DE19911531C1 - Einrichtung zum maschinellen Herstellen von Nut- und Federverbindungen - Google Patents

Abstract

Zum Herstellen von schwalbenschwanzförmigen Nut- und Federverbindungen an Werkstücken aus Massivholz wird eine Einrichtung vorgeschlagen, bei der auf einer Arbeitsfläche zwei konisch zueinander verlaufende parallele Längsschienen vorgesehen sind, ein Schlitten auf den beiden Längsschienen in Längsrichtung verfahrbar bzw. verschiebbar angeordnet ist, der Schlitten aus zwei zueinander beweglichen Schlittenteilen mit einer gemeinsamen, die beiden Schlittenteile miteinander verbindenden Trägerplatte besteht. Die Trägerplatte nimmt ein Fräsaggregat auf, das vom Schlitten über das auf dem Werktisch festgelegte Werkstück bewegt wird und bei einer Bewegung in der einen Richtung eine konische Seite der Nut und bei der Bewegung in der entgegengesetzten Richtung die andere konische Seite der Nut fräst. Dabei wird jeweils das Schlittenteil auf der Seite geklemmt, an der die Nut gefräst wird, während das andere Schlittenteil in Querrichtung entsprechend der Konizität der Führungsschienen eine Ausgleichbewegung ausführen kann.

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum maschinellen Herstellen von Nut- und Federverbindungen, insbesondere von schwalbenschwanzförmigen Nut- und Federverbindungen, an Werkstücken, vorzugsweise aus Massivholz.

Konische Nut- und Federverbindungen, insbesondere in Schwalbenschwanzform, sind eine besonders einfache und intensive Verbindung von Werkstücken aus Massivholz, da durch das Ineinanderfügen der konischen Nut- und Federelemente eine besonders feste und dauerhafte Verbindung entsteht, die ein Verleimen überflässig macht und deshalb ggf. wieder gelöst werden kann.

Aus der US-PS 976 192 ist eine Einrichtung zum Herstellen von schwalbenschwanz­ förmigen Nut- und Federverbindungen an Massivholz-Werkstücken bekannt, bei der die Nut- bzw. Federflanken sich jeweils in Längsrichtung paarweise konisch verjüngen. Das mit diesem Vorschlag zu lösende Problem wird darin gesehen, an den Nut- und Federflanken zweier Werkstücke ausreichend Klebstoff aufzubringen, um eine ein­ wandfreie Klebeverbindung zu erreichen. Mit einer geringen konischen Verjüngung, die an den Nut- und Federverbindungen erstellt wird, kommen das kleine Ende der Feder und das große Ende der Nut zuerst in Eingriff miteinander, ohne dass hierbei ein Reibeingriff während des Anfangskontakts des Verbindungsvorganges entsteht, so dass der Klebstoff weitgehend ungehindert an den Verbindungsflächen verbleibt. Hierzu ist die Einrichtung so ausgebildet, dass Schneidvorrichtungen am einen Ende der Maschine eingesetzt werden, deren Achsen entgegengesetzt zueinander geneigt sind. Die Schneidvorrichtungen werden quer zur Bewegungsrichtung einer Werkstück- Zufuhrvorrichtung in vertikaler und in Querrichtung bewegt, während die Nut- und Federverbindungen erstellt werden; dabei bearbeitet die eine Schneidvorrichtung die untere Seite und die andere Schneidvorrichtung die obere Seite.

Aufgabe der Erfindung ist, eine Einrichtung zu schaffen, mit der Nut- und Federverbindungen, insbes. in Schwalbenschwanzform mit einer einstellbaren Konizität mit wählbarer und stufenlos verstellbarer Breite von Nut und Feder in beliebig reproduzierbarer Weise hergestellt werden können.

Gemäß der Erfindung wird dies mit einer Einrichtung nach dem Kennzeichen des Anspruches 1 erreicht. Die Einrichtung nach Anspruch 1 ist vorzugsweise zur Herstellung einer konischen Nut in einem plattenförmigen Werkstück geeignet, während die Einrichtung nach Anspruch 2 für das Ausbilden der komplementären Feder in einem komplementären Werkstück bestimmt ist.

beabstandet voneinander konisch verlaufen. Der Abstand der beiden Schienen ist durch den Schlitten bestimmt, der auf den beiden Längsschienen verfahrbar ist und der das Fräsaggregat aufnimmt. Der Abstand der beiden Längsschienen ist zur Verstellung der Breite der Nut über Kettentrieb einstellbar. Ebenso ist der Konizitätswinkel der Schienen an den beiden Enden der Längsschienen einstellbar. Der Schlitten, der in beiden Längsschienen in Längsrichtung verfahrbar ausgebildet ist, besteht aus zwei Schlittenteilen, die relativ zueinander in Querrichtung beweglich ausgebildet sind, so daß eine Verschiebung an den konisch zueinander verlaufenden Längsschienen erreicht werden kann.

Beide Schlittenteile sind über eine Trägerplatte miteinander verbunden, auf der das Werkzeugaggregat sitzt. Für das Fräsen der konischen Seitenflächen der Nut wird für eine Fräsbewegung in der einen Richtung der eine Schlittenteil fest, jedoch längs verschiebbar auf der Längsschiene festgelegt, während der zweite Schlittenteil lose auf der zweiten Längsschiene geführt wird und dabei frei beweglich dem konischen Verlauf der Längsschiene folgen kann, d. h. in Querrichtung verschiebbar auf der Trägerplatte befestigt ist, und zwar bei gelöster Klemmvorrichtung. Ist die eine Seite der Nut aufgrund der Bewegung des Schlittens mit Fräsaggregat in einer Bewegungsrichtung gefräst, wird die Klemmvorrichtung, die vorher geschlossen war, gelöst und die Klemmvorrichtung des anderen Seitenteils gespannt, so daß die andere Seite der konischen Nut bei der entgegengesetzten Verschiebung des Schlittens mit Fräsaggregat gefräst wird. Diese Umschaltung zum Festklemmen des einen oder des anderen Schlittenteiles ist erforderlich, damit durch die lose und in Querrichtung bewegliche Festlegung des nichtaktiven Teils des Schlittens eine Längsbewegung auf den konisch zueinander angeordneten Längsschienen möglich ist.

Je nach der Ausbildung des Fräsaggregates kann die eine Seite der Nut in einer Vorwärtsbewegung und die entgegengesetzte Seite der Nut in einer Rückwärtsbewegung gefräst werden; es ist jedoch u. U. zweckmäßig, die Rückwärtsbewegung des Schlittens als Leerbewegung auszuführen und den Fräsvorgang auf beiden Seiten mit einer Vorwärtsbewegung durchzuführen. Am vorderen und hinteren Ende der Einrichtung sind die beiden konisch zueinander angeordneten Führungs-Längsschienen im Abstand zueiander verstellbar ausgebildet, so daß wahlweise der absolute Abstand zwischen den beiden Längsschienen wie auch die Konizität der beiden Längsschienen nach Bedarf verstellbar ist. Damit kann sowohl die Breite der zu fräsenden Nut als auch der Konuswinkel der beiden die Nut bildenden Seitenflächen verändert werden.

Auf der Arbeitsfläche sind ferner Klemmvorrichtungen vorgesehen, die in Längsrichtungen verstellbar sind und zur Festlegung des Werkstückes verschiebbar sind. Das Werkstück wird vorzugsweise unterhalb der Arbeitsplatte in den Arbeitstisch eingeschoben und in horizontaler Richtung für den Fräsvorgang festgehalten. Um Werkstücke unterschiedlicher Dicke bearbeiten zu können, ist die Auflagefläche für das Werkstück höhenverstellbar angeordnet.

Zur Einstellung auf eine unterschiedliche Nutbreite und zum Verschieben der Teilarbeitsflächen, die die beiden konischen Längsträger aufnehmen, ist ein Kettenantrieb vorgesehen, der zweiteilig ausgebildet ist. Auf einer Hauptwelle ist eine Kette zwischen Hauptwelle und einem Ende des Arbeitstisches sowie eine zweite Kette zwischen Hauptwelle und entgegengesetztem Ende des Arbeitstisches vorgesehen. Über den Zahnradantrieb dieser Ketten werden Hauptwelle und die beiden Wellen am Ende in eine Richtung quer zur Längsachse bewegt, wobei ein Lagerbock der Hauptwelle und der beiden Endwellen auf einem feststehenden Teil der Arbeitsplatte und ein zweiter Lagerbock der Hauptwelle und der beiden Endwellen auf einem beweglichen Abschnitt der Arbeitsplatte festgelegt sind, so daß der bewegliche Teil der Arbeitsplatte durch manuelle Betätigung der Hauptwelle exakt parallel zur Längsachse des Arbeitstisches bewegt wird und damit der Abstand der beiden konischen Längsschienen über die gesamte Länge des Arbeitstisches zwangsweise exakt ausgeführt wird.

Zum Fräsen der Feder eines entsprechenden Gegenwerkstückes für die erfindungsgemäße Nut- und Federverbindung wird eine Einrichtung vorgeschlagen, deren Arbeitsfläche in der Vertikalen ausgebildet ist und die ein Werkstück aufnimmt, das horizontal, also im rechten Winkel zur Bearbeitungsfläche angeordnet ist. Auf der Bearbeitungsfläche sind in Längsrichtung verlaufende Führungsträgeranordnungen, die aus jeweils zwei parallelen Führungsschienen bzw. -stäben bestehen können, vorgesehen, deren jedes ein Schlittenteil mit Werkzeugaggregat aufnimmt. Die Längsschienenanordnungen, die zu beiden Seiten des Werkstückes auf der Bearbeitungsfläche festgelegt sind, verlaufen konisch zueinander und sind in gleichem Konizitätswinkel wie die Einrichtung zum Fräsen der Nut ausgelegt. Die beiden Führungsschienen einer Längsschienenträgeranordnung dienen zur einwanfreien Positionierung des jeweils aufgenommenen Schlittenteiles, um eine exakte Führung zu erzielen. Auch bei dieser Einrichtung wird die eine Schlittenanordnung benutzt, um eine Seitenfläche der Feder konisch zu fräsen, während die andere Schlittenanordnung zum Konischfräsen der gegenüberliegenden Seite der Feder dient.

Auch hier ist die Werkstückhalterung durch relativ zueinander bewegliche Halteschienen bzw. Halteträger festgelegt, so daß Werkstücke unterschiedlicher Dicke bearbeitet werden können. Die Halteträger für das Werkstück sind mit einem horizontalen Arbeitstisch verbunden, auf den das Werkstück aufgelegt und mit ihm befestigt wird.

Mit der erfindungsgemäßen Doppel-Einrichtung, die eine komplementäre Einrichtung ist, um Nut und Feder in getrennten Arbeitsvorgängen zu fräsen, wird eine einwandfreie, exakte und einfache Lösung erreicht, um Nut- und Federelemente zu fräsen, die auf entgegengesetzten Seiten komplementäre Konizitäten aufweisen. Dabei ist es möglich, die Konizitätswinkel zu verstellen, die Nuten und Federn in unterschiedlichen Breitendimensionen zu fräsen und Werkstücke unterschiedlichster Größe und Dicke zu verarbeiten.

Nachstehend wird die Erfindung in Verbindung mit der Zeichnung anhand eines Ausführungsbeispieles erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 ein plattenförmiges Werkstück mit konisch gefräster, schwalbenschwanzförmiger Nut in Aufsicht,

Fig. 2 ein Werkstück nach Fig. 1 in Stirnansicht,

Fig. 3 ein plattenförmiges Werkstück mit in einer Schmalseite konisch gefräster schwalbenschwanzförmiger Feder, in Aufsicht auf die untere Schmalseite,

Fig. 4 das Werkstück nach Fig. 3 mit konisch gefräster, schwalbenschwanzförmiger Feder in Stirnansicht,

Fig. 5 eine Aufsicht auf eine Einrichtung zum Konischfräsen der Nut,

Fig. 6 eine Stirnansicht des Schlittens zum Konischfräsen der Nut nach Fig. 5, und

Fig. 7 eine Aufsicht auf eine vertikal angeordnete Bearbeitungsfläche einer Einrichtung zum Konischfräsen einer Feder.

In Fig. 1 ist ein Werkstück 1 mit einer Nut 2 gefräst, die konische Seitenflächen 3, 4 aufweist, so daß sich die Seitenflächen in bezug auf die Längsachse 5 zum Nutende verlaufend verjüngen. Die Nut 2 besitzt schwalbenschwanzförmige Seitenwände 6 und 7 mit Wandflächen 8 und 9. Der Boden der Nut ist mit 10 bezeichnet. Die schwalbenschwanzförmige Nut 2 nach Fig. 1 und 2 dient zur Aufnahme einer schwalbenschwanzförmigen, im Werkstück 11 ausgebildeten Feder 12, die konische Seitenflächen 13, 14 aufweist, die im Winkel zur Längsachse 15 verlaufen und die einen schwalbenschwanzförmigen Querschnitt 16, 17 am vorderen Ende und 18, 19 am hinteren Ende sowie eine Bodenfläche 20 aufweisen.

Die schwalbenschwanzförmige Feder 12 wird in die schwalbenschwanzförmige Nut 2 eingeführt und in formschlüssiger Verbindung bis zum Anschlag eingedrückt bzw. eingeschlagen, so daß in zusammengesetztem Zustand eine außerordentlich feste Verbindung erreicht wird.

Die Arbeitsfläche 21' eines Werktisches 21 weist einen feststehenden Arbeitsflächenteil 22 und einen relativ dazu verschiebbaren Arbeitstischteil 23 auf. Auf der Fläche 22 ist am vorderen und hinteren Ende jeweils ein Lagerbock 24, 25 befestigt, der eine Längsschiene bzw. einen rohrförmigen Längsträger 26 im Abstand über der Oberseite des Tischteiles 22 besitzt. Entsprechend ist im Tischteil 23 ebenfalls am vorderen und hinteren Ende jeweils ein Flanschträger 27, 28 zur Festlegung eines Längsträgers bzw. Rohres 29 angeordnet. Die beiden Tischteile sind voneinander beabstandet und bilden einen Spalt 30, durch den hindurch die konische Nut in ein Werkstück 31 gefräst wird. Zu diesem Zweck ist in den beiden Längsträgern 26, 29, die zueinander konisch angeordnet sind und deren Konizität der zu fräsenden Nut entspricht. Die Befestigungen der Ständer 24, 25, 27, 28 sind mit (nicht dargestellten) Verstellvorrichungen versehen, damit die Konizität auf den Teilplatten 22, 23 verstellt werden kann.

Der Schlitten 32 besteht aus Schlittenteilen 33 und 34 sowie einer die Teile 33 und 34 miteinander verbindenden Trägerplatte 35. Die Schlittenteile 33 und 34 umschließen die Längsschienen 26, 29 und sind auf diesen Schienen verschiebbar angeordnet. Um die Konizität der Schienen 26, 29 an den Schlittenteilen 33, 34 auszugleichen, wird jeweils ein Schlittenteil 33 oder 34 mit der Trägerplatte 35 über Klemmvorrichtungen 37, 38 festgelegt, wobei eine Klemmvorrichtung festgeklemmt und die andere geöffnet ist, so daß jeweils der nicht festgeklemmte Schlittenteil 33, 34 eine Querbewegung relativ zu der Trägerplatte 35 ausführen kann, damit der nicht festgeklemmte Schlittenteil zusammen mit dem festen Schlittenteil längs der beiden konisch zueinander angeordneten Längsschienen 26, 29 ausführen kann. Dies bedeutet, daß der festgeklemmte Schlittenteil die Führung an der Längsschiene übernimmt und der nicht festgeklemmte Schlittenteil der Konizität entsprechend lose an dem anderen Schlittenteil entlanggeführt wird. Mit 37 ist gestrichelt das Werkzeug, nämlich ein Fräser, bezeichnet, mit 36 der Fräserantrieb, mit 38 der linke Teil der gefrästen Nut, die in einer Hinbewegung 39 gefräst wird, während der zweite Teil 40 der Nut in einer entgegengesetzten Bewegung 41 gefräst wird. 38 und 40 ergeben zusammen die vollständige, gefräste Nut im Werkstück 31.

Auf der rechten Seite der Fig. 5 ist eine Vorrichtung zum positionsgenauen Verschieben des beweglichen Teiles 23 der Arbeitsplatte 21 dargestellt. Eine Hauptwelle 42 ist in Lagerböcken 43 und 44 gelagert und über ein Handrad 45 einstellbar. Die Hauptwelle 42 ist eine Gewindestange, die in einem Innengewinde des Lagerbockes 44 geführt ist, und auf der ein Zahnrad 46 mit Antriebskette 47 sowie ein Zahnrad 48 mit Antriebskette 49 festgelegt ist. Die Kette 49 führt zu einer Schraubgewindewelle 52, die in Lagerböcken 50 und 51 gelagert ist; auf der Welle 52 sitzt ein Antriebsritzel 53, das über die Kette 49 angetrieben wird. Eine entsprechende Anordnung ist auf dem entgegengesetzten Ende der Einrichtung dargestellt, nämlich Lagerböcke 54 und 55, die ein Schraubgewindebolzen 56 aufnehmen, der ein Ritzel 57 für die Kette 47 aufnimmt. Durch Verdrehen des Handrades 45 wird die Lagerung 44 auf dem beweglichen Teil 23 des Arbeitstisches 21 in Querrichtung verschoben. Gleichzeitig wird diese Verschiebebewegung auf die beiden Endwellen 52 und 56 und die Lagerböcke 51 und 55 übertragen, so daß die Lagerstellen 44, 51 und 55 synchron betätigt werden und damit der bewegliche Teil 23 der Arbeitsplattel mit der den Konus festlegenden Längsschiene 29 in Querrichtung verschoben wird.

Die Einrichtung zum Konischfräsen der der Nut zugehörigen Feder ist in Fig. 7 dargestellt. Auf einer Bearbeitungsfläche 58 sind eine obere Längsschienenanordnung 59 mit Schienen 60, 61, die beide parallel zueinander angeordnet sind und ein Aggregat 62 mit Fräserwerkzeug 63 aufnehmen, sowie eine untere Längsschienenanordnung 64, die ebenfalls aus zueinander parallelen Längsschienen 65 und 66 besteht und ein Aggregat 67 mit Fräserwerkzeug 68 aufnimmt, vorgesehen. Die Aggregate 62 und 67 sind jeweils durch Klemmvorrichtungen 69, 70 auf den Längsschienen festlegbar. Durch Lösen der Spannvorrichtungen 69, 70 sind die Fräserwerkzeuge 63 und 68 auf den Längsschienen horizontal beweglich. Die obere und die untere Längsschienenanordnung verlaufen konisch zueinander. Zwischen den beiden Längsschienenanordnungen ist eine Werkstückhalterung 71 angeordnet, die aus einer oberen Tischplatte 72 und einer unteren Tischplatte 73 besteht, wobei beide Tischplatten 72, 73 das Werkstück horizontal aufnehmen. Um an der Stirnseite des Werkstückes 74 die konisch geformte Feder zu fräsen, wird das Fräseraggregat 62 in der einen Richtung gegenüber dem Werkstück verfahren, während für die gegenüberliegende Federseite das Fräseraggregat 68 in der Gegenrichtung verfahren wird.

Claims (7)

1. Einrichtung zum Herstellen von schwalbenschwanzförmigen Nut- und Federverbindungen an Massivholz-Werkstücken, mit der die Nuten bzw. Federn für eine Werkstückverbindung in Längsrichtung paarweise konisch verjüngt gefertigt werden, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ausbildung einer schwalbenschwanzförmigen Nut mit konischer Verjüngung

• a) auf einer Arbeitsfläche zwei konisch zueinander verlaufende parallele Längsschienen vorgesehen sind,
• b) ein Schlitten auf den beiden Längsschienen in Längsrichtung verfahrbar bzw. verschiebbar angeordnet ist,
• c) der Schlitten aus zwei zueinander beweglichen Schlittenteilen und einer gemeinsamen, die beiden Schlittenteile miteinander verbindenden Trägerplatte besteht, und
• d) die Trägerplatte ein Fräsaggregat aufnimmt, das vom Schlitten über das auf dem Werktisch festgelegte Werkstück bewegt wird und bei einer Bewegung in der einen Richtung eine konische Seite der Nut und bei der Bewegung in der entgegengesetzten Richtung die andere konische Seite der Nut fräst, wobei jeweils das Schlittenteil auf der Seite geklemmt wird, an der die Nut gefräst wird, während das andere Schlittenteil in Querrichtung entsprechend der Konizität der Führungsschienen eine Ausgleichbewegung ausführen kann.

2. Einrichtung zum Herstellen von schwalbenschwanzförmigen Nut- und Federverbindungen an Massivholz-Werkstücken, mit der die Nuten bzw. Federn für eine Werkstückverbindung in Längsrichtung paarweise konisch verjüngt gefertigt werden, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ausbildung einer schwalbenschwanzförmigen Feder mit konischer Verjüngung

• a) auf einer Arbeitsfläche zwei konisch zueinander verlaufende parallele Längsschienenanordnungen vorgesehen sind,
• b) jeweils ein Schlitten auf den beiden Längsschienenanordnungen in Längsrichtung verfahrbar bzw. verschiebbar angeordnet ist,
• c) jeder der beiden Schlitten ein Fräseraggregat aufweist, das für das Konischfräsen einer Fläche der schwalbenschwanzförmigen Feder zustellbar ist, und
• d) die senkrechte Arbeitsfläche in einen oberen und einen unteren Flächenabschnitt unterteilt ist, die voneinander beabstandet sind und zwischen denen eine Werkstück-Spannvorrichtung für das den Fräseraggregaten zugestellte Werkstück aufnimmt, derart, daß die Stirnseite des horizontal angeordneten Werkstückes den beiden Fräsaggregaten zugeordnet ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand der beiden Längsschienen bzw. Längsträger verstellbar ist, um die Einrichtung auf das Fräsen verschieden weiter Nuten bzw. Federn einzustellen.

4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß der Arbeitstisch Klemmvorrichtungen zum Festspannen eines Werkstückes aufweist.

5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß die die Verstellung der Längsschienen zueinander durch Kettentrieb erfolgt, der aus zwei Kettenabschnitten besteht, deren einer zwischen einer mittigen Hauptwelle mit Handantrieb und jeweils an den entgegengesetzten Enden je einer Endwelle besteht, wodurch eine exakte Parallelführung über die gesamte Länge erreicht wird.

6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkstück in der Arbeitsposition auf dem Arbeitstisch mittels Klemm- Feststellvorrichtungen festlegbar ist.

7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Schlittenteile auf der Trägerplatte zum Fräsen der einen Konusfläche der Nut in Querrichtung unabhängig voneinander verschiebbar und festlegbar angeordnet sind, daß jeweils einer der beiden Schlittenteile auf einer Längsschiene angeordnet verschiebbar festgeklemmt wird und dabei der Querabstand zum Fräser konstant gehalten wird, derart, daß der Fräser längs der zu fräsenden Kanten des Werkstückes parallel zur Längsschiene fräst, und daß der gegenüberliegende Schlittenteil lose und in Querrichtung beweglich auf der anderen Längsschiene mitbewegt wird, und daß zum Fräsen der gegenüberliegenden Konusfläche der Nut die Funktion des festgespannten und des freibeweglichen Schlittenteiles vertauscht werden.