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1Vlaschine zum Schneiden von Holzspulen aus einer Stange Die Erfindung
bezieht sich auf Maschinen zum Schneiden von Holzspulen aus einer Stange, die durch
eine umlaufende Hohlwelle an einen Anschlag vorgeschoben und in dieser Lage durch
ein Spannfutter festgespannt wird und mit dieser umläuft. Zur Bearbeitung des Spulenprofils
und der Kopfenden wurden bisher feststehende, dem Profil entsprechend gestaltete
Stähle benutzt oder umlaufende Profilfräser. Es müssen daher jeweils so viel Schneidwerkzeuge
beschafft werden, als Profilformen verlangt werden. Der Angriff dieser Werkzeuge
erfolgt auf der ganzen Breite des Werkstückes. Das Werkstück wird daher stark auf
Biegung beansprucht, so daß es leicht unrund wird und das Bohrloch sich verläuft.
Die so hergestellten Spulen bedürfen daher einer nachträglichen Bearbeitung, weil
die Wickelmaschinen äußerst empfindlich gegen Schlagen der Spule sind und der auflaufende
Faden beim Bewickeln der Spule leicht reißt. Dazu kommt der Nachteil, daß axial
nach außen gerichtete Druckkräfte sich auf das freie Kopfende der Werkstückstange
auswirken können, so daß der Außenkegel leicht ausbricht. Die bekannten Maschinen
zur Herstellung von Holzspulen erfordern daher sehr gutes, astfreies Holz. Die Werkzeuge
müssen dauernd nachgeschliffen bzw. ausgewechselt werden. Diese Nachteile bewirken,
daß der Wirkungsgrad der bisher bekannten Spulenschneidemaschinen verhältnismäßig
niedrig ist. Die Holzausbeute beträgt kaum mehr als ¢o °/o, die Leistung der Maschine
kommt über sechs Spulen in der Minute nicht hinaus.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Leistung der bekannten
Spulenschneidemaschinen durch Beseitigung ihrer Mängel zu steigern. Die Lösung dieser
Aufgabe besteht darin, daß die Bearbeitung des Profils mittels einer schmalen, entsprechend
gesteuerten Frässcheibe erfolgt, während die Bearbeitung der Kopfenden durch zwei
in entsprechendem Abstand angeordnete Profilfräser bewirkt wird. Dabei wird jedoch
die Verwendung von gesteuerten Frässcheiben zur Herstellung von Profilwerkstücken
ausdrücklich als bekannt vorausgesetzt, so daß die Erfindung nur in der gleichzeitigen
Anwendung der genannten Profilfräser gesehen wird. Da die Angriffsfläche derartiger
Fräser nur sehr gering ist und ihre Drehzahl bekanntlich sehr hoch sein kann, üben
sie auf das Werkstück praktisch keinen Druck aus, so daß weder ein Ausbrechen des
äußeren Spulenkegels noch ein Reißen des Holzes noch ein Schlagen des Werkstückes
auftritt. Wenn daher der Bohrer, der in bekannter Weise während der Bearbeitung
des Profils in die Holzstange eingeführt wird, so daß er
als Dorn
wirkt, gleichzeitig in Drehung versetzt wird, so ist ein Unrundwerden der axialen
Längsbohrung der Spule nicht zu befürchten.
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Zum Schneiden des Profils und zur Bearbeitung der Kopfenden sind diesseits
und jenseits der verschiebbaren Bohrwelle Schlitten vorgesehen, die in der Achse
des Werkstückes verschiebbar sind (Längsschlitten). Diese Schlitten sitzen auf einem
gemeinsamen, senkrecht zur Achse des Werkstückes verschiebbaren OOuerschlitten.
Die Anordnung der Schlitten ist also gerade umgekehrt wie bei den üblichen Kreuzsupporten
von Drehbänken, bei denen der Längsschlitten der Unterschlitten ist. Diese Anordnung
ermöglicht einen außerordentlich einfachen Aufbau der Maschine. Die an sich bekannten
Nokkenscheiben zum Steuern der Schlitten können mit der Nockenscheibe für das Spannfutter
und die Bohrerspindel auf einer gemeinsamen Steuerwelle untergebracht werden. Außerdem
ist durch diese Anordnung die Möglichkeit geschaffen, die Führung der Frässcheibe
zum Ausschneiden des Außenkegels der Spule durch Zusammenwirken einer Querbewegung
des Querschlittens und einer starren Schrägführung zu bewirken. Das hat den großen
Vorteil, daß nach außen gerichtete Axialkräfte, die leicht zu einem Brechen des
Außenkegels führen, durch die starre Schrägführung aufgenommen werden.
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Die Bearbeitung der Profile und Kopfenden durch umlaufende Frässcheiben
hat zur Voraussetzung, daß der an sich bekannte Anschlag zur Begrenzung des Vorschubes
der Holzstange während der Bearbeitung des Werkstückes aus der Anschlagstellung
entfernt wird. Der Anschlag wird daher bei der Maschine gemäß der Erfindung durch
eine Nockenscheibe gesteuert.
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Ebenso ist auch Voraussetzung, daß das Abstechwerkzeug nicht gleichzeitig
mit den Profilfräsen zur Bearbeitung der Kopfenden zur Wirkung kommt. Diese Bedingung
kann gemäß der Erfindung dadurch erfüllt werden, daß das Abstechwerkzeug als umlaufende
Frässcheibe ausgebildet ist, die oberhalb des Werkstückes in einem Schwinghebel
gelagert ist, der durch eine Nockenscheibe gesteuert wird. Dabei wird zweckmäßig
die Steuerung in der Weise ausgebildet, daß die Abstechbewegung gegen die Werkstückachse
hin sich verlangsamt.
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Die Nockenscheiben zur Steuerung des Anschlages und der Abstechscheibe
können auf derselben Welle untergebracht werden wie die Nockenscheiben zur Steuerung
der Frästische des Spannfutters: und der Bohrspindel, so daß alle Nockenscheiben
auf einer Welle sitzen. Auf der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel einer Maschine
gemäß der Erfindung dargestellt.
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Fig. i ist eine Ansicht der Maschine, Fig. 2 eine Draufsicht, Fig.
3 ein Schnitt nach der Linie III-III in Fig. I.
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Fig. 4. eine Ansicht der fertigen Holzspule. Auf dem Rahmen 37, 38
ist in Lagern 39, 4o die hohle Welle i gelagert, die durch eine Riemenscheibe 2
und Riemen 41 angetrieben wird. Die hohle Welle dient zur Zuführung der Holzstange
d, aus der die einzelnen Spulen geschnitten werden. Die Zuführung erfolgt absatzweise
durch ein Schaltgetriebe beliebiger Bauart. Am Ende der Welle sitzt ein Spannfutter
ia, durch das die Holzstange während der Bearbeitung des vorgeschobenen Endes festgehalten
und mit der umlaufenden Hohlwelle auf Drehung gekuppelt wird. Unterhalb der Welle
i sitzt die Steuerwelle 3 mit den Kurven- und Nockenscheiben 43, 30, I I,
c, 13, 17, 22. Ihr Antrieb erfolgt durch ein Schneckenrad 42, das mit einem Schnekkenrad
5 in Eingriff steht, dessen Welle eine Stufenscheibe 4 trägt.
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Die Nockenscheibe 43 dient zum Öffnen und Schließen des Spannfutters
ja. Die Einrichtung derselben ist nicht Gegenstand der Erfindung, braucht daher
nicht näher erläutert zu werden. Die Aufgabe der übrigen Nockenscheiben wird bei
der Beschreibung der von ihr gesteuerten Maschinenteile erläutert.
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Auf dem Maschinenrahmen ist ein Tisch 44 mit schwalbenschwanzförmigen,
senkrecht zur Achse der Wellen i, 3 laufenden Führungen für einen Schlitten 7a befestigt.
Der Antrieb desselben - nachstehend als Querschlitten bezeichnet - erfolgt mittels
eines zweiarmigen Hebels i9, dessen freies Ende an der Nockenscheibe 13 anliegt.
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Auf dem Schlitten 7a sind zwei Schlitten 7b und i4b parallel zur Achse
der Wellen i und 3 in Führungen 45, 46 verschiebbar gelagert. Diese Schlitten sind
nachstehend als Längsschlitten bezeichnet. Der Längsschlitten 7b trägt eine Frässcheibe
8, die durch eine Riemenscheibe 55 von einem Deckenvorgelege angetrieben wird. Auf
dem Längsschlitten i4b sitzen zwei Profilfrässcheiben 15, 16, deren gemeinsame Welle
durch eine Riemenscheibe 56 in Drehung versetzt wird. Diese Frässcheiben sind in
ihren Lagern verschiebbar, so daß ihr gegenseitiger Abstand eingestellt werden kann.
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Der Längsschlitten 7b wird von der Nokkenscheibe i i mittels eines
zweiarmigen Hebels 12 gesteuert. Der Angriff des Hebels 12 am Schlitten 7b erfolgt
mittels einer an der äußeren Schlittenkante einstellbar befestigten
Schiene
7a, die in eine Kulisse ausläuft. In die Kulisse tritt ein einstellbarer Bolzen
7d des Hebels i2. Der Hebel 12 steht unter der Wirkung einer Zugfeder 36.
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Der Längsschlitten 7b wird außerdem bei einer Verschiebung des Querschlittens
7a mittels einer starren Schrägführung g gesteuert, die auf dem Rahmen drehbar gelagert
ist und mittels einer Stellschraube 9a auf die gewünschte Neigung eingestellt werden
kann. An der Schrägführung 9 liegt ein Schuh 47 an, der mittels eines Drehzapfens
io am Längsschlitten 7b befestigt ist.
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Der Längsschlitten 14b wird mittels eines zweiarmigen Hebels 18 von
der Nockenscheibe 17 gesteuert. Der Hebel 18 ist nur in Fig. i und nur teilweise
sichtbar.
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Zwischen den Längsschlitten 7b und i4 b in der senkrechten Ebene der
Welle i liegt die Bohrwelle 5i, die in Lagern 48, 49 gegen die Wirkung einer aufgeschobenen
Feder 54 in Richtung auf die Holzstange a verschiebbar ist. Die Lager ruhen auf
dem Rahmen 37, den das vordere Lager 48 durch einen Schlitz 5o des Querschlittens
7a erreicht (Fig. 2). Die Bohrwelle hat an ihrem freien Ende ein Spannfutter 52
für den Bohrer 20. Die Bohrwelle -wird mittels Riemens 52a und Riemenscheibe 53
im umgekehrten Drehsinn zur hohlen Welle i angetrieben. Zur Verschiebung der Bohrspindel
dient ein zweiarmiger Hebel 21, dessen freies Ende an der Steuerscheibe 22 anliegt.
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Zwischen dem Bohrer 2o und dem Werkstückfutter ja liegt in der senkrechten
Ebene der hohlen Welle i ein Anschlag b, der am Ende einer auf und ab beweglichen
Stange 59 sitzt und den Vorschub des Werkstückes bestimmt. Die Stange 59 wird durch
die Kurvenscheibe c gesteuert.
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Oberhalb der hohlen Welle i sitzt das Abstechwerkzeug in Form einer
schmalen Frässcheibe 24, die auf einem Schwinghebel 25 gelagert ist. Der Schwinghebel
ist mittels Zapfens 57 drehbar an einem Ständer 58 des Rahmens gelagert. An dem
Hebel 25 greift eine Stange 26 an, die an eine am Rahmen schwingbar gelagerte
Stange 27 angelenkt ist. Die Stange 27 trägt eine Rolle 28, die an der Nockenscheibe
3o anliegt. Zum Antrieb der Frässcheibe 24 dient ein Riemengetriebe 62, 33. Die
Riemenscheibe 33 ist in einem Aufsatz des Lagers 49 der Bohrwelle gelagert und durch
eine Kardanwelle 61, 32, 6o an die Welle der Frässcheibe 24 angeschlossen.
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Die Wirkungsweise der Einrichtung ist folgende: Zunächst wird der
Anschlag b bei offenem Klemmfutter ja mittels der Kurvenscheibe c vor die Stange
a geschoben, um deren Vorschub zu begrenzen. Darauf wird das Klemmfutter ja mittels
des von der Nocken= scheibe 43 gesteuerten Hebels 35 festgespannt und gleichzeitig
der Anschlag b durch die Kurvenscheibe c gesenkt. Darauf wird der Bohrer 2o mittels
der Kurvenscheibe 22 und des Doppelhebels 21 in bekannter Weise mehrmals in die
Werkstückstange u eingedrückt und damit die gewünschte Bohrung geschaffen. Gleichzeitig
wird der Querschlitten 7a mittels des Hebels i9 und der Kurvenscheibe 13 senkrecht
zur Achse der hohlen Welle i vorgeschoben. An dieser Bewegung nehmen die Längsschlitten
7b, i4b teil. Da nun der Längsschlitten7b mittels seines Schuhes 47 an der feststehenden
Schrägführung 9 anliegt, erfährt er gleichzeitig eine Bewegung parallel zur Achse
des Werkstückes. Die Quer- und Längsbewegung des Schlittens 7b setzen sich zu einer
Schrägbewegung zusammen, so daß die Frässcheibe 8 an dem Werkstück den Kegel x gemäß
Fig. 4 anschneidet. Die Schrägführung 9 verhindert, daß nach außen gerichtete axiale
Druckkräfte sich auf das Werkstück übertragen. Infolgedessen ist das gefürchtete
Ausbrechen des Außenkegels der Spule verhindert. Der Kegel x ist fertiggeschnitten,
sobald die Rolle des Hebels i9 auf den konzentrischen Teil der Nockenscheibe 13
aufläuft. In diesem Augenblick läuft die Rolle des Hebels 12 auf den Nocken der
Steuerscheibe i i auf, und der Längsschlitten 7b beginnt seine Längsbewegung in
Richtung auf das Werkstück. Die Frässcheibe 8 wird infolgedessen parallel zur Achse
des Werkstückes geführt und dabei der Zylinder y (Abb. 4) angeschnitten. Am Ende
dieser Bewegung wird der Querschlitten 7a mittels der Kurvenscheibe 13 und des Steuerhebels
i9 zurückgezogen, d. h. von der Achse des Werkstückes entfernt. Während dieser rückläufigen
Bewegung des Querschlittens bleibt aber die Bewegung des Längsschlittens 7b unter
dem Einfluß der Steuerscheibe il und des Hebels i2 noch bestehen. Die Rückwärtsbewegung
des Schlittens 7a und des Längsschlittens 7b setzen sich zu einer Resultante zusammen,
die zum Anschneiden des Kegels z gemäß Fig. 4 führt. Bei dieser Bewegung des Längsschlittens
7b wird auf das Werkstück ein axialer Druck ausgeübt. Dieser Druck wird aber von
der vollen Werkstückstange a aufgenommen, so daß ein Ausbrechen des Kegels z verhindert
ist.
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Der Längsschlitten 14b bleibt während dieser Bewegungen des Längsschlittens
7b in Ruhe. Er hat bisher lediglich an der Querbewegung des Schlittens 7a teilgenommen.
Erst kurz bevor der Querschlitten 7a seine rückläufige Bewegung beginnt, wird der
Schlitten 14b mittels des Hebels 18 und der Kurvenscheibe 17 so weit in Richtung
auf
das Werkstück bewegt, daß bei der rückläufigen Bewegung des
Querschlittens 7` die Frässcheiben 15, 16 zum Angriff an das Werkstück kommen.
Die Fräsen 15, 16 sind Profilfräser und schneiden daher die Köpfe der Kegel
x und z an.
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Das Werkstück ist jetzt bis auf die Trennung von der Holzstange fertiggestellt.
Sie erfolgt nach Zurückführung der Längsschlitten 7b und 14b in die Anfangsstellung.
Der Längsschlitten 7b wird nach Fertigstellung des Kegels z durch Auflaufen des
Hebels 12 auf den ebenen Teil der Nockenscheibe i i freigegeben und kehrt unter
der Wirkung der Zugfeder 36 in seine Anfangslage zurück. Die Rückführung des Längsschlittens
14b erfolgt erst, nachdem die Fräsen 15, 16 von den Kopfenden der
Spule wieder abgehoben worden sind. Das ist notwendig, weil die Profilfräse 16 nach
Beendigung ihres Arbeitshubes etwas hinter dem Kopf des Kegels z steht. Es wird
daher zunächst die Bewegung des Querschlittens 7a mittels der Nokkenscheibe 13 wieder
umgesteuert, d. h. der Querschlitten wird der Achse des Werkstückes wieder so weit
genähert, daß die Fräsen 15, 16 frei werden. Erst dann erfolgt die Zurückführung
des Längsschlittens 14b in die Anfangsstellung mittels des Hebels 18 und der Nockenscheibe
17. Gleichzeitig erfolgt die Zurückführung des Querschlittens 7`
in die Anfangsstellung.
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Nach dem Abheben der Frässcheiben 15, 16 von den Köpfen der Kegel
x, z erfolgt das Abtrennen der fertiggefrästen Rolle von dem Holzstab a,
indem die Frässcheibe 24 durch die Einwirkung des Hebelgestänges 26, 27 von der
Nockenscheibe 3o abwärts geführt wird. Der Vorschub wird durch entsprechende Formgebung
der Nockenscheibe in der Nähe der Werkstückachse verlangsamt, um einen sauberen
Trennschnitt zu erreichen. Nach der Abtrennung wird die Frässcheibe 24 wieder in
die Anfangslage zurückgeführt. Das Spiel ist zu Ende. Das neue Spiel beginnt, indem
das Spannfutter ja mittels der Kurvenscheibe 43 und des Hebels 35 geöffnet und der
Holzstab bis an den inzwischen wieder angehobenen Anschlag b herangeführt wird.
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Der Schneiddruck des Fräsers zum Schneiden des Profils läßt ein Schlagen
des Werkstückes nicht zur Entstehung kommen, um sn weniger, als der Bohrer 20 während
des Fräsens gleichzeitig als Zentrierdorn wirksam ist. Profil und Bohrloch werden
daher genau geschnitten. Der Trennschnitt erfolgt splitterfrei. Die Spulen bedürfen
daher keinerlei Nachbearbeitung. Ausfall durch Ausbrechen des äußeren Spulenkegels
ist nicht vorhanden. Die Leistung der Maschine ist daher sehr hoch. Sie beträgt
14 Stück pro Minute bei der Herstellung größerer Spulen und kann bei der Herstellung
kleinerer Spulen ohne Schwierigkeit auf 2o Stück gesteigert werden. Ihre Leistung
ist also wesentlich höher als,. die der bisherigen Spulenschneidmaschinen mit feststehenden
Profilmessern oder Profilfräsern. Der Holzstab wird mit etwa 6o °/o gegenüber etwa
40 °/o bei den bekannten Maschinen ausgenutzt. Sie hat gegenüber den bekannten Maschinen
den weiteren Vorzug, daß sie auch die Verarbeitung von minderwertigem Holz gestattet.