DE9209221U1

DE9209221U1 - Holzbearbeitungswerkzeug zum Fräsen runder Holzstäbe veränderlichen Durchmessers

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Authority: DE
Original assignee: NOWEY WERNER 8900 AUGSBURG DE
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Priority date: 1992-07-09
Filing date: 1992-07-09
Publication date: 1992-10-01
Anticipated expiration: 2002-07-10
Also published as: IT1264678B1; ITMI931465A1; ITMI931465A0

Description

Augsburg, den 6. Juli 1992 Anw.Aktenz.: NO.3034

Werner Nowey

Oblatterwallstraße 22

8900 Augsburg 1

Holzbearbeitungswerkzeug zum Fräsen runder Holzstäbe veränderlichen Durchmessers

Die Erfindung betrifft ein Holzbearbeitungswerkzeug nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zum Fräsen runder Holzstäbe veränderlichen Durchmessers, beispielsweise zum Bearbeiten von Schaufelstielen, die am schaufelseitigen Ende eine größere Dicke haben und sich zum anderen Ende hin verjüngen.

Bekannt ist ein Holzbearbeitungswerkzeug dieser Gattung, das aus einem ringförmigen umlaufenden Werkzeugkörper besteht, durch dessen mittige Öffnung der zu bearbeitende Stab hindurchgeführt wird, und der eine Anzahl von Schneidkörpern trägt, die radial beweglich am Werkzeugkörper gehaltert sind. Ein Zustellmechanismus, der eine axiale Steuerbewegung von einem feststehenden Steuerorgan auf das umlaufende Werkzeug überträgt und dort in eine entsprechende radiale, positive oder negative Zustellbewegung der Schneidkörper umsetzt, dient zur Veränderung des Fräsdurchmessers während der Bearbeitung des Holzstabs, so daß der allmählich axial durch das Werkzeug hindurch vorgeschobene Holzstab von dem Werkzeug mit einer kreisrunden Außenfläche bearbeitet wird, deren Durchmesser entlang der Länge des Holzstabs innerhalb des vorgegebenen Durchmesserbereichs nach Belieben stufenlos variiert werden kann.

Das herkömmliche Werkzeug hat den Nachteil, daß das Nachschärfen der Schneiden der Schneidkörper eine zeitraubende

und umständliche Arbeit ist, da die Schneidkörper hierzu vom Werkzeugkörper abgebaut werden müssen, was wegen des Zustellmechanismus zum radialen Zustellen der Schneidkörper und der danach jedesmal erforderlichen neuen Justierung der Schneidkörper nach dem Wiedereinbau schwierig ist.

Außerdem kann das herkömmliche Werkzeug auch hinsichtlich seiner Leistungsfähigkeit und Arbeitsqualität nicht völlig befriedigen, da die Schneidgeschwindigkeit der Schneidkörper nur so groß ist wie die Umlaufgeschwindigkeit des Werkzeugkörpers um den zu bearbeitenden Holzstab und die mögliche Drehzahl des Werkzeugkörpers Beschränkungen unterworfen ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein in jeder Hinsieht wesentlich verbessertes Holzbearbeitungswerkzeug der in Rede stehenden Art zu schaffen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das im Anspruch 1 angegebene und in den Unteransprüchen in vorteilhaften Weiterbildungen ausgestaltete Werkzeug gelöst.

Das erfindungsgemäße Werkzeug bietet gegenüber dem oben erwähnten herkömmlichen Werkzeug folgende Vorteile:

Anstelle der nur radial zustellbaren, im übrigen aber feststehend am Werkzeugkörper angeordneter Schneidkörper bei dem herkömmlichen Werkzeug weist das erfindungsgemäße Werkzeug umlaufende Fräser auf, wodurch auch bei mäßiger Umlaufgeschwindigkeit des Werkzeugkörpers hohe Schnittgeschwindigkeiten und damit erstens eine hohe Fräsleistung und zweitens eine gute Oberflächenqualität der gefrästen Holzoberfläche sichergestellt sind.

Der Drehantrieb der umlaufenden Fräser ist verhältnismäßig einfach aufgebaut, denn er erfolgt nach dem Prinzip von Planetengetrieben durch den umlaufenden Werkzeugkörper selbst, so daß es nur notwendig ist, den Werkzeugkörper in herkömmlicher Weise anzutreiben, indem er beispielsweise an

seinem Umfang mit einem Zahnkranz versehen ist, in welchen das Ritzel eines Antriebsmotors eingreift, wie dies auch schon bei dem herkömmlichen Werkzeug der Fall ist. Außerdem ist ein separater Fräserantrieb möglich.

Die radiale Zustellbewegung erfolgt durch Schwenkarme, mittels welcher die umlaufenden Fräser am Werkzeugkörper angeordnet sind. Diese Art der Zustellbewegung ermöglicht eine sehr feinfühlige und genaue Zustellung.

Wenn die Fräser nachgeschärft werden müssen, werden sie lediglich von ihren Achsen abgezogen und andere Fräser aufgesetzt. Dieses Auswechseln der Fräser, die am Werkzeugkörper leicht zugänglich sind, läßt sich in kürzester Zeit durchführen und erfordert keinerlei Justierarbeiten. Die Stillstandszeit des Werkzeugs zum Wechseln der Fräser ist also minimal und bedeutend kürzer, als dies bei dem herkömmlichen Werkzeug möglich ist.

Die Umsetzung der axialen Steuerbewegung in die Schwenkbewegung der Fräsertragarme erfolgt über ein mechanisches formschlüssiges Getriebe, das hohe Genauigkeit gewährleistet.

Ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Holzbearbeitungswerkzeugs wird nachstehend unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen mehr im einzelnen beschrieben, in welchen zeigt:

Fig. 1 eine Stirnansicht des Werkzeugs

in der Ebene I-I in Fig. 2,

Fig. 2 einen Axialschnitt durch das

Werkzeug in der Ebene II-II in Fig. 1, und 35

Fig. 3 einen Querschnitt durch das Werk

zeug in der Ebene III-III in Fig. 2, das einen Teil des Frä-

serantriebsmechanismus zeigt.

In den Zeichnungen ist das erfindungsgemäße Werkzeug nur sehr schematisch dargestellt; alle nicht unmittelbar zu dem Werkzeug selbst gehörenden Teile wie Maschinengestell, motorischer Antrieb usw. sind der Klarheit halber weggelassen.

Das Werkzeug weist folgende Hauptteile auf: einen Trägerkörper 10 mit einem Montageflansch 11 und einem Tragrohr 12, einen Werkzeugkörper 20 mit einer in Lagern 13 und 14 auf dem Tragrohr 12 drehbar gelagerten Nabe 21, einem an seinem Außenumfang gebildeten Zahnkranz 22 und einer Anzahl von hier beispielsweise 3 am Umfang mit gleichen Winkelabständen angeorndeten Getriebegehäusen 23, ein mit einer Außenverzahnung versehenes Sonnenrad 15, das an den mit Bezug auf den Montageflansch 11 entgegengesetzten Ende des Tragrohrs 12 feststehend montiert ist, ein in jedem der Getriebegehäuse 23 des Werkzeugkörpers 20 angeordnetes Fräsergetriebe 30, bestehend aus einer ersten Welle 31 mit einem mit dem Sonnenrad 15 über einen Zahnriemen 16 (Fig. 3) in Eingriff stehenden Ritzel 32 und einem Abtriebszahnrad 33, das mit einem Zahnrad 34 auf einer bezüglich der Welle 31 seitwärts versetzt angeordneten zweiten Welle 35 über einen Zahnriemen 36 in Antriebsverbindung steht, weiter jeweils einen auf dem freien Ende der zweiten Welle 35 aufgesteckten, auswechselbaren Mehrschneiden-Zylinderfräser 40 oder dgl., und einen Zustellmechanismus 50 mit einer der Anzahl der Getriebegehäuse 23 entsprechenden Anzahl, hier also drei Winkelgetrieben 60.

Jedes Getriebegehäuse 23 des Werkzeugkörpers 20 weist einen Nabenteil 24, der in einem radial verlaufenden Flanschteil 25 des Werkzeugkörpers 20 drehbar gehaltert ist, und einen Schwenkarmteil 26 auf. Im Nabenteil 24 ist die eine Getriebewelle 31 in Lagern drehbar gelagert, und im Schwenkarmteil ist die andere, auch den umlaufenden Fräser 40 tragende Getriebewelle 35 in Lagern drehbar gelagert.

Zum Einsatz wird das Werkzeug mit dem Montageflansch 11 am Maschinengestell montiert. Das Abtriebsritzel eines motorischen Antriebs steht mit dem Zahnkranz 22 des Werkzeugkörpers 20 entweder direkt oder über einen Zahnriemen in Eingriff und versetzt den Werkzeugkörper 20 mit allen daran angeordneten Teilen in Drehung um das feststehende Tragrohr 12 herum. Weil das Sonnenrad 15 am Tragrohr 12 befestigt ist und stillsteht, werden aufgrund des Umlaufs des Werkzeugkörpers 20 die Ritzel 32 der Fräsergetriebe in eine der Umlaufbewegung um das Tragrohr 12 überlagerte Eigendrehung versetzt und treiben über die Zahnräder 33 und 34 den jeweils zugeordneten Fräser 40 an.

Der zu bearbeitende Holzstab wird durch die Bohrung des Tragrohrs 12 axial vorgeschoben und dadurch auch axial an den umlaufenden Fräsern 40 vorbeibewegt, wobei die Fräser 40 die Außenfläche des Holzstabs bearbeiten.

Durch Schwenken der Schwenkarmteile 26 der Getriebegehäuse 0 um die Achse der ersten Getriebewelle 31, die zugleich die Achse des Nabenteils 24 des Getriebsgehäuses ist, kann der jeweilige Fräser 40 radial zur· Achse des Tragrohrs 12 hin bzw. von dieser weggeschwenkt werden. Dies ist in Fig. 1 durch die in der weggeschwenkten Position strichpunktiert angedeuteten Fräser 40 dargestellt. Diese Schwenkbewegung der Fräser 40, die bei sämtlichen Fräsern synchron über den Zustellmechanismus 50 und die Winkelgetriebe 60 erfolgt, die nachstehend noch beschrieben werden, läßt sich auf diese Weise der Fräsdurchmesser, also der Fertigdurchmesser des zu bearbeitenden Holzstabs, einstellen. Diese Einstellung ist stufenlos und während des Bearbeitungsvorgangs veränderlich, so daß die Außenkontur des bearbeitenden Holzstabs innerhalb des konstruktiven vorgegebenen möglichen Durchmesserbereichs des Werkzeugs eine nach Belieben steuerbare Kontur der Fertigoberfläche erhält.

Die Steuerung der Fräserzustellung erfolgt durch eine axiale Steuerbewegung, die einem Steuerbolzen 51 des Zustellmecha-

-G-

nismus 50 mitgeteilt wird. Dies kann über eine Kurvenscheibe oder ein anderes geeignetes Organ erfolgen. Der Steuerbolzen 51 ist mit einem axial über der Nabe 21 des Werkzeugkörpers 20 verschiebbar, aber nicht drehbar angeordneten Ring verbunden, auf welchem mittels Wälzkörpern 53 ein zusammen mit dem Werkzeugkörper 20 umlauffähiger Außenring 54 gelagert ist. Der drehbare Außenring 54 steht mit den Winkelgetrieben 60 in Antriebsverbindung, und zwar jeweils über eine mit dem Außenring 54 fest verbundene Zahnstange 61.

Die Winkelgetriebe 60, von denen jedem Getriebegehäuse 23 eines zugeordnet ist, werden nunmehr mit Bezug auf Fig. 1 beschrieben, da diese wegen der Wahl der Schnittebene II-II in Fig. 2 nicht dargestellt sind; lediglich eine der Zahnstangen 61 ist in Fig. 2 sichtbar.

Jedes Winkelgetriebe 60 besteht aus der zugehörigen Zahnstange 61, die, wie schon gesagt, starr mit dem Außenring 54 verbunden ist, und die in Fig. 1 jeweils in Stirnansicht sichtbar ist, weiter aus einem mit dieser Zahnstange 61 in Eingriff stehenden Ritzel 62, das auf einer im Werkzeugkörper 20 drehbar gelagerten Welle 63 angeordnet ist, einem weiteren Ritzel 64, das ebenfalls auf der Welle 63 sitzt, und aus einer mit dem Ritzel 64 in Eingriff stehenden weiteren Zahnstange 65, deren Verschiebeachse etwa senkrecht zur Verschiebeachse der Zahnstange 61 verläuft und die über einen damit gelenkig verbundenen Lenker 66 ebenfalls gelenkig mit dem Schwenkarmteil 26 des Getriebegehäuses 23 verbunden ist, wie aus Fig. 1 ersichtlich ist. Eine axiale Steuerbewegung des Steuerbolzenz 51 bzw. des Innenrings 52 sowie des Außenrings 54 wird also über die Winkelgetriebe 60 synchron in eine entsprechende positive oder negative Zustellschwenkbewegung des Getriebegehäuses 23 und somit des zugeordneten Fräsers 40 umgesetzt.

Für das nun vollständig beschriebene Werkzeug bieten sich über das hier beschriebene konkrete Ausführungsbeispiel folgende Abwandlungsmöglichkeiten an:

Statt des Zahnriementriebs zwischen dem Sonnenrad 15 und den Ritzeln 32 ist auch ein direkter Eingriff der Zahnräder 32 mit dem Sonnenrad 15 möglich. Allerdings läßt der Zahnriementrieb höhere Drehzahlen zu und arbeitet geräuschärmer als direkt kämmende Zahnräder. Gleiches gilt für die Antriebsverbindung zwischen den Zahnrädern 33 und 34 des Fräsergetriebes .

Anstelle des durch den Montageflansch 11 hindurchverlaufenden Steuerbolzens 51 des Zustellmechanismus 50 mit innenliegendem drehfestem Ring 52 und außenliegendem umlaufenden Ring 54 ist es auch möglich, den drehbaren Ring innenliegend und den drehfesten Ring außenliegend anzubringen, der dann ein an beliebiger Stelle radial wegragendes Mitnehmerteil zur Aufnähme der Steuerbewegung haben kann. Der innenliegende drehbare Ring kann dann direkt, beispielsweise mit Gleitsitz, auf der Nabe 21 des Werkzeugkörpers 20 sitzen. Welche Ausführung letztendlich gewählt wird, wird im Einzelfall hauptsächlich davon abhängen, wie die Bauart der Maschine, an welchem das Werkzeug zum Einsatz kommen soll, ausgelegt ist. Zum Einsatz des erfindungsgemäßen Werkzeugs bei für herkömmliche Werkzeuge ausgelegten Maschinen mit entsprechender Anordnung der Steuerorgane kann die dargestellte Ausführungsform vorteilhaft sein; für insgesamt neu konzipierte Maschinen mit dem erfindungsgemäßen Werkzeug wird die eben beschriebene Alternative wegen ihrer einfacheren Bauform möglicherweise vorteilhafter sein.

Eine weitere Alternative betrifft schließlich den Antrieb der Fräser. Bei dem vorstehenden Ausführungsbeispiel werden die Fräser allein durch die Umlaufbewegung des Werkzeugkörpers um das stillstehende Tragrohr mit dem Sonnenrad 15 angetrieben. Zusätzlich ist es möglich, eine Antriebsbewegung für die Fräser 40 dadurch zu erzeugen, daß das Sonnenrad 15 vom Tragrohr 12 gelöst, seinerseits drehbar angeordnet und mit einem Antrieb versehen wird. Praktisch könnte dies dadurch erfolgen, daß das Sonnenrad 15 mit einer Zwischenhülse verbunden wird, die auf dem Tragrohr 12 drehbar gelagert wird, wohin-

gegen die Nabe 21 des Werkzeugkörpers auf dieser Zwischenhülse drehbar gelagert, also nur mittelbar auf dem Tragrohr gelagert wird. Das freie Ende der Zwischenhülse kann dann mit einem zwischen dem Montageflansch 11 und dem axialen Ende der Nabe 21 gelegenen Radialflansch mit Zahnkranz zum Antrieb durch einen separaten Motor versehen sein. Bei Ausbildung des Zustellmechanismus 50 nach der oben erläuterten Alternative treten hierbei auch keine Kollisionen von Bauteilen auf.

Eine weitere Alternative für den zusätzlichen selbständigen Antrieb der Fräser könnte darin bestehen, das außenverzahnte und innenliegende Sonnenrad 15 durch ein innenverzahntes außenliegendes Ringrad zu ersetzen. Dieses kann den Werkzeugkörper 20 über einen Teil seiner axialen Ausdehnung umschließen. Dabei können die Ritzel 32 dann durch radiale Durchbrechungen des Werkzeugkörpers 20 nach außen überstehen und mit der Innenverzahnung des Ringrads in Eingriff stehen, oder die Ritzel 32 können statt im Werkzeugkörper an der rückwärtigen Stirnseite des Flanschteils 25 angeordnet sein, nämlich auf durch die Bodenwände der Getriebegehäuse 23 hindurch überstehenden Enden der Wellen 31 sitzen, und somit der Innenverzahnung des Ringrads in Eingriff stehen. Das Ringrad kann dann seinerseits mit einer Außenverzahnung, ähnlich den Zahnkranz 22 des Werkzeugkörpers 20, versehen sein, um wahlweise angetrieben werden zu können. Im Falle dieser Version wäre das Ringrad zweckmäßigerweise drehbar auf einem Teil des Werkzeugkörperumfangs gelagert.

Bei den eben beschriebenen Alternativen zur Antriebstechnik werden die Fräser 40 jeweils nach wie vor nach dem Planetenradprinzip durch den Umlauf des Werkzeugkörpers 20 angetrieben, aber durch die zusätzliche Drehbarkeit des Sonnenrads bzw. des äußeren Ringrads ist noch eine wählbare überlagerte Antriebsbewegung möglich, die je nach Wahl der Eingangsdrehbewegung des Sonnen- bzw. Ringrads im einen oder anderen Drehsinn die Drehbewegung der Fräser 40 beschleunigt oder verzögert. Damit ist es z.B. möglich, eine hohe Schnittgeschwindigkeit bei verhältnismäßig langsamer Umlaufbewegung

des Werkzeugkörpers 20 zu erzeugen

Claims

- 10 Augsburg, den 6. Juli 1992 Anw.Aktenz.: NO.3034 Anmelder: Werner Nowey, Augsburg Schutzansprüche

1. Holzbearbeitungswerkzeug zum Fräsen runder Holzstäbe veränderlichen Durchmessers, mit einem ringförmigen Werkzeugkörper (20), der eine mittige Öffnung zum Hindurchführen des zu bearbeitenden Stabs aufweist und der um seine Achse drehbar ist sowie eine Anzahl von Schneidkörpern (40) trägt, die mittels eines Zustellmechanismus (50) radial beweglich am Werkzeugkörper gehaltert sind,

gekennzeichnet durch folgende Merkmale: 10

jeder Schneidkörper ist seinerseits als relativ zum Werkzeugkörper (20) um seine eigene Achse drehbarer Fräser (40) ausgebildet ,

jeder Fräser (40) ist mittels eines am Werkzeugkörper (20) um eine zur Werkzeugkörperachse parallele Achse schwenkbar angeordneten Bauteils (23) gelagert,

jeder Fräser (40) ist über ein in bzw. an dem schwenkbaren Bauteil (23) angeordnetes Getriebe (31, 33, 34, 35, 36) mit einem Getrieberad (32) gekuppelt, das seinerseits mit einem Zentralrad (15) in Antriebsverbindung steht, mit Bezug auf welches der Werkzeugkörper (20) umläuft, und

der Zustellmechanismus (50) ist mit dem jedem Fräser (40) zugeordneten schwenkbaren Bauteil (23) gekuppelt.

2. Werkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Zentralrad (15) ein Sonnenrad ist, das mit einem drehfesten Tragrohr (12) verbunden ist, auf welchem der Werkzeugkör-

- 11 per (20) drehbar gelagert ist.

3. Werkzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsverbindung zwischen dem Zentralrad (15) und dem betreffenden, jedem Fräser (40) zugeordneten Getrieberad (32) über einen Zahnriementrieb (16) erfolgt.

4. Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das schwenkbare Bauteil ein Getriebegehäuse (23) mit einem drehbar im Werkzeugkörper (20) gehalterten Nabenteil (24), der eine Getriebewelle (31) aufnimmt, die das mit dem Zentralrad (15) in Antriebsverbindung stehende Getrieberad (32) trägt, und mit einem davon radial wegragenden Schwenkarmteil (26) ist, der die gegenüber der genannten Getriebewelle (31) seitlich versetzt angeordnete Fräserwelle (35) aufnimmt.

5. Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das jedem Fräser (40) zugeordnete Getriebe (30) ein Zahnriementrieb mit einem Zahnriemen (36), einem auf einer gemeinsamen Getriebewelle (31) mit dem mit dem Zentralrad (15) in Antriebsverbindung stehenden Getrieberad (32) sitzenden Getrieberad (33) und einem auf der mit Bezug auf die genannte Getriebewelle (31) seitlich versetzt angeordneten Fräserwelle (35) sitzenden Getrieberad (34) ist.

6. Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkzeugkörper (20) an seinem Umfang einen Außenzahnkranz (22) zur Übertragung der Antriebsdrehbewegung auf den Werkzeugkörper versehen ist.

7. Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Zentralrad ein innenverzahntes Ringrad ist, das mit dem betreffenden, jedem Fräser zugeordneten Getrieberad in Eingriff steht.

8. Werkzeug nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Ringrad auf dem Werkzeugkörper drehbar gelagert ist.

9. Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Zentralrad seinerseits über einen Drehantrieb drehbar ist.

10. Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß jedem schwenkbaren Bauteil (23) des Werkzeugkörpers (20) ein Winkelgetriebe (60) zum Umsetzen einer axialen Steuerbewegung in eine radiale Schwenkbewegung des schwenkbaren Bauteils (23) zugeordnet ist, das eine die axiale Steuerbewegung übertragende, parallel zur Werkzeugkörperachse verlaufende Zahnstange (61), eine weitere, bezüglich dieser Zahnstange seitlich versetzt angeordnete und etwa in einer Radialebene des Werkzeugkörpers (20) verschiebbare sowie mit dem zugeorndeten schwenkbaren Bauteil (23) gekuppelte (66) Zahnstange (65) sowie ein die beiden Zahnstangen kuppelndes, auf einer gemeinsamen Welle (63) sitzendes Zahnradpaar (62, 64) aufweist.