EP4640391A1

EP4640391A1 - Werkstück mit einer keilzinkenanordnung sowie verfahren zur herstellung solcher werkstücke

Info

Publication number: EP4640391A1
Application number: EP25171304.6A
Authority: EP
Inventors: Hannes Stolze; Holger Militz
Original assignee: Weinig Grecon GmbH and Co KG
Current assignee: Weinig Grecon GmbH and Co KG
Priority date: 2024-04-23
Filing date: 2025-04-17
Publication date: 2025-10-29
Also published as: DE102024001322A1

Abstract

Die Werkstücke haben an einem Ende eine Keilzinkenanordnung (3), die nebeneinander liegende Keilzinken (5) aufweisen, die durch Nuten (7) voneinander getrennt sind. Die Nuten (7) weisen einen Nutgrund (7a) auf und sind von Seitenwänden begrenzt, die in Richtung auf den Nutgrund (7a) konvergierend verlaufen. Die Keilzinken (5) sind an ihren freien Enden mit wenigstens einer Quernut (8) versehen, die sich vom freien Ende aus über wenigstens einen Teil der Höhe der Keilzinken (5) erstreckt und diese quer zu ihrer Längsrichtung durchsetzt. In einem Bearbeitungsvorgang werden in die Stirnseite des Werkstückes (1) Keilzinken (5) eingebracht. In einem anderen Bearbeitungsvorgang wird in die Keilzinken (5) quer zu deren Hauptrichtung wenigstens eine Quernut (8) eingebracht, die sich vom freien Ende der Keilzinken (5) aus erstreckt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Werkstück mit einer Keilzinkenanordnung nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 sowie ein Verfahren zur Herstellung solcher Werkstücke nach dem Oberbegriff des Anspruches 9.
Es ist bekannt, längliche Bretter aus Holz über Keilzinkenverbindungen fest miteinander zu verbinden. Die Keilzinkenverbindung bildet eine selbstzentrierende bzw. selbsthemmende Endverbindung, die dadurch gebildet wird, dass eine Reihe von gleichartigen, symmetrischen, spitz zulaufenden Keilzinken mit einer Keilzinkenfräse in die Stirnseiten der Bretter eingefräst werden, die dann mit einander verklebt werden.
Fig. 8 zeigt eine solche Keilzinkenverbindung mit den ineinandergreifenden Keilzinken 50 der miteinander verbundenen Werkstücke 1. Die Keilzinken 50 haben eine Zinkenlänge I_j. Weiter dargestellt sind die Zinkenteilung p, die Flankenneigung α, das Zinkenspiel I_t und die Breite bt der Zinkenspitze.
Keilzinkenverbindungen werden für verschiedenste Hölzer eingesetzt. Für tragende Zwecke hat insbesondere Fichte eine große wirtschaftliche Bedeutung im Holzbau. Die Keilzinkung für tragende Anwendungen ist für Nadelhölzer standardisiert (EN 15497/EN 14080). Diese standardisierten Keilzinkungen sind für Nadelholzprodukte ausreichend. Die Keilzinkenverbindungen zeichnen sich durch eine sehr große Verklebungsfläche, eine hohe Festigkeit, eine hohe Passgenauigkeit und eine unproblematische Herstellung aus. Die Festigkeit der Keilzinkenverbindung entspricht auch bei hoher Qualität des Nadelholzes annähernd der des ungezinkten Holzes.
Laubhölzer können meist deutlich höhere Festigkeiten erreichen als Nadelhölzer, was zu höheren Anforderungen an die Keilzinkenverbindung führt. In Laubholzbauprodukten, Hochleistungswerkstoffen oder spröden Materialen ist die Keilzinkung meist eine Schwachstelle. Die Festigkeit dieser Werkstoffe kann in der Keilzinkung nicht ausreichend übertragen werden. Häufige Ursache des Versagens sind bei mechanischer Beanspruchung oder bereits bei der Herstellung die Spannungskonzentrationen im Zinkengrund 51. So führt das Zinkenspiel I_t zu einer Querschnittsverminderung und auch zu einem fehlenden Kontaktschluss zwischen den Fügeteilen. Das fehlende Zinkenspiel I_t kann zum Aufspalten des Holzes im Zinkengrund 51 führen bzw. dazu, dass der Pressdruck nicht auf die Zinkenflanken zur Ausbildung einer qualitativ hochwertigen Verklebung der Keilzinken wirkt.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, das gattungsgemäße Werkstück und das gattungsgemäße Verfahren so auszubilden, dass die Festigkeiten, die Wirtschaftlichkeit, die Herstellbarkeit und Präzision sowie die Ästhetik der Keilzinkenverbindung optimiert und verbessert wird.
Diese Aufgabe wird beim gattungsgemäßen Werkstück erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 und beim gattungsgemäßen Verfahren erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 9 gelöst.
Die Keilzinkenanordnung mit den Keilzinken und der Quernut lässt sich einfach und präzise herstellen. Trotz der Quernut wird eine gute Selbsthemmung erreicht, wenn die Keilzinken der zu verbindenden Werkstücke ineinandergreifen. Nach dem Verpressen der Keilzinkenverbindung ergibt sich eine ausreichend hohe Anfangsfestigkeit der Zinkenverbindung. Das Zinkenspiel kann gering gehalten werden und ist bei gleichem Pressdruck in der Regel geringer als beim herkömmlichen Keilzinkenprofil. In der Keilzinkenverbindung sind nur vereinzelt Risse zu erwarten, wobei die Rissneigung geringer ist als bei den aktuellen Keilzinkenverbindungen. Die Quernuten können dazu herangezogen werden, bei dem Verpressen der Keilzinkenverbindung vollständig mit Klebstoff gefüllt zu werden. Der Klebstoff kann gegebenenfalls als Verstärkungsmaterial innerhalb der Zinkenverbindung genutzt werden.
Die Werkstücke mit den Keilzinken und Quernuten können aus Laubholz bestehen, wobei die erfindungsgemäße Ausbildung dafür sorgt, dass die Festigkeit der Keilzinkenverbindung höher ist als bei der aktuellen Keilzinkenverbindung und somit die mechanischen Eigenschaften der Laubhölzer für das keilgezinkte Werkstück optimal genutzt werden können.
Die Keilzinkenverbindungen mit Quernuten haben in der Regel höhere Festigkeiten, wie Zug- und Biegefestigkeiten, als herkömmliche Keilzinkenprofile ohne Quernuten.
Die erfindungsgemäßen Werkstücke können beispielsweise in Laubholzbauprodukten (z.B. Brettschichtholz, Brettsperrholz, Konstruktionsvollholz) aus Nadel- und/oder Laubholz eingesetzt werden. Als Werkstoff für die Werkstücke kommen auch Hochleistungswerkstoffe, beispielsweise Furnierwerkstoffe, Hybridwerkstoffe oder modifizierte Werkstoffe, in Betracht, beispielsweise Thermoholz und chemisch modifiziertes Holz. Die erfindungsgemäßen Werkstücke können auch für Holzprodukte in der Außenanwendung eingesetzt werden.
Vorteilhaft nimmt die Breite der Quernut in Richtung auf den Nutgrund ab, vorzugsweise stetig. Diese Gestaltung trägt zur hohen Festigkeit und zur geringen Rissbildung beim Bearbeitungsvorgang sowie auch im Einsatz der Keilzinkenverbindung in vorteilhafter Weise bei.
Je nach Anforderung und/oder Art des Werkstückes kann die Breite der Quernut über deren Länge auch gleich bleiben.
Die Quernut ist vorteilhaft von zwei in Richtung auf den Nutgrund konvergierend verlaufenden Seitenwänden begrenzt.
Vorteilhaft sind die Seitenwände der Quernut eben, wodurch sich eine einfache Fertigung ergibt.
Die Seitenwände können je nach Einsatzfall der Werkstücke auch nicht eben ausgebildet sein, beispielsweise Wellenform haben.
Wenn die Quernut in vorteilhafter Weise spiegelsymmetrisch zu ihrer Längsrichtung ausgebildet ist, ergibt sich eine gleichmäßige vorteilhafte Wirkung der Quernut hinsichtlich der Festigkeit der Keilzinkenverbindung.
Es ist durchaus möglich, wenn es der Einsatzfall und/oder das Werkstück erfordern, die Quernut nicht spiegelsymmetrisch zu ihrer Längsrichtung auszubilden.
Grundsätzlich können die Seitenwände jede beliebige Gestaltung im Hinblick auf die Funktion der Quernut haben.
Bei einer vorteilhaften Ausbildung liegen die Quernuten benachbarter Keilzinken fluchtend zueinander. Dadurch wird in der Keilzinkenverbindung eine über die Breite der Stirnseite des Werkstückes durchgehende Nut gebildet.
In Abhängigkeit vom verwendeten Werkstoff für das Werkstück und/oder dem späteren Einsatzfall des Werkstückes können die Quernuten aller Keilzinken gleiche Länge und/oder gleiche Breite haben.
Darüber hinaus besteht die Möglichkeit, dass die Quernuten eines Keilzinkens unterschiedliche Länge und/oder unterschiedliche Form und/oder unterschiedliche Breite haben können.
Auch ist es möglich, die Gestaltung der Quernuten von Keilzinken zu Keilzinken und/ oder die Gestaltung der Quernuten selbst innerhalb der Keilzinkenanordnung zu variieren. Auf diese Weise kann die Keilzinkenanordnung optimal an den vorgesehenen Einsatzfall sowie auch den eingesetzten Werkstoff des Werkstückes angepasst werden.
Wenn die Quernuten innerhalb der Keilzinkenanordnung in vorteilhafter Weise zumindest teilweise, vorzugsweise vollständig mit Klebstoff gefüllt sind, kann der Klebstoff als Verstärkungsmaterial der Keilzinkenverbindung genutzt werden.
Beim erfindungsgemäßen Verfahren werden die Keilzinkenanordnungen an beiden Stirnseiten der Werkstücke in zwei quer zueinander erfolgenden Bearbeitungsvorgängen hergestellt. Im einen Bearbeitungsvorgang werden die Keilzinken erzeugt. Im anderen Bearbeitungsvorgang werden die Quernuten erzeugt. Durch diese kreuzweisen Bearbeitungsvorgänge lässt sich die Keilzinkenanordnung in einfacher Weise und mit geringem Maschinenaufwand an den Stirnseiten des Werkstücks erzeugen. Die Reihenfolge der beiden Bearbeitungsvorgänge ist beliebig.
Vorteilhaft werden die beiden Bearbeitungsvorgänge in rechtwinklig zueinander liegenden Richtungen durchgeführt.
Die Bearbeitungsvorgänge können auch unter von 90° abweichenden Richtungen durchgeführt werden. Die Bearbeitungsrichtungen müssen nicht linear verlaufen, sondern können beispielsweise bogenförmig verlaufen.
Eine einfache, zuverlässige und kostengünstige Herstellung ergibt sich, wenn die Keilzinken und/oder die Quernuten durch einen Fräsvorgang erzeugt werden.
Als weitere Möglichkeit kommen etwa Lasern, Sägen, Prägen, Ritzen und dgl. in Betracht.
Bei einer möglichen Verfahrensführung wird das Werkstück vor dem zweiten Bearbeitungsvorgang um seine Längsachse gedreht. Dies führt dazu, dass beim zweiten Bearbeitungsvorgang die Quernut die zuvor im ersten Bearbeitungsvorgang hergestellte Kontur durchsetzt.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform wird das Werkstück nach dem zweiten Bearbeitungsvorgang um seine Längsachse in seine Ausgangslage zurückgedreht. Außerdem wird das Werkstück um seine Querachse so geschwenkt, dass die andere, bislang noch nicht bearbeitete Stirnseite des Werkstückes durch die beiden Bearbeitungsvorgänge ebenfalls mit den Keilzinken und den Quernuten versehen werden kann.
Bei einer anderen vorteilhaften Verfahrensweise werden die beiden Stirnseiten des Werkstückes gleichzeitig bearbeitet. In diesem Falle ist ein zweimaliger Durchlauf der Werkstücke durch die Maschine nicht erforderlich.
Damit die Keilzinkanordnung präzise hergestellt werden kann, ist es von Vorteil, wenn die Stirnseiten der Werkstücke vor dem Bearbeiten einem Zerspanvorgang unterworfen werden. Dann können die Stirnseiten eben und rechtwinklig hergestellt werden, so dass anschließend die Keilzinken und die Quernuten präzise gefertigt werden können.
Bei einer vorteilhaften Verfahrensweise werden die mit den Keilzinkenanordnungen versehenen Stirnseiten der Werkstücke einseitig oder beidseitig mit dem Klebstoff beleimt. Dadurch können die Werkstücke unmittelbar anschließend über die Keilzinkenanordnungen fest miteinander verbunden werden.
Der Anmeldungsgegenstand ergibt sich nicht nur aus dem Gegenstand der einzelnen Patentansprüche, sondern auch durch alle in den Zeichnungen und der Beschreibung offenbarten Angaben und Merkmale. Sie werden, auch wenn sie nicht Gegenstand der Ansprüche sind, als erfindungswesentlich beansprucht, soweit sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem Stand der Technik neu sind.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen.
Die Erfindung wird anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1: in schematischer Darstellung die Herstellung einer Keilzinkenanordnung an der Stirnseite eines erfindungsgemäßen Werkstückes,
Fig. 2: in perspektivischer Darstellung eine Keilzinkenanordnung des erfindungsgemäßen Werkstückes,
Fig. 3: in einer Darstellung entsprechend Fig. 2 eine weitere Ausbildung einer Keilzinkenanordnung des erfindungsgemäßen Werkstückes,
Fig. 4: in perspektivischer Darstellung zwei über ihre Keilzinkenanordnungen fest miteinander zu verbindende Werkstücke vor dem Fügen,
Fig. 4a: die Werkstücke gemäß Fig. 4 nach dem Fügen mit und ohne Klebstoff,
Fig. 5: in schematischer Darstellung einen Ablaufplan für die Herstellung des erfindungsgemäßen Werkstückes,
Fig. 5a: in einer Darstellung entsprechend Fig. 5 einen weiteren Ablaufplan für die Herstellung des erfindungsgemäßen Werkstückes,
Fig. 6 und 7: in perspektivischer Darstellung verschiedene Ausführungsformen von Keilzinkenanordnungen des erfindungsgemäßen Werkstückes,
Fig. 8: eine Keilzinkenanordnung nach dem Stand der Technik.

Die Werkstücke 1 sind beispielhaft Bretter mit rechteckigem Querschnitt. Es kommen selbstverständlich auch andere Querschnitte in Betracht. Sie sind an ihren Stirnseiten 2 mit jeweils einer Keilzinkenanordnung 3 versehen. Die Werkstücke 1 werden über die stirnseitigen Keilzinkenanordnungen 3 miteinander zu einem Strang verbunden, in dem die Werkstücke 1 in Längsrichtung hintereinander liegen und stirnseitig miteinander verbunden sind. Der Strang kann mittels wenigstens einer Säge in einzelne Bretter gewünschter Länge aufgeteilt werden.
Für die Keilzinkenanordnung 3 kommen unterschiedlichste Werkstoffe in Betracht. So können Nadelholz, Laubholz, Holzbauprodukte, beispielsweise Brettschichtholz, mit der Keilzinkenanordnung 3 versehen werden. Als weitere Werkstoffe kommen Holzwerkstoffe, Hochleistungswerkstoffe, beispielsweise Furnierwerkstoffe, Hybridwerkstoffe oder auch modifizierte Werkstoffe in Betracht, beispielsweise Thermoholz und chemisch modifiziertes Holz.
Im Strang werden die hintereinander liegenden Werkstücke 1 über die Keilzinkenanordnung 3 fest miteinander verbunden. Die Keilzinkenanordnungen 3 greifen derart ineinander, dass ein durchgehender lückenloser Strang entsteht, bei dem die ineinander greifenden Keilzinkenanordnungen 3 hintereinander liegender Holzwerkstücke 1 miteinander verklebt sind.
In Fig. 1 ist schematisch die Herstellung der Keilzinkenanordnung 3 dargestellt. Das Werkstück 1 wird zunächst an seiner Stirnseite 2 so gefräst, dass nebeneinander liegende Keilzinken 5 gebildet werden, die sich beispielhaft über die Höhe 33 des Werkstückes 1 erstrecken (Fig. 3). Die Keilzinken 5 verjüngen sich in Richtung auf ihr freies Ende stetig. Zwischen den Keilzinken 5 befinden sich Nuten 7, in welche die Keilzinken 5 des benachbarten Werkstückes 1 eingreifen können, wenn die Werkstücke 1 in Längsrichtung hintereinander liegend miteinander zum Strang verbunden werden.
In die Keilzinken 5 werden anschließend durch kreuzweise Bearbeitungsvorgänge Quernuten 8 gefräst, wodurch Keilzinkenabschnitte 4 entstehen (Fig. 1 bis 3). In Fig. 1 sind die beiden Bearbeitungsrichtungen mit "horizontal" und "vertikal" bezeichnet.
Anhand von Fig. 3 wird die Keilzinkenanordnung 3 näher beschrieben. Die Dicke 27 der Keilzinken 5, in Breitenrichtung 6 gemessen, nimmt in Richtung auf deren freies Ende stetig ab. Die Quernuten 8 haben eine Breite 28, die vom Nutgrund 9 ausgehend vorteilhaft in Richtung auf das Austrittsende 29 der Quernuten 8 stetig zunimmt. Eine solche Verjüngung der Quernut 8 ist nicht zwingend erforderlich, die Nuten können jede geeignete Umrissform haben, beispielsweise auch rechtwinklig ausgebildet sein.
Die Quernuten 8 durchsetzen die Keilzinken 5 in Breitenrichtung 6. Aufgrund der keilförmigen Gestalt der Keilzinken 5 nimmt die Breite 30 der Quernuten 8 in Richtung auf das Austrittsende 29 stetig ab.
Jeder Keilzinken 5 weist mehrere Quernuten 8 auf, die vorteilhaft gleich ausgebildet sind und vorteilhaft gleichen Abstand voneinander haben. Die Quernuten 8 sind bevorzugt spiegelsymmetrisch zu ihrer Längsmittelebene ausgebildet. Bei Bedarf ist es auch möglich, dass die Quernuten 8 und damit auch die zwischen ihnen liegenden Keilzinkenabschnitte 4 asymmetrische Ausbildung haben.
Die Quernuten 8 jedes Keilzinkens 5 haben gleiche Länge. Es ist denkbar, dass die Quernuten 8 eines Keilzinkens 5 unterschiedliche Länge und/oder unterschiedliche Form haben. Auch ist es möglich, dass die Quernuten 8 benachbarter Keilzinken 5 unterschiedliche Länge und/oder Form haben.
Bevorzugt sind die Keilzinken 5 mit ihren Quernuten 8 allerdings gleich ausgebildet, was eine einfache Fertigung der Keilzinkenanordnung 3 ermöglicht.
Die Keilzinkenabschnitte 4 und die Quernuten 8 der Keilzinkenanordnung 3 liegen in horizontalen sowie in vertikalen Reihen nebeneinander bzw. übereinander.
Die Quernuten 8 werden von Seitenwänden 10, 11 begrenzt, die in Richtung auf den Nutgrund 9 konvergieren können und winklig an die Außenseiten 31, 32 der Keilzinkenabschnitte 4 anschließen. Je nach Form der Quernuten 8 können die Seitenwände 10, 11 auch parallel zueinander verlaufen. Die Seitenwände 10, 11 müssen nicht eben sein, sondern können jeden geeigneten Verlauf haben.
Die Ausführungsform gemäß Fig. 2 ist grundsätzlich gleich ausgebildet wie das beschriebene Ausführungsbeispiel nach Fig. 3. Der Unterschied besteht lediglich darin, dass die Quernuten 8 kürzer sind.
Anhand von Fig. 5 wird der Verfahrensablauf zur Herstellung der Keilzinkenanordnung 3 an der Stirnseite der Werkstücke 1 an einem Beispiel näher erläutert. Die Herstellung der Werkstücke 1 mit den Keilzinkenanordnungen 3 ist auf vielfältige Weise möglich. Darum ist die nachfolgend beschriebene Verfahrensweise nicht als beschränkende Vorgehensweise zu verstehen.
Die Werkstücke 1 sind beispielhaft längliche Holzbretter, die quer zu ihrer Längsrichtung in Vorschubrichtung 12 zugeführt werden. Zunächst wird mit einem Werkzeug 13, das beispielsweise ein Zerspaner sein kann, die eine Stirnseite 2 des Werkstückes 1 so bearbeitet, dass eine ebene Stirnfläche gebildet wird.
Hat das Werkstück 1 bereits eine zur Herstellung der Keilzinkenanordnung 3 genügende Stirnseite 2, ist eine Bearbeitung mit dem Werkzeug 13 nicht erforderlich.
In Vorschubrichtung 12 hinter dem Werkzeug 13 befindet sich eine Fräse 14, mit welcher in einer Vertikalfräsung die Keilzinken 5 in die Stirnseite 2 des Werkstückes 1 gefräst werden. Die Keilzinken 5 erstrecken sich über die Höhe 33 des Werkstückes 1 (Fig. 3).
Nach dem Fräsen der Keilzinken 5 wird das Werkstück 1 um seine Längsachse 15 gedreht. Nunmehr ist das Werkstück 1 so angeordnet, dass die Breitseiten 16, 17 des Werkstückes 1 parallel zur Zeichenebene liegen. Nunmehr wird mit einem weiteren Werkzeug 18, vorteilhaft einem Fräser, die mit den Keilzinken 5 versehene Stirnseite 2 des Werkstückes 1 so bearbeitet, dass in den Keilzinken 5 die Quernuten 8 gebildet werden. Der Fräser 18 hat eine der Zahl der Quernuten 8 entsprechende Zahl an Frässcheiben.
Nach der Bearbeitung durch das Werkzeug 18 ist die Stirnseite 2 des Werkstückes 1 mit der Keilzinkenanordnung 3 versehen. In einem nachfolgenden Arbeitsschritt wird die Keilzinkenanordnung 3 bzw. die entsprechende Stirnseite 2 des Werkstückes 1 beleimt, wofür eine entsprechende Beleimeinrichtung 19 vorgesehen ist.
Nach dem Beleimvorgang wird das Werkstück 1 erneut um seine Längsachse 15 um 90° gedreht und um eine Querachse 20 gewendet, so dass die bereits gefräste Stirnseite 2 in der Darstellung gem. Fig. 5 nach unten weist. Das Werkstück 1 wird in Transportrichtung 21, 22 zurück zum Werkzeug 13 transportiert. Mit ihm wird nunmehr die andere, noch nicht bearbeitete Stirnseite 2 des Werkstückes 1, wenn erforderlich, so bearbeitet, dass eine ebene Stirnfläche gebildet wird. Diese Stirnseite wird dann anschließend in gleicher Weise bearbeitet, wie zuvor erläutert worden ist.
Nachdem die zweite Stirnseite 2 mit der Beleimeinrichtung 19 beleimt worden ist, wird das Werkstück 1 in seiner Längsrichtung in Transportrichtung 23 der Weiterverarbeitung zugeführt. Bei dieser Weiterverarbeitung werden die Werkstücke 1 in bekannter Weise mittels ihrer Keilzinkenanordnungen 3 an beiden Stirnseiten 2 zusammengefügt und miteinander verpresst. Es bildet sich ein Werkstückstrang, der in einzelne Teile aufgesägt wird.
Bei der beschriebenen Verfahrensweise werden zunächst die Keilzinken 5 in einem vertikalen Fräsvorgang hergestellt und anschließend in einem horizontalen Fräsvorgang in die Keilzinken 5 die Quernuten 8 eingebracht.
Wie Fig. 5a zeigt, ist es auch möglich, zunächst in einem horizontalen Fräsvorgang die Quernuten 8 in die Stirnseite 2 des Werkstückes 1 einzubringen und dann erst die Keilzinken 5 in einem vertikalen Fräsvorgang zu erzeugen. Das Werkstück 1 wird hierbei zunächst so geführt, dass seine Breitseiten 16, 17 in der Zeichenebene liegen.
Wie zuvor beschrieben, werden mit dem Fräser 18 im horizontalen Fräsvorgang die Quernuten 8 erzeugt, Bei Bedarf kann zuvor die Stirnseite 2 des Werkstückes 2 mit dem Werkzeug 13 bearbeitet werden.
Wie beim vorigen Verfahren wird anschließend das Werkstück 1 um seine Längsachse 15 um 90° gedreht, so dass seine Breitseiten 16, 17 senkrecht zur Zeichenebene liegen. Mit dem Fräser 14 werden in einem vertikalen Fräsvorgang die Keilzinken 5 erzeugt.
Auf die Stirnseite 2 mit der Keilzinkenanordnung 3 wird mit Hilfe der Beleimeinrichtung 19 der Leim aufgebracht. Entsprechend der vorigen Arbeitsweise wird das Werkstück 1 um seine Längsachse 15 erneut um 90° gedreht und um seine Querachse 20 um 180° gewendet. Das Werkstück 1 wird dann erneut durch die Maschine transportiert, um an der anderen Stirnseite die Keilzinkenanordnung 3 herzustellen.
Bei der Verfahrensweise gemäß Fig. 5a sind die Quernuten 8 in vorteilhafter Weise nur unauffällig an der Schmalseite des Werkstückes 1 sichtbar.
Vorteilhaft ist bei beiden Verfahrensweisen, wenn die Beleimung beider Stirnseiten 2 des Werkstückes 1 erst nach dem zweiten Durchlauf des Werkstückes erfolgt.
Grundsätzlich reicht es aus, nur die eine Stirnseite 2 mit der Keilzinkenanordnung 3 zu beleimen, da die Werkstücke 1 mit ihren Stirnseiten 2 über die Keilzinkenanordnung 3 miteinander verbunden werden.
Bei einer weiteren möglichen Verfahrensweise werden die Werkstücke 1 nicht um 180° gewendet. Dann sind die Fräser 14, 18 so an der Maschine vorgesehen, dass sie die Keilzinken 5 und die Quernuten 8 an beiden Stirnseiten 2 ohne erneuten Maschinendurchlauf erzeugen können.
Zur Herstellung der Keilzinken 5 und der Quernuten 8 kommen auch andere Werkzeuge als Fräser in Betracht. So können zur Herstellung beispielsweise auch Laser, Sägen, Prägevorrichtungen, Ritzwerkzeuge und dgl. eingesetzt werden.
Weiter ist es möglich, beim Durchlauf durch die Maschine gleichzeitig an beiden Stirnseiten 2 die Keilzinkenanordnungen 3 herzustellen. Hierbei können die Quernuten 8 mit gleicher oder unterschiedlicher Länge hergestellt werden. Ein zweimaliger Durchlauf des Werkstückes 1 durch die Maschine ist nicht erforderlich.
Fig. 6 zeigt beispielhaft eine Keilzinkenanordnung 3, bei der die Quernuten 8 eines Keilzinkens 5 gleiche Länge haben, die Quernuten benachbarter Keilzinken 5 jedoch unterschiedlich lang sind. Im Ausführungsbeispiel nimmt die Länge der Quernuten 8 von den äußeren Keilzinken 5 zur Mitte der Stirnseiten 2 hin ab, so dass die Quernuten 8 in halber Breite der Keilzinkenanordnung 3 ihre geringste Tiefe haben.
Diese Gestaltung ist nur beispielshaft zu verstehen. Die Länge der Quernuten 8 kann auch in anderer Weise variieren.
Allgemein gilt, dass die anhand der Fig. 5 und 5a beschriebene Verfahrensweise nicht als beschränkende Ausbildung anzusehen ist.
Die beschriebene Keilzinkenanordnung 3 wird dadurch erreicht, dass die Stirnseiten 2 kreuzweise bearbeitet werden, um die Keilzinken 5 und die Quernuten 8 zu erzeugen. Die beiden Bearbeitungsvorgänge werden unter einem Winkel zueinander durchgeführt, vorteilhaft unter einem rechten Winkel. Die Herstellung der Quernuten 8 hat das Ziel, eine gleichmäßigere Spannungsverteilung in der Keilzinkenverbindung zwischen benachbarten Werkstücken 1 zu erreichen.
Fig. 7 zeigt als weiteres Beispiel, dass die Quernuten 8 unter einem von 90° abweichenden Winkel α, hier unter 30°, zur Fräsrichtung der Keilzinken 5 liegen.
Die beschriebene Keilzinkenanordnung 3 mit den Quernuten 8 hat den Vorteil, dass nahezu frei von Ausrissen gefräst werden kann. Nach der Verpressung der über die Keilzinkenanordnungen 3 miteinander verbundenen Werkstücke 1 ergibt sich eine hohe Anfangsfestigkeit. Das Zinkenspiel ist bei gleichem Pressdruck in der Regel geringer als das Zinkenspiel bei herkömmlichen Keilzinkenanordnungen ohne Quernuten. Darüber hinaus ist die Rissneigung trotz einer geschlossenen Keilzinkung nur gering. Nach dem Verpressen können die Quernuten 8 vollständig mit Klebstoff aufgefüllt werden. Die Quernuten 8 sind zur Breitseite 16, 17 der Werkstücke 1 offen.
In den Schmalseiten 25, 26 sind hingegen die ineinandergreifenden Keilzinken 5 zu sehen.
Fig 4a zeigt im rechten Bild beispielhaft den in den Quernuten 8 der Keilzinken 5 eingebundenen Klebstoff 24. Er kann die Quernuten 8 vollständig ausfüllen.
Fig. 4a zeigt zwei über ihre stirnseitigen Keilzinkenanordnungen 3 fest miteinander verbundene Werkstücke 1, wobei die Keilzinkenanordnungen 3 der beiden Werkstücke 1 in bekannter Weise verpresst sind. In der linken Abbildung sind die Werkstücke 1 ohne Klebstoff durch Verpressen der Keilzinkenanordnungen 3 fest miteinander verbunden. In der rechten Abbildung ist zusätzlich der Klebstoff 24 zwischen die beiden Keilzinkenanordnungen 3 eingebracht.
Fig. 4 zeigt die beiden Werkstücke 1 vor ihrer Verbindung miteinander.
Wie beispielhaft aus den Fig. 2 und 3 hervorgeht, kann durch unterschiedlich tiefe Quernuten 8 die Keilzinkenanordnung 3 an die Eigenschaften des Werkstoffes des jeweiligen Werkstückes 1 angepasst werden.
Spannungskonzentrationen im Bereich des Zinkengrundes 51 werden reduziert. Die beschriebene Ausbildung der Keilzinkenanordnung 3 führt weiter dazu, dass eine Kerbwirkung der Keilzinken 5 gehemmt wird. Ein besonderer Vorteil besteht auch darin, dass der Klebstoff 24 als Verstärkungsmaterial genutzt werden kann.
Die Keilzinkenanordnung 3 ermöglicht, die Festigkeit der Keilzinkenverbindung zu erhöhen, wobei die Keilzinkenanordnung 3 wirtschaftlich, präzise und einfach hergestellt werden kann.
Nach dem Verpressen der Keilzinkenverbindung ergibt sich eine ausreichende Anfangsfestigkeit. Es hat sich weiter gezeigt, dass mit der Keilzinkenanordnung 3 ein geringeres Zinkenspiel erreicht werden kann als mit herkömmlichen Keilzinkenprofilen.
Die Quernuten 8 wirken als Entlastungsnuten und können nach dem Verpressen der Keilzinkenverbindung vollständig mit dem Klebstoff 24 gefüllt werden.
Die Quernuten 8 sorgen für eine gleichmäßige Spannungsverteilung in der Keilzinkenverbindung und kann zu einer Reduzierung des hydraulischen Druckes im Leim beim Verpressen führen, was beides eine reduzierte Rissbildung im Zinkengrund 51 bewirkt.

Claims

Werkstück mit einer Keilzinkenanordnung (3) an einem Ende, die nebeneinander liegende Keilzinken (5) aufweisen, die durch Nuten (7) voneinander getrennt sind, die einen Nutgrund (7a) aufweisen und von Seitenwänden begrenzt sind, die in Richtung auf den Nutgrund (7a) konvergierend verlaufen,
dadurch gekennzeichnet, dass die Keilzinken (5) an ihren freien Enden mit wenigstens einer Quernut (8) versehen sind, die sich vom freien Ende aus über wenigstens einen Teil der Höhe der Keilzinken (5) erstreckt und diese quer zu ihrer Längsrichtung durchsetzt.
Werkstück nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass die Breite (28) der Quernut (8) in Richtung auf ihren Nutgrund (9) abnimmt, vorzugsweise stetig, oder gleich bleibt.
Werkstück nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass die Quernut (8) von zwei in Richtung auf den Nutgrund (9) konvergierend verlaufenden Seitenwänden (10, 11) begrenzt ist.
Werkstück nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, dass die Seitenwände (10, 11) der Quernut (8) eben sind.
Werkstück nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, dass die Quernut (8) spiegelsymmetrisch zu ihrer Längsrichtung ausgebildet ist.
Werkstück nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, dass die Quernuten (8) benachbarter Keilzinken (5) fluchtend hintereinander liegen.
Werkstück nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, dass die Quernuten (8) aller Keilzinken (5) gleiche Länge und/oder gleiche Breite haben.
Werkstück nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, dass die Quernuten (8) mit Klebstoff (24) zumindest teilweise, vorzugweise vollständig gefüllt sind.
Verfahren zur Herstellung eines Werkstückes (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei dem in die Stirnseite (2) zur Bildung einer Keilzinkenanordnung (3) in einem Bearbeitungsvorgang Keilzinken (5) eingebracht werden,
dadurch gekennzeichnet, dass in einem anderen Bearbeitungsvorgang in die Keilzinken (5) quer zur Hauptrichtung der Keilzinken (5) wenigstens eine Quernut (8) eingebracht wird, die sich vom freien Ende der Keilzinken (5) aus erstreckt.
Verfahren nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Bearbeitungsvorgänge in rechtwinklig zueinander liegenden Richtungen durchgeführt werden.
Verfahren nach Anspruch 9 oder 10,
dadurch gekennzeichnet, dass die Keilzinken (5) durch einen Fräsvorgang erzeugt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11,
dadurch gekennzeichnet, dass die Quernut (8) durch einen Fräsvorgang erzeugt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 12,
dadurch gekennzeichnet, dass die Stirnseiten (2) der Werkstücke (1) vor den Bearbeitungsvorgängen einem Zerspanvorgang unterworfen werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 13,
dadurch gekennzeichnet, dass die mit den Keilzinkenanordnungen (3) versehenen Stirnseiten (2) der Werkstücke (1) mit Klebstoff (24) beleimt werden.