DE2839962A1 - Schweifsaegeblatt - Google Patents

Description

TOSHIBA KIKAI KABUSHIKI KAISHA, Tokio, Japan

Schweifsägeblatt

Die Erfindung betrifft ein Schweifsägeblatt und eine damit ausgerüstete automatische Schweifsägemaschine.

Es ist bekannt, Sägeschnitte in Werkstücke, insbesondere Holzplatten oder Kunststofftafeln, längs zuvor auf diesen aufgetragenen Linien durch ein maschinell hin- und herbewegtes Sägeblatt einer Schweifsäge bzw. Laubsäge (fret saw) einzusägen, indem die Bedienungsperson das Werkstück von Hand hält und so vorschiebt, daß es von dem angetriebenen Sägeblatt längs der vorgezeichneten Linie durchschnitten wird.

Neuerdings wurde wegen Facharbeitermangels und der Verwendung von numerisch gesteuerten Werkzeugmaschinen auf Gebieten der Holzbearbeitung vorgeschlagen, den Vorschub des Werkstücks, das Drehen bzw. Schwenken des Sägeblattes und das Spannen oder Lösen der Enden des Blattes durch Spannglieder zu automatisieren. Doch ist bei dieser Maschine das Sägeblatt selbst nicht verbessert, sondern in der herkömmlichen Form verwendet worden.

Ein Beispiel der herkömmlichen Schweifsägeblätter ist in Fig. 1a und 1b gezeigt. Danach weist das Sägeblatt in Abständen eine Anzahl von Sägezähnen 11 auf, die je eine Breite T haben, welche der Breite des Schafts 12 des Blattes 10 entspricht, wobei diese Breite T die Schnittbreite des in ein Werkstück zu sägenden Schnitts bestimmt. Die Dicke S₂ des Schafts 12 - die zuzüglich der Höhe S₁ eines

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eines Sägezahns 11 die Dicke B des Blattes 10 ausmacht ist so festgelegt, daß das Sägeblatt eine gewisse Steifigkeit "besitzt, um der Reaktionskraft zu widerstehen, die beim Einsägen eines Schnitts auftritt, und um die Zugspannung gut aufzunehmen, die in Längsrichtung des Sägeblattes beim Schneiden auf dieses ausgeübt wird.

Wird das in Fig. 1a und 1b dargestellte herkömmliche Sägeblatt in einer automatischen Schweifsägemaschine verwendet, bei der der Vorschub des Werkstücks, das Drehen bzw. Schwenken des Sägeblattes und das Spannen der Enden desselben automatisch erfolgt, so treten folgende Schwierigkeiten auf.

Bei einer automatischen Sägemaschine mit Profil- bzw. Kopiersteuerung oder mit numerischer Steuerung werden die Spannfutter für das Sägeblatt winklig so gesteuert, daß das Sägeblatt linear oder tangential in Einklang mit dem Verlauf einer geraden oder krummen Linie auf dem Werkstück bewegt wird, die durch Programminformation festgelegt ist. Es hat sich jedoch gezeigt, daß der tatsächlich hergestellte Schnitt von der angestrebten Linie im Verlauf des Schneidvorgangs etwas abweicht, trotz der Winkelsteuerung der Spannfutter, wie in Fig. 2 veranschaulicht ist, wo die Linie AB eine gewünschte Linie und die Linie AB* den Schnittverlauf bedeuten. Dies ist darauf zurückzuführen, daß die Richtung des Vorrückens des Sägeblattes durch die Faserrichtung des Werkstücks, z.B. einer Holzplatte oder einer Bambusplatte, beeinflußt wird. Dies ist nachstehend an Hand von Fig. 3 und 4 erläutert.

Gemäß Fig. 4 sind das obere und das untere Ende des Sägeblattes 10 in Spannfutter 13 und 14 fest eingespannt, und obwohl diese mittels einer Profilsteuerung oder einer numerischen Steuerung winklig gesteuert werden können, um das Sägeblatt in die richtige Vorschubrichtung zu lenken,

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wird das Sägeblatt beim Schneidvorgang allmählich in die Faserrichtung Z des Werkstücks M abgelenkt, wie in Fig. angedeutet ist. Wenn dort das Werkstück M in der Richtung X vorbewegt wird, nachdem es zuvor parallel zur Richtung X eingestellt wurde, wird es dann einer Vorschubkraft F unterworfen, die einen Schneidwiderstand erzeugt, und eine Kraftkomponente Fa dieses Schneidwiderstandes F wirkt auf die Unterseite (in Fig. 3) des Sägeblattes 10 ein zufolge der Faserrichtung des Werkstücks, die in Fig. durch die schrägen Linien angedeutet ist. Infolgedessen wird das Sägeblatt 10 durch die Kraftkomponente Fa geneigt und um den Betrag d in Richtung senkrecht zur ■Vorschubrichtung des Werkstücks abgelenkt, wie in Fig. 4 veranschaulicht ist. Die Ablenkung b des Sägeblattes 10 bewirkt, daß das nach dem Durchsägen des Werkstücks ausgebildete Profil nicht mit dem auf der Programminformation basierenden gewünschten Profil zusammenfällt. Doch überschreitet diese Ablenkung ö nicht ein gewisses Maß, und zwar wegen einer rückstellenden Kraft, die erzeugt wird durch den Anstieg der Verdrehungsbeanspruchung und der Biegebeanspruchung des Blattes 10 infolge der Zunahme der Ablenkung £> sowie wegen einer Stellwirkung eines Sägezahns 11 an den Eckabschnitten Q desselben, wenn das Sägeblatt in bezug auf die Vorschubrichtung des Werkstücks M geneigt ist. Bei einem Versuch erreichte die Ablenkung Ö einen Wert von 2 bis 3 mm in Verbindung mit einem Sägeblatt von einer Breite von 0,7 mm. Wenn das Sägeblatt in dem abgelenkten Zustand benutzt würde, würde es brechen durch die wiederholte Biegungsbeanspruchung und die Reibungswärme an der Berührungsfläche zwischen den Flanken des Sägeblattes 10 und dem Werkstück M, und selbst wenn eine Führung 15 vorgesehen ist, wie in Fig. 5 gezeigt, würde das Sägeblatt durch die wiederholte Biegebeanspruchung und die Reibungswärme an der Berührungsfläche zwischen der Führung 15 und dem Sägeblatt zu Bruch gehen. Sofern gemäß Fig. 6 ein Schnitt K nicht senkrecht zur Oberfläche des Werkstücks ausfällt, wenn das

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Sägeblatt in gebogenem Zustand benutzt wird, und wenn ein solcher Schnitt, wie in Fig. 6 gezeigt ist, als Schnitt für ein Sägeblatt zur Matrizen- bzw. Schablonenherstellung benutzt wird, ist es unmöglich, ein hochwertiges Erzeugnis zu erhalten.

Bei einem weiteren Versuch wurde ein neunlagiges Sperrholz von 18 mm Dicke, das zur Schablonenherstellung (die making) gebraucht wird, mit einem herkömmlichen Schweifsägeblatt gemäß Fig. 1 bearbeitet, um festzustellen, wie das Sägeblatt durch die Faserrichtung des Werkstücks abgelenkt wird.

Fig. 7 zeigt das Muster, nach dem das vorerwähnte Sperrholz radial in Abständen von 15° in der X-Y-Ebene eingeschnitten wurde, bei dem hu bis iuj. und H₁ bis Löcher zum Einführen des Sägeblatts 10 sind, um das Blatt zum Schnitt ansetzen zu können, während strichpunktierte Verbindungslinien der inneren und äußeren Löcher die programmierten Schnittlinien darstellen. Das Sägeblatt beginnt den Schnitt von einem inneren Loch aus längs der gestrichelten Linie zu einem Zwischenpunkt P₁ beispielsweise und dann von einem äußeren Loch aus zu dem Zwischenpunkt P₁. Doch z.B. mit der Verbindungslinie von Ji₁ nach H₁ über P₁ fällt die tatsächliche Schnittlinie nicht zusammen, wie Fig. 7b zeigt, und zwar aus folgendem Grunde.

In Fig. 8a ist als Beispiel ein neunlagiges Sperrholz dargestellt, das so geschichtet ist, daß die Faserrichtungen der Lagen mit ungeraden Nummern im wesentlichen senkrecht zu den Faserrichtungen der Lagen mit geraden Nummern angeordnet sind, wobei angenommen wird, daß die Faserrichtungen im wesentlichen nach der Y- bzw. X-Achse der rechtwinkligen Koordinaten orientiert sind, wie in Fig. 8b und 8c zu sehen ist.

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Falls ein solches Sperrholz gemäß Fig. 7a geschnitten wird - obwohl das folgende nicht ganz korrekt ist, weil die Faserrichtungen nicht stets gleichförmig verlaufen - zeigt sich, daß die Abweichung einer tatsächlichen Schnittlinie von der vorgesehenen Linie einen Höchstwert bei Winkeln von .15°, 75°, 105°, 165°, 195°, 255°, 285° und 345° erreicht, einen Zwischenwert bei 30°, 60°, 120°, 150°, 210°, 240°, 300° und 330° erreicht und einen Kleinstwert bei 0°, 45°, 90°, 135°, 180°, 225°, 270° und 315° erreicht in den rechtwinkligen Koordinaten, in denen die Linie h₁₂-H₁₂ (hoA-HpA.) der X-Achse und die Linie hg-Hg (h^g-H^g) der Y-Achse entspricht. Der Grund dafür, daß diese verschiedenen Abweichungen der Schnittlinien entstehen, ergibt sich wie folgt.

Fig. 9 zeigt ein ideales Gittermuster der Faserrichtungen des Sperrholzes. Es ist zu beachten, daß wenn der Schneidvorgang von dem Mittelpunkt des Sperrholzes ausgehend in radialer Richtung erfolgt, das Schweifsägeblatt 10 so beeinflußt wird, daß es durch die Faserrichtung in Richtung der X-Achse in dem schattierten Bereich der Fig. 9 und durch die Faserrichtung in Richtung der Y-Achse in dem nicht schattierten Bereich abgelenkt wird. Demnach fallen die Schnittlinien h^-P^ , und ILj-P^ „nicht mit den Linien h-j-P^ und Rj-P^ in Fig. 7b zusammen.

Wenn, wie bisher, ein auf der Oberfläche eines Werkstücks, etwa einer Holzplatte aufgetragenes Muster unter Verwendung einer Wippsäge (Jig saw) ausgeschnitten wird, wird der Schneidvorgang unter Beobachtung und Berichtigung der Ablenkung zwischen der tatsächlichen Schnittlinie und dem zuvor festgelegten Profil durch Steuerung des Werkstückvorschubs von Hand durchgeführt. Dagegen haben automatische Schweifsägemaschinen, die durch eine Profilsteuerung oder eine numerische Steuerung betätigt werden, keine Steuerfunktion für die Ablenkung, und wenn auch eine solche Ma-

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schine mit einer Steuereinrichtung zur Korrektion der Ablenkung versehen werden könnte, wäre dies sehr kostspielig und unwirtschaftlich.

Ferner ist kürzlich ein Schweif sägeblatt vorgeschlagen worden, dessen Sägezähne abwechselnd quer versetzt bzw· verschränkt sind, wie aus Fig. 10a und 10b ersichtlich ist.

Zwar ist ein derartiges Sägeblatt für metallische Werkstücke geeignet, doch es es unbrauchbar zum Sägen eines Werkstücks mit Eigenelastizität, wie einer Holzplatte oder einer Bambusplatte, veil beim Durchschneiden dieser faserigen Werkstoffe, wenn die Schnittgüte niedrig ist, der elastische Verformungsgrad der am Sägeblatt angreifenden Werkstückbereiche und der elastische Rückformungsgrad an der Schnittstelle nach dem Sägen größer sind als diejenigen, die vorliegen, wenn das Sägeblatt eine hohe Schnittgüte aufweist. Aus diesem Grunde ist die Breite des Sägeschnitts herabgesetzt und die Herabsetzung und die Ungleichförmigkeit der Schnittbreite lassen es unzweckmäßig erscheinen, ein Sägeblatt zur Verwendung bei der Matrizenherstellung in den Schnitt zu bringen. Überdies ist es schwierig, die Schneidkante 1Oa-IOa (Fig. 10a) eines Sägezahns genau senkrecht zur Achse 1Oc-IOc des Sägeblatts 10 zu machen und die Größe der Schränkungen der Sägezähne so genau einzustellen, daß sie beiderseits symmetrisch sind, z.B. in Fig. 11 T₁ = T₂ ist, und das ganze Sägeblatt ist bestrebt, selbst in bezug auf seine Längsachse versetzt zu werden. Insoweit daher eine automatische Schweifsägemaschine vorliegt, deren Sägeblatt verschränkte Zähne gemäß Fig. 10a und 10b aufweist, ist es stets schwierig, einen Sägeschnitt zu erhalten, der mit der vorher festgelegten Schnittlinie zusammenfällt, und insbesondere wurden Kreise, die im und gegen den Uhrzeigersinn gemäß derselben Vorprogrammierung eingeschnitten werden, unterschiedliche Durchmesser besitzen. So ist es unmöglich, ein herkömmliches Schweif sägeblatt mit verschränkten Zähnen

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für eine automatisch gesteuerte Schweifsägemaschine zu benutzen. Ferner ist es erforderlich, daß das herkömmliche Schweif sägeblatt mit einer geraden Anzahl von verschränkten Zähnen am Werkstück beim Schneidvorgang angreift, um die Schnittlinie auszugleichen.

In diesem Sinne ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Schweif sägeblatt mit verschränkten Zähnen für eine automatische Schweif sägemaschine so zu verbessern, daß Ablenkungen des Sägeblattes beim Schneiden ausgeschlossen sind und einwandfreie Schnittlinien entstehen.

Zu diesem Zweck sieht die Erfindung in erster Linie vor, daß die Schneidkanten der Sägezähne wenigstens zum Teil beiderseits des Sägeblattes vorspringende scharfe bzw. spitze Enden aufweisen. Dabei haben diese Sägezähne vorzugsweise im mittleren Bereich der Schneidkante Vertiefungen, etwa in V-Form, deren Ausbildung zugleich die Herstellung der beiderseits vorspringenden Enden erleichtert. Zwei oder mehrere dieser Sägezähne sollen jeweils abwechselnd mit einem oder mehreren unverschränkten Sägezähnen längs des Sägeblattes angeordnet sein.

Der Stand der Technik und die Erfindung sind in den anhängenden Zeichnungen veranschaulicht? in diesen zeigen:

Fig. 1a in Vorderansicht ein herkömmliches Schweifsägeblatt und

Fig. 1b eine Seitenansicht dazu;

Fig. 2 die Abweichung der tatsächlichen von der angestrebten Schnittlinie,

Fig. 3 die Kraftverhältnisse am Sägeblatt die die Abweichung hervorrufen und

Fig. 4 in Vorderansicht das Sägeblatt im normalen und im abgelenkten Zustand;

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Fig· 5 eine mit einer Führung für das Sägeblatt versehene "bekannte Sagemaschine?

Fig. 6 das von links in Fig. 5 gesehene Werkstück im Schnitt;

Fig. 7a den Verlauf der gewünschten radialen Schnittlinien und die mit dem Sägeblatt der Fig. 1a erhaltenen Schnittlinien;

Fig. 7b eine vergrößerte Ansicht einer der Schnittlinien bzw. Schnitte aus Fig. 7a;

Fig. 8a ein Sperrholz aus neun Lagen und

Fig. 8b und 8c die Faserrichtungen der ungeradzahligen bzw. geradzahligen Lagen;

Fig. 9 ein Muster der Faserrichtungen des Sperrholzes der Fig. 8a;

Fig. 10a und 10b in Vorder- bzw. Seitenansicht ein anderes der bekannten Sägeblätter, das verschränkte Zähne hat;

Fig. 11 einen vergrößerten Querschnitt des Sägeblattes der Fig. 10a;

Fig. 12a und 12b in Vorder- bzw. Seitenansicht ein Schweifsägeblatt der Erfindung und

Fig. 12c einen Schnitt nach der Linie 12c-12c in Fig. 12a;

Fig. 12d eine vergrößerte perspektivische Ansicht eines Teils der Sägezähne, die mit Schränkungen des SchweifSägeblattes nach Fig. 12a versehen sind;

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Fig. 13 eine schematische Seitenansicht einer mit dem Schweifsägeblatt der Erfindung versehene Schweifsägemaschine ;

Fig. 14 einen Grundriß des zu sägenden Werkstücks auf einem "beweglichen Halterahmen;

Fig. 15 eine geschnittene Seitenansicht einer Schwenkeinrichtung für das Sägeblatt der Sägemaschine der Fig. 13;

Fig. 16 ein Sägeschnittmuster, das auf einer automatischen Schweifsägemaschine mit dem Schweifsägeblatt der Erfindung ausgesägt ist.

Nachdem bereits eingangs in Verbindung mit dem Stand der Technik auf Fig. 1 bis 11 Bezug genommen ist, wird nachstehend die Erfindung an den dargestellten Beispielen näher erläutert.

Gemäß Fig.. 12a bis 12d ist die Schneidkante jedes Sägezahns eines SchweifSägeblattes mit einer Vertiefung in V-Form versehen, indem die Schneidkante im mittleren Bereich durch geeignete Mittel eingedrückt ist, wie Fig. 12d am besten erkennen läßt. Die beiden Enden 23 und 24 der so verformten Schneidkanten des Sägezahns 11 sind scharf zugespitzt und ragen über die Seitenflächen 21 und 22 des Schafts des Sägeblattes hinaus, so daß Schränkungen beiderseits des Sägezahns gebildet werden.

Obwohl eine Vielzahl dieser V-förmigen Sägezähne an einem Sägeblatt vorgesehen ist, sind nicht alle Sägezähne 11 desselben so ausgebildet, weil sonst die Fähigkeit zum Durchschneiden eines Werkstücks durch senkrechtes Hin- und Herbewegen des Schweifsägeblattes gemindert wird. Demgegenüber ist es von Vorteil, nur eine geeignete Anzahl der Zähne in der angegebenen Weise zu verformen. So wurde durch Versuche als

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besonders vorteilhaft festgestellt, jeweils einen unverschränkten Sägezahn mit zwei Sägezähnen, die "beiderseits Verschränkungen aufweisen, abwechselnd längs des Sägeblattes auszubilden.

Bei dem in Fig. 13 gezeigten Schema einer automatischen Schweifsägemaschine mit einem Sägeblatt 20 nach der Erfindung ist letzteres in einem oberen und einem unteren Spannfutter 33 bzw. 34 eingespannt. Das obere Futter 33 ist wirkungsmäßig mit einem oberen Antriebskopf 36 verbunden, der am vorderen Ende eines Arms 32 am Sockel 31 befestigt ist, während das untere Futter 34 mit einem unteren Antriebskopf 37 verbunden ist. Ein Elektromotor und ein Getriebe zur senkrechten Hin- und Herbewegung des Schweifsägeblattes 20 sind mit jedem der Antriebsköpfe 36 und 37 verbunden, und jedes Getriebe schließt einen Gleichlaufriemen und ein Gestänge (nicht dargestellt) ein. Außerdem ist in jedem Kopf ein Impulsmotor untergebracht, um die Spannfutter 33 und 34 synchron zu drehen bzw. schwenken, und Impulse gleicher Phase werden an die Impulsmotoren von einem Impulsgenerator angelegt (nicht dargestellt). Ein Werktisch 35 ist auf dem Sockel 31 angebracht, und eine Vielzahl von Rädern oder Rollen 38 ist an der Oberseite des Tisches angeordnet, so daß das Werkstück auf dem Tisch leicht bewegt werden kann.

Gemäß Fig. 14 sind Rahmen 41 und 42 in der X- bzw. Y-Richtung auf dem Tisch 35 bewegbar, und das Werkstück ist fest im Rahmen 42 eingespannt.

Gemäß Fig. 15 umfaßt die im Antriebskopf 36 enthaltene Schwenkeinrichtung einen Impulsmotor 52 zum Drehen des Sägeblattes, der an einem aufrechten Rahmen 51 gehalten ist und dessen Ausgangswelle über eine Muffe 50 mit einer Welle 53 verbunden ist. Die Drehung der Welle 53 wird über ein Rädergetriebe, eine Welle 54 und eine genutete Hohlwelle

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auf eine Keilwelle 56 übertragen, durch welche das Spannfutter 33 und damit das Sägeblatt 20 gedreht wird. Die Keilwelle 56 wird durch eine Buchse 58, an der ein Gestänge (nicht dargestellt) angreift, auf- und abbewegt. Eine Zugfeder 59 beaufschlagt die Keilwelle 56 aufwärts, so daß auf das Sägeblatt 20 eine Zugspannung ausgeübt wird, um die Ablenkung bzw, Ausbiegung des Blattes möglichst gering zu halten, und falls das Blatt 20 zufällig brechen sollte, läßt es sich leicht nach oben herausziehen.

In Fig. 16 ist ein Muster von Sägeschnitten gezeigt, das durch eine automatische Schweifsägemaschine mit einem Schweifsägeblatt der Erfindung ausgesägt ist.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile können wie folgt zusammengefaßt werden.

Da das Schweifsägeblatt der Erfindung mit besonders geformten, vorzugsweise V-förmigen Sägezähnen versehen ist, durchschneiden die scharfen Ecken dieser Sägezähne wirksam die gerichteten Pasern des Werkstücks und wird das Sägeblatt während des Schneidvorgangs nicht wesentlich abgelenkt, so daß ein Brechen des Sägeblattes beim Schneiden praktisch ausgeschlossen ist. Infolgedessen ist die Schnittbreite wesentlich gleichmäßig über die ganze Länge und ein kreisförmiger Eckschnitt kann mit einem Radius ausgesägt werden, der halb so groß wie derjenige ist, der mit einem herkömmlichen Sägeblatt erzielt werden kann. Da ferner an beiden Enden der Schneide eines Sägezahns des Schweifsägeblattes überstehende Spitzen ausgebildet sind, ist die Abweichung des Blattes aufgrund der Paserrichtung des Werkstücks geringer als bei dem herkömmlichen Sägeblatt, wie es etwa in Fig. 10a und 10b wiedergegeben ist, und kann die Breite des Sägezahns genau gemessen und abgepaßt werden. ¥emi somit das Sägeblatt der Erfindung in einer automatischen Schweifsägemaschine verwendet wird, kann der Sägeschnitt genau in Übereinstimmung mit

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den zuvor programmierten Informationen hergestellt werden und ist der so hergestellte Schnitt besonders geeignet zur Anwendung bei der Schablonenfertigung.

Obwohl hier nur Sägezähne mit V-förmigen Vertiefungen angegeben sind, kann die Schneidkante auch ein anderes Profil erhalten, sofern nur ihre Enden an beiden Seiten des Schafts des Schweifsägeblattes scharf vorspringen.

ReiNeu/Gu

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Claims (1)

1. Patentanwälte

   . Wilhelm Reicliel

   WkIUrIa-M.!
   Pcnkstiaße 13

   9195

   TOSHIBA KIKAI KABUSHIKI KAISHA, Tokio, Japan

   Patentansprüche

   Schweifsägeblatt, dessen Schaft mit verschränkten Sägezähnen versehen ist,

   dadurch gekennzeichnet, daß die Schneidkanten der Sägezähne wenigstens zum Teil so verformt sind, daß sie an beiden Seitenflächen des Sägeblatts mit scharfen oder spitzen Ecken vorspringen.

   2, Schweifsägeblatt nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneidkanten der verformten Sägezähne im mittleren Bereich vorzugsweise V-förmige Vertiefungen aufweisen.

   3, Schweif sägeblatt nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils einer oder mehrere, vorzugsweise zwei Sägezähne mit an beiden Seiten des Sägeblattes vorspringenden scharfen oder spitzen Ecken und ein oder mehrere, vorzugsweise ein nicht verformter Sägezahn abwechselnd längs des Sägeblattes ausgebildet sind·

   4, Automatische Schweifsägemaschine mit programmierter Schwenkung des Sägeblattes,

   dadurch gekennzeichnet, daß sie mit einem Schweifsägeblatt nach Anspruch 1 bis versehen ist»

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