FI77397B - Ramsaog. - Google Patents

Description

77397

Kehäsaha

Keksinnön kohteena on nopeakäyntinen, kevyt-5 rakenteinen kehäsaha ja erityisesti sen teräkehän ohjausjärjestelmä terien leikkuutasossa.. Keksinnön pääsisältö on ilmaistu patenttivaatimuksen 1 tunnusmerkkiosassa, johon tässä viitataan.

Perinteisessä kehäsahassa kehän ylä- ja alaosassa 10 on kehän kummallakin puolella liukukappaleet, jotka liikkuvat kehäsahan runkoon kiinnitetyissä johteissa. Sahattavan puun syöttö tapahtuu nykyään tasaisella nopeudella, kun taas edestakaisin suoraviivaisesti liikkuvat terät voivat leikata vain alaspäin suuntautuvan työiskun 15 aikana. Tästä syystä terät kiinnitetään ja pingoitetaan kehään siten, että terien yläpää on puun syöttösuuntaa vasten eteenpäin kallistettuna. Tämä terien ns. "kumaruus" laskettuna terien iskunpituutta kohti on n. 55 % puun syöttömatkasta edestakaisen teräiskun aikana. Tällä 20 pyritään siihen, että terät ylöspäin suuntautuvan paluu-iskun aikana olisivat irti sahausraon pohjasta.

Tässä on kuitenkin onnistuttu vain osittain, koska koneen käyttölaitteesta kiertokangen välityksellä johdettu terien hetkellinen nopeus koko ajan vaihtelee ja on 25 terien liikkeen kuolokohdissa =0. Myös hampaiden leikr kaaman lastun paksuus kasvaa työiskun lopussa. Paluuiskun alussa ovat hampaiden kärjet vielä puun sisässä ja joutuvat siten "raapimaan" puuta eli niiden pitäisi leikata hampaan selkäpuolella.

30 Selostettua vaikeutta valaisee esimerkki hakijan

Valtion teknillisessä tutkimuslaitoksessa suorittamasta tutkimuksesta "Leikkuuvoima kehäsahauksessa", julkaistu v. 1959. Koeolosuhteet olivat esimerkkikokeessa: puu tuore mänty, sahauskorkeus eli sahattavan pelkän paksuus 150 mm, iskun pituus 600 mm, syöttö iskua kohti 50 mm.

35 Päätulokset: yhdestä terästä työiskun aikana puuhun koh- 2 77397 distuva terän liikkeen suuntainen keskimääräinen pää-leikkuuvoima 2100 N sekä voiman maximi iskun lopussa 3400 N; terän ylöspäin suuntautuvan paluuiskun alussa terä pyrki nostamaan puuta eli pääleikkuuvoima oli nega-5 tiivinen -5300 N; terästä puun syöttöä vastaan suuntautuva leikkuupaine paluuiskun alussa 4400 N.

Näiden voimien puusta terään kohdistuvat reaktio-voimat tekivät ymmärrettäväksi hampaiden ja terien katkeilemisen, sekä terien pingoittamiseen tarvittavat suuret 10 kiristysvoimat, suuruusluokka 40 000 ... 80 000 N terää kohti. Suuret terävoimat edellyttävät puolestaan erityisesti suuritehoisissa kehäsahoissa edestakaisin liikkuvilta osilta suurta massaa, suuruusluokka 600 kg, ja suuri massa puolestaan pientä kierroslukua, suuruusluokkaa 350 15 edestakaista iskua minuutissa.

Tutkimustulosten johdosta hakija menetti uskonsa perinteisen kehäsahan kehittämismahdollisuuksiin ja ryhtyi etsimään ratkaisua sahausta koskeviin vaikeuksiin sahakoneen kokonaan uudesta rakenneperiaatteesta ja 20 päätyi ns. vipusahaan. Tässä koneessa koneen ulkopuolella valmiiksi tehty teräasete kiinnitettiin ja pingoitettiin kahden edestakaista kiertoliikettä tekevän vivun päihin käyttäen teränpitimien ja vipujen välillä niihin nivel-tyvästi laakeroituja välikappaleita. Teränpitimien ja 25 välikappaleiden nivelkohtaan oli lisäksi laakeroitu ohjaus laitteet, joilla pyrittiin terien tarkoituksenmukaiseen ohjaukseen sahaustasossa edestakaisen teräiskun aikana. Terien ohjauslaitteiden kehityksen alkuvaihetta havainnollistavat vipusahaa koskevan US patentin 3.213.909 kuvat 30 3 ja 5 sekä vähän myöhempää kehitysvaihetta kuva 3 ranska laisessa patentissa N:o 1.301.547.

Vipusahoja rakennettiin 3 laboratoriokoesahaa ja yksi ympärivuotisessa teollisuuskäytössä ollut peikkojen jakosaha, jonka iskun pituus oli 500 m ja iskuluku 460 35 1/min. Viimeisen laboratoriokoesahan iskun pituus oli 3 77397 puolestaan 300 nun ja iskuluku 700 1/min. Suoritetuissa laajoissa tutkimuksissa onnistuttiin terien ohjausjärjestelmä monien vaiheiden kautta kehittämään sellaiseksi, että teriä rasittavat voimahuiput voitiin välttää, terien 5 kumaruuden säätö helposti suorittaa ja koko edestakainen teräisku käyttää sahauksessa toivotulla tavalla hyväksi.

Tämä teki puolestaan mahdolliseksi käyttää yksinkertaisia ja kevyitä teriä, joiden pingoitusvoimaksi peikkojen sahauksessakin riitti noin 1/20 kehäsahan terän vaatimasta 10 kiristysvoimasta. Sahatuotteiden erinomaisen mittatarkkuuden puolestaan varmistivat tutkimusten aikana kehitetyt teräjohteet. Periaatteessa erittäin tarkoituksenmukaiseksi osoittautui myöskin koneen ulkopuolella valmiiksi tehty teräasete. Muita etuja olivat vielä hyvä sahausjälki, 15 koneen pieni koko ja rauhallinen käynti.

Valitettavasti oli vipusahalla myös heikkoutensa, joita ei vielä silloin pystytty ratkaisemaan. Erityisen vaikea oli terien pingoitusvoiman johtaminen koneen terä-vivuista. Terävipujen liikkeistä johdettu terien ohjaus-20 järjestelmä toimi hyvin mutta sekin oli monimutkainen.

Teräasetteen kiinnityselin, jossa suljetussa tilassa ole-: valla kumilaatalla pyrittiin eri terien kiristysvoiman tasaamiseen toimi vain välttävästi ja erilaisten terä-asetteiden tekeminen oli hankalaa.

25 Pitkän kokemuksen jälkeen hakijalle oli selvää, että uusien koneiden rakentamiseen ei ollut aihetta ryhtyä ennen kuin kaikkiin mainittuihin heikkouksiin löytyisi täysin pätevä ratkaisu. Esillä oleva keksintö edustaa tällaista kokonaisratkaisua, jonka yksittäiset oivallukset 30 ovat vähitellen muotoutuneet 15 viime vuoden aikana.

Tärkein oivallus oli se, että kehitettyjen kevyiden ja oikein ohjattujen terien vaatima pieni kiristysvoima saadaan edullisimmin pingoittamalla ne kevyeen ja tarkoituksenmukaisesti ohjattavaan kehään.

35 Suurin osa vipusahan raskaista ja monimutkaisista 4 77397 elimistä tuli nyt tarpeettomiksi, myös ne osat, joista terien ohjausliikkeet sahaustasossa oli johdettu. Oli siten pakko kehittää myös uusi ohjausjärjestelmä. Tällöin päädyttiin entistä yksinkertaisempaan ratkaisuun, jossa 5 ohjaus johdetaan suoraan kehän omasta liikkeestä. Kun vielä oli kehitetty yksinkertainen, varma ja kevyt terä-asete, oli uusi kokonaisratkaisu eli uusi kehäsaha lopulta valmis.

Oheisissa piiroksissa esitetään osittain kaaviolla lisesti koneen eräs suoritusmuoto. Sen esikuvana on jo varsin pitkälle suunniteltu kone, joka soveltuisi esim. höyläämöihin kuivan sahatavaran halkaisuun. Selvyyden vuoksi piirroksissa ei esitetä sahattavan puun ohjauslaitetta eikä syöttöjärjestelmää, jotka eivät kuulu tämän 15 patenttihakemuksen piiriin.

Kuvio 1 esittää keksinnön mukaista sahakonetta sivulta katsottuna ja kuvio 2 pienennetyssä mittakaavassa konetta vasemmalta katsottuna ja leikattuna kohdasta A - A kuviossa 1 sekä kuvio 3 samoin pienennetyssä mittakaavassa 20 konetta takaa katsottuna.

Kuvio 4 havainnollistaa terien liikeradan oikaisun eli suoraviennin toimintaperiaatetta ja kuvio 5 sen sovitusta teräkehän alapään ohjaukseen sivulta katsottuna.

Kuvio 6 esittää teräkehän yläpään ohjauselimiä 25 sivulta katsottuna, kuvio 7 päältä katsottuna ja leikattuna kohdasta A - A kuviossa 6, kuvio 8 samoin päältä katsottuna ja leikattuna kohdalta B - B leikkauksen A - A yläpuolella olevia elimiä kuvio 9 leikkausta C - C kuviossa 6.

Kuvioissa 1, 2 ja 3 on koneen runkoa merkitty nu-30 merolla 1. Viitenumero 10 tarkoittaa teräkehän alapään ohjauselimiä kokonaisuutena ja numero 20 vastaavasti yläpään ohjauslaitteita kokonaisuutena. Numerolla 30 on merkitty koneen ulkopuolella koottavaa teräasetetta ja numerolla 40 kehää, johon teräasete on kiinnitetty ja 5 77397 pingoitettu.

Viitenumerolla 2 on merkitty koneen käyttölaitetta, tässä tapauksessa säädettävällä kierrosluvulla toimivaa, laippakiinnityksellä koneen runkoon sovitettuna säh-5 kömoottoria. Moottorin akselille on kiinnitetty vauhtipyörä 2a, joka samalla toimii kampipyöränä ja antaa kiertokangen 3 välityksellä edestakaisen kiertoliikkeen vivulle 4b. Rummun 4 sisään laakeroidun vipuakselin 4a toiseen päähän on kiinnitetty varsinainen käyttövipu 4c, joka 10 käyttövarrella 4d siirtää edestakaisen liikkeen terä- kehään 40. Tämän käyttöjärjestelmän ansiosta kone saadaan erittäin matalaksi ja koneen massavoimien kannalta on hyvin edullista, että kiertokangen 3 pääsuuntaa on oleellisesti kohtisuorassa teräkehän 40 liikesuuntaa vastaan.

15 Moottorin 2 akselille kampipyörän 2a taakse on kuviossa 3 näkyvällä tavalla kiinnitetty hammashihna-pyörä 2b, josta hammashihna 2c kahden taittopyörän ohjaamana siirtää kampipyörän kanssa tahditetun pyörimisliikkeen hammashihnapyörälle 5b. Rummun 5 sisään laakeroidun 20 akselin 5a välityksellä liike siirtyy edelleen teräkehän ohjausjärjestelmän kuuluvalle ohjelmapyörälle 5c. Runkoon kiinnitetty jousi 6 painaa ohjausjärjestelmän seuranta-rullaa 27, kuvio 9, ohjelmapyörää 5c vasten.

Runkoon 1 on edelleen kiinnitetty - kiinnitystä 25 ei esitetty kuvioissa - kaksi ohjauspalkkia 7, joiden terän leikkuutason suuntaiset tasopinnat ohjaavat terä-kehän 40 ja samalla terien 30 liikettä sivusuunnassa.

Tätä ohjausta varmistavat edelleen varsinaiset teräjohteet 8, jotka akselin 8a avulla on kiinnitetty - ylempi johde 30 korkeussuunnassa säädettävällä tavalla - koneen runkoon 1.

Alempi ohjausjärjestelmä 10 on niveltyvästi laakeroitu koneen rungossa olevaan pilariin 1a ja ohjauspalkissa 7 olevaan tukeen 7a. Ylemmän ohjausjärjestelmän 20 tuki-35 pisteet ovat vastaavasti 1b ja 7a.

6 77397

Viitenumerolla 9 on merkitty sahattavaa puuta, tässä esimerkissä soiroa, joka kolmella terällä jaetaan neljään lautaan syöttönopeudella u.

Kuviossa 4 on numerolla 11 merkitty tukeen 1a laa-5 keroitua pystysuoraa tukivartta, jonka yläpäähän on laakeroitu varsinainen vaakasuora ohjausvarsi 12, joka saa pystysuoran liikkeensä teräkehän liikkeestä pääteniveleensä 12a. Pisteen 12a suoravienti saadaan aikaan kolmella apu-varrella 13, 14 ja 15. Varret 13 ja 14 ovat toistensa 10 jatkeella ja varsi 13 on laakeroitu pystysuoraan tukivarteen pisteessä 11a sekä varsi 14 edellä selostettuun tukeen 7a. Kolmas apuvarsi 15 on laakeroitu ohjausvarteen 12 pisteessä 12b ja toisesta päästään varsien 13 ja 14 nivelkohtaan. Kuviossa 4 nähdään yhtenäisellä viivalla piirretyn ohjaus-15 elimien 10 perusasennon lisäksi kaksi muuta asentoa. Sopivalla mittasuhteiden valinnalla saadaan pisteen 12a varsin tarkka suoravienti. Kuviossa 5 nähdään alemman ohjausjärjestelmän elimet sivulta katsottuna ja niiden liittyminen koneen muihin elimiin. , 20 Kuvioissa 6, 7, 8 ja 9 yksityiskohtaisesti esitet ty ylempi ohjausjärjestelmä 20 on symmetrinen alempiin oh-jauselimiin 10 verrattuna. Lisäerona on se, että tukivarsien 21 yläpää on kahdella varrella 26 niveltyvästi yhdistetty rungossa 1 olevaan tukeen 1b. Varsien 21 ja 26 25 nivelkohtaan on laakeroitu ohjelmapyörään 5c jousen 6 painamana nojaava seurantarulla 27. OhjelmapyÖrän avulla annetaan kehälle ja samalla terille alakuolokohdassa, työ-iskun lopussa alkava ja erityisesti paluuiskun alussa vaikuttava taaksepäin suuntautuva pieni väistöliike. Näin 30 vältetään teriä rasittavat voimahuiput. Ohjelmapyörällä voidaan suorittaa haluttua ohjausliikettä koko edestakaisen teräiskun aikanakin.

Kehän ja samalla terien tarkka sivuttaisohjaus saadaan aikaan ohjausvarsiin 12 ja 22 kiinnitetyillä 35 ohjauskappaleilla 12c ja 22c, jotka liukuvat ohjauspalkin 7 77397 7 terien leikkuutason suuntaisia tasopintoja vasten.

Putkesta valmistetut kevyet ohjausvarret päättyvät vierintälaakereilla varustettuihin nivelpäihin, jotka sallivat kuviossa 7 näkyvän ohjausvarsien 22 vinon asennon. Kehän 5 40 ohjaus saadaan näin erittäin tukevaksi kun myös varsien 22 toisen pään sivuttaisohjaus vielä varmistetaan esim. varsien 21 väliin sovitetulla liukuohjaimella, jota ei ole esitetty kuvioissa. Terien puun syöttönopeudesta u riippuva kumaruus saadaan aikaan säätämällä istukan 10 7a etäisyyttä ohjauspalkista 7.

Eräs uuden koneen tärkeimpiä sovellutuksia tulee ilmeisesti olemaan sen käyttö tukkien sahaukseen siis korvaamaan perinteistä kehäsahaa. Tällöin on edullista liittää välittömästi koneen eteen pelkkahakkuri sekä tukin pelk-15 kaus- että jakovaiheessa, jolloin teräkehän ja koko koneen leveys jää pieneksi. Kun on ilmeistä, että liikkuvien osien massa tulee olemaan vain suuruusluokkaa 1/10 perinteisen kehäsahan vastaavasta massasta ei myöskään perinteisen kehäsahan sahaustehon saavuttaminen tai ylittäminen tuota 20 vaikeuksia.

Periaatteessa keksinnön mukaista konetta voidaan soveltaa miltei kaikkiin sahaustehtäviin, joihin aikaisemmin on käytettä kehäsahaa, moniteräpyörösahaa tai vannesahaa. Koneen sahausteho riippuu paitsi iskunpituu-25 desta ja iskuluvusta voimakkaasti myös terien paksuudesta.

Raaka-aineen säästämiseksi voidaan käyttää hyvinkin ohuita teriä jos samalla tyydytään pienempään syöttönopeuteen. Terien valintaa helpottaa se, että miltei kaikki teriä koskevat riippuvuussuhteet on jo perusteellisesti tutkittu 30 edellä selostetun vipusahan kehittämisvaiheen aikana.

Yksityiskohtiinsa nähden koneet voivat paljonkin poiketa nyt selostetusta esimerkkikoneesta:

Esim. vivut 4b ja 4c voivat tarkoituksenmukaisesti olla yhteiseen vipurunkoon hitsattuja tai valettuja.

35 Vipurunko laakeroidaan tällöin sen läpi menevään ja päistään 8 77397 koneen runkoon tuettuun akseliin.

Ei myöskään ole välttämätöntä/ että teräkehän ohjaukseen kehän molemmissa päissä käytetään samaa edellä esitettyä suoravientiä. Oleellista on sen käyttö toisessa 5 päässä/ tarkoituksenmukasimmin yläpäässä, jossa terille on annettava paluuiskun alkaessa pieni, 2...5 mm:n, väistö-liike taaksepäin. Kehän alaosassa voidaan käyttää esim. samanlaista ohjausjärjestelmää kuin perinteisessä kehä-sahassa.

10 Yllä esitetty tarjoaa mahdollisuuden "saneerata" perinteinen kehäsaha uudentyyppiseksi kehäsahaksi rakentamalla siihen kevyempi kehä, kehän yläosan ohjausjärjestelmä, teräjohteet ja käyttämällä kehässä hakijan kehittämää selostettua uutta teräasetetta. Näin ei luonnollisesti 15 saavutettaisi uuden kehäsahan kaikkia etuja, mutta oleellinen iskuluvun lisäys ja sahatavaran mittatarkkuuden parantaminen olisi mahdollista.

Uuden kehäsahan koko voi käyttötarkoituksesta riippuen suuresti vaihdella. Iskun pituudeksi voidaan valita 20 noin 200...600 mm, edullisesti 300...500 mm ja iskuluvuksi eli kierrosluvuksi puolestaan noin 800...1 200 1/min.

Myös tukkien sahaukseen tarkoitettu uusi kehäsaha on matala eikä se vaadi kaksikerroksista saharakennusta.

Koneen pienien massavoimien takia uuden kehäsahan 25 käynti tulee olemaan tasaista eikä kone aseta suuria vaatimuksia perustukselle. Samoin on ilmeistä - tästä on jo paljon kokemusta vipusahan tutkimuksista - että uudella kehäsahakoneella voidaan sahauksessa saavuttaa parempi mittatarkkuus kuin muilla sahausmenetelmillä sekä hyvä 30 työstöjälki.

Claims (6)

9 77397

1. Kehäsaha, joka käsittää rungon (1), vähintään yhden sahanterän (30), teräkehän (40), johon sahanterä 5 tai terät on kiinnitetty, käyttöelimet (3, 4), jotka on kytketty toisaalta teräkehän toiseen päähän ja toisaalta käyttölaitteeseen (2) teräkehän saattamiseksi edestakaiseen liikkeeseen, ja teräkehän (40) ainakin sen toisen pään ja sahakoneen rungon (1) tukipisteen (1a, 1b) välissä -|0 sijaitsevan laitteen (10, 20) teräkehän (40) liikkeiden ohjaamiseksi, tunnettu siitä, että ohjauslaite koostuu rungon tukipisteeseen (1a, 1b) kääntyvästi kiinnitetystä, oleellisesti terien suuntaisesta tukivarresta (11, 21), tähän nähden oleellisesti poikittaisesta, toi-15 sesta päästään tukivarteen ja toisesta päästään teräkehään (40) kääntyvästi liitetystä ohjausvarresta (12, 22) ja kahdesta oleellisesti ohjausvarren (12, 22) suuntaisesta peräkkäin kytketystä apuvarresta (13, 14, 23, 24), jolloin ensimmäisen apuvarren (13, 23) vapaa pää on kääntyvästi 20 liitetty tukivarteen (11, 21) ja toisen apuvarren (14, 24) vapaa pää on kääntyvästi liitetty runkoon ja apuvarsien (13, 14, 23, 24) välinen nivelkohta on kolmannen apuvarren (15, 25) välityksellä liitetty ohjausvarteen (12, 22).

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen sahakone, jossa 25 ohjauslaite (10, 20) on kytketty ainakin teräkehän (40) yläpäähän, tunnettu siitä, että teräkehän (40) yläpäähän kytketyn ohjauslaitteen (20) tukivarren (21) yläosassa on seurantarulla (27), joka jousen painamana nojaa käyttölaitteen (2) kanssa tahdistettuun ohjelma-30 pyörään (5c).

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen sahakone, tunnettu siitä, että toisen apuvarren (24) ja rungon välinen kiinnityskohta on säädettävissä apuvarren suunnassa.

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen sahakone, 10 77397 tunnettu siitä, että ohjäusvarressa (12, 22) on ohjauskappaleet (12c, 22c), jotka on sovitettu liukumaan runkoon (1) liitettyjen johdepalkkien (7) tasapintoja pitkin, jotka ovat terien leikkuutason suuntaisia.

5. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen sahakone, tunnettu siitä, että ohjausvarsi koostuu kahdesta, toisiinsa nähden kulmassa sijaitsevasta osavarresta (22), jotka on liitetty teräkehän (40) yläpalkin vastakkaisiin päihin.

6. Patenttivaatimuksen 1 mukainen sahakone »tun nettu siitä, että koneen käyttöelimien (3, 4) kierto-kanki (3) on oleellisesti kohtisuorassa teräkehän (40) liikesuuntaan nähden. 11 77397 Patentkravs