentälern (74) ausgebildet sind.

8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Fräsköpfe (44, 46) auf einem Schlitten (34) angeordnet sind, der auf einer höhenverstellbaren Führung (24) querverschieblich ge­lagert ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die höhenverstellbare Führung (24) auf einer Grund­platte (14) höhenverstellbar angeordnet ist, die ihrer­seits relativ zum Gerätegestell (4) höhenverstellbar ist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß Schlitten (34) und Führung (24) mittels Zylinder-Kolben-Einheiten (28, 38) bewegbar sind.

11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Brett-Auflage­platte (6) umfaßt mit einer Öffnung (52), durch die hindurch die Fräsköpfe (44, 46) mit der zu bearbeiten­den Oberfläche des hieran vorbeitransportierten Holz­brettes in Eingriff kommen.

12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Transporteinheit (54) zum Vorbeitransportieren der Holzbretter an den Fräsköpfen (44, 46) umfaßt.

13. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Steuerung zum automatischen Steuern des Bewegungsablaufes der Fräs­köpfe (44, 46) umfaßt.

14. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen verstellbaren Führungsanschlag (58) für die Holzbretter umfaßt, um die Transportrichtung der Holzbretter relativ zu den Fräsköpfen (44, 46) zu variieren.

15. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Fräsköpfe (44, 46) mittels eines gemeinsamen Antriebsmotors (48) antreib­bar sind.

Zeichnung