DE2219999A1 - Saege- und hobelmaschine - Google Patents

Saege- und hobelmaschine

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Description

Patentanwälte
Dipl.-Chem! I. SCHULZE ** Heidelberg ι
faalsbergstraBe 3
Dipl.-Ing. E. GUTSCHER Telephones
UNSER ZEICHEN: 2j579 SG7
Abs. Dlpl.-Chem. I. Schulze, Dipl.-Ing. E. Gutscher, Patentanwälte ~| IHR ZEICHEN:
6900 Heidelberg, GaisbergstraBe 3
L J
Anmelder: Hawker Siddeley Canada Ltd., 7 King Street East, Toronto 1, Ontario, Canada.
Säge- und Hobelmaschine
Die Erfindung bezieht sich auf eine Säge- und Hobelmaschine, insbesondere auf eine Vorrichtung für solche Maschinen zum Sägen und Hobeln von Holzstämmen.
Bei der Herstellung von Nutz- oder Bauholz aus Holzstämmen ist es bisher üblich, den Stamm eher zu hobeln als zu sägen, um ihm die gewünschte Form und Grosse zu geben. Späne oder Schnitzel können vorteilhaft zur Herstellung von Spänebrei verwendet werden und Sägeschnittverlust, der normalerweise beim Sägen auftritt, wird beim Hobeln vermieden.
In manchen Fällen wird aber eine gesägte und nicht eine gehobelte Fläche benötigt. Obwohl Maschinen entwickelt worden sind, die automatisch Platten oder.Latten vom Stamm, sägen, die dann zu Spänen gehobelt oder gehackt werden, ist es bis-
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SMSPECTED
_ ρ —
her nicht gelungen, das Problem des Schnittverlustes auszuschalten.
Aufgabe der Erfindung ist, eine Säge- und Hobelmaschine zu schaffen, bei der der Verschnitt bzw. Schnittverlust wesentlich geringer ist als bei den bekannten Maschinen.
Diese Aufgabe wird durch eine Säge- und Hobelmaschine gelöst, die dadurch gekennzeichnet ist, dass eine Säge- und Hobelkopfvorrichtung vorgesehen ist, die eine Platte oder Latte mit einer geraden Sägefläche von einem Holzstamm oder -balken sägt und gleichzeitig die Platte oder Latte zerkleinert und zu Holzspänen schneidet, die sich für einen Brei eignen.
Bei einer Ausführungsform der erfindungsgemässen Kopfvorrichtung ist ein um eine lotrecht zum Stamm angeordnete Achse drehendes Kopfstück angeordnet, an dem eine Kreissäge montiert ist. Die Säge besteht aus Segmenten, die einzeln im Abstand voneinander so angeordnet sind, dass Einschnitte oder Spalte für Hobelmesser gebildet werden, die zwischen benachbarte Sägesegmente ragen. Wenn die Säge den Stamm schneidet, um eine Sägefläche zu bilden, zerkleinern die Hobelmesser fortschreitend die abgeschnittene Platte oder Latte zu Spänen.
Die Radien der Sägezähne eines jeden Sägesegments werden allmählich grosser und der Längenanstieg ist so bemessen, dass eine zusätzliche Last, die bei gleichmässiger Radienlänge auf den auf einen Einschnitt oder Spalt zwischen den Sägesegmenten folgenden Zahn aufgebracht würde, im wesentlichen gleichmässig auf jeden Zahn des Segments verteilt wird. Mit anderen Worten, die Sägesegmente sind in Bezug auf die Drehachse des Kopfstückes exzentrisch angeordnet.
Bei einer anderen Ausführungsform der erfindungsgemässen Maschine sind anstelle herkömmlicher Sägezähne E.'belzähne vorgesehen, die einen Schnitt hobeln und die s". , .E^Vegu irid im
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Abstand angeordnet sind, dass Holzspäne kleinster Standardgrössen für Breispäne hergestellt werden.
Die Erfindung wird anhand der Zeichnungen, in denen zwei Ausführungsbeispiele dargestellt sind, näher erläutert. Es zeigen: Pig. 1 eine perspektivische Ansicht der einen Ausführungsform der Säge- und Hobelmaschine;
Fig. 2 eine vergrösserte isometrische Projektion eines Teilstückes einer Kopfvorrichtung; Pig. 2A eine perspektivische Ansicht eines Stückes des Stammes, die ein Detail des Schnittes zeigt;
Fig. 3 einen Aufriss einer Kopfvorrichtung, der die relativen Stellungen der Sägesegmente und der Hobelmesser zueinander veranschaulicht;
Fig. 4 ein Teilstück, teilweise im Schnitt, eines Sägesegmentes; Fig. 5 einen Schnitt entlang der Linie 5-5 in Fig. 4; Fig. 6 einen Schnitt eines Teilstückes eines Sägesegmentes und ein gestrichelt gezeichnetes Hobelmesser, der die Beziehung der Schnitte während der Arbeit veranschaulicht; Fig. 7 eine perspektivische Ansicht eines Teilstückes der zweiten Ausführungsform der Kopfvorrichtung; Fig. 8 eine vergrösserte Seitenansicht eines Hobelzahnes der Kopfvorrichtung gemäss Fig. 7; und
Fig. 9 einen Schnitt entlang der Linie 9-9 in Fig. 8, der die Beziehung der Schnitte durch den Hobelzahn und durch ein Hobelmesser veranschaulicht.
Fig. 1 zeigt die Säge- und Hobelmaschine 10, die einen Holzstamm oder -balken 11 sägt und hobelt, wobei das bearbeitete Holz gegenüberliegende gesägte Seitenflächen 12-12 und eine obere und eine untere gehobelte Fläche 13-13 erhält. Die Maschine besteht aus einem Rahmen 14 und einem Paar axial fluchtenden Hobelkopfvorrichtungen 16 und 17. Diese sind im Abstand voneinander an einer gemeinsamen horizontalen Triebwelle 18 mit einer Drehachse 18.1 angeordnet. Die Triebwel.le wird
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■■■- j
durch einen Elektromotor 20 in Richtung des Pfeiles 19 getrie- : ben. · i
Durch einen Elektromotor 21.1 getriebene Vorschubwalzen 21 bewegen den Stamm zwischen den Hobelkopfvorrichtungen in Riehtung des Pfeiles 21.2, und zwar lotrecht in Bezug auf die Drehachse 18.1 der Triebwelle 18.
Die Kopfvorrichtung 16 besteht aus einem Kopfstück 22, dessen eine Fläche 23 dem Stamm zugekehrt ist. An dieser Fläche 23 ■ des Kopfstückes ist eine Kreissäge 24 montiert, die aus drei Sägesegmenten.24.1, 24.2 und 24.3 (Fig. 3) besteht. Die Sägesegmente weisen über den Umfang des Kopfstückes vorstehende Zähne 25 auf und sind mit Innenflächen 26 versehen, die in einer gemeinsamen Ebene liegen, welche gegen den Stamm 11 gerichtet ist. Maschinenschrauben 27 (Fig. 2), die die Sägesegmente am Kopfstück befestigen, sind versenkt, so dass die Schraubenköpfe unter den Flächen 26 der Segmente liegen.
Hobelmesser 31 (Fig. 2 und 2A) sind an Vorsprüngen oder Ansät- , zen 32 am Hobelkopfstück festgeschraubt. Je ein Hobelmesser \
ist zwischen benachbarten Sägesegmenten angeordnet und in Be- / zug zu diesen so gelagert (Fig. 2), dass eine Platte oder ν
Latte fortschreitend zerkleinert wird, die vom Stamm durch die Säge abgeschnitten wird. Dabei wird an der Platte oder Latte eine gehobelte Endfläche 33 geschaffen.
Die Sägesegmente 24.1, 24.2 und 24.3 sind identisch ausgebildet (Fig. 3) und daher wird nur das Sägesegment 24.1 (Fig. 2, 4 und 5) näher erläutert. Es weist einen dicken Innenabschnitt 35 (Fig. 1) auf, von dem die Sägezähne 25 abstehen. Das Verhältnis der Stärke der Sägezähne und des Innenabschnittes 35 ist nicht festgelegt. Das optimale Stärkeverhältnis hängt von der Länge des einzelnen Sägezahnes ab. Die Sägezähne sind in üblicher Weise im Abstand angeordnet, um Einschweifungen zu
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bilden, deren Endbegrenzungen 37 von der Fläche 26 weggebogen, ist, wie bei 37·1 gezeigt ist.
Fig. 3 veranschaulicht graphisch die Stellung der Sägesegmente 24.1, 24.2 und 24.3 am Kopfstück 16. Das vordere und hintere Ende 38 und 39 des Segmentes 24.1 sind weggeschnitten, ,wie auch die vorderen tmd hinteren Enden der übrigen Segmente. Auf diese Weise werden Spalte oder Zahnlücken 41 gebildet, die die Messer aufnehmen, von denen nur zwei gezeigt sind. In der dargestellten AusfUhrungsform entspricht die Breite der Spalte oder Zahnlücken den Abmessungen von fünf Sägezähnen.
Das Sägesegment 24.1 gehört zu einer Kreissäge, deren Zahnspitzen in einem Kreis mit einem Radius 42.1 und einem Mittelpunkt 43 liegen.
Wenn die Segmente so angeordnet sind, dass die Achse 18.1 des· Kopfstückes durch den Mittelpunkt 43 geht, verläuft der durch die Zahnspitzen gebildete Kreis 42 konzentrisch um diese Achse 18.1. In diesem Fall wird der vordere Zahn des Segmentes einer Uberbelastung unterworfen, die der Belastung entspricht, die normalerweise von den Sägezähnen aufgenommen würde, die im Einschnitt vor dem vorderen Sägezahn angeordnet wären. Demzufolge würde der vordere Sägezahn des Sägesegmentes schneller abgenutzt als die folgenden Zähne.
Um eine im wesentlichen gleichmässige Belastung der Sägezähne zu erreichen, wird das Sägesegment so gelagert, dass der Mittelpunkt 43 exzentrisch zur Achse 18.1 des Kopfstückes liegt, und zwar derart, dass der hintere Sägezahn 25.2 des Sägesegmentes auf dem Kreis 42 und der vordere Sägezahn 25.1 radial nach innen vom Kreis 42 in einem Abstand c liegt, so dass
a _ c_-
b - d
worin:
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a der Abstand zwischen dem hinteren Sägezahn des einen Sägesegmentes und dem vorderen Sägezahn des folgenden Sägesegmentes,
b der Abstand zwischen Spitzen benachbarter Sägezähne, c der radiale Abstand des vorderen Sägezahnes eines
jeden Sägesegmentes nach innen vom Kreis 42, und d der normale Sägezahnangriff einer Kreissäge mit einem Radius und Sägezahnabstand entsprechend dem Radius und Sägezahnabstand des Segmentes
bedeuten.
Auf diese Weise wird die zusätzliche Belastung eines jeden Segmentes im wesentlichen gleichmässig auf jeden Sägezahn des Segmentes verteilt und die Sägezähne werden einheitlich abgenutzt.
Das Hobelmesser (Fig. 2) ist trapezförmig ausgebildet und weist eine schräge Schneidkante 47 auf, die nach innen gegen die flache innere Endfläche 48 geneigt ist. Es ist so montiert, dass diese Endfläche 48 in einer Ebene parallel zur Fläche 2β des Sägesegmentes liegt und in den durch die Sägezähne durchgeführten Schnitt ragt, aber kurz vor der inneren Endfläche des Sägesegmentfts endet, so dass ein Zwischenraum 49 zu der gesägten Fläche 12 des Stammes oder Balkens gebildet wird (Fig. 6).
Wenn sich das Kopfstück dreht, ist die Tiefe des Sägeschnittes am grössten anschliessend an den hinteren Sägezahn eines jeden Sägeaegmentes und sie ist am kleinsten, nach dem das Hobelmesser dann seinen Schnitt durchführt. Die Differenz 50 (Fig. 6) zwischen der grössten und der kleinsten Tiefe des. Sägeschnittes ist eine Funktion der Beziehung der Vorschubgeschwindigkeit des Stammes und der Drehgeschwindigkeit des Kopfstückes, das eine gegebene Anzahl von Hobelmessern aufweist. Diese Beziehung, die auch die Versetzung der* Sägeseg-
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mente bestimmt, um eine gleiehmässige Belastung der Sägezähne an jedem Sägesegment zu bewirken, ist so ausgelegt, dass Späne der gewünschten Dicke ftir den Brei erhalten werden. Das bedeutet, dass die Differenz 50 zwischen der grössten und kleinsten Sägeschnittiefe nicht grosser ist als die gewünschte Dicke der Späne.
Die radiale Länge des hinteren Sägezahnes eines jeden Sägesegments ist grosser als die radiale Länge des folgenden Hobelmessers, so dass die durch diese Hobelmesser durchgeführten Schnitte vom Sägeschnittende freiliegen und eine Lippe 51 belassen wird. Da demnach das Sägeschnittende immer den Hobelmesserschnitten vorausgeht, wird stets eine gesägte Fläche am Stamm geschaffen. · ·
Die Sägezähne sind so gestaltet, dass die Länge ihrer Einschweifungen immer grosser ist als die grösste Sägeschnitttiefe, so dass die Endbegrenzungen der Einsehweifungen immer offen, d. h. frei von der Platte oder Latte sind.
Die Kopfvorrichtung 17 entspricht der Kopfvorrichtung 16, so dass sich eine nähere Beschreibung derselben erübrigt. Obwohl, wie oben beschrieben ist, die obere und untere Fläche 13 gehobelt wird - hierfür sind drehbare Hobeleinsätze unmittelbar hinter den Kopfvorrichtungen 16 und 17 angeordnet - können dann, wenn vier gesägte Seiten benötigt werden, weitere Kopfvorrichtungen vorgesehen sein, die den Kopfvorrichtungen 16 und 17 entsprechen und die um eine im rechten Winkel zu der Achse der Triebwelle 18 gelagerten Achse drehen. Solche zusätzliche KopfVorrichtungen können anschliessend an oder vor den Kopfvorrichtungen 16 und 17 eingebaut werden.
Die Arbeitsweise der erfindungsgemässen Maschine ist folgende: Beim Einführen des Stammes oder Balkens zwischen die Kopf vorrichtungen werden die Flächen 12-12 (Fig. 2A) gesägt, während die Hobelmesser eine geschnittene Platte oder Latte weghobeln.
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Da die Endbegrenzungen der Einschweifungen der Sägezähne immer offen sind, wird das durch die fortschreitend schneidenden Sägezähne gebildete Sägemehl nach innen in diese Einschweifungen bewegt und seitlich nach aussen durch die schrägen Einschweifungsenden ausgestossen. Daher kann die Länge jeder Einschweifung erheblich kleiner sein als diejenige herkömmlicher Kreissägen, da- der normalerweise bei diesen letztgenannten vorgesehene Sägemehlbunker nicht erforderlich ist.
Bei allen Kreissägen muss die Sägeblattstärke geringer sein als die Breite des Sägeschnittes, so dass zwischen den Seiten der Säge und den Wänden des Sägeschnittes ein Zwischenraum freibleibt. Bei herkömmlichen Kreissägen mit grossem Durchmesser muss für eine ausreichende Festigkeit das Sägeblatt ziemlich stark sein, wodurch wegen des entsprechenden Sägeschnittes ein erheblicher Holzverlust auftritt.
Bei der erfindungsgemässen Maschine 10 wird die Festigkeit des Sägeblattes hauptsächlich durch den dicken inneren Abschnitt erreicht, wird aber auch dadurch erhöht, dass die Sägesegmente am Kopfstück befestigt sind. Die Sägezähne können wesentlich kürzer sein als diejenigen herkömmlicher Kreissägen, um eine entsprechende Zahnfestigkeit zu erzielen. Aus diesem Grund können die Sägezähne auch wesentlich dünner sein, so dass die Breite des Sägeschnittes und der Sägeschnittverlust erheblich verringert ist.
In den Fig. 7* 8 und 9 ist eine abgeänderte Ausführungsform der HobeTkopf vorrichtung gezeigt, die allgemein mit 60 bezeichnet ist und entweder eine oder beide der beschriebenen Hobelkopf vorrichtungen 16 und 17 ersetzt.
Diese Kopfvorrichtung 60 (Fig. 7) besteht aus einem Kopfstück 61, das an einer Triebwelle 62 montiert ist und Hobelmesser 63 aufweist. Diese sind gleichmässig im Abstand angeordnet, wie es die Hobelmesser der Maschine 10 sind. Die gekrümmten
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Sägesegmente 64, 65 und 66 sind ähnlich den Sägesegmenten der Kopfvorrichtung l6 der Maschine 10 und sind ebenso dick wie diese. Sie sind am Kopfstück 6l durch versenkte Maschinenschrauben 67 befestigt.
Die Segmente 64, 65 und 66 haben keine Zähne, sind also in dieser Beziehung anders ausgebildet als die Sägesegmente 24.1, 24.2 und 24.5 der Maschine 10. Sie weisen radial abstehende und im gleichmässigen Abstand angeordnete Hobelzähne 68 auf. Es sind beispielsweise drei solcher Hobelzähne an jedem Segment vorgesehen, und haben den gleichen Schneidradius.
Die Fig. 8 und 9 zeigen einen der Hobelzähne 68 am Segment 64. Der Hobelzahn 68 besteht aus einem dicken Schaftstück 69 mit trapezförmigem Querschnitt, der mit festem Paßsitz in eine nach innen gerichtete winklige Ausnehmung 7I im Segment 64' eingesetzt ist und durch eine Stellschraube 72 in Lage gehalten wird. Ein dünner Schaftabschnitt 71.I ragt radial nach aussen über den Umfang des Segmentes 64 und trägt einen meisselförmigen Einsatz 73» zweckmässig aus Wolframkarbid. Dieser Einsatz 1Jj) weist eine quer verlaufende Schneide 74 und parallele Seitenschneidkanten 75 und 76 auf. Die Schneidkanten 75 und 76 erstrecken sich frei an den Seitenflächen des dünnen Schaftabschnittes 71·1· Durch die Form des Einsatzes werden eher Späne als Sägemehl gebildet und der Sägeschnitt hat Wände, die denjenigen entsprechen, die durch eine herkömmliche Kreissäge gebildet werden.
Die Beziehung der Hobelzähne zu den Hobelmessern des Kopfstükkes 60 ist.die gleiche wie die Beziehung der Sägezähne zu den Hobelmessern der Kopfvorrichtungen 16 und YJs so dass der Schnitt entlang der Linie 63.1 in Fig. 9 durch das Hobelmesser vom Ende des Sägeschnittes freigelegt lot, der durch einen unmittelbar vor einem Hobelmesser befindliehen Hobelzahn geschnitten wird, so dass eine Lippe 8l verbleibt» Die Schnittfläche der Platte oder Latte unmittelbar vor einem Hobelmesser
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ist· durch die Linie 6^.2 angedeutet. Der Abstand zwischen den Linien 6p. 1 und 6j5.2 ist die grösste Spandicke.
Die Hobelzahnbreite und die Anzahl der Hobelzähne werden durch die kleinsten und grössten zulässigen Standardmasse für Holzspäne zur Herstellung eines Holzbreies bestimmt.. Übliche Holzspäne werden gesiebt, um Unter- und Übergrössen der Späne auszuscheiden. Üblicherweise werden Späne, die durch ein Sieb mit öffnungen von 51*75 mm hindurchgehen und auf einem Sieb mit 9,51 mm öffnungen zurückgehalten v/erden, als brauchbar für Holzbrei angesehen. Demzufolge geben Hobeleinsätze mit einer Breite von 9,51 mm oder etwas mehr brauchbare Späne. Ähnlich werden, wenn die Drehgeschwindigkeit des Kopfstückes und die VorschubgeSchxiindigkeit des Stammes oder Balkens so eingestellt sind, dass die Hobelmesser Späne mit einer maximalen Länge von 31,75 mm schneiden, bei einem Verhältnis von drei Hobelzähnen pro Hobelmesser, durch die Hobelzähne Späne geschnitten, die der kleinsten Standardlänge entsprechen. Die Hobelzahnbreite und das Verhältnis der Hobelzähne pro Hobelmesser können entsprechend den Standardmassen variiert werden.
Die Hobelkopfvorrichtung βθ sichert eine im wesentlichen optimale Holzverwertung, da die Bildung von Sägemehl praktisch ausgeschaltet ist. Ausserdem wird durch die Schneidwirkung der Hobelzahnoinsätze am Stamm oder Balken eine flache, planare Seitenfläche geschnitten, die weit mehr einer durch eine herkömmliche Kreissäge erhaltenen Fläche als einer durch ein Hobelmesser gehobelten Fläche ähnelt.
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Claims (7)

  1. — ii —
    ι J Säge- und Hobelmaschine,
    dadurch gekennzeichnet, dass Vorschubwalzen (21) zum Führen eines Stammes oder Balkens (11) in und durch die Maschine vorgesehen sind, ein getriebenes Kopfstück (22) um eine lotrecht zum Stamm oder Balken angeordnete Achse (l8.1) drehbar gelagert und mit einer Innenfläche (23) versehen ist, an der eine Kreissäge (24) befestigt ist, deren Sägezähne (25) nach aussen über einen Umfangsabschnitt des Kopfstückes vorstehen, und dass am Kopfstück ferner Hobelmesser (31) zum Abspanen oder Hobeln der durch die Kreissäge vom Stamm geschnittenen Platte oder Latte so angeordnet sind, dass die gehobelte Endfläche (33) der Platte oder Latte vom Umfang des Kopfstückes frei absteht.
  2. 2. Säge- und Hobelmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, , dass der Radius eines jeden Hobelmessers (31) kleiner ist als der Radius eines Sägezahnes (25)* der unmittelbar vor dem Hobelmesser angeordnet ist und ein Sägeschnitt-Ende stets vor der gehobelten Endfläche (33) der Platte oder Latte liegt.
  3. 3. Säge- und Hobelmaschine nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kreissäge zur Aufnahme je eines Hobelmessers (31) eine Zahnlücke (41) aufweist, die breiter ist als ein Sägezahn (25) und zur gleiehmässigen Verteilung einer durch die Zahnlücke zusätzlich bewirkten Schneidbelastung, die Radien der Sägezähne angefangen vom Sägezahn unmittelbar nach einem Hobelmesser (31.) bis zum Sägezahn unmittelbar vor dem nächsten Hobelmesser allmählich grosser sind.
  4. 4. Säge- und Hobelmaschine nach den Ansprüchen 1, 2 oder 3* dadurch gekennzeichnet, dass die Kreissäge in Sägesegmente (24.1, 24.2 und 24.3) geteilt ist, die zwischen benachbarten . Hobelmessern (31) angeordnet sind, die einzelnen Sägesegmente
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    am Umfang voneinander in einem Abstand liegen, derart, dass ein Spalt oder eine Zahnlücke (4l) gebildet ist, die grosser ist als die Breite eines Zahnes, jedes Sägesegment einen Krümmungsmittelpunkt aufweist, der exzentrisch von der Drehachse des Kopfstückes (22) in einem solchen Abstand angeordnet ist, dass der Radius des Sägezahnes (25) eines jeden Sägesegmentes (24.1, 24.2, 24.5) vom vorderen Sägezahn zum hinteren Sägezahn ansteigt.
  5. 5. Säge- und Hobelmaschine nach den Ansprüchen 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Sägezahn (25) meisselförmig ausgebildet ist und eine quer verlaufende Schneidkante (74) sowie parallele Seitenschneidkanten (75 und 76) aufweist.
  6. 6. Säge- und Hobelmaschine nach den Ansprüchen 1, 2, 3> 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Säge zwischen benachbarten Sägezähnen (25) je eine Einschweifung (36) aufweist, die länger ist als die grösste Sägeschnittiefe und jedes Einschweifungsende von der gehobelten Endfläche (33) der Platte oder Latte frei liegt und ausserdem nach aussen abgeschrägt ist, derart, dass das durch die Säge geschnittene Holz seitlich nach aussen von der gesägten Fläche des Stammes gerichtet ist.
  7. 7. Säge- und Hobelmaschine nach den Ansprüchen 1, 2, 3, 4, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Säge einen dicken, radialen Innenabschnitt (35) aufweist, von dem die Sägezähne (25), die dünner sind als dieser Innenabschnitt, radial abstehen, wobei die Sägezähne und der radiale Innenabschnitt in einer gemeinsamen Ebene liegende Innenflächen (26) aufweisen, die dem Stamm oder Balken (11) zugekehrt sind.
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