DE20206243U1

DE20206243U1 - Bohr- und Schneidvorrichtung für keramische oder glasartige Werkstoffe

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Description

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Bohr- und Schneidvorrichtung für keramische oder glasartige Werkstoffe

Die Neuerung betrifft eine Bohr- und Schneidvorrichi ung für keramische oder glasartige Werkstoffe gemäß dem Obe -begriff des Anspruchs 1.

Vorrichtungen zum Bohren bzw. Schneiden von Fliesen nd dergleichen sind in unterschiedlichen Ausführungsformen gekannt. Nach der DE 198 09 358 Al ist beispielsweise eine tis :hsägenartige Vorrichtung bekannt, bei der mit einer Schneidscheibe (ähnlich einer sogenannten Flex) Ausschnitte in eine Fliese einbringbar sind. Ferner werden auch sogenannte Bohrkronen mit Diamantbestückung benutzt, die eine feste Größe aufweisen und dementsprechend üblicherweise als Bohrkronensatz mit unterschiedlichen Durchmessern zur Verfügung stehen müssen.

Beim Bohren, Schneiden oder Fräsen von handelsüblichen keramischen Fliesen haben sich diese vorgenannten Werkzeuge bewährt. Problematisch ist allerdings nach wie vor das Bohren bzw. Schneiden von sogenanntem Feinsteinzug oder Glas, welche eine erhebli:h höhere Härte aufweisen, was man entweder durch den Einsatz von entsprechend aufwendigen Wasserstrahlschneidemaschinen oder durch entsprechend höhere Drehzahlen der Bohrwerkzeuge auszugleichen versucht.

Da abei hohe Drehzahlen stets besonders leichtgängige Lager für die Drehachse bedingen, die zudem beim Fliesenlegen grösseren Nengen an Staub und Schmutz ausgesetzt sind, liegt der Neuerunj die Aufgabe zugrunde, eine Bohr- bzw. Schneidvorrichtung zu schaffen, die bei vergleichsweise niedriger Rotations-

geschwindigkeit und damit robustem Aufbau der Dreha jhsenlagerung dennoch als Bearbeitungswerkzeug insbesondere f Lr Feinsteinzug und Glas geeignet ist.

Diese Aufgabe wird mit einer Bohr- und Schneidvorrich ung der eingangs genannten Art durch die im Kennzeichen des P. ispruchs 1 aufgeführten Merkmale gelöst.

Der Neuerung liegt mithin die Idee zugrunde, die Re Lativgeschwindigkeit zwischen dem Bohrwerkzeug und dem zu bec .rbeitenden Werkstoff bei üblicher Rotationsgeschwindigked durch Überlagerung mit einer Axialbewegung zu erhöhen, d. h. die Schneidmittel am Bohrer bewegen sich nicht nur in e ner rotierenden, sondern auch rechtwinklig dazu in einer ;ranslativen Bewegung am Werkstoff vorbei, was je nach Verhä] nis der zueinander gewählten Geschwindigkeiten zu einer deutli :hen Erhöhung der Schnittgeschwindigkeit führt, beispielsweis &igr; zu einer Erhöhung um den Faktor Wurzel zwei, falls gle ehe Geschwindigkeiten (Rotation, Translation) gewählt werden.

Konstruktiv ist vorgesehen, dass der Bohrer an einer d ie gleiche Rotationsachse aufweisenden, axialverschiebliche &igr; Welle angeordnet ist, die einerseits zur Realisierung der oszillierenden Axialbewegung mit einem Hubantrieb wirkverbu den und die andererseits verdrehtest von einem mit dem Rotacionsantrieb verbundenen Antriebselement umschlossen ist.

Nach einer ersten Alternative ist dabei vorgesehen, 'lass das Antriebselement zur Welle axialverschieblich, aber al ; kraftschlüssig mit dem Rotationsantrieb in Verbindung ; cehendes Zahnrad ausgebildet ist. Während sich also die Well.i, angetrieben durch einen geeigneten Axialhubantrieb, nach )ben und

• ·

unten bewegt, ist das Antriebselement beispielsweise ortsfest am Rahmen eines geeigneten Arbeitstisches befestigt.

Bei einer anderen Alternative, die weiter unten noch genauer erläutert wird, ist vorgesehen, dass das Antriebselement als Turbinenlaufrad und der Rotationsantrieb als Fluidpumpe zur Beaufschlagung des Turbinenlaufrads mit einem Antriebstluid ausgebildet sind (ähnlich einer sogenannten Peltonturbine), wobei aber das Turbinenlaufrad mindestens eine Axialerstreckung aufweist, die der maximalen Axialbewegung des Bohrers entspricht. In diesem Fall ist also das Turbinenlaufrad so konzipiert, dass der Düsenstrahl unabhängig von der jeweils aktuellen Axialposition des Bohrers stets einen Teil von den in Axialrichtung entsprechend weit erstreckten Turbinenschaufeln trifft.

Bei einer dritten Alternative ist das Antriebselement als fest mit der Welle verbundener Zahnkranz ausgebildet, der axialverschieblich mit einem Schneckenrad des Rotationsantriebs in Wirkverbindung steht, d. h. während des Axialhubs bewegen sich die in Axialrichtung entsprechend weit erstreckten Zähne des Zahnkranzes senkrecht zur Drehachse des Schneckenrades.

Zur Realisierung des Axialhubs ist nach einer ersten Alternative vorgesehen, dass die Welle an ihrem dem Bohrer abgewandten Ende eine Lagerflache aufweist, die mit einem den Axialhubantrieb bildenden Nockenantrieb wirkverbunden ist. Vorzugsweise weist dabei die Welle einen Wellenbund auf, an dem eine die Welle umschließende, sich an einem Widerlager abstützende Feder unter Zwischenschaltung eines Nadellagers aufgelagert ist.

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Gemäß eine weiteren Ausführungsform ist schließlich vorteilhaft vorgesehen, dass der Axialhubantrieb aus einer d .e Welle umschliessenden Kulissenführung gebildet ist, in &aacgr; .e mindestens ein Zylinderrollenlager eingreift und so aufg und einer bezüglich der Rotationsachse schräg verlaufenden Kurvenführung die oszillierende Axialbewegung der Welle bewii ct.

Andere vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.

Die neuartige Bohr- und Schneidvorrichtung sowie ihre vorteilhaften Weiterbildungen werden nachfolgend anhand der zeichnerischen Darstellung von verschiedenen Ausführungsbe[spielen genauer erläutert.

Es zeigt schematisch in Seitenansicht und teilweise c aschnitten

die neuartige Bohr- und Schneidvorricht mg mit Schnecken- und Nockenantrieb;

einen Teil des Rotationsantriebs mit Zahnrad und Zahnriemen;

einen Rotationsantrieb in Form einer Tür >ine mit axialverschieblicher Welle,·

eine bevorzugte Ausführung des Nockenantrie os und

einen Axialhubantrieb in Form einer Kulisi enlagerführung.

In Fig. 1 ist eine bevorzugte Ausführungsform der neuartigen Bohr- und Schneidvorrichtung für keramische oder g]asartige Werkstoffe wie Fliesen, Feinsteinzug oder Glas dargestellt. Diese besteht aus einem eine Öffnung 5 an einem Arbeitstisch 6 durchgreifenden und mit Schneidmitteln versehenen Bohrer 1

(Fräser, Diamantstift) , der mit einem Rotationsantrieb 2 wirkverbunden und während des Bohrvorganges bezüglich sein, r Rotationsachse 3 stumpfwinklig, vorzugsweise rechtwinkl g, zum Werkstoff und zur Ebene des Arbeitstisches 6 angeordner, ist. Der Bohrer 1 weist am zweckmäßigsten einen Durchmes.' er zwischen 2 und 15mm, vorzugsweise 3 bis 5 mm auf und st insbesondere bei Glas- und Feinsteinzugzuschnitten mit L ,.amanten als Schneidmittel besetzt. Wahlweise kommt auch in Betracht, den Bohrer aus Hartmetall auszubilden. Wie schematise l dargestellt, ist die Vorrichtung vorzugsweise mit einer Sta ibabsaugung 7 versehen, die beispielsweise unterhalb der Pl. tte des Arbeitstisches 6 angeordnet ist.

Wesentlich ist nun, dass an der Bohr- und Schneidvoi richtung ergänzend zum Rotationsantrieb 2 Mittel 4 vorgesehen &egr; .nd, die eine oszillierende Axialbewegung des Bohrers 1 bewi ken, um die eingangs erwähnte Erhöhung der Relativgeschwindigk iit zwischen Schneidmittel und Werkstoff zu realisieren.

In Fig. 1 bestehen diese Mittel 4 darin, dass der Bohrer l an einer die gleiche Rotationsachse 3 aufweisenden, axialverschieblichen Welle 8 angeordnet ist, die einerseits zur Realisierung der oszillierenden Bewegung mit einem Axialhubantrieb 9 wirkverbunden und die andererseits verdrehfest von einem mit dem Rotationsantrieb 2 verbundenen Antriebselement 10 umschlossen ist.

Dabei ist das Antriebselement 10 als fest mit der Welle 8 verbundener Zahnkranz 19 mit in Axialrichtung verlaufenden Zahnkämmen ausgebildet, wobei dieser Zahnkranz 19 axialverschieblich mit einem Schneckenrad 21 des Rotationsantriebs 2 (hier ein einfacher Elektromotor) in Wirkverbindung steht. Die Welle

···	··· ·
I ·	• · ·
• · • · ·	• ····

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8 ist von den vier schematisch dargestellten Lager . 7 (beispielsweise Gleitlager) geführt.

Ferner ist vorgesehen, dass die Welle 8 an ihrem dem sohrer 1 abgewandten Ende eine Lagerfläche 15 aufweist, die m t einem den Axialhubantrieb 9 bildenden Nockenantrieb 16 wirk\ irbunden ist. Auch der Nockenantrieb 16 wird dabei vorzugsweise und der Einfachheit halber mit einem Elektromotor betrieben, w is zudem den Vorteil hat, dass Rotation und Axialhub separat voneinander einschalt- und und in ihrer Drehzahl einstellbar iind.

Um die Vorrichtung möglichst universell zum Fliesentchneiden verwenden zu können, ist vorzugsweise vorgesehen, dass der Arbeitstisch 6 und der Bohrer 1 relativ zueinander veistellbar sind, und zwar so, dass der Bohrer 1 in einer ersten Position arbeitstischseitig unzugänglich ist, d. h. im ersten \rbeitsschritt wird die Fliese auf die Arbeitsplatte aufgelegt und dann der Bohrer 1 von unten durch die Öffnung 5 in di>3 Fliese eingebracht. Um dabei keine unnötigen Vibrationen hei vorzurufen, ist vorgesehen, den Axialhubantrieb zunächst abge schaltet zu lassen. Erst wenn der Bohrer 1 die Fliese oder dat Glasmaterial vollständig durchdrungen hat, wird zum Einbri Lgen der Schnittlinie bzw. zum Ausfräsen beispielsweise eine ovalen Ausnehmung der Hubantrieb hinzugeschaltet.

Um beim Auflegen der Fliese auf den Arbeitstisch 6 &igr; öglichst genau den Punkt zu treffen, an dem der Bohrer 1 bed &eegr; Bohren von unten durch die Fliese stößt, ist ferner vorteill *ft vorgesehen, dass auf der dem Rotationsantrieb 2 gegenübi rliegenden Seite des Arbeitstisches 6 ein Laser 22 angeord iet ist, der auf die Öffnung 5 gerichtet ist und so auf der Fl a;;e eine Lichtpunkt erzeugt, der dem Durchstoßpunkt des Bohrei &igr; 1 entspricht.

• &diams; · ■

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In Fig. 2 ist ein alternativer Rotationsantrieb dargc stellt, bei dem das Antriebselement 10 zur Welle 8 axialversch. eblich, aber als kraftschlüssig mit dem Rotationsantrieb 2 in Verbindung stehendes Zahnrad 11 ausgebildet ist. Dieses Zah irad 11 steht entweder beispielsweise über einen Zahnriemen 28 mit einem Elektromotor (nicht dargestellt) in Wirkverbindu ig, genauso gut könnte aber auch ein direkt eingreifender, weitere Zahnkranz eines Elektroantriebs vorgesehen sein. Entscheidend ist, dass die Welle 8, die beispielsweise über eine Schlitzführung und entsprechende Querzapfen verdrehfest mit dem Zahnkranz 11 in Verbindung steht, zu diesem axialversc Lieblich ausgebildet ist.

Fig. 3 zeigt eine weitere Möglichkeit, den Drehantrieb auszubilden. Das Antriebselement 10 ist dabei als Turbine ilaufrad 12 und der Rotationsantrieb 2 als Fluidpumpe 13 zui Beaufschlagung des Turbinenlaufrads 12 mit einem Antriebs luid 14 ausgebildet, wobei das Turbinenlaufrad 12 mindeste is eine Axialerstreckung aufweist, die der maximalen Axialbewequng des Bohrers l entspricht. Im Prinzip entspricht diese Anti Lebsart, wie erwähnt, einer sogenannten Peltonturbine, wobei di ; Schaufeln aber entsprechend breit ausgebildet sind, um der Axialverschiebung der Welle 8 Rechnung tragen zu können.

In Fig. 4 ist eine bevorzugte Ausführungsform des Nockenantriebs 16 gemäß Fig. 1 dargestellt. Dabei weist die Welle 8 einen Wellenbund 23 auf, an dem eine die Welle 8 unschliessende, sich an einem Widerlager 24 abstützende Feder IS unter Zwischenschaltung eines Nadellagers 17 aufgelagert st. Das Nadellager 17 gewährleistet dabei, dass die Welle 8 c ^genüber der Feder 2 6 frei drehbar ist.

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Schließlich ist in Fig. 5 eine weitere Möglichkeit zur Realisierung des Axialhubs dargestellt, bei der die Welle 8 von einer Kulissenführung 18 umschlossen ist. In diese K ilissenführung greift bzw. greifen mindestens ein, vorzugsweise zwei oder mehrere Zylinderrollenlager 25 ein, so dass aufgrund der bezüglich der Rotationsachse 3 schräg verlaufenden Ku rvenführung 20 die oszillierende Axialbewegung der Welle 8 bewirkt wird.

Bezugszeichenliste

1	Bohrer
2	Rotationsantrieb
3	Rotationsachse
4	Mittel
LD	Öffnung
6	Arbeitstisch
7	S t aub ab s augung
8	Welle
9	Axialhubantrieb
10	Antriebselement
11	Zahnrad
12	Turbinenlaufrad
13	Fluddpumpe
14	Antriebsfluid
15	Lagerfläche
16	Nockenantrieb
17	Nadellager
18	Kulissenführung
19	Zahnkranz
20	Kurvenführung
21	Schneckenrad
22	Laser
23	Wellenbund
24	Widerlager
25	Zylinderrollenlager
26	Feder
27	Lager
28	Zahnriemen

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Claims

1. Bohr- und Schneidvorrichtung für keramische oder glasartige Werkstoffe wie Fliesen, Feinsteinzug oder Glas, umfassend einen eine Öffnung (5) an eines Arbeitstisches (6) durchgreifenden und mit Schneidmitteln versehenen Bohrer (1), der mit einem Rotationsantrieb (2) wirkverbunden und während des Bohrvorganges bezüglich seiner Rotationsachse (3) stumpfwinklig zum Werkstoff und zur Ebene des Arbeitstisches (6) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass an der Bohr- und Schneidvorrichtung ergänzend zum Rotationsantrieb (2) Mittel (4) vorgesehen sind, die eine oszillierende Axialbewegung des Bohrers (1) bewirken.

2. Bohr- und Schneidvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Bohrer (1) einen Durchmesser zwischen 2 und 15 mm, vorzugsweise 3 bis 5 mm aufweist.

3. Bohr- und Schneidvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Bohrer (1) wahlweise mit Diamanten als Schneidmittel besetzt ist oder aus Hertmetall besteht.

4. Bohr- und Schneidvorrichtung nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Bohrer (1) während des Bohrvorganges wahlweise zum Werkstoff und/oder zur Arbeitsplatte (6) senkrecht ausgerichtet ist.

5. Bohr- und Schneidvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung mit einer Staubabsaugung (7) versehen ist.

6. Bohr- und Schneidvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass auf der dem Rotationsantrieb (2) gegenüberliegenden Seite des Arbeitstisches (6) ein Laser (22) angeordnet ist, der auf die Öffnung (5) gerichtet ist.

7. Bohr- und Schneidvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Arbeitstisch (6) und der Bohrer (1) relativ zueinander verstellbar sind, und zwar so, dass der Bohrer (1) in einer Position arbeitstischseitig unzugänglich ist.

8. Bohr- und Schneidvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die die Axialbewegung des Bohrers (1) bewirkenden Mittel (4) derart ausgebildet sind, dass der Bohrer (1) an einer die gleiche Rotationsachse (3) aufweisenden, axialverschieblichen Welle (8) angeordnet ist, die einerseits zur Realisierung der oszillierenden Bewegung mit einen Axialhubantrieb (9) wirkverbunden und die andererseits verdrehfest von einem mit dem Rotationsantriab (2) verbundenen Antriebselement (10) umschlossen ist.

9. Bohr- und Schneidvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebselement (10) zur Welle (8) axialverschieblich, aber als kraftschlüssig mit dem Rotationsantrieb (2) in Verbindung stehendes Zahnrad (11) ausgebildet ist.

10. Bohr- und Schneidvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebselement (10) als Turbinenlaufrad (12) und der Rotationsantrieb (2) als Fluidpumpe (13) zur Beaufschlagung des Turbinenlaufrads (12) mit einem Antriebsfluid (14) ausgebildet sind, wobei das Turbinenlaufrad (12) mindestens eine Axialerstreckung aufweist, die der maximalen Axialbewegung des Bohrers (1) entspricht.

11. Bohr- und Schneidvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebselement (10) als fest mit der Welle (8) verbundener Zahnkranz (19) ausgebildet ist, der axialverschieblich mit einem Schneckenrad (21) des Rotationsantriebs (2) in Wirkverbindung steht.

12. Bohr- und Schneidvorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle (8) an ihrem dem Bohrer (1) abgewandten Ende eine Lagerfläche (15) aufweist, die mit einem den Axialhubantrieb (9) bildenden Nockenantrieb (16) wirkverbunden ist.

13. Bohr- und Schneidvorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle (8) einen Wellenbund (23) aufweist, an dem eine die Welle (8) umschließende, sich an einem Widerlager (24) abstützende Feder (26) unter Zwischenschaltung eines Nadellagers (17) aufgelagert ist.

14. Bohr- und Schneidvorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Axialhubantrieb (9) aus einer die Welle (8) umschliessenden Kulissenführung (18) gebildet ist, in die mindestens ein Zylinderrollenlager (25) eingreift und so aufgrund einer bezüglich der Rotationsachse (3) schräg verlaufenden Kurvenführung (20) die oszillierende Axialbewegung der Welle (8) bewirkt.