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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung
zum Erzeugen von Vierkantbalken aus Baumstämmen nach dem Oberbegriff des
Anspruchs 1.
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Beim Erzeugen von Vierkantbalken
mit oder ohne Waldkanten ist es wesentlich, daß die Seitenflächen des
Vierkantbalkens parallel zur Längs-
bzw. Mittelachse des Baumstammes hergestellt werden, da dies sowohl
für die
Struktur und Festigkeit des Vierkantbalkens als auch hinsichtlich
der abgetrennten Waldkanten von Bedeutung ist, wenn diese weiter
z. B. zu Kleinteilen (Latten usw.),
verarbeitet werden. Es ist daher wichtig, daß die Baumstämme in möglichst
immer in der gleichen Lage der Längsachse
parallel zur Bewegungsrichtung, in der eine Halterung für den Baumstamm
und die Werkzeuge relativ zueinander bewegt werden, positioniert
werden, um den Einstellaufwand für
die Halterung und die Werkzeuge zu minimieren. Dies bedingt aber,
daß die
Halterung die Baumstämme
mit immer der gleichen Lage der Längsachse erfaßt.
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Aus der
AT 397 058 B ist eine Vorrichtung der eingangs
genannten Gattung bekannt, die eine während des Bearbeitens geöffnete Einrichtung
zum Positionieren des Baumstammes aufweist, der während des
Bearbeitens stirnseitig gehalten wird. Sollen mit der bekannten
Vorrichtung Vierkantbalken hergestellt werden, so muß der Baumstamm
nach dem Bearbeiten der beiden ersten, einander gegenüberliegenden Seiten
um 90° gedreht
werden. Dabei ist allerdings nachteilig, daß der Baumstamm ursprünglich nicht mittig
erfaßt
wurde, da er auf Grund seiner konischen Form mit einer in vertikaler
Richtung schrägen Längsachse
positioniert wurde. Der Baumstamm muß daher nach dem Wenden neuerlich
positioniert und von der Halterung erfaßt werden, damit auch die beiden
anderen Seiten des Baumstammes parallel zur Längsachse bearbeitet werden
können.
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Aus der
EP 222 728 A und der
EP 217 784 A sind Vorrichtungen
zum Herstellen von Vierkantbalken bekannt, die den Baumstamm so
erfassen, daß die
Lage seiner Längsachse
in horizontaler Richtung gesehen immer gleich ausgerichtet ist.
Die Höhe
der Längsachse
der einzelnen Baumstämme
bzw. deren Ausrichtung in vertikaler Ebene liegt aber, abhängig vom
Durchmesser der Baumstämme,
nicht immer genau gleich fest. Weiters sind die dort beschrie benen
Halterungen gleichseitig die Einrichtungen zum Positionieren der
Baumstämme,
d. h. es sind keine zusätzlichen
Anlagenteile vorgesehen, die den Baumstamm vor dem Erfassen durch
die Halterung, in der er während
des Bearbeitens aufgenommen ist, positionieren.
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Aus JP-Abstract
09066501 A ist eine Vorrichtung
zum Herstellen von Vierkantbalken aus Baumstämmen bekannt, mit stirnseitigen
ringförmigen
Halterungen Po und mit einer Zentriervorrichtung
33, die den
Baumstamm in einer vorgegebenen Lage parallel zur Sägerichtung
ausrichtet, wobei die Zentriervorrichtung aus einem zangenförmigen Schenkelpaar
mit gezackten Ausnehmungen besteht.
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Aus der
DD-PS 258 ist eine Doppel-Vorschneidekreissäge bekannt,
bei der die Blockzuführung
durch einen Blockwagen erfolgt, der durch zwei fest miteinander
verbundene U-Eisen auf zwei Achsen ruht, von denen eine sich vor
und eine hinter den zwei parallel laufenden dem Abstand nach beliebig verstellbaren
Kreissägen
befindet.
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Der Erfindung liegt hier die Aufgabe
zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Gattung zu schaffen,
bei der die Längsachse
der Baumstämme
immer die gleiche Lage parallel zur Bewegungsrichtung in der Halterung
einnimmt.
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Gelöst wird diese Aufgabe mit einer
Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruches 1.
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Mit der Erfindung wird eine Zentrier
Vorrichtung vorgeschlagen, welche die Längsachse der Baumstämme in immer
der gleichen Lage selbsttätig, d. h.
ohne daß über eine
Steuereinrichtung von außen
eingegriffen wird, positio-niert. In dieser Lage werden die Baumstämme von
der Halterung erfaßt und
der Vierkantbalken kann problemlos symmetrisch zur Längsachse
des Baumstammes hergestellt werden.
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Da durch die immer gleiche Position
der Längsachse
der Baumstämme
diese genau zentrisch von den Haltern erfaßt werden können, können die Baumstämme ohne
großen
technischen Aufwand zuerst an zwei einander gegenüberliegenden
Seiten bearbeitet und dann um 90° gedreht
werden, worauf sie an den beiden verbleibenden Seiten bearbeitet werden
können.
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In der
AT 397 224 B ist eine Halterung beschrieben,
die zwar in der Lage ist einen Baumstamm mit zur Bearbeitungsrichtung
fluchtender Längsachse
zu positionieren, es handelt sich dort aber weder um eine Halterung,
in der ein Baumstamm um 90° geschwenkt
werden kann, noch ist dort eine funktionelle Trennung von Halterung
und Zentriervor richtung gezeigt.
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In einer bevorzugten Ausführungsform
der Vorrichtung ist diese dadurch gekennzeichnet, daß die Zentriervorrichtung
zwei Paar von Schenkeln aufweist, welche einander zugewandte V-förmige Ausnehmungen
aufweisen. Dabei kann entweder vorgesehen sein, daß die Schenkel
translatorisch aufeinander zu bewegbar sind oder daß die Schenkel
rotatorisch aufeinander zu bewegbar sind.
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Dabei ist jeweils ein Paar von Schenkeln
einem Ende des Baumstammes zugeordnet und der Baumstamm wird mit
seinen Enden, die in den V-förmigen Ausnehmungen
aufgenommen werden, beim Schließen
der Zentriervorrichtung, d. h. beim
Aufeinanderzubewegen der Schenkel, automatisch in immer der gleichen
Lage ihrer Längsachse
festgelegt.
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Es versteht sich, daß durch
den Umstand, daß Baumstämme natürlich nie
vollkommen rund sind, die Lage der Längsachse im Rahmen dieser natürlichen
Schwankungen von der rein geometrisch durch die V-förmigen Ausnehmungen
vorgegebenen Ideallage abweichen kann.
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Weitere vorteilhafte Ausführungsformen
der Erfindung sind Gegenstand der übrigen Unteransprüche.
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Nachfolgend werden Ausführungsformen der
Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Es zeigt. 1 eine erste Ausführungsform
der Erfindung in Seitenansicht, 2 einen
Teil der Zentriervorrichtung, 3 einen
Schnitt durch die Vorrichtung von 1 im
Bereich der Werkzeuge, 4 ein
Detail einer Halterung für
den Baumstamm, 5 eine
zweite Ausführungsform der
erfindungsgemäßen Vorrichtung
in Seitenansicht, 6 ein
Detail der Vorrichtung von 5 im Bereich
der Zentriervorrichtung und 7 schematisch
eine weitere Ausführungsform
der Erfindung mit schräggestelltem
Rahmen der Vorrichtung für
die Halterung und die Zentriervorrichtung.
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In den 1 und 3 ist eine erste Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
gezeigt, die einen Grundrahmen 1 und einen Führungsrahmen 2 aufweist,
wobei der Führungsrahmen 2 über Stützen 3 mit
dem Grundrahmen 1 verbunden ist. Am Grundrahmen 1 sind
eine Zentriervorrichtung 4, eine Säge 5 und ein Kettenförderer 6 gelagert.
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Der Führungsrahmen 2 weist
zwei Führungsschienen 7 mit
U-förmiger
Querschnittsform auf, in welchen eine Halterung 8 über drei
Paar von Rollen 9 durch einen (nicht dargestellten Antrieb, z. B.
einen Seilzug, verstellbar ist. Die in diesem Ausführungsbeispiel
als Schlitten ausgeführte
Halterung 8 weist einen Rahmen 10 auf, an dem
die Rollen 9 gelagert sind. Von diesem Rahmen 10 erstrecken sich
Halter 11 und 12 nach unten, die einen Baumstamm 13 an
seinen Stirnflächen 15a, 15b erfassen, nachdem
er von der Zentriervorrichtung 4 so positioniert wurde,
daß seine
Längsachse 14 eine
vorgegebene Lage im wesentlichen eingenommen hat.
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Die Zentriervorrichtung 4 besteht
aus zwei Teilen 4a, 4b, die identisch ausgeführt sind,
und den Baumstamm 13 im Bereich seiner Enden 16 und 17 erfassen.
Die Teile 4a und 4b der Zentriervorrichtung 4 sind,
wie in 2 dargestellt,
ausgeführt
und weisen zwei Schenkel 18 auf, die spiegelbildlich angeordnet
sind und am Grundrahmen 1 um eine Achse 19 verschwenkbar
gelagert sind. Die Schenkel 18 weisen an ihren der Achse 19 gegenüberliegenden Enden
eine sich V-förmig
erweiternde Gabelform auf, wobei die V-förmigen Ausnehmungen 20 einander zugewandt
sind bzw. sich in Richtung aufeinander zu erweitern. Die V-förmigen Ausnehmungen 20 werden durch
untere Auflageflächen 21 und
obere Auflageflächen 22 begrenzt,
wobei die unteren Auflageflächen 21 länger sind
als die oberen Auflageflächen 22.
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Betätigt werden die Schenkel 18 mittels
eines Hydraulikzylinders 23, der zylinderseitig koaxial zur
Schwenkachse 19 der Schenkel 18 gelagert ist. Die
Kolbenstange 24 ist über
zwei Hebel 25 gelenkig mit den Schenkeln 18 verbunden.
Durch Ausfahren der Kolbenstange 24 werden die Schenkel 18 aufeinanderzu
und durch Zurückziehen
der Kolbenstange 24 auseinander bewegt.
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Wird ein Baumstamm 13 mit
Hilfe einer nicht dargestellten Querfördereinrichtung, z. B.
einem Kettenförderer,
angeliefert, werden die Schenkel 18 der Zentriervorrichtung
durch Zurückziehen
der Kolbenstange 24 so weit auseinander bewegt, daß der Baumstamm 13 in
die V-förmigen
Ausnehmungen 20 der Zentriervorrichtung 4 fallen
kann. Dies ist möglich,
weil die oberen Auflageflächen 22 kürzer sind
als die unteren Auflageflächen 21,
auf welche der Baumstamm 13 fällt. Anschließend wird
die Kolbenstange 24 an dem Zylinder 23 ausgefahren,
wodurch die Schenkel 18 aufeinanderzu bewegt und der Baumstamm 13 in
den V-förmigen
Ausnehmungen 20 zangenartig festgelegt wird. Unabhängig vom
Durchmesser des Baumstammes 13 im Bereich der Schenkelpaare 4a und 4b der
Zentriervorrichtung 4 wird die Längsachse 14 des Baumstammes
im wesentlichen immer in der exakt gleichen Lage sowohl in horizontaler
als auch in vertikaler Richtung festgelegt. Geringe Abweichungen
von der vorgegebenen Lage können
allenfalls durch die Abweichungen des Baumquerschnittes vom idealen,
runden Querschnitt auftreten.
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Damit die Lage der Längsachse 14 des Baumstammes 13 auch
in horizontaler Richtung festgelegt ist, weist die Zentriervorrichtung 4 noch
in den Zeichnungen nicht dargestellte Mittel zum Halten der Vorrichtung
exakt über
der Schwenkachse 19 auf.
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Nachdem der Baumstamm 13 durch
die Zentriervorrichtung 4 zentriert festgelegt wurde, wird
dieser an seinen Stirnflächen 15a und 15b von
den Halterungen 11 und 12 erfaßt. Die Halterung 12 weist
einen Hydraulikzylinder 26 auf, dessen Kolbenstange 27 am
freien Ende zentrisch einen Dorn 28 und einen Teller 29 aufweist,
der die Eindringtiefe des Dornes 28 begrenzt. Die horizontale
und vertikale Lage des Dornes 28 ist gegenüber der
Zentriervorrichtung 4 so ausgerichtet, daß er genau
im Bereich der Längsachse 14 in
die Stirnseite 15a des Baumstammes 13 eindringt.
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Um die erfindungsgemäße Vorrichtung
an unterschiedliche Baumstammlängen
anpassen zu können
(meist 4, 5 oder 6 m), ist sowohl der
Halter 12 als auch der Teil 4a der Zentriervorrichtung 4 schrittweise
oder kontinuierlich in Längsrichtung
verstellbar. Aus diesem Grunde braucht der Hub des Hydraulikzylinders 26 auch
nur relativ gering, z. B. 15 cm,
zu sein, um den Baumstamm 13 fest gegen den anderen Halter 11 zu
drücken.
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Der zweite Halter 11 weist
eine drehbar gelagerte Scheibe 30 auf, die über den
Umfang verteilt mehrere Dorne 31 besitzt, die in die Stirnfläche 15b des
Baumstammes 13 eingedrückt
werden. An der Scheibe 30 greift exzentrisch die Kolbenstange 32 eines
Hydraulikzylinders 33 an, der zylinderseitig am Halter 11 gelagert
ist. Die Drehachse der Scheibe 30 fluchtet mit der Längsachse 14 des
Baumstammes 13. Durch Betätigen des Hydraulikzylinders 33 kann die
Scheibe 30 mit dem Baumstamm 13 um 90° gedreht
werden.
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Nachdem ein Baumstamm 13 in
die Zentriervorrichtung 4 eingelegt wurde, schließt sich
diese bevorzugt automatisch dadurch, daß ein Sensor betätigt wird,
der den Hydraulikkreis der Schließzylinder 23 aktiviert.
Der Sensor kann ein mechanischer Hebel sein, der vom Baumstamm 13 bewegt
wird und damit ein Ventil im Hydraulikkreis öffnet oder, z. B. eine
Lichtschranke, die ein Magnetventil im Hydraulikkreis betätigt.
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Durch das Festklemmen des Baumstammes 13 steigt
der Druck im Hydraulikkreis der Zentriervorrichtung 4 und
dieser Druckanstieg kann herangezogen werden, um mittels eines druckabhängigen Ventils
den Hydraulikkreis des Hydraulikzylinders 26 des Halters 12 zu
aktivieren, um den Baumstamm 13 zwischen dem Dorn 28 und
der Scheibe 30 in axialer Richtung festzuklemmen. Der damit
verbundene Druckanstieg im Hydraulikkreis des Hydraulikzylinders 26 kann
wiederum herangezogen werden, um den Hydraulikkreis der Hydraulikzylinder 23 der
Zentriervorrichtung 4 zu öffnen. Beispielsweise wird
dabei ein Dreiwegeventil betätigt,
das die Umkehr in der Versorgung der Hydraulikzylinder 23 mit
einer Zuleitung zum Hydraulikkreis des Zylinders 26 umgeht. Durch
die geöffneten
Schenkelpaare 4a und 4b wird der Schlitten 8 mit
den Haltern 11, 12 in seiner Bewegung nicht behindert.
Mit dem gleichen Mittel und gleichzeitig wird der Vorschub des Schlittens 8 zugeschaltet,
der z. B. von einem Seilzug oder von
einem Zahnstangentrieb angetrieben wird. Der Baumstamm 13 durchläuft dann
zwei Bandsägen 34 der
Säge 5, die
in 3 schematisch dargestellt
sind. Die Bandsägen 34 sind
an einer Führung 35 synchron
aufeinanderzu oder voneinander weg bewegbar, unter anderem, um die
Schnittbreite an den Durchmesser des Baumstammes 13 anpasssen
zu können.
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Während
des Durchlaufes des Baumstammes 13 durch die Bandsägen 34 wird
der Baumstamm 13 an zwei gegenüberliegenden Seiten besäumt. Am
Ende des Förderweges
des Baumstammes 13, d. h.
in 1 ganz rechts, befindet
sich ein nicht dargestellter Anlaufschalter, der den Rücklauf des
Schlittens 8 bewirkt. Während
des Rücklaufes werden
die Bandsägen 34 auseinander
bewegt, um eine Beschädigung
der Bandsägen 34 zu
verhindern. Anschließend
wird der Baumstamm 13 durch Betätigen des Hydraulikzylinders 33 um
90° gedreht
und der Baumstamm 13 beim zweiten Durchlauf durch die Bandsägen 34 an
der dritten und vierten Seite besäumt.
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Nach dem zweiten Durchlauf, wenn
also alle vier Seiten bearbeitet sind, wird dies von einer Lichtschranke
erkannt und diese schaltet den Hydraulikkreis des Zylinders 26 über ein
Relais und ein Magnetventil auf "Öffnen", wodurch die Kolbenstange 27 des
Halters 12 zurückgezogen
wird und der Balken auf den darunterliegenden Kettenzug 6 fällt und
seitlich ausgetragen wird.
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Alternativ kann, wenn die Bandsägen 34 mit einer
zweiseitigen Zahnung versehen sind, der Baumstamm 13 unmittelbar
nach dem ersten Durchlauf durch die Bandsägen 34 um 90° gedreht
werden und beim Rücklauf
durch die Bandsägen 34 an
der dritten und vierten Seite bearbeitet werden. Es versteht sich,
daß der
Kettenzug 6 in diesem Fall entfällt und statt dessen eine Entnahmevorrichtung
für den Vierkantbalken
im Bereich der Zentriervorrichtung 4 vorgesehen sein muß.
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Die Beistellung der Bandsägen 34 erfolgt
wie bereits erwähnt
mittels nicht dargestellter Stellmotore, die von einem Rechner gesteuert
werden. Z. B. an dem der Säge 5 benachbarten
Schenkelpaar 4b der Zentriervorrichtung 4 ist
ein Drehimpulsgeber angebracht, der den Schwenkwinkel eines Schenkels 18 erfaßt, der
dem Durchmesser des festgeklemmten Baumstammes 13 entspricht
und an einen Rechner leitet, der mit einem Optimierungsprogramm
versehen unter Berücksichtigung
der Wahl zwischen reinem Vierkanter oder Vierkanter mit Waldkanten
die Beistellwerte für
die Sägen
bestimmt. Die Steuerung der einzelnen Abläufe im Zuge des Zentrierens
und des Bearbeitens eines Baumstammes 13 kann auch auf
beliebige andere Arten, z. B. mit Lichtschranken, Tastern
od. dgl. erfolgen.
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In 5 und 6 ist eine zweite Ausführungsform
der Erfindung dargestellt, bei der eine Halterung bzw. ein Schlitten 36 für den Baumstamm 13 unterhalb
des Baumstammes 13 in Führungsschienen 37 geführt ist,
die mit dem Basisrahmen 1 fest verbunden sind. Abgesehen
davon entspricht die Ausführung
der Halter 11, 12 jener der Halter 11, 12,
wie sie in Verbindung mit der Ausführungsform der 1 bis 4 beschrieben
wurden.
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Des weiteren unterscheidet sich die
Ausführungsform
der 5 bis 7 dadurch von der Ausführungsform
der 1 bis 4, daß die Schenkel 41 der Zentriervorrichtung 4 nicht
durch Schwenken, also rotato risch, sondern durch Linearbewegen,
also translatorisch geöffnet
und geschlossen werden. Dazu sind die Schenkel 41 an Führungsschienen 38 verschiebbar
gelagert und werden von Gewindespindeln 39 mittels Stellmotoren 40 gegenläufig angetrieben.
Abgesehen davon entsprechen die Schenkel 41 aber den Schenkeln 18 von 2, d. h.
daß sie
V-förmige Ausnehmungen 20 aufweisen,
deren untere Auflageflächen 21 länger sind
als die oberen Auflageflächen 22.
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Auch bei der in 5 und 6 dargestellten Ausführungsform
kann der Baumstamm 13 durch zweimaliges Durchführen durch
die Säge 5 in
gleicher Richtung bearbeitet werden oder dadurch, daß zwei Seiten
des Baumstammes 13 beim Durchführen in eine Richtung und die
beiden anderen Seiten beim Zurückfördern bearbeitet
werden.
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Wie in den 5 und 6 zu
sehen ist, ist am Schlitten 36 zwischen den Haltern 11 und 12 ein Gleitblech 42 angeordnet, über welches
die abgetrennten Abschnitte und der fertige Vierkanter auf einen
abführenden
Kettenförderer 6 abgleiten.
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Um das Abfördern der abgetrennten Teile und
des Vierkanters zu erleichtern, kann der Basisrahmen 1,
wie in 7 gezeigt ist,
in einem Winkel zwischen 30 und 45° zur Horizontalen geneigt sein, so
daß eine
Abfördereinrichtung 43 leichter
bis unter den Baumstamm 13 geführt werden kann.
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Zusammenfassend kann ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
wie folgt beschrieben werden:
Zum Erzeugen von Vierkantbalken
aus Baumstämmen 13 wird
eine Vorrichtung vorgeschlagen, bei der ein Baumstamm 13 zunächst mittels
einer Zentriervorrichtung 4 so positioniert wird, daß die Längsachse 14 des
Baumstammes 13 eine im wesentlichen immer gleiche, vorgegebene
Lage einnimmt. Der Baumstamm 13 wird dann von Haltern 11, 12 eines Schlittens 8 konzentrisch
zur Längsachse 14 erfaßt, worauf
die Zentriervorrichtung 4 geöffnet wird. Anschließend wird
der Baumstamm 13 durch eine Bandsäge 5 geführt und
an gegenüberliegenden
Seiten besäumt,
worauf er um 90° gedreht
wird und die beiden anderen Seiten des Baumstammes 13 besäumt werden.