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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Abtast- und Fräsvorrichtung für den Blockhausbau nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 sowie ein Verfahren zum Abtasten und Fräsen von Baumstämmen beim Blockhausbau nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 7.
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Bekannte Verfahren zum Bau von Blockhäusern, d. h. Bauten aus Holzstämmen, sind beispielsweise in der
DE 44 05 735 A1 oder der
DE 31 47 917 A1 beschrieben.
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Aus der
DE 44 05 735 A1 ist es bekannt, Holzstämme, die übereinanderliegend zu einer Wand eines Gebäudes aufeinander gelegt werden, an jeder Unterseite mit einer sich über die gesamte Länge des Baumstammes erstreckenden Nut zu versehen. In dieser Nut werden Bauelemente, wie etwa Dichtungen oder Dämmmaterial eingelegt. In die Oberseite jedes Baumstammes werden Schlitze eingebracht, die eine Spaltbildung in den Baumstämmen beim Austrocknen verhindern sollen. Sowohl die Nuten als auch die Schlitze sind dabei bei jedem Baumstamm identisch.
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Aus der
DE 31 47 917 A1 ist es bekannt, Vollrund-Profile zur Erstellung von Blockhäusern, dort nach den
8 und
10, mit einem unterschiedlichen Rund-Profil auszustatten, so dass beim Aufeinanderbauen dieser Vollrund-Profile ein sichelförmiger Zwischenraum entsteht, der dann mit einer Dichtung versehen wird.
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Aus der
DE 41 91 940 C2 ist es bekannt, einen Baumstamm an seiner Oberfläche optisch zu erfassen und zu vermessen, wobei der Baumstamm anschließend dermassen verdreht wird, um seine axiale Achse herum, dass eine Schneidemaschine Bretter und Blöcke optimal aus dem Stammvolumen heraussägen kann.
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Nachteilig an allen diesen Vorrichtungen und Verfahren ist es, dass dem Materialverbrauch keine Beachtung geschenkt wird, wenn es um die Bearbeitung der Baumstämme zum Blockhausbau geht. Die heute üblichen Schlitze und Nuten bedeuten einen hohen Materialverlust des natürlichen Baumaterials, sowie das Einlegen diverser Dichtungen zwischen den Baumstämmen hohe Kosten und einen arbeitstechnischen Mehraufwand nach sich zieht.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, die oben geschilderten Nachteile des Standes der Technik zu beseitigen und insbesondere den Materialverlust zu minimieren sowie die Einsparung von zusätzlichen Dichtmaterialien zu optimieren. Auch soll die Einfachheit und Schnelligkeit beim Aufbau eines Blockhauses verbessert werden.
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Die Erfindung weist zur Lösung dieser Aufgabe die im Patentanspruch 1 oder 7 angegebenen Merkmale auf. Vorteilhafte Ausgestaltungen hiervon sind in den weiteren Ansprüchen angegeben.
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Die erfindungsgemäße Abtast- und Fräsvorrichtung für den Blockhausbau zeichnet sich durch eine Halte- und Führungseinrichtung für eine Abtasteinrichtung aus, die relativ zu einem ersten Baumstamm fixiert ist und die einen Oberflächenabschnitt einer Oberseite entlang der Längserstreckung des ersten Baumstammes abtastet und elektronische Abtastdaten erzeugt, die die Oberflächenform eines Oberflächenabschnittes entlang des ersten Baumstammes wiedergeben, sowie sie eine Datenverarbeitungseinrichtung umfasst, die diese Abtastdaten aufbereitet und weiter verarbeitet, wobei eine Fräseinrichtung vorgesehen ist, die mittels einer Montageeinrichtung relativ zu einem zweiten Baumstamm fixiert ist, wobei die Fräseinrichtung unter Steuerung durch die Datenverarbeitungsanlage und anhand der Abtastdaten eine zur Oberflächenform des ersten Baumstammes komplementäre Oberflächenform entlang der Längserstreckung in die Oberfläche des zweiten Baumstammes als Ausfräsung einfräst.
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Optimal ist es, wenn die Abtasteinrichtung am ersten (Baum-)Stamm mittels einer Halterung fixiert ist, wobei dieser Baumstamm beispielsweise der zu oberst liegende Stamm eines zu bauenden Blockhauses ist, während die Fräseinrichtung am zweiten Stamm fixiert ist, der neben der Baustelle des Blockhauses liegt, so dass kurze Wege zwischen den beiden Einrichtungen liegen. Möglichst synchron, d. h. ohne eine wesentliche Zeitverzögerung dazwischen, werden die Abtastdaten von der Abtasteinrichtung am ersten Stamm abgenommen und erzeugt, während die Fräseinrichtung bereits den zweiten Stamm mit diesen Daten fräst und die komplementäre Oberflächenform herausfräst.
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Die beiden Oberflächenabschnitte der beiden Stämme sind anschließend komplementär zueinander und beide Stämme können passgenau aufeinandergelegt werden, wobei die natürlichen Unebenheiten des ersten Stammes in die Oberfläche des zweiten Stammes eingefräst werden. Die beiden Stämme passen wie zwei Puzzleteile optimal aneinander.
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Der Materialverlust wird minimiert, da keine Nuten und keine Schlitze entlang der Achse der Stämme gefräst werden müssen.
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Da die Stämme passgenau ineinandergreifen und aneinander anliegen, erübrigt sich das Einlegen irgendwelcher Dichtungen.
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Die erfindungsgemäße Abtast- und Fräsvorrichtung zeichnet sich weiterhin dadurch aus, dass die Baumstämme exakt und/oder horizontal ausgerichtet sind und dass an der Halte- und Führungseinrichtung eine Nivelliereinrichtung vorgesehen ist, um die Abtastung ebenfalls horizontal auszuführen.
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Vorzugsweise ist diese Nivelliereinrichtung durch zumindest zwei Wasserwaagen ausgebildet.
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Da Blockhäuser in unterschiedlichen Größen gebaut werden, ist vorzugsweise die erfindungsgemäße Abtast- und Fräsvorrichtung in der axialen Erstreckung modular aufgebaut und in der Richtung der Längserstreckung der zu erfassenden bzw. zu bearbeitenden Baumstämme durch entsprechende Module verlängerbar aufgebaut.
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Schließlich ist die Montageeinrichtung zur Führung der Fräseinrichtung mit einer Mehrzahl von Halterollen ausgestattet, die einen Baumstamm fixieren, wobei diese Halterollen bevorzugt hydraulisch oder elektrisch verstellbar sind.
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Die vorstehende Aufgabe, die Merkmale und Vorteile nach der vorliegenden Erfindung können unter Berücksichtigung der folgenden, detaillierten Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung und unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen besser verstanden werden.
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Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnungen näher erläutert. Diese zeigen in:
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1 eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Abtasteinrichtung in einer Frontalansicht – bezogen auf den abzutastenden Baumstamm;
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2 eine schematische Darstellung der Abtasteinrichtung von der Seite des Baumstammes her gesehen;
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3 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Fräseinrichtung in der Seitenansicht; und
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4 eine Frontalansicht der Fräseinrichtung mit einem zur Bearbeitung eingespannten Baumstamm.
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In der 1 ist ein Abschnitt eines Blockhauses während der Errichtung schematisch dargestellt. Mehrere Baumstämme liegen bereits übereinander, wobei die dargestellte Ecke des Blockhauses durch bekannte Aussparungen in den aneinander angrenzenden Baumstämmen, die rechtwinkelig zueinander verlaufen, ausgebildet ist. Der zu oberst liegende Baumstamm 1, dessen Stirnfläche in der Frontalansicht nach der 1 dargestellt ist, wird mittels einer Abtasteinrichtung 4, die in einem Haltegestell 2 aufgenommen ist, im Bereich des Oberflächenabschnitts 13 und entlang der gesamten axialen Erstreckung des Baumstammes 1 abgetastet. D. h., dass der Oberflächenabschnitt 13 optisch erfasst wird und alle Unebenheiten, Vertiefungen oder Erhebungen, eingescannt werden und in elektronische Daten umgewandelt werden.
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In der 2 ist gut zu erkennen, dass sich das Haltegestell 2 über die gesamte axiale Länge des Baumstammes 1 erstreckt und die Abtasteinrichtung 4 entlang von Schienen 5 geführt und verlagerbar dort gehalten ist. Versteifungselemente 6 an dem Haltegestell 2 dienen dazu, die Abtastung möglichst genau zu halten, wobei ein Durchbiegen der Schienen 5 durch die Versteifungselemente 6 verhindert wird. Auf den bereits liegenden Baumstämmen stützt sich das Haltegestell 2 über Auflageelemente 3 ab. Vorzugsweise sind mehrere Wasserwagen an dem Haltegestellt 2 vorgesehen, um eine exakte und/oder horizontale Ausrichtung des Haltegestells 2 und der Abtasteinrichtung 4 zu gewährleisten.
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In unmittelbarer Nähe des so zu errichtenden Blockhauses werden Baumstämme, die für den weiteren Aufbau des Blockhauses vorgesehen sind, bearbeitet. In der 3 ist ein solcher Baumstamm 10 dargestellt, der mittels einer Fräseinrichtung 7 bearbeitet wird, die in einer Montageeinrichtung 11 gehalten ist und die dort entlang der Längserstreckung des zu bearbeitenden Baumstammes 10 mittels einer Verlagerungseinrichtung 12 verlagerbar ist.
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Wie es in der 4 gut zu erkennen ist, wird mit der Fräseinrichtung 7 und deren Fräswerkzeug 8, eine Ausfräsung 14 entlang der Oberfläche des Baumstammes 10 eingebracht, wobei die Ausfräsung 14 exakt eine komplementäre Oberflächenform des Oberflächenabschnitts 13 des ersten Baumstammes 1 ist. Die Ausfräsung 14 an dem zweiten Baumstamm 10 wird als exaktes Negativprofil des Oberflächenabschnitts 13 des ersten Baumstammes 1 erzeugt. Hierzu wird der zweite Baumstamm 10 in mehreren Halterollen 9, die an der Montageeinrichtung 11 vorgesehen sind, fixiert.
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Vorzugsweise ist eine Datenverarbeitungsanlage zwischen der Abtasteinrichtung 4 und der Fräseinrichtung 7 vorgesehen, die die elektronischen (Abtast-)Daten, die die Oberfläche des ersten Baumstammes 1 wiedergeben, aufbereitet und an die Fräseinrichtung 7 weiterleitet. Besonders bevorzugt ist es, wenn die Abtastung des ersten Baumstammes 1 und die Bearbeitung des zweiten Baumstammes 10 synchron ausgeführt werden, da dann eine erheblich Zeitersparnis beim Aufbau des Blockhauses möglich ist.
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Die Halterollen 9 an der Montageeinrichtung 11 sind verstellbar, vorzugsweise elektrisch oder hydraulisch. Eine solide Fixierung des Baumstammes 10 in der Montageeinrichtung 11 ist erforderlich, um die Ausfräsung 14 exakt in die Oberfläche des Baumstammes 10 einbringen zu können.
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Da Blockhäuser in unterschiedlichen Größen gebaut werden, ist es besonders bevorzugt, das Haltegestell 2 und die Montageeinrichtung 11 in der axialen Längserstreckung modular aufzubauen, so dass die Länge der Montageeinrichtung 11 und des Haltegestells an die zu bearbeitenden Baumstämme anpassbar ist.
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Durch das Einfräsen einer komplementären, also negativen, Oberflächenform in den zweiten Baumstamm 10, kann dieser passgenau auf den ersten Baumstamm 1 gelegt werden. Eine optimale Verzahnung der beiden Baumstämme 1 und 10 ist dadurch gegeben. Der Materialverlust an den zu bearbeitenden Baumstämmen wird durch diese Vorgehensweise minimiert.
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Der Vollständigkeit halber sei erwähnt, dass durch die erfindungsgemäße Vorrichtung und durch das erfindungsgemäße Verfahren jeder Baumstamm des zu errichtenden Blockhauses optimal auf den darunter liegenden und angeordneten Baumstamm abgestimmt wird. In den Beispielen dieser Anmeldung ist der jeweils oben liegende Baumstamm als zweiter Baumstamm 10 und der unten angeordnete und benachbarte Baumstamm als erster Baumstamm 1 bezeichnet.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren zum Abtasten und Fräsen von Baumstämmen 1 und 10 beim Blockhausbau, funktioniert mit den Folgenden Schritten: Anbringung einer Halte- und Führungseinrichtung für eine Abtasteinrichtung 4, die relativ zu dem ersten Baumstamm 1 fixiert ist und die einen Oberflächenabschnitt 13 einer Oberseite entlang der Längserstreckung des ersten Baumstammes 1 abtastet und elektronische Abtastdaten erzeugt, die die Oberflächenform des ersten Baumstammes 1 wiedergeben, sowie Anbringung einer Fräseinrichtung 7, die mittels einer Montageeinrichtung 11 relativ zu dem zweiten Baumstamm 10 fixiert ist, wobei die Fräseinrichtung 7 unter Steuerung durch eine Datenverarbeitungsanlage und anhand der Abtastdaten eine zur Oberflächenform des ersten Baumstammes 1 komplementäre Oberflächenform entlang der Längserstreckung in die Oberfläche des zweiten Baumstammes 10 einfräst, so dass beide Baumstämme 1 und 10 mit der jeweils abgetasteten und der jeweils gefrästen Oberfläche exakt und passgenau aufeinandergelegt werden können.
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In einer zeichnerisch nicht dargestellten Ausführungsform könnte durch einen vorgelagerten – d. h. dem oben beschriebenen Fräsvorgang vorgelagert – Bearbeitungsschritt an den Baumstämmen, aus denen das Blockhaus gebaut wird, die spätere Innenwand des Blockhauses gestaltet werden. Im einfachsten Fall wäre damit beispielsweise eine durchgehende ebene und vertikale Wand realisierbar – allerdings wäre damit ein erheblicher Materialabtrag an jedem Baumstamm auf der späteren Innenseite des Blockhauses verbunden. Sofern die Fräseinrichtung 7 entsprechend (Verfahrbarkeit des Fräswerkzeuges 8 in allen drei Dimensionen) ausgebildet ist, könnte während der Fräsbearbeitung jedes Baumstammes selbstverständlich der vorgelagerte Bearbeitungsschritt mit ausgeführt werden oder es könnten sogar beliebige Formen an der Innen- oder Außenwand des Blockhauses herausgefräst werden.
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Hinsichtlich vorstehend im einzelnen nicht näher erläuterter Merkmale der Erfindung wird in übrigen ausdrücklich auf die Patentansprüche und die Zeichnungen verwiesen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Erster Baumstamm
- 2
- Haltegestell
- 3
- Auflageelement
- 4
- Abtasteinrichtung
- 5
- Schiene
- 6
- Versteifungselemente
- 7
- Fräseeinrichtung
- 8
- Fräswerkzeug
- 9
- Halterollen
- 10
- Zweiter Baumstamm
- 11
- Montageeinrichtung
- 12
- Verlagerungseinrichtung
- 13
- Oberflächenabschnitt
- 14
- Ausfräsung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 4405735 A1 [0002, 0003]
- DE 3147917 A1 [0002, 0004]
- DE 4191940 C2 [0005]
