DE1503973C3 - Vertikalgatter mit von den horizontalen Stelzenfliehkräften entlasteten oberen Führungen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Vertikalgatter mit Antrieb des unten in Führungen am Gattergestell geführten Sägerahmens durch oben an ihm angreifende, gelenkig mit ihm verbundene Stelzen und mit kontinuierlichem Vorschub des zu sägenden Gutes bei Überhangeinstellung des Sägerahmens, wobei die Stelzen in geraden, gattergestellfesten Führungen geführt sind und der Sägerahmen mit Abstand von der Anlenkstelle der Führungsschuhe für die Stelzen an diese angelenkt ist.

Gatter mit Antrieb des unten in Führungen am Gattergestell geführten Sägerahmens durch oben an ihm angreifende, gelenkig mit ihm verbundene Stelzen und mit kontinuierlichem Vorschub des zu sägendes Gutes bei Überhangeinstellung des Sägerahmens haben den Vorteil, daß die Stelzen gegenüber der Kurbel lang sind und demzufolge die oberen Führungen durch die von den Stelzen übertragenen Zug- und Druckkräfte in horizontaler Richtung verhältnismäßig wenig belastet werden. Dies ist insofern wichtig, als eine zusätzliche hohe Belastung der Führungen, die ohnehin schon die hohen Schnittdruckkräfte aufzunehmen haben, die Grenze der maximal zulässigen Kurbeldrehzahl herabsetzt,
ίο Dem Vorteil der verhältnismäßig geringen Belastung der oberen Führungen durch die von den Stelzen übertragenen Zug- und Druckkräfte stand bei den vorstehenden Gattern bisher der Nachteil des durch große Stelzenlänge bedingten Stelzengewichtes gegenüber, das hohe horizontale Stelzenfliehkräfte verursacht, die nun ihrerseits wieder die oberen Führungen belasten und somit die maximal zulässige Drehzahl herabsetzen.

Aus den vorstehenden Gründen war es bisher nicht möglich, eine wesentliche Entlastung der Führungen zu erreichen, so daß sich die Kurbeldrehzahl über einen Zeitraum von Jahrzehnten an Maschinen von vergleichbarem Sägerahmenhub kaum steigern ließ. So arbeiten z.B. Vertikalgatter mit einem Hub von 600 mm Länge vor Jahrzehnten mit einer Kurbelwellendrehzahl von 280 UpM, während die Kurbelwellendrehzahl der entsprechenden heutigen Vertikalgatter etwa bei 310 UpM liegt. Die beträchtlich höhere Leistung, die die heutigen Gatter gegenüber den damaligen aufweisen, wurde fast ausschließlich nur durch eine Vergrößerung der Vorschubgeschwindigkeit erreicht, die damals etwa bei 10 mm pro Hub lag, während sie heute bis etwa 40 mm beträgt. Der heute mögliche große Vorschub ist in erster Linie auf eine erhebliche Verbesserung der Werkzeuge zurückzuführen. Die Sägeblätter werden heute mit 101 pro Blatt gespannt, während die Blattspannung fürher nur etwa 21 pro Blatt betragen durfte. Allerdings mußten deswegen die Sägerahmen der heutigen Maschinen zusammen mit den Stelzen und dem Schwungsatz gegenüber den früheren Maschinen erheblich massiver dimensioniert werden.

Betrachtet man nur die Leistung einer Maschine, dann ist eine Leistungssteigerung ebenso durch eine Vergrößerung der Vorschubgeschwindigkeit wie durch eine Erhöhung der Schnittgeschwindigkeit erzielbar. Es kommt aber nicht nur auf eine Leistungssteigerung, sondern auch auf die Qualität des Schnittes an, und da hat es sich gezeigt, daß die die höhere Leistung hervorbringende größere Vorschubgeschwindigkeit zu rauhen Schnittflächen führt, was einen erheblichen Nachteil darstellt, der einer Leistungssteigerung durch Erhöhung der Gatterdrehzahl nicht anhaftet. Somit ist einer Drehzahlsteigerung gegenüber einer Vergrößerung der Vorschubgeschwindigkeit der Vorrang zu geben.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, Mittel und Wege zu finden, die Führungen bei einem Gatter der vorstehend besprochenen Bauart von den Stelzenfliehkräften möglichst weitgehend zu entlasten und damit die Voraussetzung für eine erhebliche Drehzahlsteigerung zu schaffen.

Das vorstehende Ziel wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß der Sägerahmen oberhalb der Gelenke zwischen den Stelzen und deren Führungsschuhen an die über diese Gelenke hinaus verlängerten Stelzen angelenkt ist, wobei der Abstand der Rahmenzapfen von den Gelenken zwischen den Stel-

zen und deren Führungsschuhen sowie die Lage der Rahmenzapfen bezüglich des oberen Rahmenriegels so gewählt ist, daß die horizontalen Rahmenfliehkräfte den horizontalen Stelzenfliehkräften im Sinne einer weitestgehenden Aufhebung der horizontalen Belastung der oberen Führungen entgegenwirken.

Die erfindungsgemäße Maßnahme hat zur Folge, daß nunmehr neben der Stelze auch der Sägerahmen eine Schwingungskomponente in horizontaler Richtung hat und daß diese Schwingungskomponente der horizontalen Schwingungskomponente der Stelzen entgegenwirkt. Diese gegenläufigen Schwingungskomponenten führen zu einer gegenseitigen Aufhebung der Massenkräfte an den oberen Führungen und damit zu einer Entlastung der letzteren von den horizontalen Stelzenfliehkräften. Dadurch kann das Gatter bei gleichbleibender Leistung mit höherer Drehzahl und kleinerem Vorschub pro Hub betrieben werden, wobei der kleinere Vorschub pro Hub zudem noch eine Herabsetzung der Blattspannung und eine damit einhergehende Verkleinerung des Rahmen- und Stelzengewichtes u. dgl. mehr gestattet.

Die Maßnahme, oben an Stelle des Sägerahmens die Stelzen in geraden gattergestellfesten Führungen zu führen, ist bisher nur im Zusammenhang mit Vertikalgattern bekannt geworden, die mit einem diskontinuierlichen Vorschub des zu sägenden Gutes arbeiten. Sie wurde dort zu dem Zweck vorgesehen, eine dem diskontinuierlichen Vorschub besser angepaßte Schnittkurve der Sägeblattzähne zu erzielen. Der Sägerahmen wurde dort zu diesem Zweck im Gegensatz zu der Erfindung nicht oberhalb, sondern unterhalb der Gelenke zwischen den Stelzen und deren Führungsschuhen an die Stelzen angelenkt, so daß man dort zwar auch eine horizontale Schwingungskomponente des Sägerahmens erzielte, diese Schwingungskomponente aber zu der horizontalen Stelzenschwingungskomponente gleichphasig ist, womit genau das Gegenteil von dem erreicht wird, was die Erfindung anstrebt, nämlich eine Vergrößerung der Führungsbelastung, da dort zu den horizontalen Stelzenfliehkräften dann auch noch die horizontalen Rahmenfliehkräfte hinzukommen (deutsches Patent 335 439).

Zur Anpassung der horizontalen Rahmenfliehkräfte an die horizontalen Stelzenfliehkräfte zwecks weitestgehender Aufhebung der horizontalen Führungsbelastung können die Stelzen in weiterer Ausgestaltung der Erfindung außerhalb der neutralen Biegelinie des oberen Rahmenriegels an diesen angelenkt werden.

Es empfiehlt sich, bei erfindungsgemäßen Vertikalgattein, bei denen der Sägerahmen oben mittels rahmenfester Zapfen in in den Stelzen befindlichen Lagern gelagert ist, jede Stelze auf der Ausschnittseite mittels eines Dreikantführungsschuhes und auf der Einschnittseite mittels eines Flachführungsschuhes zu führen und die Lager in den Stelzen als Pendelrollenlager mit fest im oberen Stelzenkopf sitzendem Außenring auszuführen, die derart justiert sind, daß ihre auf der von dem Rahmen abgewendeten Seite freiliegenden Innenringe auf der dem Rahmen zugewendeten Seite an dem jeweiligen Rahmenzapfenbund anliegen, wenn der Sägerahmen vom Zug der Sägeblätter entlastet ist.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Prinzips der Kompensation der horizontalen Massenkräfte der Stelzen durch die horizontalen Massenkräfte des Rahmens,

F i g. 2 eine schematische Darstellung zur Erläuterung der sich beim erfindungsgemäßen Vertikalgatter ergebenden Schnittkurve der Sägezähne,

F i g. 3 die wesentlichen Teile einer beispielsweisen praktischen Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Gatters in Seitenansicht und

F i g, 4 das Gatter gemäß F i g. 3 in Ansicht von vorn.

In F i g. 1 bezeichnet K die umlaufende Kurbel, S die beiden in gattergestellfesten Rahmenführungen RF mittels Fühmngsschuhen FS geführten Stelzen, deren konzentriert angenommene Masse mit m₂ bezeichnet ist, und m_x die ebenfalls konzentriert gedachte Masse des oberhalb des Gelenkes G zwischen den Stelzen S und deren Führungsschuhen FS an die Stelzen angelenkten Sägerahmens ist.

Wenn die Kurbel K rotiert, führen die MaSSeUm₁ und m_% außer einer Schwingung in vertikaler Richtung auch eine Schwingung in horizontaler Richtung aus. Während die erstere für beide Massen gleichphasig ist, ist die letztere aber gegenphasig. Dies führt dazu, daß die von diesen Massen herrührenden Fliehkräfte einander entgegenwirken und sich, wenn sie im richtigen Abstand von dem Gelenk G zwischen Führungsschuh FS und Stelze S angreifen, gegenseitig in bezug auf die Führung aufheben. Der richtige Abstand läßt sich konstruktiv ohne weiteres z. B. dadurch realisieren, daß die Stelzen, falls nötig, oberhalb oder unterhalb der neutralen Biegelinie des oberen Rahmenriegels an diesen angelenkt werden.

Die erfindungsgemäße Maßnahme hat auch einen Einfluß auf die Ortskurve der Sägezähne, der, wie die folgenden Ausführungen zeigen werden, sogar sehr günstig ist.

Es läßt sich beweisen und ist auch leicht einzusehen, daß durch die erfindungsgemäße Stelzenführung und Anlenkung des Sägerahmens an die Stelzen jeder Sägezahn als Ortskurve eine Ellipse beschreibt, deren Amplitude um so größer ist, je näher sich der einzelne Sägezahn bei dem oberen Rahmenriegel befindet. In F i g. 2 ist dies schematisch dargestellt. Eine solche Ortskurve ist schnittechnisch völlig richtig.

Für die Abwärtsbewegung der Säge soll zur Erzielung optimaler Verhältnisse die Bedingung erfüllt sein, daß der Quotient aus Vorschubgeschwindigkeit und Schnittgeschwindigkeit eine Konstante ist. Infolge des Kurbelantriebes folgt nun bekanntlich die Schnittgeschwindigkeit einer Sinusfunktion. Demgemäß muß, damit das oben angegebene Gesetz erfüllt ist, die Summe aller wirkenden Vorschübe über den Schnittablauf hinweg ebenfalls eine Sinusfunktion ergeben.

Der durch die Vorschubeinrichtung bewirkte Holzvorschub ist in Abhängigkeit vom Kurbelwinkel eine lineare Funktion, der durch den Überhang wirkende Vorschub eine Sinusfunktion.

Zu den vorstehenden Vorschubkräften kommt bei den üblichen Vertikalgattern noch eine durch den Walzenantrieb bedingte Vorschubgröße hinzu, denn der Walzenantrieb darf im Gegensatz zu der bisher üblichen Vorstellung nicht als starr angesehen werden. Er ist vielmehr in Wirklichkeit mit einer gewissen Federung behaftet, und diese Federung bewirkt, daß das Schnittgut beim Einsatz des Schnittvorganges zunächst etwas zurückgedrückt wird, bevor die

Sägeblätter einen solchen Gegendruck erhalten, daß sie anfangen können zu schneiden. Am Schluß des Schnittvorganges hat die vorstehende Federung des Walzenantriebes die umgekehrte Wirkung, indem sie dazu führt, daß das Schnittgut noch etwas vorfedert, wenn sich die Sägezähne vom Schnittboden abheben wollen, und so den Zähnen zunächst noch etwas folgt.

Der vorstehenden Federung des Walzenantriebes, die bisher unberücksichtigt geblieben ist, trägt bei dem erfindungsgemäßen Vertikalgatter die horizontale Schwingung des oberen Rahmenriegels Rechnung. Eine Betrachtung der F i g. 2 zeigt, daß infolge dieser Schwingung die Sägezähne dem wegen der Federung des Walzenantriebes zurückgehenden Stamm beim Beginn des Schnittvorganges sofort rasch folgen, der für den Schnitt nötige Gegendruck sich also trotz des anfänglichen Zurückfederns des Stammes in kürzester Zeit aufbaut. Am Schluß des Schnittvorganges schaffen die unter dem Einfluß der horizontalen Rahmenriegelschwingung bereits vor Erreichen des unteren Totpunktes rasch zurücktretenden Sägezähne andererseits in kürzester Zeit Platz für das ihnen unter dem Einfluß des vorfedernden Walzenantriebes folgende Sägegut, so daß sich die Sägezähne trotzdem schnell von dem Schnittboden abheben und von dem Schnittgut freikommen.

Es ist nun leicht erkennbar, daß die Amplitude beim Anschneiden kleiner sein soll als beim Ausschneiden. In einer bestimmten Schnittebene im Holz schneidet jedoch ein Zahn des Sägeblattes an, der um die Hublänge tiefer liegt als der Zahn, der den Schnittvorgang beendet. Die Schwingweite des unteren Zahnes ist jedoch kleiner als die Schwingweite des oberen Zahnes. Dadurch hat der Zusatzvorschub durch das Schwingen des Rahmens in einer beliebigen Holzebene die Form einer Blase, die um den oberen Totpunkt dünn und um den unteren Totpunkt dick ist. Die größte Dicke dieser Schwingfunktion liegt in der unteren Hälfte des Kurbeltriebes. Dadurch gilt: Holzvorschub plus Vorschub durch den Überhang des Rahmens plus Vorschub durch die Schwingung des Rahmens (Blase) plus oder minus des Vorschubes durch die Antriebsfederung der Walzen ergibt nun während des Abwärtshubes des Gatters eine recht genaue Sinusfunktion.

Die Erfindung führt also auch in schnittechnischer Hinsicht zu einem sehr günstigen Ergebnis. Zur Erfüllung der oben angegebenen Schnittbedingung für optimale Verhältnisse braucht nur die Starrheit (Federungssteife) des Walzenantriebes an die übrigen Betriebsbedingungen angepaßt zu werden. Eine solche Anpassung ist ohne weiteres durch eine passende Auswahl des Kettenantriebes für die Walzen erzielbar.

Die Ortskurve des oberen Rahmenriegels ist bei dem erfindungsgemäßen Gatter über den gesamten Schnittbereich hinweg konstant. Dies ist für die Vorschubsteuerung kein Nachteil. Bei voller Ausnutzung der installierten Leistung bestimmt die Schnittfläche pro Hub den Vorschub. Die Vorschubkraft ist jedoch zu der Schnittleistung annähernd proportional und somit auch annähernd proportional zu der Federungskonstanten des Antriebes. Dies bedeutet, daß die Schwingweite der Sägezähne bei dem erfindungsgemäßen Vertikalgitter durch die Antriebsfederung ausgeglichen wird.

Bei der in Fig. 3 in Seitenansicht mit teilweise weggebrochenen Teilen und in F i g. 4 in Ansicht von vorn, ebenfalls mit zum Teil weggebrochenen Teilen, dargestellten praktischen Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Gatters bezeichnen:

1 das Podest

2 den Gatterständer mit den Ständerfesseln 2 a

3 den Schwung

4 die Stelzen mit oberem und unterem Stelzenkopf 4 α bzw. 4 b

5 den Sägerahmen mit oberem und unterem Rahmenriegel 5 α bzw. 5 b

6 die untere Rahmenführung

7 die Führungsplatte

8 den Führungsplattenzapfen

9 den Verstell-Exzenter für den Überhang

10 den Verstell-Zylinder für den Überhang

11 den Führungsschuhträger bei der unteren Rahmenführung

12 den unteren Rahmenzapfen

13 die obere Rahmenführung mit der Flachführung 13 α auf der Einschnittseite und der Dreikantführung 13 b auf der Ausschnittseite

14 die Führungsschuhe bei der oberen Rahmenführung

15 den Führungsschuhträger, der unterhalb des Stelzenkopfes 4 α gelenkig mit der Stelze 4 verbunden ist

16 den Gelenkbolzen

17 den oberen Rahmenzapfen

18 das Schnittgut

19 den Antrieb für die unteren Walzen mit der Antriebskette 19 a

20 die oberen Walzen mit Walzenführung 20 α und Walzenhubzylinder 20 b

21 die Stelzenkopfdeckel

22 die Pendelrollenlager.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Vertikalgatter mit Antrieb des unten in Führungen am Gattergestell geführten Sägerahmens durch oben an ihm angreifende, gelenkig mit ihm verbundene Stelzen und mit kontinuierlichem Vorschub des zu sägenden Gutes bei Überhangeinstellung des Sägerahmens, wobei die Stelzen in geraden, gattergestellfesten Führungen geführt sind und der Sägerahmen mit Abstand von der Anlenkstelle der Führungsschuhe für die Stelzen an diese angelenkt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Sägerahmen (5) oberhalb der Gelenke (G; 16) zwischen den Stelzen (S; 4) und deren Führungsschuhen (FS; 14) an die über diese Gelenke (G; 16) hinaus verlängerten Stelzen (S; 4) angelenkt ist, wobei der Abstand zwischen den Rahmenzapfen (17) und den Gelenken (G; 16) zwischen den Stelzen (S; 4) und deren Führungsschuhen (FS; 14) sowie die Lage der Rahmenzapfen (17) bezüglich des oberen Rahmenriegels (5 a) so gewählt ist, daß die horizontalen Rahmenfliehkräfte den horizontalen Stelzenfliehkräften im Sinne einer weitestgehenden Aufhebung der horizontalen Belastung der oberen Führungen (RF; 13) entgegenwirken.

2. Vertikalgatter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die oberen Rahmenzapfen (17) außerhalb der neutralen Biegelinie des oberen Rahmenriegels (5 a) an diesem angeordnet sind.

3. Vertikalgatter nach Anspruch 1 oder 2, bei dem der Sägerahmen oben mittels rahmenfester Zapfen in in den Stelzen befindlichen Lagern gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, daß jede Stelze (4) auf der Ausschnittseite mittels eines Dreikantführungsschuhes (13 b) und auf der Einschnittseite mittels eines Flachführungsschuhes (13 a) geführt ist und die Lager in den Stelzen (4) Pendelrollenlager (22) mit fest im oberen Stelzenkopf (4 a) sitzendem Außenring sind, die derart justiert sind, daß ihre auf der vom Rahmen (5) abgewendeten Seite freiliegenden Innenringe auf der dem Rahmen (5) zugekehrten Seite an dem jeweiligen Bund des Rahmenzapfens (17) anliegen, wenn der Sägerahmen (5) vom Zug der Sägeblätter entlastet ist.