DE3635318C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vor­ richtung zum Trennen oder Schlitzen eines starren Schnitt­ guts, insbesondere Holz, mit einem Elastizitätsmodul von vorzugsweise etwa 50 000 bis 400 000 insbesondere 200 000 kg/cm², bei dem ein schmales, spanabhebende Elemente aufweisendes Werkzeug, insbesondere ein Kreissägeblatt, bei einer Schnittgeschwindigkeit von mehr als etwa 40 m/s einen Spalt endlicher Breite im Schnittgut anbringt, und ein Profilholm unmittelbar nach dem Passieren der spanabhebenden Elemente aus der Spaltebene heraus vom Rest des Schnittguts abgebogen wird.

Ein derartiges Verfahren ist aus dem DE-GM 85 34 533 bekannt.

Verfahren und Vorrichtungen der vorstehend genannten Art sind allgemein bekannt und werden bei Kreissägen zum Schlit­ zen oder Trennen von Holzprofilen, zum Besäumen oder zum Abtrennen von Seitenware von einem Rundholz eingesetzt.

Es ist bekannt, daß Kreissägeblätter im Rahmen ihres Ein­ satzes bei der Holzbearbeitung oder der Bearbeitung anderer Werkstoffe mit ähnlichem Elastizitätsmodul, die mit hohen Schnittgeschwindigkeiten bearbeitet werden können, einer hohen thermischen Beanspruchung im Bereich der Zähne ausge­ setzt sind.

Bei den bekanntgewordenen Vorschlägen zur Verminderung der Belastung der Zähne von Kreissägeblättern hat man jedoch das Augenmerk seither mehr auf die dynamische mechanische Bela­ stung der Zähne gelegt. In den Zähnen treten nämlich beim Sägen erhebliche Druckspannungen dadurch auf, daß die Zähne beim Spanabheben auf das Schnittgut auftreffen. Es sind daher zahlreiche Vorschläge bekanntgeworden, diese auftre­ tenden Druckspannungen durch Zugspannungen zu kompensieren, die durch eine besondere Formgestaltung des Kreissägeblatts, insbesondere das Vorsehen von Aussparungen im Kreissägeblatt erzeugt werden. Ein Beispiel hierfür ist in der DE-OS 31 31 122 zu finden.

Aus dem bereits eingangs genannten DE-Gm 85 34 533 ist eine Kreissäge mit Minimalschnittfuge bekannt, bei der im Zentrum eines Kreissägeblatts mit segmentspeichenförmiger Gestaltung ein Druckkraftgeber angeordnet ist, mit dem die einzelnen Segmente definiert beaufschlagt werden können. Das genannte Kreissägeblatt ist darüber hinaus im Bereich innerhalb der Sägezähne leicht konisch ausgebildet, so daß das die Zähne passiert habende Profilholz auf diese konische Schräge aufläuft und leicht aus der Spaltebene heraus abgebogen wird. Allerdings verbleibt das abgetrennte Profilholz im Eingriffsbereich des Kreissägeblatts, weil es auf dem koni­ schen Bereich des Kreissägeblatts über eine beträchtliche Länge aufliegt. In diesem Auflagebereich entsteht jedoch eine erhebliche Reibung zwischen dem rotierenden konischen Bereich des Kreissägeblatts und dem abgebogenen Profilholz. Bei heute üblichen Vorschubgeschwindigkeiten in der Holzbear­ beitung einerseits und den ebenfalls üblichen Kreissägeblatt­ durchmessern andererseits kann die Verweilzeit des abgebogenen Profilholzes an der konischen Oberfläche des bekannten Kreis­ sägeblatts durchaus im Bereich von einer Sekunde liegen. Dies führt jedoch zu einer erheblichen mechanischen Belastung des Kreissägeblatts und des Antriebs und zu einer erheblichen thermischen Belastung des Kreissägeblatts und des Holzes, die beide nach heutigen technischen Erkenntnissen nicht vernach­ lässigt werden können.

Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, daß insbesondere die thermischen Belastungen des verwendeten Werkzeugs vermindert werden.

Gemäß dem eingangs genannten Verfahren wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Profilholz so abgebogen wird, daß das verbleibende Schnittgut außer Eingriff mit dem Werkzeug gebracht wird, sobald die Spanabnahme erfolgt ist.

Gemäß der eingangs genannten Vorrichtung wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß auf mindestens einer Breitseite eines Kreissägeblatts ein Trennelement angeordnet ist, dessen Rand an Zähne des Kreissägeblatts angrenzt und dessen Oberfläche so profiliert ist, daß sie zur Achse des Kreissägeblatts hin verdickt ist und zu den Zähnen hin flach und näherungsweise tangential zu den Seiten der Zähne verläuft.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird auf diese Weise vollkommen gelöst.

Im Idealfall kann man nämlich durch das Trennelement oder durch die Trennelemente erreichen, daß das Schnittgut nur noch mit den spanabhebenden Elementen, beispielsweise den Zähnen des Kreissägeblatts in Berührung kommt, während eine zeitliche Reibung zwischen den übrigen Bereichen des Werkzeugs und dem gesägten Spalt vermieden wird. Auf diese Weise wird die Reibung zwischen Werkzeug und Schnittgut drastisch reduziert und hierdurch die thermische Belastung des Werkzeugs vermindert.

Auf diese Weise ergibt sich der Vorteil, daß eine vorgegebene Schnittgenauigkeit auch über längere Standzeiten des Werkzeugs gewährleistet werden kann und es vermindert sich selbstver­ ständlich auch die Abnutzung des Werkzeugs, so daß auch wirt­ schaftliche Erfolge eintreten.

Bei einer Ausgestaltung der Erfindung wird unmittelbar vor den in Eingriff befindlichen spanabhebenden Elementen eine Kraft im wesentlichen senkrecht zur Spaltebene auf das unge­ spaltene Schnittgut ausgeübt.

Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß ein sogenanntes "Vorspalten" verhindert wird, d. h. ein unkontrolliertes Vorauslaufen eines Spalts vor der Trenn- oder Schlitzfuge. Die Gefahr eines derartigen Vorspaltens ist naturgemäß umso größer, je größer der Winkel ist, unter dem das Trennelement das Schnittgut aus der Schneidebene heraus abbiegt. Um dem entgegenzuwirken, ist die erste Andrückeinrichtung vorgesehen, die entweder die Gefahr des Vorspaltens noch deutlich weiter vermindert oder es aber gestattet, größere Abbiegewinkel im Bereich des Trenn­ elements vorzusehen.

Bei einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird bei nur auf einer Seite der Spaltebene vorgesehenem Trennelement auf der jeweils anderen Seite eine Kraft im wesentlichen senkrecht zur Spaltebene auf das Werkzeug ausgeübt.

Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß eine optimale Schnitt­ genauigkeit gewährleistet werden kann, weil das Werkzeug, insbesondere Kreissägeblatt, stets in exakt radialer Richtung zur Dreh- bzw. Bewegungsachse des Werkzeugs gehalten werden kann.

Bei bevorzugten Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vor­ richtung gehen die Zähne im Bereich des Zahngrundes in einen umlaufenden verdickten Rand über, an den, von der Achse des Kreissägeblatts aus gesehen, der Rand des Trennelements an­ grenzt.

Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß einerseits der Rand des Trennelementes relativ dick ausgebildet werden kann, was der mechanischen Stabilität zugute kommt, andererseits aber ein möglichst stetiger Übergang von den Zähnen zum Trennelement hin erfolgt, was der Verminderung des Reibungswiderstandes für den Vorschub des Schnittguts zugute kommt.

Bei einer anderen Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vor­ richtung weist das Trenelement einen Kanal auf, der im Hohlraum zwischen Trennelement und Kreissägeblatt mündet.

Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß zum einen eine Kühlung des Kreissägeblattes möglich ist, andererseits kann aber auch der Kanal dazu herangezogen werden, um durch Druckbe­ aufschlagung die bereits erläuterte dynamische Lageeinstel­ lung des Kreissägeblattes zu erzielen.

Wenn bei einer Weiterbildung dieser Variante der Hohlraum mit einer radialen Trennwand unterteilt ist, die im Bereich der Zähne einen Durchgang aufweist, so kann durch Einleiten eines Kühlmittels in den Hohlraum selektiv der Bereich der Zähne gekühlt werden, weil dort die kühle Kühlflüssigkeit den Durchgang durchströmt und unmittelbar auf den Bereich der Zähne gelangt.

Weitere Vorteile ergeben sich aus der Beschreibung und der Zeichnung.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Ansicht senkrecht zur Achse einer Kreissäge, teilweise im Schnitt und abgebrochen dargestellt;

Fig. 2 eine schematisierte Schnittdarstellung einer weiteren Ausführungsform einer Kreissäge zur Erläuterung weiterer Einzelheiten der Erfindung;

Fig. 3 eine Darstellung ähnlich Fig. 2, jedoch mit symmetrisch auf beiden Seiten eines Kreissäge­ blatts angeordneten Trennelementen.

In Fig. 1 bezeichnet 10 insgesamt ein Schnittgut, das im Rahmen der vorliegenden Erfindung ein starres Schnittgut, insbesondere Holz ist, es sind jeoch auch andere Arten von Schnittgut, beispielsweise Kunststoffe im Rahmen der vorlie­ genden Erfindung verarbeitbar, sofern deren Elastizitätsmo­ dul in einem Bereich von vorzugsweise etwa 50 000 bis 400 000 kg/cm² liegt. Es muß ferner hervorgehoben werden, daß im Rahmen der vorliegenden Erfindung nur von hohen Schnittgeschwindigkeiten von vorzugsweise mehr als etwa 40 m/s typischerweise 50 bis 100 m/s die Rede sein soll und es handelt sich ausschließlich um spanabhebende Bearbeitungs­ verfahren, bei dem mittels eines Werkzeugs im Schnittgut zum Trennen oder Schlitzen des Schnittguts ein Spalt bzw. eine Fuge endlicher Breite erzeugt wird.

Bei dem in Fig. 1 dargestellten Beispiel soll das Schnittgut 10 in einer Trennebene 11 geteilt werden, im dargestellten Beispiel soll ein Profilholz 12 vom Rest 13 eines Rohholzes, beispielsweise eines Rundholzes oder eines anderen Profils abgetrennt werden.

Hierzu ist ein um eine Achse 14 drehbares Kreissägeblatt 15 vorgesehen, von dem in der rechten Hälfte von Fig. 1 bei­ spielhaft ein Zahn 16 am Außenumfang des Kreissägeblattes 15 dargestellt ist. Das Kreissägeblatt 15 weist in der Nähe seiner Peripherie einen schmalen Bereich 17 und im Bereich der Achse 14 einen verdickten Bereich 18 zur Erhöhung der mechanischen Stabilität des Kreissägeblatts 15 auf. Mittels einer Schraube 19 ist das Kreissägeblatt 15 an eine in Fig. 1 nur schematisch angedeutete Welle 20 drehfest angeschraubt.

Die Zähne 16 des Kreissägeblattes 15 gehen in Richtung auf die Achse 14 in einen umlaufenden Rand 23 über, der zur Achse 14 hin eine Stufe aufweist, die in eine flache Ober­ fläche 24 des schmalen Bereiches 17 übergeht. An den umlau­ fenden Rand 23 schmiegt sich von innen ein umlaufender Rand 25 eines gesamthaft mit 26 bezeichneten Trennelementes an. Das Trennelement 26 weist eine in radialer Richtung profi­ lierte Oberfläche 27 auf, deren Abstand von der flachen Oberfläche 24 des Kreissägeblatts 15 zur Achse 14 hin zu­ nimmt.

Durch die Konfiguration des umlaufenden Randes 23, des daran angepaßten Randes 25 des Trennelementes 26 sowie durch die profilierte Oberfläche 27 ergibt sich insgesamt eine mögli­ che stetige Bewegungsbahn oberhalb des Kreissägeblattes 15 und des Trennelementes 26, die in der rechten Hälfte von Fig. 1 mit einem Pfeil 28 angedeutet ist.

Durch eine schematisch angedeutete Verbindung 30 soll symbo­ lisiert werden, daß das Trennelement 26 drehstarr und raum­ fest angeordnet ist, sich also mit dem Kreissägeblatt 15 nicht mitdreht. Es versteht sich jedoch, daß das Trennele­ ment 26 keineswegs starr mit einem Maschinenrahmen verbunden sein muß, es ist vielmehr in Fig. 1 mit einem Feder-Masse- System 31 angedeutet, daß das Trennelement 26 auch selbst in Bewegungen, insbesondere Vibrationen versetzt werden kann, damit das Schnittgut auf der profilierten Oberfläche 27 möglichst reibungsarm entlanggleiten kann, wie dies noch erläutert werden wird.

Um das Trennelement 26 relativ zum Kreissägeblatt 15 zu lagern, ist ein Kugellager 32 oder eine entsprechende Dreh­ verbindung vorgesehen.

Das Trennelement 26 ist ferner mit einem vorzugsweise axial verlaufenden Kanal 33 versehen, über den ein Fluid, bei­ spielsweise eine Flüssigkeit oder ein Gas in einem Hohlraum 34 zwischen dem Trennelement 26 und dem Kreissägeblatt 15 eingebracht werden kann. Dieses Fluid kann entweder dazu dienen, das Kreissägeblatt 15 zu kühlen, wie dies noch zu erläutern sein wird, das Fluid kann darüber hinaus aber auch verwendet werden, um durch Erzeugen eines Drucks im Hohlraum 34 eine axiale Kraft auf das Kreissägeblatt 15 auszuüben und damit seine radiale Ausrichtung in der Trennebene 11 nachzu­ regeln, wenn dies z. B. bei asymmetrischer Belastung des Kreissägeblattes 15 erforderlich sein sollte.

In der linken Hälfte von Fig. 1 ist mit 38 der vom Kreissä­ geblatt 15 im Schnittgut 10 erzeugte Spalt angedeutet. Man erkennt ferner, daß das vom Rest 13 des Stückguts 10 abge­ trennte Profilholz 12 seitlich aus der Trennebene 11 heraus abgebogen wird, und zwar in dem Ausmaß, wie das Profilholz 12 in Richtung des Pfeiles 28 auf der profilierten Oberfläche 27 des Trennelements 26 gleitet.

Aufgrund des Umbiegens des Profilholzes 12 aus der Trennebe­ ne 11 heraus kann es vorkommen, daß sich vor dem Spalt 38 ein vorauslaufender, unkontrollierter Spalt bildet. Um dies zu verhindern, ist eine erste Andrückeinrichtung 35 seitlich vom Schnittgut 10 vorgesehen, die im Bereich des Umfangs des Kreissägeblattes 15 in Richtung des in Fig. 1 eingezeichne­ ten Pfeils 36 in axialer Richtung auf das Schnittgut 10 drückt.

Bei der in Fig. 1 dargestellten Anordnung ist nur auf einer Seite des Sägeblattes 15 ein Trennelement 26 vorgesehen. Um ein Auswandern des Sägeblattes 15 auf die andere, in Fig. 1 untere Seite zu verhindern, ist eine zweite Andrückeinrich­ tung 37 vorgesehen, die außerhalb des Eingriffs des Kreissä­ geblatts 15 in das Schnittgut 10 eine ebenfalls im wesentli­ chen axial gerichtete Kraft auf das Kreissägeblatt 15 aus­ übt.

Bei der in Fig. 1 dargestellten Anordnung ist nur auf einer Seite des Sägeblattes 15 ein Trennelement 26 vorgesehen. Um ein Auswandern des Sägeblattes 15 auf die andere, in Fig. 1 untere Seite zu verhindern, ist eine zweite Andrückeinrich­ tung 37 vorgesehen, die außerhalb des Eingriffs des Kreissä­ geblatts 15 in das Schnittgut 10 eine ebenfalls im wesentli­ chen axial gerichtete Kraft auf das Kreissägeblatt 15 aus­ übt.

Bei der in Fig. 2 gezeigten Variante besteht eine Abweichung vom Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 zum einen dadurch, daß zwischen Welle 20 a und Trennelement 26 a ein radialer Abstand 45 vorgesehen ist, um eine Mitnahme des Trennelements 26 durch die rotierende Welle 20 a zu verhindern.

Der in Fig. 1 eingezeichnete Hohlraum 34 ist im Ausführungs­ beispiel gemäß Fig. 2 mittels einer Trennwand 46 in zwei Hohlräume 34 a, 34 a′ unterteilt. Die Trennwand 46 ist am Trennelement 26 a in der Nähe der Achse 14 a über den gesamten Umfang verbunden, während am äußeren Umfang der kreisring­ förmigen Trennwand 46 ein Durchgangsbereich 47 zwischen den Hohlräumen 34 a bzw. 34 a′ verbleibt. Der Bereich 47 befindet sich in der Nähe der Zähne 16 und des Randes 25 a des Trenn­ elementes 26 a.

Wird nun über den Kanal 33 a ein Kühlmedium in den oberhalb der Trennwand 46 befindlichen Teilhohlraum 34 a eingeleitet, so strömt dieses Kühlmedium im Bereich 47 in den unteren Teilhohlraum 34 a′, was zur Folge hat, daß insbesondere die Zähne 16 a unmittelbar gekühlt werden. Wird das durch den Kanal 33 a geleitete Medium hingegen zum Auslenken des Kreis­ sägeblattes 15 in axialer Richtung benutzt, so ergibt sich durch die Positionierung des Bereichs 47 die Wirkung, daß der Hebelarm, von der Achse 14 a aus gesehen, besonders groß ist.

Das in Fig. 3 dargestellte Ausführungsbeispiel weicht von den bislang geschilderten Ausführungsbeispielen vor allem deswegen ab, weil beidseits des Kreissägeblatts 15 b Trenn­ elemente 26 b, 26 b′ vorgesehen sind. Es ergeben sich damit, wie mit Pfeilen 28 b, 28 b′ angedeutet, zwei symmetrisch zueinander liegende Bewegungsbahnen für das Schnittgut, das in diesem Falle beidseitig vom Kreissägeblatt 15 b weg abge­ bogen wird.

Das Kreissägeblatt 15 b gemäß Fig. 3 ist im übrigen ansonsten durchgehend flach ausgebildet und zur Achse 14 b hin in einer üblichen Flanschhalterung 50 gehalten.

Durch ebenfalls symmetrisch angeordnete Kanäle 33 b, 33 b′ in den Trennelementen 26 b, 26 b′ kann wieder ein Medium zuge­ führt werden, das zur Kühlung des Kreissägeblatts 15 b, jetzt von beiden Seiten, oder aber auch zur dynamischen Lagerege­ lung des Kreissägeblattes 15 b verwendet werden kann. Die symmetrische Zuführung des Mediums hat bei der dynamischen Lageregelung den Vorteil, daß in besonders effektiver Weise eine Lageregelung des Kreissägeblattes 15 b nach beiden axialen Richtungen hin möglich ist.

Claims (11)

1. Verfahren zum Trennen oder Schlitzen eines starren Schnittguts (10), insbesondere Holz, mit einem Elasti­ zitätsmodul von vorzugsweise etwa 50 000 bis 400 000 kg/cm², bei dem ein schmales, spanabhebende Elemente aufweisendes Werkzeug, insbesondere ein Kreissägeblatt (15), bei einer Schnittgeschwindigkeit von mehr als 40 m/s einen Spalt (38) endlicher Breite im Schnittgut (40) anbringt, und ein Profilholz (12) unmittelbar nach dem Passieren der spanabhebenden Elemente aus der Spaltebene (11) heraus vom Rest (13) des Schnittguts (10) abgebogen (28) wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Profilholz (12) so abgebogen wird, daß das verblei­ bende Schnittgut (10) außer Eingriff mit dem Werkzeug gebracht wird, sobald die Spanabnahme erfolgt ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß unmittelbar vor den in Eingriff befindlichen spanab­ hebenden Elementen eine Kraft im wesentlichen senkrecht zur Spaltebene (11) auf das ungespaltene Schnittgut (10) ausgeübt wird.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei nur auf einer Seite der Spalt­ ebene (11) vorgesehenem Trennelement (26) auf der jeweils anderen Seite eine Kraft im wesentlichen senkrecht zur Spaltebene (11) auf das Werkzeug ausgeübt wird.

4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß auf mindestens einer Breitseite eines Kreissägeblatts (15) ein Trennelement (26) angeordnet ist, dessen Rand (25) an Zähne (16) des Kreissägeblatts (15) angrenzt und dessen Oberfläche (27) so profiliert ist, daß sie zur Achse (14) des Kreissägeblatts (15) hin verdickt ist und zu den Zähnen (16) hin flach und näherungsweise tangential zu den Seiten der Zähne (16) verläuft.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zähne (16) im Bereich des Zahngrundes in einen umlaufenden verdickten Rand (23) übergehen, an den, von der Achse (14) des Kreissägeblatts (15) aus gesehen, der Rand (25) des Trennelements (26) angrenzt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeich­ net, daß das Trennelement (26) einen Kanal (33) aufweist, der im Hohlraum (34) zwischen Trennelement (26) und Kreissägeblatt (15) mündet.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlraum (34 a, 34 a′) mit einer radialen Trennwand (46) unterteilt ist, die im Bereich (47) der Zähne (16) einen Durchgang aufweist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß beidseits des Kreissägeblatts (15) Trennelemente (26 b, 26 b′) angeordnet sind.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Kreissägeblatt (15) zur Achse (10) hin verdickt (18) ausgebildet ist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine erste, in Richtung der Achse (14) wirkende Andrückeinrichtung (35) für das Schnittgut (10) an dem oder außerhalb des Umfangs des Kreissäge­ blatts (15) vorgesehen ist.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß bei nur einseitig am Kreissägeblatt (15) vorgesehenem Trennelement (26) auf der jeweils anderen Seite des Kreissägeblatts (15) eine zweite, in Richtung der Achse (14) wirkende Andrückeinrichtung (37) für das Kreissägeblatt (15) vorgesehen ist.