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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur zerstörungsfreien Überprüfung von
Keilzinkenverbindungen sowie eine Vorrichtung zur Überprüfung der Festigkeit
von stangenförmigen
Holzbauteilen.
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Die
Erfindung ist insbesondere auf eine zerstörungsfreie Prüfung geklebter
Holzverbindungen gerichtet, vorzugsweise in einteilig keilgezinktem Vollholz,
welches in Serie gefertigt wird.
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Der
zunehmende Einsatz von Holzwerkstoffen im Bauwesen ist eng mit der
Entwicklung und Verbreitung von keilgezinktem, einteiligem oder mehrteiligem
Stangenholz verbunden. Einteiliges Stangenholz ist sogenanntes Konstruktionsvollholz, mehrteiliges
Stangenholz ist beispielsweise Brettschichtholz oder Duo- oder Triolam.
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Durch
visuelle oder aufwendige maschinelle Sortierverfahren können aus
einer Menge zugeschnittenen Rohholzes Mengenteile mit unterschiedlichen
Festigkeitsklassen aussortiert werden. Der Anteil der hohen Festigkeitswerte
kann durch das Heraus schneiden lokaler Fehlstellen, z. B. Astlöscher, Risse
oder Verkrümmungen,
aus einzelnen Holzstücken
signifikant gesteigert werden. Die einer bestimmten Festigkeitsklasse
zugeordneten und von Fehlstellen befreiten Holzstücke werden
anschließend
mit Keilzinkenverbindungen zu einem stangenförmigen Holzbauteil zusammengefügt. Dieses
Holzbauteil hat dann die gleiche Festigkeitsklasse wie die dafür verwendeten
Holzstücke.
Damit ist es möglich, Bauteillängen von
50 m oder mehr, also erheblich größer als es die Länge des üblicherweise
vorhandenen Rohholzes zulassen würde,
bereitzustellen.
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Eine
Keilzinkenverbindung wirkt sich ordnungsgemäß ausgeführt in keiner Weise festigkeitsmindernd
auf das Holzbauteil aus. Für
die ordnungsgemäße Ausführung ist
aber ein hoher maschinentechnischer Aufwand mit sorgfältiger Bedienung
und aufwendiger Prozessüberwachung
erforderlich. Fertigungsbetriebe, die eine Keilzinkenverbindung
ausführen
wollten, müssen
von einem unabhängigen Prüfinstitut
dazu zertifiziert werden, erst dann erlangen sie eine Leimgenehmigung.
Außerdem
müssen sie
sich zu einer sorgfältigen
Eigenüberwachung
verpflichten und werden zusätzlich
durch eine Fremdüberwachung,
welche die Zertifizierungsstelle durchführt, überprüft.
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Für die Eigenüberwachung
müssen
zu jeder Sortierklasse und Arbeitsschicht zwei zusätzliche Keilzinkenverbindungen
produziert und nach dem Aushärten
der Klebeverbindung in einem Biegeprüfstand bis zum Bruch belastet
werden. Die Bruchkraft wird gemessen und dokumentiert und gestattet
eine Aussage über
die grundsätzliche
Einhaltung der erforderlichen Produktionsparameter. Die Fremdüberwachung
nimmt zusätzlich
in größeren Zeiträumen unangemeldet
Stichproben aus dem Produktionsbetrieb. Von 20 genommenen Proben
darf nur eine Probe den charakteristischen Festigkeitswert (5% Fraktile)
unterschreiten. Nachteilig an diesem Überprüfungsverfahren ist die zerstörende Prüfung der
Keilzinkenverbindung bzw. des Holzbauteiles sowie der hohe zeitliche
Versatz der Prüfung
zu der Produktion.
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Insgesamt
haben jedoch diese Prüfungsmaßnahmen
zu einer hohen Produktionssicherheit und damit verbunden zu einer
hohen Akzeptanz und Verbreitung von eintei lig keilgezinktem Vollholz
und Brettschichtholz geführt.
Jedoch stellen einzelne Schadensfälle, auch wenn sie selten auftreten,
diese Akzeptanz immer wieder in Frage. Im Extremfall kann von der
Festigkeit einer einzelnen Keilzinkenverbindung die Standfestigkeit
eines gesamten Gebäudes abhängen.
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Zum
Erreichen einer noch höheren
Produktionssicherheit wird das so genannte „Proof Loading-Verfahren” angewendet.
Jedes Bauteil wird von einer speziellen Prüfanlage, die üblicherweise
im Produktionsprozess integriert ist geprüft. Das Bauteil wird an beiden
Enden eingespannt und mit einer vorgegebenen Zuglast, welche in
Abhängigkeit
von der Dimension des Bauteils und der Festigkeitsklasse zugeordnet
ist, belastet. Bauteile mit einem signifikanten Fehler versagen,
werden aussortiert und können
nachgebessert werden. Nachteilig an diesem Verfahren ist es, dass
Fehlstellen, die die Prüfbelastung
gerade noch überstehen,
nicht erkannt werden. Die Prüfbelastung
kann an diesen Fehlstellen jedoch zu Schädigungen führen, die die Festigkeit des
Holzbauteiles nachteilig beeinflussen.
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Eine
Erhöhung
der Prüflast
würde zwar
zu einer höheren
Sicherheit führen,
kann aber weitere Vorschädigungen
nach sich ziehen und wird den Ausschuss erhöhen.
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Aus
der
AT 412 674 B ist
ein Verfahren zur Qualitätssicherung
von Langholz bekannt, bei dem Langholz mit einer definierten Zuglast
beaufschlagt wird. Während
der Zugbelastung wird die Dehnung des gesamten Bauteils gemessen.
Dadurch kann eine erhöhte
Sicherheit bei der Erkennung von Fehlstellen gewährleistet werden, das Problem
der Schädigung
der Holzbauteile bleibt dabei bestehen. Zudem ist die Lokalisierung
einer Fehlstelle nur bei Versagen des Langholzes möglich.
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Die
US-5,237,870 A1 beschreibt
ein Verfahren zur Überprüfung der
Festigkeit von Keilzinkenverbindungen, bei dem in einem kontinuierlichen
Prozess Konstruktionsvollholz mit Keilzinkenverbindungen zwischen
zwei Rollenpaaren hindurch gefördert wird.
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Diese üben auf
das Konstruktionsvollholz eine Zugkraft und gegebenenfalls eine
Biege- und Torsionskraft aus. Über
ein Rad werden Ultraschallschwingungen auf das Konstruktionsvollholz
aufgebracht, ein gegenüber
dem Erregerrad angeordnetes Empfängerrad
nimmt die Schwingungsantwort auf und leitet diese an eine Auswerteeinheit
weiter.
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Die
DE 28 16 698 C2 betrifft
eine Vorrichtung zur Prüfung
der Zugfestigkeit von Schraub- oder Nagelverbindungen, vorliegend
zur Überprüfung, ob Flachpaletten
ausreichend stabil sind.
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Die
DE 197 29 821 C2 beschreibt
eine Messeinrichtung zur Ermittlung von Eigenschaften eines Richtgutes,
bei dem das Richtgut um vier Rollen mit einem Umschlingungswinkel
von jeweils 180° geführt wird.
Eine fünfte
Rolle ist als Messrolle ausgebildet und dient zur Messung der Zugkraft.
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Die
Veröffentlichung
von G. Sinn et al. „Determination
of strains of thin wood samples using videoextensometry” in „Holz als
Werkstoff”,
59, (2001), S. 177–182,
beschreibt die Verwendung von optischen Messsystem bei dünnen Mikrotomschnitten von
Fichten.
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Die
JP 02047533 A1 beschreibt
die Erfassung einer akustischen Emission bei einer Biegebelastung
von Sperrholz.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung
zur Prüfung
von Holzbauteilen bereitzustellen, mit denen ohne Zerstörung des
Holzbauteiles eine Aussage über
die Festigkeit gewonnen werden kann.
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Erfindungsgemäß wird diese
Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie
eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 15 gelöst.
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Vorteilhafte
Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
sieht vor, dass das Holzbauteil abschnittsweise mit einer definierten
Zugkraft unterhalb seiner charakteristischen Festigkeit belastet
und gleichzeitig eine Messung von Parametern bezüglich der Schallemissionen und/oder
des Schwingungs- und Dehnungsverhaltens des Holzbauteils im Bereich
der Zugbelastung durchgeführt
wird. Durch die gleichzeitige, zerstörungsfreie Messung von Prüfparametern
des belasteten Abschnittes ist es möglich, eine Aussage über seine
Festigkeit zu gewinnen. Dabei ist es vorteilhaft, dass die aufzubringende
Prüflast,
also Zugkraft, wesentlich niedriger als die Bruchlast einer aufzuspürenden Fehlstelle
sein kann. Minimale Fehlstellen in dem betrachteten Holzbauteilabschnitt,
beispielsweise eine teilweise fehlerhafte Keilzinkenverbindung oder
eine andere Fehlstelle, erzeugen unter Belastung an den Zinkenspitzen
oder in den Fehlstellenbereichen Emissionen im Ultraschallbereich,
welche durch eine geeignete Sensorik erfasst werden. Fehlstellen
können
auch durch Nichtlinearitäten
im lokalen Dehnungsfeld erkannt werden. Das lokale Schwingungsverhalten
kann sowohl zusammen mit der Aufbringung einer Zugkraft als auch
ohne Zugkraft gemessen werden und trägt zur Verbesserung der Aussagegenauigkeit
bei.
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Zur
Durchführung
des Verfahrens ist es vorgesehen, dass das Holzbauteil in Klemmeinrichtungen
eingespannt und die Klemmeinrichtungen voneinander weg bewegt werden,
insbesondere ist eine hydraulische Belastung der Klemmeinrichtungen
vorgesehen. Dadurch ist es möglich,
eine getaktete Messung und Überprüfung des
Holzbauteiles durchzuführen.
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Alternativ
kann das Holzbauteil mit zwei gegenläufigen Antriebskräften beaufschlagt
werden, beispielsweise über
Rollenpaare oder Raupenkettenpaare, die mit gegenläufigen Antriebsmomenten
angetrieben werden.
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Statt
einer getakteten Messung bzw. Prüfung wird
das Holzbauteil zwischen zwei Fördereinrichtungen
mit unterschiedlichen Antriebsmomenten eingespannt gefördert, wobei
eine Messeinrichtung bzw. Messeinrichtungen zwischen den Fördereinrichtungen
die jeweiligen Parameter aufnehmen.
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An
der Messstelle werden vorzugsweise lokale Dehnungsmessungen durchgeführt, um
Nichtlinearitäten
im lokalen Dehnungsfeld zu erkennen. Die Messung dieser Dehnungen
kann berührungslos
mit einem Laserextensiometer oder mit berührenden Schneiden und einer
Messung auf Dehnungsmessstreifen-Basis erfolgen.
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Ebenfalls
ist es vorgesehen, dass eine akustische Emission an der Messstelle
aufgenommen wird, wobei Schallemissionen im Ultraschallbereich erfasst
werden, die unter Belastung im Bereich der Fehlstellen oder Fügestellen
auftreten. Die Ankopplung der Messeinrichtung bzw. Sensorik an das
Holzbauteil erfolgt bevorzugt ohne Kopplungshilfsmittel, wie z.
B. ein Gel.
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Alternativ
oder ergänzend
ist es vorgesehen, dass eine Schwingungsanregung des Holzbauteiles erfolgt
und das Schwingungsverhalten des Holzbauteiles über einen Sensor gemessen wird.
Da Fehlstellen eine Störung
der lokalen Steifigkeit innerhalb des Holzbauteiles darstellen,
können
durch Transmissionsparameter, beispielsweise für Ultraschallwellen, diese
Störungen
charakterisiert werden. Für
die Messung der Transmissionsparameter werden energiereiche, vorzugsweise
niederfrequente Ultraschallwellen oder Impulse auf das Holzbauteil
aufgegeben und der Durchlauf dieser Schallwellen mit einer geeigneten
Sensorik gemessen und ausgewertet. Das Transmissionsverhalten wird
mit oder ohne eingeleitete Zugkräfte
gemessen.
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Es
ist vorgesehen, dass weniger als 70% der charakteristischen Festigkeit
des Holzbauteiles als Zugkraft aufgebracht wird, so dass das Holzbauteil bzw.
eine Verbindungsstelle zweier Holzteile durch das verminderte Lastniveau
und durch den Einsatz der zerstörungsfreien
Prüf- und
Messverfahren nicht unerkannt beschädigt oder vorgeschädigt wird.
Somit ist es möglich,
Holzbauteile mit einer niedrigen, aber noch zulässigen Festigkeit ohne Materialzerstörung zu
prüfen,
lediglich Verbindungen und Fehlstellen mit einer sehr geringen,
nicht mehr zulässigen
Festigkeit werden bei einem solchen Verfahren zerstört. Diese Holzbauteile
müssten
in jedem Fall ausge sondert oder nachgebessert werden. Durch die
niedrige Zugkraft, die bei der Prüfung der Holzbauteile aufgebracht
wird, wird der maschinelle Aufwand der Prüfvorrichtung geringer, so dass
die Anlage leichter und kostengünstiger
ausgeführt
werden kann. Mögliche Beschädigungen,
die durch das mechanische Einleiten der Zugkraft auf die Oberfläche des
Bauteiles hervorgerufen werden können,
also im Bereich der Krafteinleitung, werden reduziert, da die Zugkräfte wesentlich
niedriger als bei den herkömmlichen
Prüfverfahren
dimensioniert werden. Die erforderliche Anpresskraft für die Prüfeinrichtungen
oder Andruckrollen ist niedriger als bei herkömmlichen Verfahren, so dass
im Bereich der Einspannung des Holzbauteiles in eine Prüfeinrichtung
eine verminderte Materialbeeinflussung auftritt.
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Bevorzugt
wird die Messung an einer Fügestelle
zweier Holzbauteile durchgeführt,
an denen diese miteinander verleimt sind.
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Insbesondere
bei einem getakteten Verfahren ist es vorgesehen, dass zu überprüfende Stellen des
Holzbauteiles markiert werden, das Holzbauteil durch eine entsprechende
Prüfeinrichtung
hindurchgefördert
und über
einen Sensor die zu prüfende Stelle
ermittelt wird. Messeinrichtungen werden in Abhängigkeit von den Sensordaten
im Bereich der zu prüfenden
Stelle positioniert. Dadurch ist es möglich, dass gezielt ausgewählte Stellen
des Holzbauteiles, beispielsweise Verbindungsstellen, geprüft werden können, indem
die zu prüfende
Stelle exakt der entsprechenden Messeinrichtung zugeordnet werden kann.
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Als
Fehlstelle erkannte Bereiche des Holzbauteiles können markiert und später herausgetrennt werden,
da durch abschnittsweises Aufbringen einer Zuglast eine örtliche
Auflösung
der Messergebnisse erfolgt. Die Messergebnisse können dem jeweiligen Holzbauteilabschnitt
sicher zugeordnet werden, so dass durch die Kombination einer geringen
Prüflast, einer
zusätzliche
Messung von zerstörungsfrei
gewonnenen Parametern und einer örtlichen
Auflösung die
Aussagegenauigkeit über
Fehlstellen und den Ort der Fehlstellen signifikant erhöht werden
kann.
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Neben
einem Markieren und Heraustrennen erkannter Fehlstellen ist es möglich, dass über das Verfahren
die Festigkeit bzw. die Festigkeitsklasse des Holzbauteiles bestimmt
und das Holzbauteil einer Festigkeitsklasse zugeordnet und entsprechend gekennzeichnet
wird.
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Die
erfindungsgemäße Vorrichtung
zur Überprüfung der
Festigkeit von Holzbauteilen, insbesondere stangenförmiger Holzbauteile,
mit Einrichtungen zum Aufbringen einer Zugkraft auf das Holzbauteil,
sieht vor, dass zumindest eine Messenrichtung zur Erfassung von
Parametern bezüglich
der Schallemission und des Schwingungs- oder Dehnungsverhaltens de Bauteiles
vorgesehen ist, wobei die Schallemissionen, das Schwingungs- oder
Dehnungsverhalten des Holzbauteiles zwischen den Einrichtungen zum
Aufbringen der Zugkraft erfasst wird. Die Messeinrichtung bzw. Messeinrichtungen
sind als Extensiometer oder Schwingungssensor, insbesondere Ultraschallsensor
ausgebildet, wobei die Extensiometer als Laserextensiometer oder
auf Basis von Dehnungsmessstreifen aufgebaut sein können.
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Zur
Feststellung des Schwingungsverhaltens ist es vorgesehen, dass ein
Schwingungserreger oder ein Impulserreger der Messeinrichtung zugeordnet
ist, über
die Schwingungen oder ein Impuls in das Holzbauteil eingeleitet
werden. Durch die Impulsantwort bzw. das Transmissionsverhalten
des Holzbauteiles ist es möglich,
Fehlstellen zu erkennen und Festigkeiten des Holzbauteiles zu bestimmen.
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Die
Einrichtungen zur Aufbringung von Zugkräften auf das Holzbauteil sind
als zwei gegeneinander verfahrbare Klemmeinrichtungen ausgebildet,
die an dem Holzbauteil festlegbar, insbesondere festklemmbar sind.
Diesen Klemmeinrichtungen ist zumindest ein Hydraulikzylinder zum
Verfahren der Klemmeinrichtungen auseinander zugeordnet, um eine
Zugkraft auf das Holzbauteil aufbringen zu können. Alternativ sind die Einrichtungen
zur Aufbringung der Zugkraft als gegeneinander verspannte Rollenpaare
oder Raupenkettenpaare ausgebildet.
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Der
Messeinrichtung ist eine Auswerteeinheit für die Messergebnisse zugeordnet,
so dass unmittelbar nach der Prüfung
entschieden werden kann, ob Fehlstellen vorlie gen, wo diese vorhanden sind,
in welchen Festigkeitsklassen das Holzbauteil eingeordnet werden
kann und ob oder wo Fehlstellen entfernt werden müssen.
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Insbesondere
bei einer getakteten Prüfung des
Holzbauteiles ist es vorgesehen, dass eine Fördereinrichtung zum Zuführen und
Abtransportieren der zu prüfenden
Holzbauteile vorgesehen ist, die das zu prüfende Holzbauteil relativ zu
den Klemmeinrichtungen oder Rollen- oder Raupenkettenpaaren fördert. Nach
der Positionierung des zu prüfenden Abschnittes
des Holzbauteiles werden die Klemmeinrichtungen auf das Holzbauteil
aufgesetzt und bringen eine definierte Zugkraft auf. Die zu prüfende Stelle
wird dann von den Messeinrichtungen untersucht.
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Wenn
gezielt bestimmte Stellen des Holzbauteiles, beispielsweise eine
Verbindungsstelle zweier Holzteile, geprüft werden soll, ist es vorteilhaft,
wenn ein Sensor zur Erfassung einer Markierung auf dem Holzbauteil
oder zur Erfassung der Prüfstelle
vorgesehen ist, der mit einer Steuerung gekoppelt ist, die die Einrichtungen
zum Aufbringen einer Zugkraft und bevorzugt auch die Einrichtungen zum
Fördern
des Holzbauteiles steuert. Das Holzbauteil wird dann solange von
der Fördereinrichtung transportiert,
bis der Sensor die Markierung oder die zu prüfende Stelle erfasst. Der Sensor
ist bevorzugt ein optisches Erkennungssystem, welche eine Verbindungsstelle
oder eine Farbmarkierung im Durchlauf erkennt. Auf der Basis der
Sensordaten wird dann die Fördereinrichtung
angehalten. Die Zugkräfte
werden aufgebracht und an der Prüfstelle
wird gemessen.
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Der
Vorrichtung zum Überprüfen der
Holzbauteile ist eine Ausschleuseinrichtung für Holzbauteile ungenügender Festigkeit
nachgeordnet. Die Vorrichtung kann in den Produktionsprozess sowohl eines
bestehenden als auch eines neuen Werkes zur Herstellung von Holzbauteilen,
insbesondere von einteiligem, keilgezinktem Konstruktionsvollholz
integriert werden.
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Nachfolgend
wird ein Ausführungsbeispiel der
Erfindung anhand der beigefügten
Figuren näher erläutert. Es
zeigen:
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1 – eine schematische
Darstellung einer Produktionsanlage mit integrierter Prüfvorrichtung; sowie
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2 – eine schematische
Darstellung einer getakteten Prüfvorrichtung.
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In
der 1 ist eine Produktionsanlage für stangenförmige Holzbauteile 20 gezeigt.
In einem Rohholzlager 1 ist das gesägte Rohholz gestapelt und wird
einer ersten Prüfstelle 2 zugeführt, in
der Fehlstellen markiert werden und das Rohholz einer Festigkeitsklasse
zugeordnet werden. In einer daran anschließenden Sortierstelle 3 wird
minderwertiges Material ausgeschleust, beispielsweise wenn die geforderte
Festigkeitsklasse nicht erreicht wird oder das Material zu trocken
oder zu feucht ist. Die weiter zu verarbeitenden Materialien werden
nach Güte
sortiert in Zwischenlagern 4 gebracht. Aus diesen Zwischenlagern 4 werden
sie einer Kappsägestation 5 zugeführt, in
der Fehlstellen herausgesagt werden. Diese Fehlstellen werden ausgeschleust
und einer Abfallstation 13 zugeleitet.
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Nach
der Kappsägenstation 5 werden
die Holzteile einer Keilzinkenanlage 6 zugeführt, in
der stangenförmige
Holzteile stirnseitig miteinander in einer Keilzinkenverbindung
verleimt werden. Der Keilzinkenanlage 6 nachgeordnet ist
eine Ablängsäge 7, die
das Holzbauteil auf die gewünschte
Länge zusagt.
An die Ablängsäge 7 schließt sich
ein sogenanntes Aushärtungslager 8 an,
das als kontinuierliches oder diskontinuierliches Durchlauflager
ausgebildet ist. Die Holzbauteile verweilen eine festgelegte Mindestzeit
in dem Aushärtungslager 8,
so dass der Leim der Keilzinkenverbindung aushärten kann. Eine Prüfung der
Festigkeit des Holzbauteiles erfolgt sinnvollerweise im Anschluss
an das Aushärtelager 8 nach
dem Aushärten
und Erreichen der Endfestigkeit der geleimten Keilzinkenverbindung,
jedoch vor einer Endbearbeitung. Zur Überprüfung der Festigkeit entweder
der Verbindungsstelle oder der gesamten Holzteile bzw. Holzbauteile
wird aus dem Aushärtungslager 8 das
Holzbauteil einer Prüfvorrichtung 9 zugeführt, in
der sämtliche
Holzbauteile überprüft werden.
Diejenigen Holzbauteile, die die erforderlichen Festigkeitswerte
erreichen, werden in einer Ausschleuseinrichtung 10 zur
Endbearbeitung einem Fertighobel 11 zugeführt, von
dem aus die Holzbauteile der Weiterverarbeitung 12 zugeführt werden.
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Hat
die Prüfung
in der Prüfvorrichtung 9 ergeben,
dass das Holzbauteil oder ein Teil des Holzbauteiles nicht den gewünschten
Festigkeitsanforderungen entspricht, werden diese aussortiert. Mittels einer
Auskappsäge 14 werden
die Fehlstellen ausgekappt und der Abfallstation 13 zugeführt. Die
den jeweiligen Festigkeitsklassen entsprechenden Holzbauteile oder
Holzteile werden dann den entsprechenden Zwischenlagern 4 erneut
zugeführt
und neu in der Keilzinkenanlage 6 verarbeitet.
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Da
die an den Holzbauteilen festgestellten Fehlstellen nicht ohne Weiteres
durch einen Bruch ersichtlich sind, ist das Markieren der Fehlstellen, beispielsweise
in Gestalt einer Farbmarkierung, vorgesehen. Alternativ zu einem
Heraussagen der Fehlstellen ist es vorgesehen, dass die Holzbauteile
nach der Überprüfung in
eine niedrigere Festigkeitsklasse eingestuft werden können. Das
ist dann möglich, wenn
die Prüfung
des Holzbauteiles zwar eine geringere Festigkeit als die der ursprünglichen
Festigkeitsklasse zugehörig
ermittelt wurde, diese Festigkeit aber noch einer geringeren Festigkeitsklasse
genügt.
Aus einem Holzbauteil der Festigkeitsklasse MS13 wird dann beispielsweise
eines der Klasse MS7.
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Der
gesamte Funktionsablauf kann mit einer automatischen Steuerung durchgeführt und überwacht
werden.
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Um
den beschriebenen Fertigungsprozess zu beschleunigen und um das
Aushärtungslager 8 und
den dafür
erforderlichen Platz zu sparen, kann die Leimaushärtung der
Keilzinkenverbindung mit Hilfe einer schnellen Energiezufuhr durch
Hochfrequenz- oder Mikrowellen erheblich beschleunigt werden. Bei
Einsatz dieser Technologie wird ein sogenannter Aushärtetunnel
unmittelbar hinter der Keilzinkenanlage 6 installiert.
Unmittelbar an diesem Aushärtetunnel
kann dann die Prüfvorrichtung 9 angeschlossen
werden, noch bevor eine Ablängung
der Holzbauteile über
die Ablängsäge 7 erfolgt.
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Ein
Bespiel der Prüfvorrichtung 9 ist
in der 2 dargestellt, bei der es sich um eine getaktete Prüfvorrichtung
für stangenförmige Holzbauteile 20 handelt.
Das Holzbauteil 20 wird über Fördereinrichtungen 30,
beispielsweise Förderrollen
oder Förderbänder, in
Längserstreckung
vorbewegt, wie es durch die Pfeile in den Fördereinrichtungen 30 und
in dem Holzbauteil 20 angedeutet ist. Das Holzbauteil 20 ist
mit Fügestellen 21 in
Gestalt von Keilzinkenverbindungen versehen und wird durch zwei
Klemmeinrichtungen 33 hindurchgeführt. Soll nun ein Holzbauteilabschnitt
oder eine Fügestelle 21 bezüglich ihrer Festigkeit überprüft werden,
wird das Holzbauteil 20 in den Klemmeinrichtungen 33 eingeklemmt,
indem Klemmbacken 34 über
Hydraulikzylinder 35 in Richtung auf das Holzbauteil 20 verfahren
werden. Nachdem beide Klemmeinrichtungen 33 an dem Holzbauteil 20 festgelegt
sind, wird ein weiterer Hydraulikzylinder 31 aktiviert,
der die an einer Längsführung 32 angeordneten
Klemmeinrichtungen 33 auseinanderdrückt. Dadurch wird zwischen
den Klemmeinrichtungen 33 eine Zugkraft in das Holzbauteil 20 eingeleitet.
Während
des Aufbringens dieser Zugkraft wird die Fügestelle 21 mittels
einer Messeinrichtung 40 vermessen. Die Messeinrichtung 40 kann
entweder ein Schall-Transmissionsverhalten des Holzbauteiles 20 oder
Schallemissionen erfassen. Das Schall-Transmissionsverhalten wird
als Schwingungsantwort auf die Einleitung von Impulsen oder niederfrequenten,
energiereichen Ultraschallwellen ermittelt. Solche Impulse oder
Ultraschallwellen werden durch einen nicht dargestellten Anregungskopf eingeleitet.
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Alternativ
dazu können
Fehlstellungen oder Störungen
innerhalb des Holzbauteiles 20 bei Zugbelastung berührungslos
oder berührend
gemessen werden, indem Extensiometer eingesetzt werden. Eine berührungslose
Messung erfolgt über
einen Laserextensiometer, eine berührende Messung durch aufgesetzte
Schneiden mit Dehnmessstreifentechnik. Dabei wird bei Anlegen einer
Zugkraft wesentlich unterhalb der angenommenen Festigkeitsklasse,
z. B. weniger als 70% der charakteristischen Festigkeit, eine nichtlineare
Dehnung innerhalb des zu prüfenden
Abschnittes des Holzbauteiles 20 gemessen. Liegen Fehlstellen
oder Störungen
in dem Holzbau teil 20 vor, können nichtlineare Dehnungen
bei Einwirkung von Zugkräften
auftreten, die durch die Messeinrichtung 40 erfasst werden.
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Schallemissionen,
Schwingungsantworten oder nichtlineare Dehnungen werden als Sensordaten
einer Auswerteeinheit 41 übermittelt, in der ermittelt
wird, ob und in welchem Umfang Fehlstellen vorhanden sind oder ob
die Festigkeitsklasse des Holzbauteiles 20 anders eingestuft
werden muss.
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Mit
der Vorrichtung gemäß 2 werden
in der Regel nur spezielle Abschnitte des Holzbauteiles 20,
wie z. B. Keilzinkenverbindungen oder ausgewählte Stellen in den Holzteilen überprüft. Um eine exakte
Positionierung der Prüfstelle
zwischen den Klemmeinrichtungen 33 zu erreichen, ist ein
Sensor 42 vorgesehen, der entweder über eine Bildauswertung die
Keilzinkenverbindung 21 oder aber eine auf dem Holzbauteil 20 angebrachte
Farbmarkierung 50 erkennt. Die Positionierung des zu untersuchenden Abschnittes
zwischen den Klemmeinrichtungen 33 erfolgt dann über eine
Steuerung der Fördereinrichtungen 30 in
Abhängigkeit
von dem Sensorsignal des Sensors 42.
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Alternativ
zu der Ausbildung der Klemmeinrichtungen 33 mit Klemmbacken 34 und
Hydraulikzylinder 35 ist es vorgesehen, dass das Holzbauteil 20 diskontinuierlich
durch zwei gegeneinander verspannte, stabile Rollenpaare oder Raupenkettenpaare
hindurch gefördert
wird und dass nach Positionierung des Messabschnittes des Holzbauteiles
zwischen den Rollenpaaren oder Raupenkettenpaaren durch Aufbringen
eines gegenläufigen
Antriebsmomentes durch beide Rollenpaare oder Raupenkettenpaare
eine definierte Zugbelastung auf das Holzbauteil eingeleitet wird.
Die Holzbauteilabschnitte werden auf diese Weise nacheinander gemessen.
Die Messeinrichtung 40 oder die Messeinrichtungen werden
sinnvollerweise zwischen den Rollenpaaren oder Raupenkettenpaaren
angeordnet. Das Holzbauteil 20 kann getaktet nacheinander
zwischen den Rollenpaaren oder Raupenkettenpaaren, die dem Holzbauteil 20 einander
gegenüberliegend
zugeordnet sind, hindurchgeführt
werden, so dass das gesamte Holzbauteil 20 abschnittsweise überprüft wird.
Alternativ werden nur spezielle Abschnitte des Holzbauteils 20, z.
B. die Fügestellen 21, überprüft.
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Die
Prüfvorrichtung 9 kann
in den Produktionsprozess eines bestehenden oder neuen Werkes für einteilig
keilgezinktes Vollholz oder für
mehrteilig, keilgezinktes Vollholz integriert werden. Die Keilzinkenverbindungen
können
direkt nach der Presse der Keilzinkenanlage 6 durch erhöhte Energiezufuhr
ausgehärtet
und anschließend
unmittelbar der Prüfvorrichtung 9 zugeführt werden.
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Statt
einer getakteten Prüfung
ist es möglich, eine
kontinuierliche Prüfung
des Holzbauteiles 20 durchzuführen, indem in Förderrichtung
hintereinander zwei Fördereinrichtungen
mit unterschiedlichen Antriebsgeschwindigkeiten vorgesehen sind,
wobei die in Förderrichtung
nachgeordnete Fördereinrichtung
eine höhere
Fördergeschwindigkeit
als die vorgelagerte Fördereinrichtung
aufweist. Dadurch wird eine Zugkraft auf denjenigen Holzbauteilabschnitt ausgeübt, der
zwischen den Fördereinrichtungen liegt.
Die entsprechenden Messeinrichtungen, Schwingungsanreger oder Impulsgeber
sind zwischen den Fördereinrichtungen
angeordnet und wirken auf das Holzbauteil 20 ein bzw. sind
dem Holzbauteil 20 zugeordnet.