DE4332781C1 - Vorrichtung zum Glätten eines Werkstücks - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Holzteile, die nicht rotationssymmetrisch sind und eine geometrisch komplizierte Form haben, wie z. B. Schuhleisten oder Kleiderbügel, werden üblicherweise vorgefräst. Die verbleibenden Kanten und Rauhigkeiten werden von Hand durch Schleifen gerundet und geglättet.

Durch die DE-OS 15 28 200 ist ein Schabeblock bekannt, der mit einer Anzahl von Rasierklingen bestückt ist, welche planparallel so angeordnet sind, daß je eine ihrer Schneiden aus der Sohlenfläche des Blockes hervortritt. Der Schabeblock ist wohl in erster Linie dazu geeignet, ebene Flächen von Hand zu bearbeiten. Ein schwerer Nachteil ist darin zu sehen, daß die Schneiden beim Schaben quer gerichteten Kräften ausgesetzt sind, die eine starke Abnutzung bewirken und auch Beschädigungen verursachen können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zu schaffen, die für den industriellen Einsatz geeignet ist.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Im allgemeinen gibt es für jeden Punkt einer gekrümmten, nicht sphärischen Oberfläche zwei zueinander um 90° verdrehte Stellungen, in denen das Schabeblatt senkrecht zur Oberfläche ausgerichtet ist. Diese beiden Stellungen entsprechen den Hauptkrümmungsebenen in diesem Punkt. Für die Vorrichtung gemäß der Erfindung sind beide Stellungen im Prinzip gleich gut geeignet. Je nach den Begleitumständen, z. B. je nach der Faserrichtung des Holzes, kann im Einzelfall die eine oder die andere Stellung ausgewählt werden. Das Schabeblatt braucht nicht exakt senkrecht zur Werkstückoberfläche ausgerichtet zu sein. Bei ungleichmäßig gekrümmten Oberflächen kann es ohnehin in der Regel nur in einem einzigen Punkt diese Forderung exakt erfüllen. Es sollte jedoch an keiner Stelle der mit der Werkstückoberfläche in Berührung kommenden Schabekante mehr als etwa 10° bis höchstens 15° von der Senkrechten abweichen.

Eine für die praktische Anwendung bevorzugte Vorrichtung gemäß der Erfindung ist Gegenstand des Anspruchs 2.

Insbesondere für Werkstücke, die auf gegenüberliegenden Seiten oder rundum zu bearbeiten sind, wird eine Ausgestaltung der Erfindung gemäß Anspruch 3 empfohlen.

Die bevorzugte Ausführung des Werkstückhalters gemäß Anspruch 4 ermöglicht dem Werkstück Ausweichbewegungen. Dadurch wird die Gleichmäßigkeit der Bearbeitung verbessert. Die Reibung wird in Grenzen gehalten, und Verklemmungen werden vermieden.

Bei der Ausführung gemäß Anspruch 5 macht man sich den Umstand zunutze, daß das Werkstück durch die angetriebene Baueinheit selber in eine Bewegung relativ zu der nicht angetriebenen Baueinheit versetzt wird. Dabei kann je nach der Konfiguration des Werkstücks und der Baueinheiten die nicht angetriebene Baueinheit als Werkstückhalter fungieren, so daß ein zusätzlicher Halter entbehrlich ist.

In dem häufig vorkommenden Fall, daß die zu bearbeitende Oberfläche zumindest bereichsweise einer einfachen geometrischen Fläche, z. B. einer Zylinderfläche oder einer Rotationsfläche, ähnlich ist, läßt sich gemäß Anspruch 6 die Anzahl der Schabeblätter erheblich verkleinern.

In den Ansprüchen 7 bis 10 sind beispielhaft Anordnungen angegeben, die verschiedenen einfachen Flächen speziell angepaßt sind. Diese Anordnungen sind keineswegs so zu verstehen, als sei die Erfindung ausschließlich oder bevorzugt zur Bearbeitung einfacher, relativ regelmäßiger Flächen geeignet. Die Beispiele verdeutlichen vielmehr die vielseitigen Anpassungsmöglichkeiten der Erfindung und versetzen den Fachmann in die Lage, die Erfindung auch bei Oberflächenstrukturen anzuwenden, die von den erwähnten einfachen Flächen abweichen und auch nicht ausschließlich aus derartigen Flächen zusammengesetzt sind.

Das Merkmal des Anspruchs 11 hat den Vorteil, daß beliebig viele Schabeblätter, die entsprechend der Form der Werkstückoberfläche in einem breiten Spektrum vom unterschiedlichen Winkelstellungen ausgerichtet sind, durch einen einzigen einfachen Antrieb in eine Bewegung versetzt werden, die für jedes einzelne Schabeblatt eine senkrecht zu ihm selbst gerichtete Komponente aufweist. Der Durchmesser der Kreisbewegung ist dabei so zu bemessen, daß sich die Einwirkbereiche benachbarter Schabeblätter an der Werkstückoberfläche überschneiden, so daß keine unbearbeiteten Zwischenräume verbleiben.

Die Zeichnung dient zur Erläuterung der Erfindung anhand vereinfacht dargestellter Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Vorrichtung.

Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt durch ein zu bearbeitendes Werkstück mit der zugehörigen Anordnung der Schabeblätter.

Fig. 2 zeigt eine Draufsicht auf die in Fig. 1 dargestellte Anordnung, jedoch ohne die oberhalb des Werkstücks angeordneten Schabeblätter.

Fig. 3 zeigt einen Schnitt gemäß Linie III-III der Fig. 2.

Fig. 4 zeigt einen Schnitt gemäß der Linie IV-IV der Fig. 2.

Fig. 5 zeigt eine Seitenansicht der Gesamtvorrichtung.

Fig. 6 zeigt einen Schnitt gemäß der Linie VI-VI der Fig. 5.

Fig. 7 und Fig. 8 zeigen ein abgewandeltes Ausführungsbeispiel in Darstellungen analog zu Fig. 5 und Fig. 6.

Ein aus Holz bestehendes Werkstück 1, dessen Form an einen spit­ zen Schuh erinnert, hat Oberflächenbereiche A bis H. Der Ober­ flächenbereich A ist die Mantelfläche eines nicht rotationssymmetrischen Zylinders, dessen Querschnitt - wie aus Fig. 3 erkenn­ bar - etwa die Form eines U hat, d. h. an eine etwa halbkreis­ förmige untere Begrenzungslinie schließen sich in der Schnitt­ darstellung an beiden Seiten senkrechte, zu einander parallele Begrenzungslinien an.

Ein weiterer ausgeprägter Oberflächenbereich B entspricht annä­ hernd der Mantelfläche eines elliptischen, in Achsrichtung halbierten Kegelstumpfes. Der Kegelwinkel in der Schnittebene, die die kleine Ellipsenachse enthält und mit der Ebene der Fig. 2 übereinstimmt, beträgt etwa 15°.

An den kegelähnlichen Oberflächenbereich B schließt sich ein Oberflächenbereich C an. Dieser ist etwa so geformt, als sei er aus einer Rotationsfläche herausgeschnitten, die durch Rotation eines Bogens um eine senkrecht zur Ebene der Fig. 2 gerichtete Drehachse entstanden ist.

An dem entgegengesetzten Ende hat das Werkstück 1 einen als ebene Endfläche ausgebildeten Oberflächenbereich D. Der größte Teil der Oberseite ist ein ebener Oberflächenbereich Fläche E, der ebenso wie die Endfläche unbearbeitet bleiben soll.

Etwa in der Mitte des Oberflächenbereichs E befindet sich eine flache muldenförmige Vertiefung mit sektorförmigem Querschnitt, bestehend aus einem zylindrischen Oberflächenbereich F, dessen Erzeugende parallel zu denen des Oberflächenbereichs A gerichtet sind, und den Oberflächenbereichen G und H, in denen der zylin­ derförmige Oberflächenbereich F mit leichten Rundungen in ke­ gelähnliche Flächenbereiche übergeht.

Dem Oberflächenbereich A sind mehrere in kurzen Abständen zuein­ ander angeordnete, ebene Schabeblätter 2 zugeordnet. Sie sind z. B. aus dünnem Federstahlblech hergestellt. Bei Versuchen wurden mit Schabeblättern von 0,08 bis 0,15 mm Dicke, die in Abständen von 1-3 mm angeordnet waren, gute Ergebnisse erzielt. Jedes Schabeblatt 2 ist in einer Hauptkrümmungsebene angeordnet, auf der die Erzeugenden der Zylinderfläche senkrecht stehen. Jedes Schabeblatt 2 hat eine Schabekante 3, die der Kontur der Zylinderfläche nachgebildet ist, d. h. ihrer Schnittlinie mit der Ebene, in der das Schabeblatt 2 liegt. Die Schabekante 3 ist rechtwinklig zu den Seitenflächen des Schabeblattes 2 geschliffen. Zwischen Schabekante 3 und Werkstückoberfläche besteht ein geringes Spiel, so daß das Werkstück 1 ohne Zwängung in den U-förmigen Ausschnitt des Schabeblattes 2 einführbar ist. Jede Ebene, in der ein Schabeblatt 2 angeordnet ist, ist längs der gesamten Schabekante 3 exakt Hauptkrümmungsebene. Das Schabeblatt 2 ist also längs der gesamten Schabekante 3 exakt senkrecht zum Oberflächenbereich A ausgerichtet.

Für den kegelartigen Oberflächenbereich B würde eine parallel zu den Schabeblättern 2 des Oberflächenbereichs A ausgerichtete Anordnung der Schabeblätter 2 nicht dem Erfordernis genügen, daß die Schabeblätter 2 zumindest annähernd senkrecht zur Werkstückoberfläche ausgerichtet sein müssen. Daher sind für den Oberflächenbereich B zwei Sätze von Schabeblättern 4a, 4b vorgesehen. Der eine Satz ist einer Reihe von Punkten der Linie zugeordnet, d. h. der Erzeugenden 5, die mit einer Schnittlinie der Kegelfläche mit der Ebene der Fig. 2 übereinstimmt. Der andere Satz Schabeblätter 4b ist Punkten der gegenüberliegenden Erzeugenden 6 zugeordnet. Die Schabeblätter 4a, 4b sind so angeordnet, daß jeweils die zugeordnete Erzeugende 5, 6 sie senkrecht durchstößt. Die Schabeblätter 4a des einen Satzes schließen daher mit den entsprechenden Schabeblättern 4b des anderen Satzes einen Winkel von etwa 165° ein. Korrespondierende Schabeblätter 4a, 4b sind spiegelsymmetrisch zur Mittelebene, d. h. zur Ebene der Fig. 1 angeordnet und geformt. Ihre Schabekanten 7a, 7b bilden annähernd Viertelellipsen. Nur unmittelbar an der zugeordneten Erzeugenden 5, 6 ist jedes Schabeblatt 4a, 4b genau senkrecht zur Werkstückoberfläche ausgerichtet. An den übrigen Punkten der Schabekanten 7a, 7b weicht der Winkel zwischen Schabeblatt 4a, 4b und Werkstückoberfläche von 90° ab, ohne jedoch den Toleranzbereich von etwa +/-15° zu verlassen.

Bei deutlich größeren Kegelwinkeln würde es nicht genügen, nur zwei gegenüberliegenden Erzeugenden 5, 6 je einen Satz Schabe­ blätter 4a, 4b zuzuordnen. In diesem Falle müßten mehrere enger beieinanderliegende Erzeugende ausgewählt werden, und die Scha­ bekanten 7a, 7b der zugeordneten Schabeblätter 4a, 4b würden sich nur über einen entsprechend kürzeren Bogen erstrecken können.

Zu dem kalottenähnlichen Oberflächenbereich C gehören mehrere Schabeblätter 8, die in Meridionaleben angeordnet sind und eine bogenförmige Schabekante aufweisen. Diese ist der Erzeugenden des Oberflächenbereichs c nachgebildet, der als Teil einer Rota­ tionsfläche mit senkrechter Achse verstanden wird.

Ein besonderes Schabeblatt 9 ist in der Ebene der Fig. 1 ange­ ordnet und daher in Fig. 1 am besten zu erkennen. Es erstreckt sich mit seiner Schabekante 10 über die Oberflächenbereiche B und C. Dies ist möglich, weil es in einer Ebene liegt, die nicht nur für den kalottenartigen Oberflächenbereich c, sondern auch für den kegelähnlichen Oberflächenbereich B Hauptkrümmungsebene ist. Das Schabeblatt 9 steht also auf der gesamten Länge seiner Schabekante 10 exakt senkrecht auf der Werkstückoberfläche.

Ein flaches Blech 11 ist parallel zum Oberflächenbereich D ange­ ordnet. Es dient nur als Anschlag.

Die Anordnung der zu dem konkaven Oberflächenbereich F gehören­ den Schabeblätter 12 ist analog zur Anordnung der Schabeblätter 2 des Oberflächenbereichs A. In den Oberflächenbereichen G, H sind die Schabeblätter 13, 14 schräg gestellt. Diese Anordnung ist ausreichend, da sich die Oberflächenbereiche G, H nur über einen geringen Umfangsbereich des Mantels eines spitzen Kegels erstrecken, so daß die Abweichung von der senkrechten Ausrich­ tung im Toleranzbereich bleiben.

Die für die Bearbeitung der Oberflächenbereiche A, B, C bestimm­ ten Schabeblätter 2, 4a, 4b, 8, 9 sind durch dünne Stangen 15, die durch Bohrungen der einzelnen Schabeblätter 2, 4a, 4b, 6, 8, 9 hindurchgesteckt und an diesen unverrückbar befestigt sind, miteinander verbunden und bilden zusammen mit dem Blech 11 und mit einer Grundplatte 16 eine Baueinheit 17. Diese ist durch Zwischenglieder 18 aus gum­ mielastischem Material mit einem Antriebskasten 19 verbunden und durch einen als Exzenter ausgebildeten Antrieb 20, an dem eine Ausgleichsmasse 21 befestigt ist, in eine Kreisbewegung versetz­ bar. Der Durchmesser ist etwas größer als der Abstand zweier Schabeblätter 2.

Die Schabeblätter 12, 13, 14 für die Bearbeitung der Oberflä­ chenbereiche F, G, H sind in ähnlicher Weise mit einer Basis­ platte 22 zu einer zweiten Baueinheit 23 verbunden. Diese ist durch Kolben-Zylinder-Einheiten 24, 25, die an einer ortsfesten Traverse 26 befestigt sind, positionierbar, so daß die Schabe­ kanten der Schabeblätter 12, 13, 14 das Werkstück 1 mit geringem Druck berühren. Mit der Traverse 26 sind als Halter 27, 28 für das Werkstück 1 weitere Kolben-Zylinder-Einheiten verbunden, die über nachgiebige Halteelemente 29 einen leichten Druck auf das Werkstück 1 ausüben.

Im Betrieb wird die Baueinheit 17 durch den Antrieb 20 in eine kreisende Bewegung versetzt. Da die Antriebsachse zu keinem Schabeblatt der Baueinheit 17 senkrecht steht, wird jedem Scha­ beblatt 12, 13, 14 eine Bewegung aufgezwungen, die eine senkrecht zu ihm selbst gerichtete Komponente aufweist.

Alle Schabekanten 3, 7a, 7b, 10 kommen im Verlauf der Bewegung mit der Werkstückoberfläche in schabende Berührung. Dabei wird das nachgiebig gehaltene Werkstück 1 in eine zur kreisenden Bewegung der Baueinheit 17 phasenverschobene Bewegung relativ zu der ortsfest angeordneten Baueinheit 23 versetzt. Daher werden die Schabekanten der Schabeblätter 12, 13, 14 in den Oberflä­ chenbereichen F, G, H wirksam. Die einzelnen Schabeblätter 2, 4a, 4b, 8, 9, 12, 13, 14 der beiden Baueinheiten 17, 23 werden zu erzwungenen Schwingungen angeregt, die die Relativbewegung zwi­ schen dem Werkstück 1 und den einzelnen Schabekanten 3, 7a, 7b, 10 verstärken. Die Frequenz des Antriebs 20 wird zweckmäßig so ge­ wählt, daß sie nicht mit der Resonanzfrequenz eines Schabe­ blattes 2, 4a, 4b, 8, 9, 12, 13, 14 übereinstimmt. Zweckmäßig sollte sie niedriger liegen als die niedrigste Eigenfrequenz eines Schabeblattes 2, 4a, 4b, 8, 9, 12, 13, 14. Bei Versuchen mit einer praktisch ausgeführten, einfachen Vorrichtung haben sich Frequenzen um 6000 U/min bewährt.

Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 7 und 8 stimmen alle Teile, die mit einem bereits genannten Bezugszeichen versehen sind, mit denjenigen Teilen des oben beschriebenen Ausführungs­ beispiels überein, denen das selbe Bezugszeichen zugeordnet ist. Der Hauptunterschied zu dem bereits beschriebenen Ausführungs­ beispiel besteht darin, daß die Baueinheit 23 mit einem eigenen Exzenterantrieb 30 versehen ist. Der zugehörige Antriebskasten 31 ist mit den Kolben-Zylinder-Einheiten 24, 25 verbunden. Zwi­ schen Antriebskasten 31 und Basisplatte 22 sind leicht defor­ mierbare Zwischenglieder 32 angeordnet.

Claims (11)

1. Vorrichtung zum Glätten eines Werkstücks aus Holz oder hol­ zähnlichem Werkstoff, insbesondere eines Werkstücks mit ungleichmäßig gekrümmter, nicht rotationssymmetrischer Oberfläche, zumindest in der Umgebung eines Punktes, mit mindestens einem ebenen Schabeblatt, welches eine Schabekante aufweist,
gekennzeichnet durch
einen Halter (27, 28) für das Werkstück (1)
einen Antrieb (20), mit dem das Schabeblatt (2, 4a, 4b, 8, 9, 12, 13, 14) relativ zum Werkstück (1) in eine periodische Bewegung versetzbar ist, die eine zur Ebene des Schabeblattes (2, 4a, 4b, 8, 9, 12, 13, 14) senkrechte Komponente aufweist,
und dadurch, daß das Schabeblatt (2, 4a, 4b, 8, 9, 12, 13, 14) eine Position einnimmt, in der es mit seiner Schabekante (3, 7a, 7b, 10) während der periodischen Bewegung in der Umgebung des Punktes dauernd oder intermittierend die Oberfläche des Werkstücks (1) berührt und zumindest annähernd senkrecht zu ihr ausgerichtet ist
und daß die Schabekante (3, 7a, 7b, 10) rechtwinklig zu den Seitenflächen des Schabeblattes (2, 4a, 4b, 8, 9, 12, 13, 14) geschliffen ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Schabeblätter (2, 4a, 4b, 8, 9; 12, 13, 14), die verschiedenen Punkten der Oberfläche zugeordnet sind, gemeinsam auf einer Baueinheit (17; 23) angeordnet sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch mehrere mit Schabeblättern (2, 4a, 4b, 8, 9, 12, 13, 14) bestückte Baueinheiten (17, 23), die verschiedenen Oberflächenbereichen (A, B, C; F, G, H) des Werkstücks (1) zugeordnet sind.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Halter (27, 28) nachgiebige Halteelemente (29) aufweist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch mindestens eine mit einem Antrieb (20) versehene Baueinheit (17) und mindestens eine nicht direkt angetriebene Baueinheit (23) und durch einen Halter (27, 28) mit nachgiebigen Halteelementen (29).

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß Oberflächenpunkten, die zumindest annähernd auf einer Schnittlinie einer Hauptkrümmungsebene mit der Werkstückoberfläche liegen, ein gemeinsames Schabeblatt (2) zugeordnet ist, dessen Schabekante (3) der Schnittlinie nachgebildet ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß für einen zylinderartigen Oberflächenbereich (A) mehrere Schabeblätter (2), deren Schabekanten (3) der Umfangslinie des zylinderartigen Oberflächenteils nachgebildet sind, in Hauptkrümmungsebenen angeordnet sind, auf denen die Erzeugenden der zylinderartigen Oberfläche senkrecht stehen.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß für einen kegelartigen Oberflächenbereich (B) mehreren auf einer Erzeugenden (5, 6) aufgereihten Punkten je ein Schabeblatt (4a, 4b) zugeordnet ist, welches in der Hauptkrümmungsebene liegt, die nicht die Erzeugende enthält, und eine Schabekante (7a, 7b) aufweist, die der Schnittlinie der Hauptkrümmungsebene mit dem kegelartigen Oberflächenbereich (B) nachgebildet ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch je eine Anordnung von Schabeblättern (4a, 4b) für mehrere ausgewählte Erzeugende (5,6) des kegelartigen Oberflächenbereichs (B).

10. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß für einen Oberflächenbereich (C), der zumindest annähernd einem Oberflächenbereich eines Rotationskörpers entspricht, Schabeblätter (8), deren Schabekanten der Erzeugenden nachgebildet sind, in Meridianebenen angeordnet sind.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die periodische Bewegung eine Kreisbewegung ist, deren Achse auf keinem Schabeblatt senkrecht steht.