Holzverbindung und Holzbearbeitungsmaschine zum Herstellen dieser Holzverbindung

Abstract

 Eine Holzverbindung (1) zum endseitigen Ansetzen eines Rund- oder Kantholzes kleineren Durchmessers, des Ansatzholzes (2), an einem querverlaufenden Rund- oder Kantholz größeren Durchmessers, dem Querholz (3) umfaßt eine an den Endquerschnitt des Ansatzholzes angepaßte Sackbohrung (31) im Querholz (3). Um eine biegefeste Verbindung zu erreichen, bildet das Ansatzholzende (22) einen abgesetzten Verbindungszapfen (21) und ist im Querholz (3) eine abgestufte Sackbohrung (31) mit einer im Querschnitt an den Außenquerschnitt des Ansatzholzendes (22) angepaßten Außenstufe (32) und einer im Durchmesser und in der Tiefe an den Durchmesser und die Länge des Verbindungszapfens (21) angepaßten Innenstufe (33) vorgesehen.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung bezieht sich auf eine Holzverbindung zum endseitigen Ansetzen eines Rund- oder Kantholzes kleineren Durchmessers, des Ansatzholzes, an einem querverlaufenden Rund- oder Kantholz größeren Durchmessers, dem Querholz, wobei das Querholz eine an den Endquerschnitt des Ansatzholzes angepaßte Sackbohrung zur Aufnahme des Ansatzholzendes aufweist, sowie auf eine Holzbearbeitungsmaschine zum Herstellen einer solchen Holzverbindung.

[0002] Um vor allem Rundhölzer stumpf miteinander stoßen und recht- oder schiefwinkelige Knotenverbindungen aus Quer- und Ansatzhölzern herstellen zu können, werden bisher in die Querhölzer Sackbohrungen eingebohrt und die Ansatzhölzer mit ihren Enden in die Sackbohrungen eingesetzt und dann durch eine Verleimung und/oder Verschraubung Quer- und Ansatzhölzer miteinander befestigt. Diese Holzverbindungen sind allerdings nicht sehr belastbar und erfordern meist eigene Befestigungsbeschläge, die wiederum den Herstellungsaufwand erhöhen und die Verbindungsstelle selbst in ihrer Ausgestaltung und ihrem äußeren Erscheinungsbild beeinträchtigen, wodurch die Anwendung dieser Holzverbindung und damit auch der Einsatz von Rundhölzern oder Kanthölzern zur Herstellung verschiedenster Gegenstände und Bauwerke recht beschränkt bleibt.

[0003] Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Holzverbindung der eingangs geschilderten Art zu schaffen, die sich durch ihre Einfachheit und ihre Belastbarkeit auszeichnet und die Voraussetzung für einen weiten Anwendungs- und Einsatzbereich von Rund- und Kanthölzern als Baumaterial bietet. Außerdem soll eine Holzbearbeitungsmaschine zum rationellen Herstellen dieser Holzverbindung vorgeschlagen werden.

[0004] Die Erfindung löst diese Aufgabe dadurch, daß das Ansatzholzende einen abgesetzten Verbindungszapfen bildet und im Querholz eine abgestufte Sackbohrung mit einer im Querschnitt an den Außenquerschnitt des Ansatzholzendes angepaßten Außenstufe und einer im Durchmesser und in der Tiefe an den Durchmesser und die Länge des Verbindungszapfens angepaßten Innenstufe vorgesehen ist. Durch das Zusammenwirken von abgestufter Sackbohrung im Querholz und dem zapfenbildenden Ansatzholzende entsteht eine Formschlußverbindung mit verhältnismäßig großen Berührungsflächen und tiefem Ineinanderdringen der Hölzer, was auch bei Weichholz und größeren Toleranzen zu einer hohen Biegefestigkeit der Verbindung führt. Mit Hilfe einer solchen Holzverbindung lassen sich demnach aus Rund-, aber auch aus Kanthölzern ohne spezielle Befestigungsbeschläge beliebige Gegenständen, wie Möbel, Abtrennungen, Hütten u. dgl. fertigen, die auf Grund ihrer reinen Holzbauweise und der Verwendung von Rund- oder Kanthölzern durch ein spezielles Aussehen geprägt sind.

[0005] Ist die Tiefe der Innenstufe größer als die Tiefe der Außenstufe, kann die Abstufung der Sackbohrung gut an die jeweiligen Querholzdurchmesser angepaßt und ohne Schwächung des Querholzquerschnittes für eine bruchfeste Holzverbindung gesorgt werden.

[0006] Zur Herstellung der Holzverbindung muß vom Ansatzholzende ein entsprechender Verbindungszapfen spanabhebend herausgearbeitet werden. Übliche Drehbänke sind dazu wegen der Rundholzqualität wenig geeignet, da es einerseits durch die schwierige axiale Einspannung der Rundhölzer zu ungleichen Bearbeitungen und anderseits durch die mindere Holzqualität zu einem Ausreißen und Aussplittern bei der Zerspanung kommt. Erfindungsgemäß ergibt sich eine zweckmäßige Holzbearbeitungsmaschine allerdings dadurch, daß im Bearbeitungsbereich ein parallel zur Aufnahmeachse relativverschiebbar angeordnetes Werkzeugaggregat mit einem radial anstellbaren rotierenden Zerspanungswerkzeug zur Ansatzholzendenbearbeitung vorgesehen ist. Ein solches Zerspanungswerkzeug kann während einer verhältnismäßig langsamen Ansatzholzdrehung den Zapfen am Ansatzholzende ohne Schwierigkeiten herausarbeiten, wobei die Werkzeuganstellung den Zapfendurchmesser und die Relativverschiebung die Zapfenlänge bestimmen.

[0007] Eine aufwandsarme Maschine entsteht dabei, wenn als Zerspanungswerkzeug ein mit seiner Rotationsachse gegenüber der Aufnahmeachse schräggestelltes Kreissägeblatt eingesetzt ist, das je nach Anstellung und Relativbewegung einen entsprechend dicken und langen Verbindungszapfen aus dem vollen Ansatzholzende herausarbeitet.

[0008] Nach einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann im Bearbeitungsbereich zusätzlich zum Werkzeugaggregat eine auf den Außendurchmesser des Ansatzholzendes abgestimmte Fräs- und/oder Schleifeinrichtung vorgesehen sein, so daß gemeinsam mit der Herstellung des Verbindungszapfens auch der Außenumfang des Anschlußholzes im Absetzbereich bearbeitet wird und auch dieses Ansatzholzende auf einen genauen Außendurchmesser gearbeitet werden kann bzw. die gegebenenfalls beim Zerspanen entstehenden Ausfaserungen weggeschliffen werden können.

[0009] Vorteilhafterweise ist im Bearbeitungsbereich zusätzlich zum Werkzeugaggregat ein auf den Durchmesser der Randkante des Verbindungszapfens ausgerichteter Fräser zum Anfasen der Randkante vorgesehen, wodurch der Verbindungszapfen beim Zusammenstecken von Quer- und Ansatzholz leichter in die Innenstufe der abgestuften Sackbohrung eingeführt werden kann.

[0010] Um die gewünschte Zapfenlänge zu fertigen, kann das Werkzeugaggregat auf einem zur Aufnahmeachse parallel verfahrbaren Werkzeugschlitten sitzen, der dann entsprechend der gewünschten Zapfenlänge gegenüber dem drehenden, aber axial unverschiebbar gehaltenen Ansatzholz verschoben wird.

[0011] Eine andere Möglichkeit besteht darin, daß das Werkzeugaggregat gestellfest angeordnet ist und die Aufnahme für das Ansatzholz eine Vorschubeinrichtung zum drehenden und axialen Werkstückvorschub aufweist, so daß das Ansatzholz gegenüber dem Werkzeugaggregat nicht nur gedreht, sondern auch axial um die gewünschte Zapfenlänge vorwärtsbewegt wird.

[0012] Eine einfache Konstruktion ergibt sich dabei dadurch, daß die Vorschubeinrichtung ein zur Aufnahmeachse schräggestelltes Vorschubrad aufweist, auf das das dreh- und längsverschiebbar abgestützte Ansatzholz mittels eines Niederhalters andrückbar ist. Je nach Schrägstellung des Vorschubrades wird dadurch das Ansatzholz sowohl in Drehung versetzt, als auch einem Längsvorschub unterworfen, was die Zapfenbearbeitung auch mit einem maschinenfest positionierten Werkzeug erlaubt.

[0013] Zum Herstellen der Holzverbindung muß zusätzlich zur Herstellung des endseitigen Verbindungszapfens am Ansatzholz eine geeignete abgestufte Sackbohrung im Querholz vorbereitet werden, wozu eine Holzbearbeitungsmaschine mit einem Bohrwerkzeug dient. Dabei besteht dann das Bohrwerkzeug aus einem Bohrkopf mit einem an den Durchmesser der Außenstufe der Sackbohrung angepaßten Bohrdurchmesser, in den koaxial ein bohrseitig vorstehender Zusatzbohrer mit einem an den Durchmesser der Innenstufe der Sackbohrung angepaßten Bohrdurchmesser einsetzbar ist. Mit einem solchen kombinierten Bohrwerkzeug läßt sich in einem Bohrvorgang sowohl die Außen- als auch die Innenstufe der Sackbohrung herstellen, wobei der Überstand des Zusatzbohrers gegenüber dem Bohrkopf die Tiefe der Innenstufe bestimmt.

[0014] Ist der Zusatzbohrer axial verstellbar im Bohrkopf eingesetzt, läßt sich die Tiefe der Innenstufe an unterschiedliche Zapfenlängen anpassen. Ist der Bohrkopf mit radial verstellbaren Schneideinsätzen bestückt, kann auch der Außendurchmesser der Außenstufe an die unterschiedlichen Durchmesser der Ansatzhölzer angeglichen werden.

[0015] Zur Herstellung des Ansatzholzendes kann als Werkzeug auch ein Formfräser vorgesehen sein, der eine schneidenbestückte Stirnfläche mit einem mittigen Freiraum für den Verbindungszapfen aufweist, wobei vorzugsweise die Schneideinsätze gegenüber dem Freiraum radial verstellbar angeordnet sind. Dieser Formfräser braucht lediglich koaxial zum Ansatzholz an eines der Ansatzholzenden angesetzt zu werden und arbeitet so stirnseitig den Verbindungszapfen heraus, der im Maße des Vorschubes in den Freiraum hineinwandert. Mit den einstellbaren Schneideinsätzen läßt sich dabei der Zapfendurchmesser bestimmen.

[0016] Weist der Formfräser einen vorstehenden, die Stirnfläche umschließenden Außenring mit radial einwärts ausgerichteten, vorzugsweise verstellbaren Schneideinsätzen auf, kann gleichzeitig mit der Zapfenfräsung auch der Außenumfang des Ansatzholzes auf einen vorgegebenen Durchmesser hin bearbeitet werden, der sich durch Verstellen der Schneideinsätze variieren läßt.

[0017] Um die Werkzeugherstellung zu vereinfachen und den wahlweisen Werkzeugeinsatz mit oder ohne Außenring zu ermöglichen, ist vorteilhafterweise der Außenring lösbar am Formfräser aufgesetzt.

[0018] In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand rein schematisch veranschaulicht, und zwar zeigen

Fig. 1

eine erfindungsgemäße Holzverbindung in teilgeschnittener Seitenansicht,

Fig. 2 und 3

eine Holzbearbeitungsmaschine zum Herstellen einer solchen Holzverbindung in Seitenansicht bzw. in Stirnansicht,

Fig. 4

ein Bohrwerkzeug zum Herstellen der Holzverbindung in Seitenansicht sowie

Fig. 5 und 6

einen Formfräser zum Herstellen dieser Holzverbindung im Axialschnitt bzw. in Stirnansicht.

[0019] Eine Holzverbindung 1 zum endseitigen Ansetzen eines Rundholzes, des Ansatzholzes 2, an einem querverlaufenden Rundholz, dem Querholz 3, umfaßt das einen abgesetzten Verbindungszapfen 21 bildende Ansatzholzende 22 und eine abgestufte Sackbohrung 31 im Querholz 3 mit einer im Querschnitt an den Außenquerschnitt des Ansatzholzendes 22 angepaßten Außenstufe 32 und einer im Durchmesser und in der Tiefe an den Durchmesser und die Länge des Verbindungszapfens 21 angepaßten Innenstufe 33, wobei die Tiefe der Innenstufe 33 größer ist als die Tiefe der Außenstufe 32.

[0020] Zum Herstellen des Ansatzholzendes ist, wie in Fig. 2 und 3 veranschaulicht, eine Holzbearbeitungsmaschine 4 mit einem Maschinengestell 5 vorgesehen, das eine Aufnahme 6 zum drehenden Einsatz eines Ansatzholzes 2 und an einer Gestellseite ein Gehäuse 7 zur Abdeckung eines Bearbeitungsbereiches 8 aufweist. Das Ansatzholz 2 wird in einem antreibbaren Spannfutter 9 eingespannt und ragt mit seinem Ende 22 in den Bearbeitungsbereich 8 vor. Im Gehäuse 7 ist zur Bearbeitung des Ansatzholzendes ein auf einem Werkzeugschlitten 10 parallel zur Aufnahmeachse A verschiebbar geführtes Werkzeugaggregat 11 angeordnet, das ein radial zur Aufnahmeachse A anstellbares, rotierend antreibbares Kreissägeblatt 12 als Zerspanungswerkzeug trägt, wobei die Rotationsachse R des Kreissägeblattes 12 gegenüber der Aufnahmeachse A leicht schräggestellt ist. Ein Endanschlag 13 legt das Ansatzholz 2 in seiner axialen Position fest und mit Hilfe des radial angestellten Kreissägeblattes 12 läßt sich entsprechend dem Verschiebeweg des Werkzeugschlittens 10 ein Verbindungszapfen 21 aus dem Ansatzholzende 22 herausarbeiten.

[0021] Um auch den Außenbereich des Ansatzholzendes 22 auf einen bestimmten Durchmesser abarbeiten zu können, gibt es zusätzlich zum Werkzeugaggregat 11 innerhalb des Gehäuses 7 eine auf den Außendurchmesser dieses Ansatzholzendes 22 abgestimmte Fräseinrichtung 14 und zum Glattschleifen des Überganges zwischen Verbindungszapfen und Außenumfang kann eine Schleifeinrichtung 15, beispielsweise eine Schleifscheibe angeordnet sein. Ergänzend dazu läßt sich zum Anfasen der Randkante 23 des Verbindungszapfens 21 im Bearbeitungsbereich 8 auch ein auf den Durchmesser der Randkante ausgerichteter Fräser 16 einsetzen, so daß in einer Werkzeugaufspannung nicht nur der Verbindungszapfen herausgearbeitet wird, sondern gleichzeitig auch der Außenumfang des Ansatzholzendes bearbeitet und die Randkante des Verbindungszapfens gebrochen werden kann.

[0022] Zum Bohren der abgestuften Sackbohrung 31 gibt es gemäß Fig. 4 ein Bohrwerkzeug 17, das aus einem Bohrkopf 18 mit einem an den Durchmesser der Außenstufe 32 der Sackbohrung 31 angepaßten Bohrdurchmesser und einem koaxial in den Bohrkopf einsetzbaren, bohrseitig vorstehenden Zusatzbohrer 19 mit einem an den Durchmesser der Innenstufe 33 angepaßten Bohrdurchmesser besteht. Dabei besitzt der Bohrkopf 18 radial verstellbare Schneideinsätze 181 zur Anpassung des Bohrdurchmessers an unterschiedliche Ansatzholzdurchmesser und der Zusatzbohrer 19 läßt sich zur Anpassung der Innenstufentiefe an die jeweiligen Verbindungszapfenlängen über eine Klemmeinrichtung 191 axial verstellbar im Bohrwerkzeug 17 einspannen.

[0023] Wie in Fig. 5 und 6 angedeutet, kann zur Bearbeitung des Ansatzholzendes 22 auch ein Formfräser 20 vorgesehen sein, der koaxial zum Ansatzholz an dessen Stirnseite angesetzt und einem der gewünschten Verbindungszapfenlänge entsprechenden Axialvorschub unterworfen wird. Die Stirnfläche 201 des Formfräsers ist mit radial verstellbaren Schneideinsätzen 203 bestückt und weist einen mittigen Freiraum 202 für den herauszuarbeitenden Verbindungszapfen 21 auf, dessen Durchmesser durch eine Verstellung der Schneideinsätze 203 variierbar ist.

[0024] Auf den Formfräser 20 läßt sich ein die Stirnfläche 201 umschließender Außenring 204 lösbar aufsetzen, der mit radial einwärts ausgerichteten, verstellbaren Schneideinsätzen 205 bestückt ist und gleichzeitig mit der Zapfenherstellung die Außenumfangsbearbeitung des Ansatzholzendes erlaubt.

Ansprüche

1. Holzverbindung (1) zum endseitigen Ansetzen eines Rund- oder Kantholzes kleineren Durchmessers, des Ansatzholzes (2), an einem querverlaufenden Rund- oder Kantholz größeren Durchmessers, dem Querholz (3), wobei das Querholz (3) eine an den Endquerschnitt des Ansatzholzes (2) angepaßte Sackbohrung (31) zur Aufnahme des Ansatzholzendes (22) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß das Ansatzholzende (22) einen abgesetzten Verbindungszapfen (21) bildet und im Querholz (3) eine abgestufte Sackbohrung (31) mit einer im Querschnitt an den Außenquerschnitt des Ansatzholzendes (22) angepaßten Außenstufe (32) und einer im Durchmesser und in der Tiefe an den Durchmesser und die Länge des Verbindungszapfens (21) angepaßten Innenstufe (33) vorgesehen ist.

2. Holzverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Tiefe der Innenstufe (33) größer ist als die Tiefe der Außenstufe (32).

3. Holzbearbeitungsmaschine zum Herstellen einer Holzverbindung nach Anspruch 1 oder 2, mit einem Maschinengestell zur drehenden Aufnahme des Ansatzholzes, dadurch gekennzeichnet, daß im Bearbeitungsbereich (8) ein parallel zur Aufnahmeachse (A) relativverschiebbar angeordnetes Werkzeugaggregat (11) mit einem radial anstellbaren rotierenden Zerspanungswerkzeug (12) zur Ansatzholzendenbearbeitung vorgesehen ist.

4. Holzbearbeitungsmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Zerspanungswerkzeug ein mit seiner Rotationsachse (R) gegenüber der Aufnahmeachse (A) schräggestelltes Kreissägeblatt (12) eingesetzt ist.

5. Holzbearbeitungsmaschine nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß im Bearbeitungsbereich (8) zusätzlich zum Werkzeugaggregat (11) eine auf den Außendurchmesser des Ansatzholzendes (22) abgestimmte Fräs- und/oder Schleifeinrichtung (14, 15) vorgesehen ist.

6. Holzbearbeitungsmaschine nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß im Bearbeitungsbereich (8) zusätzlich zum Werkzeugaggregat (11) ein auf den Durchmesser der Randkante (23) des Verbindungszapfens (21) ausgerichteter Fräser (16) zum Anfasen der Randkante vorgsehen ist.

7. Holzbearbeitungsmaschine nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkzeugaggregat (11) auf einem zur Aufnahmeachse (A) parallel verfahrbaren Werkzeugschlitten (10) sitzt.

8. Holzbearbeitungsmaschine nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkzeugaggregat gestellfest angeordnet ist und die Aufnahme für das Ansatzholz eine Vorschubeinrichtung zum drehenden und axialen Werkstückvorschub aufweist.

9. Holzbearbeitungsmaschine nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorschubeinrichtung ein zur Aufnahmeachse schräggestelltes Vorschubrad aufweist, auf das das dreh- und längsverschiebbar abgestützte Ansatzholz mittels eines Niederhalters andrückbar ist.

10. Holzbearbeitungsmaschine zum Herstellen einer Holzverbindung nach Anspruch 1 oder 2, mit einem Bohrwerkzeug zum Bohren der Sackbohrung im Querholz, dadurch gekennzeichnet, daß das Bohrwerkzeug (17) aus einem Bohrkopf (18) mit einem an den Durchmesser der Außenstufe (32) der Sackbohrung (31) angepaßten Bohrdurchmesser besteht, in den koaxial ein bohrseitig vorstehender Zusatzbohrer (19) mit einem an den Durchmesser der Innenstufe (33) der Sackbohrung (31) angepaßten Bohrdurchmesser einsetzbar ist.

11. Holzbearbeitungsmaschine nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Zusatzbohrer (19) axial verstellbar im Bohrkopf (18) eingesetzt ist.

12. Holzbearbeitungsmaschine nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Bohrkopf (18) mit radial verstellbaren Schneideinsätzen (181) bestückt ist.

13. Holzbearbeitungsmaschine zum Herstellen einer Holzverbindung nach Anspruch 1 oder 2, mit einem spanabhebenden Werkzeug zur Bearbeitung des Ansatzholzendes, dadurch gekennzeichnet, daß als Werkzeug ein Formfräser (20) vorgesehen ist, der eine schneidenbestückte Stirnfläche (201) mit einem mittigen Freiraum (202) für den Verbindungszapfen aufweist, wobei vorzugsweise die Schneideinsätze (203) gegenüber dem Freiraum (202) radial verstellbar angeordnet sind.

14. Holzbearbeitungsmaschine nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Formfräser (20) einen vorstehenden, die Stirnfläche (201) umschließenden Außenring (204) mit radial einwärts ausgerichteten, vorzugsweise verstellbaren Schneideinsätzen (205) aufweist.

15. Holzbearbeitungsmaschine nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenring (204) lösbar am Formfräser (20) aufgesetzt ist.

Zeichnung