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Die Erfindung betrifft eine Anlage zur Herstellung mittels Keilzinkenverbindung zusammengesetzten Strängen von Bauelementen, sowie Verfahren unter Verwendung einer solchen Anlage.
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Keilzinken sind maschinell hergestellte keilförmige Ausfräsungen gleichen Profils und gleicher Teilung, an den Enden von Vollholzteilen. Sie dienen zur Verbindung dieser Vollholzteile in Längsrichtung (Faserrichtung), wobei die Keilzinkenprofile versetzt eingefräst werden um die Werkstücke an den Seitenflächen ohne Versatz, das heißt mit geraden Seitenlinien zu verbinden. Zur Herstellung der Keilzinkenverbindung werden die, mit möglichst genauer Passung gefertigten Keilzinken innerhalb von 24 Stunden mit Bindemittel versehen, zusammengeführt und unter Längs- Pressdruck fest miteinander verbunden. Die zu verbindenden Teile müssen aus gleichem Holzarten - Gruppen bestehen, beispielsweise Nadelholz mit Nadelholz oder hartes Laubholz mit hartem Laubholz und ähnliche Feuchten/ Wassergehalt aufweisen. Die Herstellung von keilgezinkten Werkstücken aus Holz, ist nach dem Stand der Technik bekannt.
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Da Holz als Werkstoff inhomogene und anisotrope Eigenschaften besitzt und Festigkeitsunterschiede aufweisen kann, werden die Hölzer nach Feuchte sortiert, Fehlstellen oder komplette Werkstücke durch geeignete Vorrichtungen automatisch detektiert, oder durch Fachleute entsprechend begutachtet und markiert. Solche markierten Zonen mit geringer Festigkeit oder schadhafte Zonen, werden dann an den markierten Stellen getrennt und abgetrennte Teilstücke ausgeschleust. Diese Abfolge ist gängige Praxis und wird beispielsweise im Stand der Technik, mit der Schrift
AT514168B1 beschrieben, und zeigt die Abfolge der Bearbeitungsschritte von vergleichsweise kurzen balken-, stab-, oder auch brettförmigen Holzwerkstücken zur Gewinnung von langgestreckten stabförmigen Bauelementen.
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Mit Generalkeilzinkenstoß bezeichnet man die Keilzinkenverbindung von plattenförmigen Werkstücken, in Dimensionen von Bauteilen, die aus Schnitthölzer in mehreren Lagen hergestellt werden und mittels Bindemittel fest miteinander verbunden werden. Anwendung findet der Generalkeilzinkenstoß im Bereich des Brettschichtholzes, beispielsweise bei Deckenelementen oder auch plattenförmige Werkstücke aus Massivholz, wie Ein- oder Mehrschichtplatten. Mit Generalstoß können Platten von Dämmmaterialien, Hybridwerkstücke die aus Schichten unterschiedlichen Materialien, wie Holzwerkstoffe kombiniert mit Massivholzschichten und dergleichen mehr, zu Mehrfachlängen verbunden werden. Als Holzwerkstoffe können dabei folgende Werkstücke eingesetzt werden: MDF (mitteldichte Faserplatten), Spanplatten, Sperrholz, Schichthölzer für statische Anwendungen, beispielsweise bekannt durch die Markennahmen KERTO, oder Baubuche oder auch plattenförmige Werkstücke, die mittels werkstückgerechten Verbindungsprofilen, beispielsweise Schäftungen zu verbinden sind. Dabei stellen einige Hersteller Fixmaße von plattenförmigen Werkstücken her, zum Beispiel 1,25 m x 5 m in mehrschichtigen Aufbau, die mittels Generalstoß, endlos zu den gewünschten Soll-Längen verbunden und anschließend mittels Trennsägen, auf die Soll-Längen präzise abgeschnitten werden. Mittels solcher Generalkeilzinkenverbindungen, können auch beispielsweise Reststücke aus dem Abbund von Brettsperrholz zu größeren Plattendimensionen, keilgezinkt und mittels Bindemittel, fest miteinander verbunden werden.
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Wesentliche Merkmale der Keilzinkenanlagen bestehen darin, dass beispielsweise die Funktionen, Fräsen, Beleimen, Zusammenfügen der Werkstücke und Verpressen innerhalb einer Anlage erfolgen. Markieren und Trennen der Werkstücke erfolgt ablaufbedingt vor dieser Maschineneinheit. Diese Markierstationen und Kappsägen oder Optimierkappsägen sind auf Grund unterschiedlicher Leistungsparameter, in der Regel getrennt, von der nachgeordneten Beleimeinrichtung für den Bindemittelauftrag und Keilzinkenpresse angeordnet.
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Im Gegensatz dazu, können Bearbeitungsstationen vielfältige Bearbeitungen an den Werkstücken ausführen. Für die Bearbeitung, oder Abbund von Bauhölzern, weisen diese Bearbeitungsstationen eine geeignete Anzahl Bearbeitungsaggregate auf, um alle anfallenden Bearbeitungen im Bereich des Abbundes auszuführen. Wenigstens Ablängaggregate und Profilieraggregate sind in den Bearbeitungsstationen vorgesehen, wobei vielfach mehrere Bearbeitungseinheiten im Bereich von Abbundmaschinen eingesetzt werden. Die stirnseitige Bearbeitung ist dabei eine wesentliche Funktion von solchen Bearbeitungsstationen, um beispielsweise Bauholzer präzise abzukürzen und stirnseitig zu bearbeiten oder abzubinden.
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In der Schrift
EP 3311967A1 ist eine Bearbeitung von Holzelementen beschrieben, wie sie beim Abbund automatisiert durchgeführt wird. In den bildlichen Darstellungen der beschriebenen Abbundmaschine sind mehrere Bearbeitungsaggregate gezeigt, um die anfallenden Bearbeitungsschritte an den Werkstücken auszuführen. Durch Linearachsen werden die Holzelemente aber auch die Werkzeuge entsprechend der Bearbeitungsfunktion von unten und oben bzw. von allen Seiten in Einsatz gebracht. Die Werkstücke werden mittels Achsensteuerung in die erforderlichen Bearbeitungspositionen verfahren oder beispielsweise zum Einbringen länglicher Bearbeitungen, wie Schlitze, während dem Eingriff der Werkzeuge verfahren, damit die gewünschten Profilierungen entstehen.
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In der Schrift
DE 202011002384 wird eine Holzbearbeitungsanlage in Portalbauweise beschrieben, die die Werkstücke auf einem verfahrbaren Tisch zum Portal positioniert, damit die Bearbeitung der Werkstücke, sechsseitig (ohne die flächige Bearbeitung der Werkstücke von unten) ausgeführt werden kann. Zusätzlich ist das Portal mit den Bearbeitungsaggregaten über die komplette Tischlänge verfahrbar.
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Bearbeitungsaggregate können aber auch mittels geeigneten Supportsysteme und beweglichen Werkzeughalter, als eigenständige Bearbeitungsstationen ausgeführt werden, zusätzlich zu portalartigen Bearbeitungsaggregaten.
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In der beschriebenen Bearbeitung von Holzelemente fallen Abschnitte von Balken oder plattenförmigen Holzelementen an. In der Bearbeitung von CLT Platten (Cross Laminated Timber), die als Wandelemente im Haus- und Gewerbebau verwendet werden, fallen durch die Ausschnitte von Fenster- und Türöffnungen, ca. 8 - 20% Restplatten an, die bisher zerkleinert und in der Regel thermisch verwertet werden. Diese hochwertigen Abschnitte aufzuarbeiten und an den geeigneten Seitenflächen fest miteinander zu verbinden, um wiederum großformatige Platten zu erhalten, kann mittels Formatierung und Generalkeilzinkenverbindung erfolgen.
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Bei der Verwendung von Stangenware aus Massivholz für Bauhölzer wird häufig keilgezinktes Stangenmaterial verwendet. Die handelsüblichen Längen von 13m werden, je nach der Anwendung dann in der Bearbeitungsstation auf die geforderten Längen gekürzt, wobei unterschiedlich lange Abschnitte entstehen können. Diese hochwertigen Abschnitte zu verwerten und nicht als Resthölzer der thermischen Verwertung zuzuführen, kann über eine Keilzinkenverbindung erfolgen und es können stangenförmige Stränge daraus hergestellt werden. Da in einer herkömmlichen Keilzinkenanlage, durch Fräsvorgänge, Gegenhalter benötigt werden, um Ausrisse an den Werkstücken zu vermindern und in den herkömmlichen Keilzinkenanlagen ein Seiten- und Höhenversatz häufig auftritt, ist eine Nachbearbeitung durch hobeln erforderlich.
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Aufgabe ist es, diese Resthölzer zu Stangen zu verbinden und die Stangen sollen maßhaltige Dimensionen, im Querschnitt aufweisen. Weiterhin soll eine Keilzinkenverbindung ohne seitlichen Versatz, ohne Höhenversatz und ohne Ausrisse bei der Fräsung der Keilzinken entstehen.
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In der Bearbeitungsstation sind Aggregate für Trennen und Fräsen der Holzwerkstücke eingebaut. Eine zusätzliche Bearbeitung mittels Keilzinkenfräser für eine Keilzinkung ist mit diesen Aggregaten möglich und ergeben einen weiteren Arbeitsschritt, der die beschriebene Verwendung von Abschnitten ermöglicht und mehr noch Keilzinkenarbeiten ermöglicht, um unabhängig von Lieferungen von Stangenware zu werden. Die Keilzinkung der benötigten Holzelemente kann dadurch entsprechend der benötigten Längen kommissionsweise erfolgen und spart dadurch Material ein.
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Die erfindungsgemäße Aufgabe besteht nun darin, die beschriebenen Funktionen in eine einfach aufgebaute und effizient arbeitende Bearbeitungsanlage zusammenzuführen, wobei die Funktionen von Trennstation, stirnseitige Bearbeitung mittels Keilzinkenfräser, Beleimeinrichtung für den Bindemittelauftrag, Verpressen und Trennen der zu produzierenden stangenförmigen Werkstücken umfasst werden sollen.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß, durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
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Die erfindungswesentlichen Schritte, führen vorteilhaft die Funktionen der Bearbeitungsstation und einer Keilzinkenanlage zusammen. Die Keilzinkung soll dabei ausrissfrei erfolgen, was durch die Fräsfunktionen in der Bearbeitungsstation realisiert werden kann. Die Keilzinkenfräser werden anhand einer Ein- und Austauchkurve so gesteuert, dass keine Ausrisse an den Stirnseiten der Holzwerkstücke entstehen können. Die Fräser folgen einer vorgegebenen Bahnkurve um ausrissfrei die Keilzinkenprofile anzufräsen, wobei die in Keilzinkenanlagen üblichen Splitterschutzvorrichtungen oder Gegenhalter vermieden werden können. Diese Splitterschutzvorrichtungen unterliegen funktionsgemäß erhöhtem Verschleiß und müssen aufwendig gewartet und gepflegt werden. Splitterschutzvorrichtungen können ebenso vermieden werden, wenn mit dem Prinzip des Gegenlauffräsen gearbeitet wird, oder es wird vor dem Austritt des Fräsers aus dem Massivholz eine Bahn gesteuert, die den Fräser vor der Werkstückkante ausfährt und die Kante des Werkstücks, mittels geeigneter Bahnbewegung fertig fräst, um Ausrisse und Splitter zu vermeiden und Kosten einzusparen. Solche Bahnsteuerungen sind in Bearbeitungsstationen üblich und werden bei der stirnseitigen Bearbeitung regelmäßig eingesetzt. Es werden somit präzise gefräste Keilzinken erzeugt. Mit dieser Bearbeitung werden die Keilzinkenverbindungen in höchster, sichtbarer Qualität ausgeführt und damit können alle anfallenden Qualitäten von Abschnitten der Holzelemente, präzise miteinander verbunden werden. Vorteilhaft können die beidseitigen Keilzinkenfräsungen mittels einem Fräswerkzeug erfolgen, wenn beide Enden der Werkstücke mit dem erforderlichen Zinkenversatz gefräst werden, um die Werkstücke, bezüglich der Werkstückauflagen, in einer Linie zu bearbeiten und danach präzise zusammenführen zu können.
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Vertikale und horizontale Keilzinkenverbindungen können hergestellt werden. Vertikales Keilzinken bedeutet, dass ein auf der Breitseite liegendes rechteckiges Werkstück, von oben gesehen die Keilzinken in Zickzackform zu sehen sind. Die Keilzinkenfräser haben also in vertikaler Richtung von oben nach unten oder von unten nach oben, an der Stirnseite der Werkstücke die Keilzinken eingefräst. Solche vertikalen Keilzinkenverbindungen werden vorzugsweise bei rechteckigen Holzwerkstücken verwendet, um möglichst optimal den Querschnitt mit Keilzinken auszunutzen und maximale Festigkeiten zu erreichen.
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Im Gegensatz zur vertikalen Keilzinkung, wird bei der horizontalen Keilzinkung das Zinkenprofil horizontal, in das auf der Breitseite liegende rechteckige Werkstück eingefräst. Damit wird erreicht, dass von oben gesehen, auf der flächigen Seite der Holzwerkstücke eine gerade Linie sichtbar ist, insbesondere wenn mittels Sägen an den Rändern der flächigen Seiten vorgeritzt wird, um Ausrisse an den Werkstücken zu vermeiden, so dass eine gerade Linie sichtbar bleibt. Damit wird erreicht, dass auf den flächigen Seiten der Holzwerkstücke keine Keilzinkenprofile sichtbar sind.
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Solche Horizontalzinkenverbindungen werden vorzugsweise bei der Verwendung von Lamellen für Massivholzplatten oder Balken im Blockhausbau verwendet, damit die ästhetisch bevorzugte linienförmige Stoßverbindung der Holzwerkstücke sichtbar wird.
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Um ein aufwendiges Werkzeug für die Randzinken zu vermeiden, können die Randzinken auch in der Bearbeitungsstation mittels Sägeaggregaten ausgeführt werden. Im eingespannten Zustand der Werkstücke werden mittels eines oder zwei Bearbeitungsaggregaten, die mit Sägen bestückt sind, in horizontaler Richtung oben und unten an den Werkstücken, in möglichst geringer Schnitttiefe eingesägt. Es soll möglichst wenig vom Querschnitt durch die Einritzungen verringert werden, um mittels der Keilzinkenprofiele eine große Fläche für die Bindemittel zu erhalten. Die eingesägten geraden Flächen werden auch mit Bindemittel benetzt. Diese gerade Zone der Verbindungstellen, haben aber auf Grund der Holzanatomie, eine geringere Festigkeit gegenüber dem Querschnittsanteil der Keilzinkenverbindungen. Der Querschnitt, der mit Zinkenprofilen zur Verfügung steht, sollte deshalb möglichst wenig geschwächt werden und deshalb so gering wie möglich, durch Sägen eingeritzt werden.
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Horizontal Keilzinkungen sind für mehrschichtige Plattenwerkstoffe oder Holzwerkstoffe bevorzugt anzuwenden und stellen einen Generalkeilzinkenstoß dar. Durch die bereits beschriebene, geeignete Steuerung der Keilzinkenfräser können in der Horizontalzinkung ebenfalls Ausrisse und Splitter an den Fräskanten, der jeweiligen Seiten vermieden werden. In der Bearbeitungsstation können die Reststücke zugeschnitten werden, welche die minimalen Abmessungen in Breite und Dicke aufweisen um miteinander verbunden, einen plattenförmigen Strang zu bilden. In der Bearbeitungsstation können daher die Werkstücke auf die gewünschten Maße formatiert und falls erforderlich, können dickere Plattenreste auf die erforderlichen Maße abgetragen und kalibriert werden. Der Zuschnitt und die Dickenbearbeitung der zu verbindenden Werkstücke kann, in der Bearbeitungsstation mit den üblichen Bearbeitungsschritten erreicht werden.
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Vorteilhaft ist, dass in der erfindungsgemäße Holzbearbeitungsanlage die Bearbeitung von Werkstücken und die Keilzinkung von Werkstücken erfolgt. Dieser Zusatznutzen einer erfindungsgemäßen Holzbearbeitungsanlage ist platzsparend und kostengünstig. Beispielsweise können Anwender, wie beispielsweise Zimmereien, unabhängig von Zulieferer von Konstruktionshölzer in Fixlängen oder Zulieferungen von Konstruktionshölzer in Kommissionen planen, da Schnittholz im eigenen Betrieb, für die benötigten Längen, zu Strängen verbunden werden können. Weiterhin wird durch Aufarbeiten von Reststücken zu Stangen, Material eingespart und Transportwege vermieden. Eine Verwendung von Bauhölzern aus Sägewerken in unmittelbarer Umgebung ist möglich und die Anlieferung von keilgezinktem Stangenmaterial der Konstruktionshölzer von Betrieben, die häufig weit entfernt sind, kann vermieden werden, was Transportkosten und Kosten für Lieferketten einspart.
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Der Aufbau einer Bearbeitungsstation nach dem Stand der Technik in beispielhafter Auslegung, besteht wenigstens aus einer Vorrichtung zum Transport von Werkstücken in die Bearbeitungsstation. Besteht weiterhin wenigstens aus einem Grundgestell zur Aufnahme von Fördereinrichtungen und Aggregateträgersystem.
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Besteht weiterhin wenigstens aus einem Aggregateträger zur Aufnahme von wenigstens einem Sägeaggregat, wenigstens ein Fräsaggregat, ein Bohraggregat, oder einem Aggregat mit Universalfrässpindel oder Rotorspindel. Die Konfigurationen der Aggregate können in den Bearbeitungsstationen für den individuellen Gebrauch zusammengestellt und kombiniert werden.
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Besteht weiterhin wenigstens aus einem, Werkzeugspeicher- und Werkzeugwechselsystem, zum Wechseln der benötigten Werkzeuge.
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Die Aggregate der Bearbeitungsstation, können die unterschiedlichsten Werkzeuge aufnehmen, die für die Bearbeitung erforderlich sind, wie beispielsweise Bohr- und Fräswerkzeuge, Sägen, Kettensäge, Walzenfräser für Abplattungen und Kerven, Profilfräswerkzeuge, Hobelwerkzeuge, Schleifwerkzeuge und dergleichen mehr. Die fertig bearbeiteten Werkstücke werden mit einer Fördereinrichtung aus der Bearbeitungsstation gefahren und zur weiteren Verwendung bereitgestellt.
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Der Aufbau der erfindungsgemäßen Holzbearbeitungsanlage, zur Herstellung mittels Keilzinkenverbindung zusammengesetzten Strängen von Bauelementen, setzt sich aus einer modifizierten Bearbeitungsstation, mit Bearbeitungsmöglichkeiten nach dem Stand der Technik und einer Erweiterung mittels Beleimeinrichtungung und Presse wie folgt zusammen.
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Wenigstens eine Vorrichtung zum Transport von Werkstücken in die erfindungsgemäße Bearbeitungsstation. Wobei die Werkstücke bereits eine Qualität aufweisen können, die unsortiert und mittels Trennschnitten vorbereitet, direkt mittels Keilzinkenverbindung zu stangenförmigen Werkstücken, mittels Bindemittel fest miteinander verbunden werden können. Es können aber auch mit Markierungen der Schnittlinien, beispielsweise mit fluoreszierender Kreide, versehene Werkstücke eingefahren werden. Diese Markierungen werden angebracht um Fehlstellen (z.B. Astansammlungen, große Äste, Makrorisse, Harzeinschlüsse, Schädlingsbefall oder Asteinschlüsse usw.) in den Werkstücken wie Balken- und Brettrohlingen mit eindeutiger Position zu erfassen, so dass diese im Anschluss durch die Trenneinrichtung ausgekappt, bzw. herausgetrennt werden können. Durch diese so vorbehandelten Werkstücke, lässt sich die Qualität, der zusammengesetzten Strängen von Bauelementen erheblich verbessern, was zu einem qualitativ besseren Ausgangsprodukt führt, oder für den Einsatz in statisch belasteten Werkstücken erforderlich ist.
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In der Bearbeitungsstation werden die Werkstücke an den markierten Stellen, mittels Sensoren erkannt und mit Sägeaggregaten abgetrennt. Die Abschnitte werden, wie in Bearbeitungsstationen üblich über Transportsysteme, beispielsweise Bänder abtransportiert und aus der Bearbeitungsstation herausgefahren. Längere Abschnitte von minderer Qualität, die aber für untergeordneter Anwendung eingesetzt werden können, beispielsweise für Verpackung und dergleichen, können aber auch separat aus der Bearbeitungsstation herausgefahren werden. Üblicherweise werden sogenannte Anfangs- und Endschnitte an den Werkstücken vorgenommen, um für die Bearbeitung mittels Keilzinkenfräser eine optimale, rechtwinklige und gerade Bezugskante zu erzeugen. Anfangs- und Endschnitte können aber auch mittels Fräswerkzeuge durchgeführt werden, wenn nur geringfügig Material abgenommen werden muss.
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In der Bearbeitungsstation kann vorteilhaft auf Konterhölzer oder Konterprofile verzichtet werden, da die Fräsaggregate für ausrissfreie Keilzinkenfräsungen, mit Ein- und Austauchkurve gesteuert werden können. Um höchste Qualität zu erreichen, können die Keilzinkenfräsungen, in eingespanntem Zustand der Werkstücke in der Presseinrichtung erfolgen. Alternativ sind diese Keilzinkenfräsungen bereits vor dem Einfahren in die Presseirichtung möglich. Durch ein geeignetes Transportsystem, werden die Werkstücke in die Presseinrichtung innerhalb der Bearbeitungsstation weitertransportiert.
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Die Fördereinrichtung besteht vorteilhaft aus Rollen und Kettenförderer, um die Wertstücke von der Bearbeitungsstation, in die nachgelagerte Presse und Beleimeinrichtung zu positionieren. Die Fördereinrichtung kann vorteilhaft aus Handhabungskomponenten wie ein, oder mehrere Greifersysteme bestehen, die auf Linearachsen verfahren werden können, um die Werkstücke von der Bearbeitungsstation in die nachfolgende Presse und Beleimeinrichtung zu fördern.
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Die Werkstücke können vorteilhaft durch ein Robotersystem, mit einer Greifereinheit von der Bearbeitungsstation in die nachgelagerte Presse und Beleimeinrichtung, übergeben und positioniert werden. Eine präzise Positionierung der Werkstücke kann dadurch problemlos erreicht werden. So ist es möglich, dass in der Zeit, in der der Beleim- und Pressvorgang erfolgt, die Bearbeitungsstation bereits das nächste Werkstück bearbeitet und das Greifersystem wieder zurück in die Bearbeitungsstation gefahren werden kann, um das nächste Werkstück aufzunehmen.
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In der Presseinrichtung werden die Werkstücke in die jeweilige Pressenposition gefördert, genau ausgerichtet und möglichst mittels geeigneter Pressvorrichtungen eingespannt. In dieser fixierten Position kann vorteilhaft auch die Keilzinkenfräsung, an beiden zu verbindenden Enden durch die Bearbeitungsstation erfolgen.
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Vorteilhaft ist dabei, dass sich die Werkstücke in definierter Position befinden, in welcher sie in der Presse zueinander präzise zusammengefügt werden können. Bei der Bearbeitung in der Pressenposition werden vorteilhaft geeignete Späneschutz- und Späneauffangvorrichtungen vorgesehen oder beweglich in Position gebracht, um die gefrästen Keilzinkenprofile, vor Späneflug und Anhaftungen von Frässpänen zu schützen.
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Auch der Bindemittelauftrag aus der Beleimeinrichtung wird vorteilhaft durch Schutzabdeckungen, während des Fräsvorgangs abgedeckt. Nach dem Fräsen der beidseitigen Keilzinkenprofile, wird durch einen geeigneten Beleimkopf, ein geeignetes Bindemittel, ein oder beidseitig auf die, mit dem Keilzinkenprofil versehenen Werkstückenden aufgetragen.
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Als erfindungsgemäße Ausführung kann die Beleimeinrichtung entfallen, wenn der Bindemittelauftrag manuell, innerhalb der Presseneinrichtung erfolgt. Das Bindemittel darf dabei It. DIN EN 140801 nur auf einem Werkstückende aufgetragen werden. Nach dem Pressen gilt die Anforderung nach der DIN, dass auf alle Zinkenflächen Bindemittel aufgetragen wurde, wenn dies an allen vier Oberflächen, nach dem Pressvorgang austritt. Beim manuellen Bindemittelauftrag innerhalb der Presseneinrichtung, im eingespannten Zustand der zu verbindenden Werkstücke, muss ein sicheres manuelles Eingreifen durch Sicherheitsvorrichtungen, beispielsweise Lichtschranken gegeben sein. Auslösen der Pressfunktion sollte dann vorteilhaft durch eine sichere Zweihandsteuerung an der Presse erfolgen. Eine solche Ausführung ist aus Kostengründen vorteilhaft, bei geringeren Mengen an zu verbindenden Werkstücken. Die Presseneinrichtung . kann vorteilhaft für die späteren Erweiterung vorbereitet werden, um mit einer automatischer Beleimeinrichtung für den Bindemittelauftrag, die Anlage nachzurüsten und die Leistung zu erhöhen.
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Die Presseinrichtung besteht vorteilhaft aus zwei Spannvorrichtungen zum Klemmen der Werkstücke, die über einen stabilen Rahmen miteinander verbunden sind und zum Verpressen der Werkstücke zueinander, mittels hydraulischem Pressdruck zusammengefahren werden. Wie Werkstücke werden mittels Linearführungen exakt und präzise zusammengefahren, wobei die Keilzinkenprofile ineinander gepresst werden. Keilzinkenprofile haben nach dem erforderlichen Pressdruck eine Selbsthaftung und werden im weiteren Transport aus der Presse geschoben, in die Position zum Abtrennen, oder um das nächste Werkstück in die Presse einzufahren. Die entstehenden Endlosstränge können nachfolgend mit der Sägeeinheit getrennt werden. Eine Positioniereinrichtung stoppt den Ausschub der Stränge exakt an der definierten Trennstelle des Sägeaggregates. Erst dann kann die Keilzinkung fortgesetzt werden.
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Nach einer erfindungsgemäßen Ausführung, kann das Ablängen der Endlosstränge innerhalb der Presse stattfinden, wenn die beiden Haltevorrichtungen der Presse geöffnet sind, auseinandergefahren sind und die Schutzeinrichtungen gegen Späneflug positioniert sind. Wobei der Strang im Weitertransport durch eine Positioniereinrichtung soweit transportiert wird, bis die Kappstelle innerhalb der Pressenlücke steht. Die Bearbeitungsstation trennt mittels Sägeaggregat den Endlosstrang ab und der abgetrennte, keilgezinkte Werkstückstrang wird weitertransportiert. Vorteilhaft kann gleichzeitig das zweite Werkstück in Richtung Endlosstrang transportiert werden und den davorliegenden Strang aus der Presse herausschieben. Das Werkstück wird mittels geeignetem Vorschubsystem in die Position transportiert und eingespannt um die Keilzinkung an der Stirnseite anbringen zu können.
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Das Trennen innerhalb der Presseinrichtung kann nur erfolgen, wenn genügend Restlänge vorhanden ist, und in der Haltevorrichtung genügend Länge des Werkstückes vorhanden ist, um nachfolgend eine sichere Verpressung des abgetrennten Reststückes zu gewährleisten. Je nach Werkstückdimension ist eine bestimmte Klemmfläche des Werkstückes erforderlich, um die benötigten Presskräfte zu übertragen und stirnseitige Pressstempel zu vermeiden, damit Kosten eingespart werden können. Sollte die Länge des Reststückes nicht ausreichen, kann vorteilhaft ein weiterer Abschnitt mittels Keilzinkung verbunden werden, und der Strang soweit zurückgefahren werden, um an der gewünschten Stelle zu trennen. Beim Zurückfahren des Stranges, wird vorteilhaft ein verfahrbares Nockensystem oder Greifer verwendet, um den Strang schiebend, also unter Druck zurück zu transportieren, um eine Zugbelastung, auf die Keilzinkenverbindungen des Stranges zu vermeiden. Somit kann vorteilhaft ein exaktes Ablängen der Stränge innerhalb der Presseinrichtung, durch die Bearbeitungsstation erfolgen und eine separate Trennvorrichtung vermieden werden, um Kosten und Platz einzusparen. Nach dem Trennvorgang wird der abgetrennte Strang weitertransportiert.
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Um den nächsten Abschnitt keilzuzinken, wird das Reststück in Richtung Trenneinrichtung transportiert und so positioniert, dass nach dem Einspannen des Reststücks, innerhalb der Presse, eine Keilzinkenfräsung erfolgen kann. Ein weiteres Werkstück wird für den nächsten Strang, in die gegenüberliegende Spanneinrichtung gefahren und in der Position eingespannt, in der das Gegenprofil der Keilzinkung eingefräst werden kann. Der nächste Zyklus mit Bindemittelauftrag, Zusammenfahren der Presse und Pressen der Werkstücke gegeneinander, kann danach beginnen.
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Die Ausführung der Erfindung kann in den Prozessen dargestellt werden, im Vergleich zu den Keilzinkenanlagen für Konstruktionsvollholz und der erfindungsgemäßen Ausführung für Konstruktionsvollholz und plattenförmige Werkstücke.
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Erfindungsgemäßes Verfahren: Bearbeitungsstation zum Abbund, bearbeiten und Keilzinken von Bauhölzern und Plattenwerkstücke in Verkettung mit einer Vorrichtung zum Aufbringen von Bindemittel und Keilzinkenpresse zum Herstellen von Endlossträngen von Bauhölzern und Plattenwerkstücke.
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Weitere Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Verfahrens ergeben sich, wenn aus Platz- und Kostengründen die Presseinrichtung separat zur Bearbeitungsstation aufgestellt werden muss und nicht als Bestandteil der Bearbeitungsstation ausgeführt werden kann. In diesem Fall kann die Pressen- und Beleimeinrichtung getrennt von Bearbeitungseinrichtung angeordnet werden. Die mit Keilzinkenfräsungen versehenen Werkstücke werden dann, mittels geeignetem Transportsystem, beispielsweise in Längs- oder Querförderrichtung der Presse zugeführt. Die Endlosstränge werden dann nach der Pressstation in einer Trenneinrichtung abgetrennt.
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Als erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel, kann ein Transportsystem vorgesehen werden, mit der Möglichkeit, mit Keilzinkenprofilen vorbereitete Werkstücke, zwischen zu puffern und diese zeitlich oder räumlich getrennt in die Presseinrichtung zu fördern.
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Als erfindungsgemäße Ausführung kann die Bearbeitungsstation mit einem verfahrbaren Aggregateträger oder Portal ausgeführt werden. In diesem Fall können die Werkstücke in der Holzbearbeitungsanlage im Bereich der separat positionierten Presseinrichtung vorteilhaft innerhalb des Verfahrweges des verfahrbaren Aggregateträgers angeordnet werden. Die Bearbeitung der Werkstücke für den Abbund und die Bearbeitung der Werkstücke für die Keilzinkung und Generalstoß- oder Universal-Keilzinkenverbindung erfolgen durch den verfahrbare Aggregateträger der Bearbeitungsanlage. Die Keilzinkung und das Ablängen kann im Arbeitsbereich der Presseinrichtung erfolgen, womit ein kostengünstiger Anlagenaufbau und Platzersparnis erreicht wird. Eine vorteilhafte, getrennte Funktion für Abbund und Keilzinkung sind dadurch ebenfalls möglich, sodass Werkstücke im Bereich der Presseinrichtung aufgegeben und keilgezinkt werden können.
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In der Bearbeitungsstation sind die erfindungsgemäßen Funktionen durch geeignete Bearbeitungsaggregate vorgesehen und können zusätzlich zu den Bearbeitungsaggregate für Abbundarbeiten, oder durch die gleichen Bearbeitungsaggregate erfüllt werden. Wenn die Bearbeitungsstation ausschließlich für Abbund und Bearbeitungen der Werkstücke verwendet wird, werden die Werkstücke an der Presseinrichtung vorbeitransportiert, oder ohne Pressfunktion durch die Presseinrichtung hindurchgefördert.
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Ein erfindungsgemäßer Verfahrensschritt ist das Verbinden von flächigen, plattenförmigen Werkstücken, wenn die Presseinrichtung entsprechend der Werkstückdimension ausgelegt wird.
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Ein erfindungsgemäßer Verfahrensschritt ist die getrennte Anordnung von Kappfunktion und Keilzinkenfräsen von der Pressenfunktion. Die Bearbeitungsstation wird dabei die markierten Werkstücke abkürzen und die Keilzinken fräsen. Durch Weitertransport der Werkstücke in eine separate Beleim- und Presseinrichtung, kann die Leistung erhöht werden und die Bearbeitungsstation einfacher auf die zusätzlichen Verfahrensschritte angepasst werden.
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Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung sollen nun anhand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert werden.
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Es zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung in Draufsicht einer erfindungsgemäßen Holzbearbeitungsanlage mit integrierter Presseinrichtung, gezeigt in Zusammenhang in Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens,
- 2 eine schematische Darstellung in Draufsicht einer erfindungsgemäßen Holzbearbeitungsanlage mit separater Anordnung der Presseinrichtung.
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1 zeigt in Draufsicht, schematisch eine erfindungsgemäße Holzbearbeitungsanlage 1, bestehend aus der Bearbeitungsstation 2, mit integrierter Presseinrichtung 3, gezeigt in Zusammenhang in Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Die Bearbeitungsstation 2 (im Funktionsbereich als BAZ bezeichnet, für Bearbeitungszentrum) ist innerhalb des Funktionsbereiches BAZ 4 schematisch dargestellt.
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Die erfindungsgemäße Holzbearbeitungsanlage 1 wie in der 1 dargestellt, besteht aus der Bearbeitungsstation 2 und der Presseinrichtung 3, wobei die Anordnung der Bearbeitungs- und Presseinrichtung 2,3 in den Funktionsbereichen 4 und 5 angeordnet sind. Ein gemeinsames Verbindungsglied stellt der Aggregateträger 6 dar, mit dem sowohl im Funktionsbereich BAZ 4, als auch im Funktionsbereich Presse 5 Bearbeitungen an den Werkstücken a,b,c ausgeführt werden können. Das Werkstück a, wird über ein geeignetes, nicht dargestelltes Transportsystem mit Führungselemente, das in den Maschinentisch 11 integriert ist, in den Bereich der Bearbeitungsstation 2 eingefahren. Der Maschinentisch 11 weist dabei Aussparungen für den Aggregateträger 6 auf. Werkstück a wird soweit in Längsrichtung, in Richtung des Pfeil 10 bis zur Bearbeitungsposition in den Bereich des Aggregateträgers 6 transportiert. Auf dem Werkstück a befindet sich eine Fehlstelle 7, die bereits Markierungen für Trennschnitte 8 aufweist.
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In den 1 und 2, ist das Werkstück a, mit Fehlstelle 7 und Werkstück b als ganzes Werkstück dargestellt und es ergeben sich die einzelnen Werkstücke a und b nach den Trennschnitten 8. Die Markierungen, beispielsweise mit fluoreszierender Kreide, können durch geeignete Sensoren, innerhalb der Bearbeitungsstation 2 detektiert werden, um das Werkstück a durch geeignete Steuerung so zu positionieren, dass ein Trennen des Werkstücks mittels Sägewerkzeug erfolgen kann. In der Abbildung 1 sind die Bearbeitungswerkzeuge am Aggregateträger 6 nicht dargestellt. Am Aggregateträger 6 können verschiedene Werkzeugaggregate platziert werden, beispielsweise Fräsaggregate, Bohraggregate, Aggregat mit Universalfrässpindel oder Rotorspindel und dergleichen mehr. Innerhalb der Bearbeitungsstation 2 können beispielsweise auch in zwei Ebenen, Aggregateträger 6 ausgeführt werden, sodass Werkstücke a,b,c,d, auf dem Maschinentisch 11 mit Transportsystem der Bearbeitungsstation 2, von unten und von oben bearbeitet werden können. Die Konfigurationen der Aggregate können in der Bearbeitungsstation 2 unterschiedlich bestückt werden. Für die Bearbeitung der Anfangs- und Endbereiche der Werkstücke a,b,c,d, sind für das Fräsen von Keilzinkenprofielen 16 geeignete Säge- und Fräswerkzeuge erforderlich. In der Bearbeitungsstation 2 befinden sich nicht dargestellte Werkzeugmagazine und Werkzeugwechselsysteme, um einen Werkzeugwechsel, ausführen zu können, wenn Aggregate für unterschiedliche Bearbeitungen verwendet werden, beispielsweise Sägearbeiten oder Fräsarbeiten.
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Wenn ein Werkstück a, Fehlstellen 7 ausweist, werden an den Markierungen Trennschnitte 8 ausgeführt und das Teil über ein geeignetes Transportsystem aus der Bearbeitungsstation 2 heraustransportiert. Sollten Fehlstellen 7 auftreten, wie beispielsweise Astansammlungen oder Risse, sodass das Fehlteil 12 eine ungünstige Länge für den Abtransport aufweist, dann können mehrere Trennschnitte 8 im Fehlteil 12 erfolgen, um eine definierte maximale Länge der Fehlteile 12 einzuhalten und sicher abzutransportieren. Für die nachfolgende Keilzinkung, werden die Werkstücke c, in die lateral zur Förderrichtung platzierte Presseinrichtung 3, im Funktionsbereich BAZ 4, in Richtung Presseneinrichtung 3, mittels einer Fördereinrichtung 19 transportiert. Es können aber Werkstücke c' eine Qualität aufweisen, die nicht keilgezinkt werden und einer anderen Verwertung zugeführt werden. Diese Werkstücke c' können mittels geeigneter Fördereinrichtung in Transportrichtung 9 transportiert und einem anderen Verwendungszweck zugeführt werden. In der Transportrichtung 9 werden auch alle Werkstücke, die in der Bearbeitungsstation 2 bearbeitet und nicht keilgezinkt werden gefördert, und diese beispielsweise als bearbeitete oder abgebundene Bauteile der zimmermannsmäßigen Verwendung zugeführt werden. Bei dieser Betriebsart wird der Funktionsbereich Presse 5 nicht verwendet und steht still. Erst in der Kombination der Funktionsbereiche 4 und 5 können die Keilzinkenverbindungen 20 und Stränge 15 hergestellt werden. Mit Strängen 15, sind die stangenförmigen Werkstücke, aus Hölzern oder platten- oder stabförmigen Holzwerkstoffen bezeichnet, die durch das erfindungsgemäße Verfahren hergestellt werden.
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In der 1 ist die Keilzinkung schematisch im Funktionsbereich Presse 5 dargestellt, sodass die Fräsung der Keilzinkenprofile 16 im eingespannten Zustand der Presseinrichtung 3 vorgenommen werden. Es handelt sich bei dieser Darstellung um eine Vertikale Keilzinkenverbindung 20 in Draufsicht, wobei die Keilzinkenprofile16, in der Bearbeitungsstation 2 von oben nach unten oder von unten nach oben eingefräst wurden. Die horizontale Keilzinkenverbindung 20 ist durch entsprechende Bearbeitung, in horizontaler Ebene möglich und nicht dargestellt. Der Strang 15 ist im eingespannten Zustand, im Spannelement 13 der Presseinrichtung 3 gezeigt und bereits an der Stirnseite ein Keilzinkenprofil 16 vertikal eingefräst. Das Werkstück d ist ebenfalls in der Presseinrichtung 3, innerhalb der Spannstation 13 eingespannt und das Gegenprofil des Keilzinkenprofils 16 eingefräst. Das Einfräsen der Keilzinkenprofile 16 erfolgt durch die nicht dargestellten Aggregate, durch abtrennen von Material durch beispielsweise Sägeaggregate oder bei Werkstücken mit stirnseitigen rechtwinkligen Kappschnitten, direkt durch Fräsaggregate, befestigt am Aggregateträger 6. Durch nicht dargestellte Bearbeitungsaggregate am Aggregateträger 6 werden die Keilzinkenprofile 16 in das Werkstück d und den Strang 15 eingefräst. Zu diesen Arbeitsschritten werden im Bereich der Beleimeinrichtung 17 Schutzeinrichtungen eingetaktet, mit dem Zweck die Beleimeinrichtung 17 abzudecken und Verschmutzung zu vermeiden. Abdeckungen sind auch für den Bereich der Presseinrichtung 3 von Vorteil.
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Vor dem Verpressen erfolgt der Bindemittelauftrag durch die Beleimeinrichtung 17, an den Stirnseiten und Flanken der Keilzinkenprofile 16, um die Verbindungsstellen ausreichend mit Bindemittel zu beaufschlagen.
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Der Pressvorgang erfolgt durch lineares Zusammenfahren der Spannelemente 13,14 und hydraulischem Druckaufbau, bis zum Erreichen des erforderlichen Pressdrucks, um die Werkstücke mit Keilzinkenprofil 16, fest miteinander zu einem Strang 15 zu verbinden. Im fertigen Strang 15 sind die Keilzinkenverbindungen 20 in einer Zickzacklinie zu erkennen, wenn die Keilzinkenverbindung 20 in vertikaler Ausführung erfolgt. Bei der horizontalen Keilzinkenverbindung 20 würde an Stelle der Zickzacklinie eine gerade Linie sichtbar, wenn Stränge 15 beispielsweise für den Einsatz in Blockhauswänden hergestellt werden. In der horizontalen Keilzinkenverbindung 20 wird das Keilzinkenprofil 16 als Zickzacklinie an der Seite der Stränge 15 sichtbar.
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Wenn weitere Werkstücke zu Endlossträngen 15 verbunden werden sollen, wird der Strang 15, mit dem verbundenen Werkstück d in Richtung Pfeil 10 transportiert und in der Presseinrichtung 3, im Spannelement 14 so positioniert, dass ein Keilzinkenprofil 16 eingefräst werden kann.
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In der nachfolgenden Trenneinrichtung 18 werden die endlosen Stränge 15, durch ein geeignetes Transport- und Messystem, mittels intelligenter Steuerung so positioniert, dass vorgegebene Längen von den Strängen 15, mittels Sägen abgetrennt werden. Der Abtransport der Stränge 15 erfolgt in Pfeilrichtung 10 aus der Presseinrichtung 3 heraus. Die fertigen Stränge 15 müssen nicht in den Querschnittsdimensionen nachgearbeitet werden, da durch die präzise Keilzinkenverbindung 20, die komplett im eingespannten Zustand der Werkstücke und der Stränge 15 erfolgt, feste Keilzinkenverbindung 20, ausrissfrei und ohne Höhen - oder Seitenversatz geschaffen werden. Lediglich zu viel aufgebrachtes, austretendes Bindemittel kann zu geringen Nacharbeiten an den Keilzinkenverbindungen 20 führen.
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Sollte aus Platzgründen in den Werkshallen oder ablauf- und materialflussbedingt eine in 1 beschriebene Anordnung der Bearbeitungsstation 2 und Presseinrichtung 3 der erfindungsgemäßen Holzbearbeitungsanlage 1 nicht möglich sein, können erfindungsgemäße spiegelbildliche Anordnungen der Funktionsbereiche 4 und 5, oder Anordnungen, auf die Längsachse der Werktücke bezogen, hintereinander angeordnete Bearbeitungsstation 2 und Presseinrichtung 3 umgesetzt werden. Auch hier sind erfindungsgemäß, spiegelbildliche Ausführungen in den Holzbearbeitungsanlagen 1 möglich, um aus Platz- und ablaufbedingten Gründen von rechts nach links oder von links nach rechts, Werkstücke durch die Anlage transportieren zu können.
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2 zeigt eine erfindungsgemäße Holzbearbeitungsanlage 1, mit in Transportrichtung 9 der Werkstücke a,b,c, hintereinander angeordnete Bearbeitungsstation 2 und Presseinrichtung 3. Im Funktionsbereich BAZ 4, erfolgen die gleichen Abläufe wie in 1 beschrieben. Die Bearbeitungsstation 2 weist einen Aggregateträger 6, auf um die Werkstücke, beispielsweise für zimmermannsmäßigen Abbund zu bearbeiten.
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Für die Keilzinkung der Werkstücke a,b,c, ist eine Verbindung der Bearbeitungsstation 2 mittels einer geeigneten Fördereinrichtung 19 mit der nachfolgenden Presseinrichtung 3 installiert. Die Bearbeitung entspricht der Abfolge der in 1 beschriebenen Abfolge mit dem Unterschied, dass die Keilzinkenprofile 16 im Bereich der Bearbeitungsstation 2 erfolgen, da sich die Presseinrichtung 3 nicht im Bereich der Aggregateträger der Bearbeitungsstation befindet. Die Werkstücke a,b,c, mit den Keilzinkenprofilen 16 werden in Richtung der Transportrichtung 9 zu der nachfolgend angeordneten Presseinrichtung 3 transportiert und in den Spannelemente 13 und 14 eingespannt. Das Einspannen der Werkstücke a,b,c, könnte auch durch ein geeignetes Transportsystem jeweils in nicht dargestellter lateraler Richtung in die Spannelemente 13 und 14, der Presseinrichtung 3 erfolgen, um das Transportsystem einfacher zu gestalten. Mittels Beleimeinrichtung 17 und aufgetragenem Bindemittel erfolgt, die in 1 beschriebene feste Verbindung der Stränge 15. Eine in Transportrichtung 9, der Stränge 15 angeordnete Trenneinrichtung 18 trennt die Endlosstränge 15, mittels geeigneter Positionierung in die gewünschten Längen der Stränge 15. Fertige Abschnitte der Stränge 15, werden in Transportrichtung 9, aus der Holzbearbeitungsanlage 1, für die weitere Verwendung heraustransportiert. In dieser Anordnung der Bearbeitungsstation 2, der Holzbearbeitungsanlage 1 und in Reihe angeordneter Presseinrichtung 3, werden Werkstücke a,b,c... die nicht zu endlosen Strängen 15 miteinander durch Keilzinken verbunden werden, durch den Bereich der Presseinrichtung 3 transportiert. Die Fördereinrichtung 19 wird entsprechend dieser Funktion ausgelegt. Die in der 2 dargestellte Anordnung der Bearbeitungsstation 2 und Presseinrichtung 3, mit einer Transportrichtung 9 von rechts nach links, kann auch mit Transportrichtung von links nach rechts ausgeführt oder auch in spiegelbildlicher Ausführung, wenn Platzverhältnisse und Materialfluss in den Werkshallen solche Anordnungen erforderlich machen. Die Beleimeinrichtung 17 kann beispielsweise in Bezug auf die Transportrichtung 9 rechts oder links zur Presseinrichtung 3 angeordnet werden. Durch diese Anordnung der Funktionsbereiche 4 und 5, ergeben sich einfache Abläufe der Bearbeitungen und des Materialtransportes.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Holzbearbeitungsanlage
- 2
- Bearbeitungsstation
- 3
- Presseinrichtung
- 4
- Funktionsbereich BAZ
- 5
- Funktionsbereich Presse
- 6
- Aggregateträger Werkstücke a;b;c;d,
- 7
- Fehlstelle
- 8
- Trennschnitt
- 9
- Transportrichtung
- 10
- Pfeil
- 11
- Maschinentisch
- 12
- Fehlteil
- 13
- Spannelement
- 14
- Spannelement
- 15
- Stränge
- 16
- Keilzinkenprofil
- 17
- Beleimeinrichtung
- 18
- Trenneinrichtung
- 19
- Fördereinrichtung
- 20
- Keilzinkenverbindung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- AT 514168 B1 [0003]
- EP 3311967 A1 [0007]
- DE 202011002384 [0008]
