DE8808510U1 - Vorrichtung zum Erzeugen einer Mehrzahl von parallelen Schnittfugen - Google Patents

Description

Beschreibung&iacgr;

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung, mit der

gleichzeitig eine Mehrzahl von parallelen Schnittfugen \

erzeugt werden kann, insbesondere eine Parallel-Kreissäge,

gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei kreisscheibenförmigen Werkzeugen wie Kreissägeblättern, " Trennscheiben und dergleichen entstehen durch die
Schnittarbeit an der äußeren Stirnseite des Werkzeugblatts
•ber auch durch die Reibung zwischen dem Schnittgut Und den
Seitenflächen des Werkzeugbiatts teils gravierende

Peripherieerwärmungen. Die Temperäturdifferenzen zwischen » Außenkranz und Zentrum erzeugen Spannungen und |

Deformierungen bis hin zur Welienformbilduhg.

% Nach dem Stand der Technik wird versucht, dem dadurch i

abzuhelfen, daß die Stärke des Werkzeugblatts überhöht wird.
Dies führt dazu, daß die Breite der Schnittfugen
entsprechend groß wird, wobei die Wellenformbildung zu einer
Weiteren Schnittfugenverbreiterung führt. Die Folge sind
unnötig hohe Materialverluste beim Schnittgut. Beim Zersägen
eines Baumstamms in der Sägerei wird also unnötig viel
Sägemehl auf Kosten der eigentlich erwünschten Bretterzahl
erzeugt.

Weiterhin ist bekannt, aus den Werkseugfolättern Löcher,

Schlitze oder ganze Felder auszusparen. Dadurch erhält das |

Kerkzeugbiatt zwar die Möglichkeit, sich den I

Temperaturverhäitnissen entsprechend regional auszudehnen; |

gleichzeitig wird das Werkzeugblatt jedoch labil und die l

I Fixierung im Zentrum wird verschlechtert. |

Eine weitere Methode ist das sogenannte

Thermostreß-Verfahren. Hier wird durch Erwärmung des

Innenbereichs des Werkzeugblattes in diesem eine nach außen

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gerichtete Druckspannung erzeugt. Dadurch kann der Zentrumsbereich des Werkzeügblätts die thermisch bedingte ÜmfängsvergrÖßerüng des Aüßenkranzes mitmachen. Nachteilig hierbei ist, daß sich der Außenkranz schneller abkühlt als der Innenbereich und deshalb leicht überdehnt wird.

Wieder andere Losungen schlagen vor, die Äüßenkontur der Antriebswelle Und die Kontur der Innenöffnung des WsrkzeuEjblHtts nvit einender entsprechenden Konturen zu versehen, so daß beim Drehen der Antriebswelle Schiebekräfte auf das Werkzeugblatt ausgeübt werden. Es ist jedoch nicht ganz einfach, Antriebswelle und Werkzeugblattinnenbohrung mit einander möglichst exakt entsprechenden Erhebungen auszurüsten. Auch ist die entstehende radiale Druckkraftkotnponente abhängig von der Steigung der Erhebungen und dem reibungsbedingten Bremsmoment zwischen Werkzeugblatt und Schnittgut.

Mit dem soeben beschriebenen, rein mechanisch arbeitenden System sollen laut EP-A-O 211 423 gleichmäßig verteilte radiale Drücke nicht realisierbar sein. Deshalb schlägt die Ep-A-O 211 423 vor, auf der Antriebswelle eine Vielzahl von radial gerichteten, hydraulischen Kolben vorzusehen, die in Abhängigkeit von der Erwärmung des Außenkranzes des Werkzeugblattes mehr oder weniger weit ausgefahren werden. Dabei ist das Werkzeugblatt als von Speichen gehaltener Außenkranz ausgebildet. Bei korrekter Regelung der Hydraulikkolben kann im Außenkranz unabhängig von der momentanen Erwärmung immer die erwünschte Zugspannung aufrechterhalten werden, die den Außenkranz völlig eben hält.

Problematisch ist jedoch die korrekte, aufeinander abgestimmte Regelung der Hydraulikkolben. Schwierigkeiten entstehen insbesondere beim Wiedererkalten des Außenrings des Werkzeugblattes.

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Die Unterschiede zwischen dem Dehnüngs-* und dem Schrumpfüngsverhalten führen im übrigen auch dazu, daß bei herkömmlichen Werkzeugblättern mit eingewalzter öder eingehämmerter Innenspannung eine geometrisch plangerechte Rückstellung¹ nicht möglich ist. Bei diesen Werkzeügblattern treten die Unerwünschten Deformationen beim Abkühlen auf.

Die in der EP-A-O 211 423 beschriebene Lösung ist nur dann abwendbar, wenn nur ein einziges Werkzeugblatt auf der Antriebswelle montiert ist. Damit ist diese Konstruktion für Sägewerke nicht immer Wirtschaftlich.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das rein mechanisch arbeitende System, bei dem durch Profilierung der Antriebswelle und der Innenbohrung des Werkzeugblatts die erforderlichen Radialkräfte erzeugt werden, dahingehend weiterzubilden, daß die Umwandlung der vom Drehmoment erzeugten Tangentialkräfte in die Radialkräfte verbessert, die Profilierung vereinfacht, die Zentrumsführung verbessert und die Druckverteilung verglexchmäßigt wird, so daß weder beim Erwärmen noch beim Abkühlen des Werkzeugblattes im Außenbereich Deformierungen auftreten, wobei die Konstruktion insbesondere dafür geeignet sein soll, eine Mehrzahl von Werkzeugblättern mit Abstand nebeneinander auf einer Antriebswelle zu befestigen.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein." Vorrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Schutzanspruchs 1.

Damit ergeben sich die Vorteile, daß während des Arbeitsvorgangs Radialkräfte ausreichender Größe bereitgestellt werden, die im Außenkranz des Werkte Krb¹ ttes die nötige Zugspannung erzeugen, und zwar sowohl durch die rotationsbedingten Zentrifugalkräfte der Sektoren, die durch Schlitze getrennt sind, als auch durch die über die

Spannkeile in Radialkräfte umgewandelten Tangentialkräfte, die für eine gerade und schmale Schnittführung erforderlich ist, daß diese Radialkräfte im selben Maß anwachsen wie die für die Erwärmung des Außenkranzes verantwortliche Reibkraft zwischen Werkzeugblatt und Schnittgut, daß nach Beendigung des SchneideVorgangs die Radialkräfte jedoch restlos abgebaut werden, so daß sich das Werkzeugblatt wieder vollständig entspannen kann, daß sowohl das Zentrieren des Werkzeugblattes auf der Welle als auch die Umwandlung der Tangentialkräfte in die Radialkräfte durch gesondert herzustellende Spannkeile bewirkt wird, die einfach gefertigt und bei Bedarf gegen kleinere oder größere Spannkeile ausgetauscht werden können, und daß die Beilageringscheiben die Werkzeugblätter zwar seitlich stützen lind fixieren, die thermisch bedingten Ausgleichsvorgänge jedoch nicht behindern.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung sind die miteinander in Wirkverbindung stehenden Oberflächen von Antriebswelle, Spannkeil und/oder Werkzeugblatt mit einem Material mit geringem Reibungskoeffizienten, vorzugsweise Polytetrafluorethylen, beschichtet. Dadurch löst sich die Keilwirkung auch schon bei relativ kleinen Keilwinkeln selbsttätig, sobald der Schnittvorgang beendet ist. Der tatsächliche Keilwinkel kann dann praktisch ausschließlich nach den erforderlichen Radialkräften ausgelegt werden.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung sind die radialen Schlitze, die das Werkzeugblatt in die Sektoren einteilen, bis in den Bereich mit dem größten Wärmegradienten geführt. Dadurch können die Wärmespannungen optimal abgebaut werden.

Um die thermisöh bedingten Abweichungen der¹ Aüßenköntur des Werkzeugblatteö Vörl dee Kreiöform zu reduzieren, kann das Werkzeugblatt im Bereich jedes Sektors mit kreissektorförmigen Schlitzen vergehen Werden. Vorzugsweise

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sind die Enden dieser Schlitze zusätzlich radial abgewinkelt, um einen noch besseren Kraftyerlauf zu bewirken.

Während bei der relativ einfachen Ausführung der Erfindung mit Spannkeilen, deren Kontur an die Kontur der Innenöffnung des Werkzeugblatts bzw. die Außenkontur der ÄntriebswelZ^ angepaßt ist, noch relativ hohe Anforderungen an die Genauigkeit der Profilgebung erforderlich sind, um ungleichmäßige Druckkräfte und eine Fehlzentrierung zu verhindern, ist dies bei einer Ausgestaltung der Erfindung gemäß Anspruch 5 nicht mehr der Fall. Durch die spezielle Formgebung der Lagerstelle zwischen Schuh und Innenöffnung des Werkzeugblattes werden Fertigungstoleranzen ohne Nachteil für den Kräfteverlauf dadurch ausgeglichen, daß sich der Schuh gegenüber dem Werkzeugblatt leicht verdreht. Die Schuhe selbst stützen sich mit einer relativ großen Oberfläche auf der Antriebswelle ab, so daß die Flächenpressung entsprechend verringert ist, was die Abnutzung der Wellenoberfläche reduziert. Die Seitenführung des Werkzeugblatts im Zentrumsbereich wird zum einen dadurch gewährleistet, daß die halbkreisförmigen Vorsprünge in Nuten der Schuhe geführt sind, und zum anderen durch die Beilageringscheiben, die an den Seitenflächen des Werkzeugblattes anliegen, ohne die thermisch und mechanisch bedingten Ausgleichsbewegungen zu behindern.

Da die Beilageringscheiben mit der Antriebswelle drehfest verbunden sind, sind die Relativbewegungen zwischen Werkzeugblatt und Beilageringscheiben minimal.

Da das Werkzeugblatt gegenüber der Antriebswelle prinzipiell frei verdrehbär ist, können im Betrieb grundsätzlich Drehschwingungen auftreten, insbesondere dann, wenn das Werkzeugblatt ein Sägeblatt ist, noch dazu mit einer relativ groben Zähnung* Um diese Drehschwingungeh zu dämpfen, sind

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gemäß einer Weiterbildung der Erfindung die an den Werkzeugblättern anliegenden Oberflächen der Beilageringscheiben mit einem schwingungsdämpfenden Material beschichtet oder präpariert.

Um die Beilageringscheiben drehtest, aber auswechselbar auf der Antriebswelle zu fixieren, können die Beilageringscheiben mit radialen Speichen versehen sein, deren Enden in entsprechend profilierte Längsnuten in der Antriebswelle eingreifen.

Eine weitere Vereinfachung läßt sich erreichen, wenn auf der Antriebswelle ein Profilring lösbar befestigt wird, dessen Außenfläche spiralig profiliert ist, wobei zum Halten des Werkzeugblattes am Profilring vorn und hinten je eine Beilageringscheibe lösbar befestigt ist.

Anhand der Zeichnung soll die Erfindung in Form von rein schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. Es zeigen

Fig. 1 eine Draufsicht auf eine erste Ausführungsform, Fig. 2 eine Draufsicht, auf eine zweite Ausführungsform,

Fig. 3 einen Teilschnitt durch die Ausführungsform der Fig. 2 entlang der Schnittlinie III-III,

Fig. 4 eine Draufsicht auf eine dritte Ausführungsform und Fig. 5 einen Schnitt durch die Ausführungsform der Fig.

Fig. 1 zeigt eine Draufsicht auf ein Werkzeugblatt 1 mit einer Innenöffnung 5, aufgesetzt auf eine zentrale Antriebswelle 2. !Das Werkzeugblatt 1 ist durch radiale Schlitze 4 begrenzter Länge in drei Sektoren unterteilt. Im

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Bereich jedes Sektors sind zusätzlich kreissektorförmige Schlitze 7 eingearbeitet, die es dem thermisch belasteten Außenkranz des Werkzeugblattes 1 erlauben, sich unabhängig vom Zentrumsbereich auszudehnen und zusammenzuziehen.

Im Bereich jedes Sektors ist die Innenöffnung 5 des Werkzeugblattes 1 spiralförmig profiliert. Zwischen Werkzeugblatt 1 und Antriebswelle 2 sind Spannkeile 6 eingesetzt, die mit der Antriebswelle 2 drehfest aber lösbar verbunden sind. Sobald die Antriebswelle 2 im Pfeilsinn rotiert, werden die Spannkeile 6 gegenüber dem Werkzeugblatt 1 verdreht. Dadurch entstehen die Radialkräfte, die das Zentrum des Werkzeugblatts 1 so lange nach außen schieben, bis der durch die Erwärmung sich verlängernde Außenkranz des Werkzeugblattes 1 wieder gespannt ist, und die darin aufgebauten Zugspannungen d=is Blatt eben halten. Ein Überspannen kann durch geeignete Auswahl des Keilwinkels verhindert werden. Unterstützt wird dieses Spannen des Außenkranzes noch durch die in den Sektoren erzeugten Zentrifugalkräfte, wenn wie hier dargestellt, die Sektorer. möglichst viel Masse besitzen, die Radialfugen also recht schmal gehalten sind.

Um die Keilverbindungen selbstlösend zu machen, muß Ger Keilwinkel ausreichend groß sein. Der Freiheitsgrad der Konstruktion läßt sich jedoch dadurch erhöhen, daß die miteinander in Wirkverbindung stehenden Flächen von Werkzeugblatt 1, Klemmkeil 6 und/oder Antriebswelle 2 mit einem Material mit geringem Rexbv.ayskoeffizienten beschichtet werden.

Fig. 2 zeigt eine Ausführungsform, bei der das Werkzeugblatt 1 durch radiale Schütze 4 in insgesamt sechs Sektoren unterteilt ist. Bei einer genügend großen Anzahl Voll Sektoren können die in Fig. 1 dargestellten _&iacgr; kreissektorförmigen Schlitze 7 entfallen.

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In diesem Ausführungsbeispiel ist die Außerikontur der Antriebswelle 2 spiralförmig profiliert, wobei die Zahl der Erhebungen 8 der Zahl der Sektoren entspricht· Auf die Erhebungen 8 sind Spannkeile in Form von Schuhen 9 aufgesetzt· Diese Schuhe 9 sind breiter als das Werkzeugblatt 1. Die Innenöffnung 5 des Werkzeügblattes 1 ist mit etwa halbkreisförmigen Erhöhungen 10 versehen. Diese sind in entsprechend ausgeformte Nuten in den Schuhen 9 eingesetzt· Dadurch wird das Werkzeugblatt 1 im Zentrumsbereich seitlich geführt. Gleichzeitig bleibt jedoch eine Kippbeweglichkeit zwischen Schuh 9 und Werkzeugblatt 1 erhalten- Die Schuhe 9 können sich deshalb frei einstellen. Dadurch werden die von der sich drehenden Antriebswelle 2 über die spiralig konturierten Erhebungen 8 auf die Schuhe und von diesen auf das Werkzeugbiatt 1 übertragene« Radial- und Tangentialkräfte vergleichmäßigt. Die Bearbeitung der verschiedenen Teile kann daher mit geringerer Genauigkeit erfolgen, ohne daß die Brauchbarkeit darunter leidet. So kann beispielsweise statt einer spiralförmigen Profilierung ohne Nachteile eine kreisförmige gewählt werden.

Beilageringscheiben 3¹ stützen zusätzlich das Werkzeugblatt 1 im Zentrumsbereich auf beiden Seiten. Sie sind mit Hilfe von radialen Speichen 11, die in entsprechend geformte Längsnuten 12 der Antriebswelle 2 eingreifen, drehfest mit der Antriebswelle 2 verbunden. Dadurch sind die Relativbewegungen zwischen den Beilageringscheiben 3¹ und dem Werkzeugblatt 1 minimal.

Fig. 3 zeigt im Schnitt, wie eine Mehrzahl von Werkzeugblättern 1 mit den Schuhen 9 und den Beilageringscheiben 3 auf der Antriebswelle 2 aufgereiht wird. Die Beilageringscheiben 3 sind an den Oberflächen, die sich an die Seitenflächen der Werkzeugplatte 1 anlegen, mit einer Beschichtung 13 versehen, die sehwingungsdämpfend

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wirkt, ohne die thermisch und mechanisch bedingten Bewegungen der Wefkzeugbiätter 1 zu behindern * Die miteinander in Wirkverbindüng Stehenden Oberflächen der Antriebswelle 2, der Schuhe 9, der Beilägeringscheiben 3' bzw. deren radiale Speichen 11 und gegebenenfalls der halbkreisförmigen Ausförmungeri 1Ö der Werkzeugblätter 1 sind dagegen mit einer Beschichtung 14 versehen, die einen

beispielsweise mit Polytetrafluorethylen*

Die Fig* 4 und 5 zeigen in Aufsicht bzw. Schnitt eine weitere Vereinfachung der Konstruktion im Bereich der Antriebswelle 2. Diese kann ohne Profilierung ausgeführt werden. Auf die Welle 2 werden Profilringe 15 mit Keilen lösbajc befestigt, deren Außenseite die gewünschte Pröfilierürtg tragen. Beilageringscheiben 17 zum Halten des Werkzeugblatts sind vorn und hinten am Pröfilring 15 lösbar befestigt, beispielsweise mittels Schrauben 18.

Claims (10)

Schutzansprüche:

1. Vorrichtung zum gleichzeitigen Erzeugen einer Mehrzahl von parallelen Schnittfugen, enthaltend eine Antriebswelle (2), auf der eine Mehrzahl von kreisscheibenförmigen Werkzeugen (1) mittels Beilageringscheiben (3) mit gegenseitigem Abstand drehfest und auswechselbar befestigt

jj ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkzeugblatt (1) durch

radiale Schlitze (4) begrenzter Länge in wenigstens drei Sektoren unterteilt ist, daß die Oberfläche der Antriebswelle (2) und/oder die Zentrumsöffnung (5) des Werkzeugblatts (1) im Bereich jedes Sektors spiralig profiliert ist, daß zwischen Antriebswelle (2) und

Werkzeugblatt (?) Spannkeile (6) eingelegt sind, daß jj Profilform und Profilwinkel bezüglich der

Reibungskoeffizienten zwischen Spannkeil (6), Antriebswelle i
\ (2) ui.d Werkzeugblatt (1) so abgestimmt sind, daß sie

selbstlösend sind, und daß die Beilageringscheiben (3) das Werkzeugblatt (i; im Bereich der Spannkeile (6) seitlich stützen, ohne das Spannen und Entspannen zu behindern.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die miteinander in Wirkverbindung stehenden Oberflächen von Antriebswelle (2), Spannkeil (6) und/oder Werkzeugblatt (1) mit einem Material mit niedrigem Reibungskoeffizienten, vorzugsweise Polytetrafluorethylen, beschichtet sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die radialen Schlitze (4) bis in den Bereich des Werkzeugblatts (1) mit dem größten Wärmegradienten geführt sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkzeugblatt (1) im Bereich jedes Sektors mit kreissektorförmigen Schlitzen (7) versehen ist.

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5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden (7¹) der kreissektorförmigen Schlitze (7) in radialer Sichtung abgewinkelt sind.

6. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebswelle (1) eine der Sektorenzahl entsprechende Zahl von spiralig profilierten Erhöhungen (8) besitzt, daß die Spannkeile als Schuhe (9) ausgebildet sind, die breiter sind als das Werkzeugblatt (1) und eine Nut aufweisen, daß das Werkzeugblatt (1) iir Bereich der Innenöffnung (5) etwa halbkreisförmige Vorsprünge (10) besitzt, die in die entsprechend ausgeformten Nuten der Schuhe (9) so einsetzbar sind, daß Schuh (9) und Werkzeugblatt (1) zueinander kippbeweglich sind, und daß die Beilageringscheiben (3¹) drehfest auf der Antriebswelle (2) montiert sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schuhe (9) mittels Haltestift unverlierbar am Werkzeugblatt (1) befestigt sind.

8. Vorrichtung nach Anspruch &ogr; oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Beilageringscheiben (3¹) radi&le Speichen (11) besitzen, die in Längsnuten (12) der Antriebswelle (2) eingreifen.

9. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gskennzeichnet, daß die Oberflächen der Beilageringscheiben (3¹), die an den Werkzeugblättern (1) anliegen, mit einem schwingungsdämpfend-sn Material (13&Idigr; beschichtet sind.

10. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Antriebswelle (2) ein Profilring (15) lösbar befestigt ist, dessen Außenfläche g profiliert ist, und daß an dem Profilring (15) vorn

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Und hinten je eine Beilageringscheibe (17) lösbar befestigt ist.