DE2404415A1

DE2404415A1 - Verfahren und vorrichtung zur herstellung zusammengesetzter holzerzeugnisse

Info

Publication number: DE2404415A1
Application number: DE2404415A
Authority: DE
Inventors: Earl Dean Hasenwinkle
Original assignee: Weyerhaeuser Co
Current assignee: Weyerhaeuser Co
Priority date: 1973-02-20
Filing date: 1974-01-30
Publication date: 1974-08-29
Also published as: FR2218172B1; GB1464172A; JPS49116206A; FR2218172A1; GB1464173A; GB1464171A; US3961654A; CA1004125A; BR7400866D0

Description

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Weyerhaeuser Company Tacoma, Washington 93401, U.S.A.

Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung zusammengesetzter

Holzerzeugnisse

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung zusammengesetzter Holzprodukte aus im allgemeinen zylindrischen Stämmen.

Die Erfindung betrifft weiterhin eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf das Schneiden und Laminieren oder Zusammenfügen von Holzstücken, bei welchem . Stämme mit kleineren Durchmessern verwendet werden können, um sie zu Holzprodukten zu verarbeiten, wobei die Holzausbeate aus dem vorgegebenen Stammvolumen gegenüber bekannten Verfahren wesentlich erhöht ist.

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Das seit Jahrhunderten bekannte Verfahren, Stämme zu Nutzholz wie Bauholz zu zersägen, führt zu einer sehr geringen Holzausbeute, indem nämlich aus dem gesamten Holzvolumen eines grünen· Stammes weniger als die Hälfte als Nutzholz verwendbar ist, und zwar insbesondere wegen der Einschränkung, daß aus einem zylindrischen Stamm quadratische oder rechteckige Stücke geschnitten werden sollen. Bei den bekannten Verfahren hängt die jeweilige Holzausbeute natürlich von einer Anzahl von Faktoren wie Stammdurchmesser ab, aber selbst bei den günstigsten herkömmlichen, rechnergesteuerten Sägeeinrichtungen Ii egt die Holzausbeute aus einem Stamm bestenfalls bei 60 % des gesamten Holzvolumens. Mit der Bezeichnung Nutzholz oder Bauholz sind derartige Holzprodukte angesprochen, welche den höchsten Marktwert derjenigen Produkte aufweisen, die aus einem Stamm durch Längsschnitte erreichbar sind und im allgemeinen einen rechteckigen Querschnitt aufweisen.

Ein sehr weit verbreitetes Verfahren zur Herstellung von Nutzholz aus Stämmen sieht vor, daß eine Vielzahl von Längsschnitten durch den Stamm erfolgen, wobei jeder Längsschnitt in einer parallelen oder senkrechten Ebene zum vorhergehenden Schnitt liegt. Bei diesem Verfahren ist es offensichtlich, daß hinsichtlich der Ausbeute Grenzen erreicht werden, die einfach von der Tatsache herrühren, daß das Ausgangsmaterial oder das Rohmaterial in der Natur zylindrisch vorkommt, während das gewünschte Endprodukt eine rechteckige Form aufweisen soll. Das nicht zu Nutzholz verarbeitete Holzvolumen wird in einer Vielzahl von anderen Verfahren verwendet, wobei jedoch jeweils kein Nutzholz erzeugt wird. Der beim Sägen entstehende Abfall kann als Brennstoff, zur Herstellung von Preßplatten und in ähnlicher Weise verwendet werden. Die Holzschwaden und die Randstücke können in kleine Stücke zerhackt werden, die als Holzbrei weiterverarbeitet werden oder als Brennstoff verwendet werden.

Es sind in der Vergangenheit viele Wege beschritten worden, um die Ausbeute an Holzvolumen zu verbessern, welches aus einem Stamm erhalten werden kann. Ein solcher Weg besteht in der Herstellung

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von Furnier und der nachfolgenden Laminierung. Bei der Furnierherstellung wird ein zylindrischer Stamm in Furnierstücke umgewandelt, die dann zur Herstellung verschiedener Holzerzeugnisse entsprechend laminiert werden können.

Bei solchen zusammengesetzten Erzeugnissen und ihren entsprechenden Herstellungsverfahren wird ein größeres Holzvolumen in Holzprodukte umgewandelt, wobei derartige Erzeugnisse jedoch nicht den Marktwert von Nutzholz wie Bauholz erreichen.

Das Problem einer geringen Holzausbeute aus runden Holzstämmen tritt dann besonders stark in Erscheinung, wenn.die Stämme einen geringen Durchmesser aufweisen, der in der Größenordnung von etwa 12,7 bis 38,1 cm liegt. Mit abnehmenden Stammdurchmessern "wird der Prozentsatz an Holzvolumen größer, der notwendigerweise zu Sägemehl und zu Schwaden oder Randstücken verarbeitet wird. Ein weiterer Faktor, der zu beachten ist, liegt darin, daß in der Holzwirtschaft allgemein'die Tendenz besteht, daß die Stammdurchmesser insgesamt abnehmen, wenn sie zur Veiterverarbextung in Nutzholz zur Verfügung stehen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei der Erzeugung von Nutzholz wie Bauholz aus runden "Stämmen die Holzausbeute wesentlich zu erhöhen. Weiterhin soll gemäß der Erfindung insbesondere ein Verfahren geschaffen werden, welches unter Beibehaltung hoher Produktionsraten in besonders einfacher Weise zu einer Erhöhung der Holzausbeute führt. Schließlich soll eine^vzur Durchführung des. erfindungsgemäßen Verfahrens besonders geeignete Vorrichtung geschaffen werden.

Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung vor, daß ein Stamm in radialer Richtung in eine Vielzahl von Sektorstücken geschnitten wird und daß zwei sektorförmige Stücke entlang ihrer Radialflächen derart zusammengeleimt werden, daß der dünne Rand des einen etwa benachbart zu dem dicken Rand des anderen liegt.

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Vorteilhafte Weiterbildungen und bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Das gemäß der Erfindung hergestellte Holzprodukt erweist sich in verschiedener Hinsicht den nach herkömmlichen Verfahren erzeugten Holzprodukten überlegen. Wegen des zusammengesetzten Aufbaues des erfindungsgemäß erreichten Holzproduktes besteht die Tendenz, daß sich Fehler oder Fehlstellen in dem Holzerzeugnis über die Länge durch entsprechende Anordnang der einzelnen Stücke eliminieren. Ein weiterer Vorteil ergibt sich aus der Anordnung der Maserung der einzelnen Stücke, aus welchen das Endprodukt zusammengesetzt ist. Durch das Schneiden gemäß der Erfindung werden sektorförmige oder keilförmige Stücke erzeugt, deren Querschnitt drei Seiten aufweist. Diejenigen beiden Flächen, welche längere Seiten haben, zeigen eine vertikale Maserung, während die dritte Fläche, welche die kürzere Seite" aufweist, eine flache Maserung hat. Kurz gesagt, eine vertikale Maserung ist diejenige Maserungsrichtung, bei welcher die Jahresringe im allgemeinen senkrecht zu der speziellen betrachteten Fläche verlaufen, während eine flache Maserung in derjenigen Richtung verläuft, wo die Jahresringe im allgemeinen parallel zu der betrachteten Fläche liegen. Beim Trocknen der sektorförmigen Stücke vor dem Zusammenfügen ist ersichtlich, daß im wesentlichen keine Rißbildung auftritt, da die längeren Seiten eine vertikale Maserung aufweisen und nur die kleinere Seite eine flache Maserung hat. Die Tendenz von flach-gemasertem Holz, Risse zu bilden, resultiert aus der Tatsache, daß die Holzschrumpfung beim Trocknen in einer tangentialen Richtung zu den Jahresringen etwa doppelt so groß ist wie in der radialen Richtung. In Abhängigkeit von der Maserungsstruktur eines bestimmten Holzstückes führen unterschiedliche Schrumpfungen zu einer Verzerrung, und zwar sowohl in den Querschnittsabmessungen als auch über die Länge des Holzstückes.

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Da die sektorförmigen Holzstücke eine vertikale Maserung über ihre längeren Flächen aufweisen und im Hinblick auf die Art, in welcher die Sektorstücke zu dem zusammengesetzten Holzprodukt verarbeitet werden, weist dieses Endprodukt ebenfalls eine vertikale Maserung über die zwei größeren Flächen auf. Folglich können alle gemäß der Erfindung hergestellten Holzerzeugnisse eine vertikale Maserung über ihre Breitenabmessung aufweisen. Dies führt dann zu einem wesentlich hoherwertigen HoIzerζeugnis, da das Endprodukt eine verbesserte Stabilität in seinen Abmessungen aufweist, was von der Struktur der Zusammensetzung herrührt. Bei Veränderungen in den Feuchtigkeitsbedingungen weist ein vertikal gemasertes Nutzholz im allgemeinen gleichförmigere Abmessungsveränderungen auf als ein flach-gemasertes Stück, welches dieselben Abmessungen hat.

Im Hinblick auf die Flexibilität der Abmessungen von Bauholz oder Nutzholzerzeugnissen ist es beispielsweise offensichtlich, daß dann, wenn ein Stamm einen Durchmesser, von nur etwa 15,2 cm aufweist, Stücke mit den Abmessungen von etwa 5 x 25 cm nicht unmittelbar aus dem Holzvolumen herausgeschnitten werden können. Nach dem Stand der Technik sind jedoch verschiedene Verfahren zum Pressen und Verleimen bekannt, um ein Stück mit den Abmessungen von 5 x 25 cm zu erreichen, indem zwei oder mehrere kleinere Teile mit ihren Rändern derart zusammengeleimt werden, daß die gewünschten Abmessungen erreicht sind. Während nach diesem Verfahren Nutzholzstücke mit größeren Abmessungen aus Stämmen mit kleineren Durchmessern zu erreichen sind, so weisen im allgemeinen die hergestellten Stücke eine nicht-gleichförmige Maserung auf und bleiben in ihren Abmessungen wenig stabil. Gemäß der Erfindung kann auch ein Verfahren zum Verleimen von Rändern angewandt werden, bei welchem die hergestellten Holzerzeugnisse eine gleichförmige Maserung aufweisen, welche im Hinblick auf die gewünschte Stabilität der Abmessungen notwendig ist.

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Gemäß der Erfindung ist .somit Nutzholz herstellbar, dessen Qualität und dessen Stabilität wesentlich verbessert sind.

Weiterhin ist gemäß der Erfindung der Vorteil erreichbar, daß Stämme mit verhältnismäßig kleinen Durchmessern zu zusammengesetzten Nutzhölzern wie Bauhölzern verarbeitet werden können.

Mit anderen Worten: gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird ein Holzstamm in radialer Richtung in'eine Vielzahl von sektorförmigen Stücken zersägt, und es werden dann zwei Sektorstücke ausgewählt und derart umgedreht, daß das dünnere Ende des ersten Stückes im Bereich des dickeren. Endes des zweiten Stückes angeordnet ist. Das auf diese Weise gebildete Paar von Sektorstücken wird dann zusammengeleimt, um ein zusammengesetztes. Stück herzustellen, das anschließend in die gewünschte Form weiterbearbeitet werden kann. Das auf diese Weise erzeugte zusammengesetzte Produkt weist eine vertikale Maserung entlang seinen beiden längeren Flächen auf.

Somit wird bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines zusammengesetzten Holzerzeugnisses aus einem im allgemeinen zylindrischen Stamm nach dem Zerschneiden des Stammes in eine Vielzahl von sektorförmigen Stücken und nach dem paarweisen Zusammenleimen solcher Sektorstücke entlang den radialen Flächen Jeweils das dünnere Ende eines Stückes im Bereich des dickeren Endes des anderen angeordnet, und dann wird das zusammengesetzte Paar zu einem Endprodukt gewünschter Form fertigbearbeitet. Das Sektorpaar kann entweder zu einem Eechteck oder zu einem Parallelogramm weiterbearbeitet werden. Eine Vielzahl von vergleichbaren Parallelogrammen oder Eechtecken können mit ihren Bändern zusammengeleimt werden, so daß Stücke mit größerer Breitenausdehnungen entstehen, die anschließend wieder in Längsrichtung auf ein gewünschtes Kaß geschnitten werden können. Gerräß der Erfindung ist darauf geachtet, daß die Sektorstücke in Abhängigkeit von der Stammgröße dimensioniert werden, und daß dabei

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auch auf die Stärke des gewünschten Endproduktes Rücksicht genommen wird.

Eine Verjüngung eines Stammes wird dadurch ausgeglichen, daß in jedem Paar von Sektorstücken jeweils ein Sektorstück in Längsrichtung umgedreht wird.

Bei dem gemäß der Erfindung hergestellten Erzeugnis ergeben sich insbesondere im Hinblick auf die vertikale Maserung verbesserte Eigenschaften. Außerdem wird die Holzaucbeute wesentlich erhöht, wenn nach dem erfindungsgemäßen Verfahren gearbeitet wird, und zwar insbesondere dann, wenn Stämme mit kleinerem Durchmesser verarbeitet werden sollen.

Anhand mehrerer in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele wird die Erfindung im folgenden näher beschrieben; es zeigen:

Fig. 1 einen Querschnitt durch einen typischen kleinen Stamm, welcher ein für den Stand der Technik repräsentatives Schnittmuster darstellt,

Fig. 2 einen Schnitt durch einen flach-gemaserten Holzklotz;, der sich aufgrund einer unterschiedlichen Schrumpfung beim Trocknen geworfen hat,

Fig. 3 einen ähnlichen Schnitt durch einen Holzklotz, mit einer vertikalen Maserung,

Fig. 4 einen Schnitt durch einen Holzklotz, der aus mehreren Teilen zusammengesetzt ist, die jeweils mit ihren Rändern aneinandergefügt sind,

Fig. 5 einen Schnitt durch einen typischen kleinen Stamm, welcher ein für die Erfindung repräsentatives Schnittmuster aufweist,

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Pig. 6 einen Schnitt durch zwei Sektorteile, welche in einer relativen Lage angeordnet sind, die sie unmittelbar vor dem Zusammenfügen einnehmen,

Fig. 7 einen Schnitt durch zwei zusammengefügte Sektorteile, und zwar als fertigbearbeitetes Produkt,

Fig. 8 einen Schnitt durch zwei zusammengefügte Sektorteile, die zu einem Parallelogramm bearbeitet sind, und zwar als alternative Form zu einem Rechteck,

Fig. 9 einen Schnitt durch eine Mehrzahl von Sektorpaaren, die jeweils mit ihren Bändern zusammengefügt sind, wobei Längsebenen für Trennschnitte angedeutet sind,

Fig. 10 eine Seitenansicht einer geeigneten Schneidemaschine, um Stämme in sektorförmige Stücke zu schneiden,

Fig. 11 einen Grundriß der Schneidemaschine, Fig. 12 eine Stirnansicht der Schneidemaschine,

Fig. 13 einen Schnitt, welcher ein Sektorstück mit seinen wesentlichen Abmessungen aarstellt,

Fig. 14 eine schematische Darstellung, welche ein Schnittmuster zur Herstellung von zehn Sektorstücken aus einem Stamm darstellt,

Fig. 15 eine isometrische Ansicht einer Mehrzahl von Sektorstücken mit ihren entsprechenden Abmessungen, welche mit den Rändern jeweils zusammengefügt sind,

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Pig. 16 einen Schnitt durch ein Paar von unterdimensionierten Sektoren, welche derart gegeneinander verschoben sind, daß die gewünschte Dicke erreicht ist,

Fig. 17 einen Schnitt durch ein Paar von überdimensionierten Sektoren* die in gleicher Weise gegeneinander verschoben sind, um die gewünschte Dicke zu erreichen und

Fig. 18 eine isometrische Darstellung, welche zwei Sektorstücke zeigt, die derart gegeneinander verschoben sind, daß eine Verjüngung kompensiert wird.

Bevor eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung beschrieben wird, ist es für ein vollständiges Verständnis der Erfindung dienlich, auf den in der Zeichnung dargestellten Stand der Technik kurz einzugehen. Die in dem Querschnitt des- in der Fig. 1 dargestellten und in seiner Gesamtheit mit 10 bezeichneten Stammes angegebenen vertikalen und horizontalen Linien stellen ein typisches Schnittmuster für einen verhältnismäßig kleinen Stamm dar. Eine beliebige geeignete Schneidemaschine, die in einem Sägewerk vorhanden ist, kann dazu verwendet werden, die angegebenen Schnitte auszuführen. Beispielsweise könnten die vertikalen Längsschnitte 12 von einer üblichen Bandsäge ausgeführt werden, während die horizontalen Schnitte 14 anschließend mit einer geeigneten Kantmaschine oder einer Gattersäge ausgeführt werden könnten. Wenn der zylindrische Stamm 10 auf diese Weise in Kanthölzer geschnitten ist, sind offensichtlich aus dem Holz notwendigerweise bestimmte Abfallstücke entstanden. Beispielsweise sind bei den ersten vertikalen Schnitten 12, die durch den Stamm 10 hindurchgeführt wurden,.zwei Abfallstücke 16 und 18 entstanden. Diese sind im allgemeinen zur Herstellung von Nutzholz nicht geeignet und werden entweder als Abfall verbrannt oder in einer Schnitzelmaschine zu Schnitzelholz verarbeitet. In ähnlicher Weise entstehen beim Ausführen der horizontalen Schnitte 14 weitere Abfallstücke,

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die als Nutzholz nicht verwendbar sind. Dieses Volumen, zu welchem die Stücke gehören, die mit dem Bezugszeichen 20 bezeichnet sind (allgemein als Randstücke bezeichnet), wird ebenso normalerweise verbrannt oder einer Schnitzelmaschine zugeführt. Somit geht von dem Stamm 10 ein nennenswertes Holzvolumen verloren, und zwar im wesentlichen dabei, daß beim Zuschneiden in rechteckige Stücke entsprechender Abfall entsteht. -

In der Fig. 2 ist eine typische Maserung dargestellt, welche sich nach dem Schnittmuster gemäß Fig. 1 ergibt. Das Kantholz 22 hat eine flache Maserung, in welcher die konzentrischen Jahresringe im allgemeinen parallel zu der Breitenabmessung verlaufen. Es ist ersichtlich, daß das Kantholz 22 eine leichte Krümmung aufweist, weil es sich gebogen oder verworfen hat, was beim Trocknen eines flach-gemaserten Holzes auftreten kann. Dies ist dac Ergebnis der dem flach-gemaserten Holz anhaftenden Eigenschaft, bei welchem eine ungleichförmige Schrumpfung auftritt, durch welche gemäß den obigen Ausführungen beim Trocknen innere Spannungen entstehen. Der in der Fig. 3 dargestellte Querschnitt des Kantholzes 26 zeigt ein typisches vertikal gemasertes Holz. Dabei sind die Veränderungen in den Abmessungen beim Trocknen verhältnismäßig gering, und zwar wegen der gleichförmigeren Trocknungsspannungen des vertikal gemaserten Holzes.

In der Fig. 4 sind verschiedene Holzstücke, die jeweils mit dem Bezugszeichen 28 versehen sind, mit ihren Rändern zusammengefügt, um ein·zusammengesetztes Stück 30 mit größeren Abmessungen zu · erreichen. Vorzugsweise weist jedes Kantholz 28 eine ähnliche Stärke auf. Das zusammengesetzte Stück mit größeren Abmessungen kann dann auf fertige Abmessungen bearbeitet werden.

Bei der Holzindustrie oder bei der Holzausbeute aus einem zylindrischen Stamm mit normalen Abmessungen geht im allgemeinen davon. aus, daß für Stämme mit verhältnismäßig kleinen Durchmessern in der Größenordnung von 180 Dielenmetern pro 2831 dnr Holzvolumen erreichbar sind. Diesem Wert liegen die Nennabmessungen von etv/a

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1,9 χ 28,5 x 30,5 cm für eine trockene und fertigbearbeitete Diele zugrunde, die 0,3 Dielenmeter entspricht, so daß theoretisch

■ζ eine Ausbeute von etwa 510 Dielenmeter pro 2831 dnr erreichbar ist. Bestimmte Verluste, die beispielsweise durch Schrumpf-ung, durch die Einschnittbreite des Sägeblattes und durch eine Oberflächenbehandlung verursacht werden, sind zum Teil dafür verantwortlich, daß ein Unterschied in der Ausbeute zwischen dem tatsächlichen und dem theoretischen Wert auftritt. Der andere große Teil des Unterschiedes rührt daher, daß beim Aufteilen in Sechtecke und bei der Beseitigung einer Verjüngung entsprechende Verluste auftreten.' Gemäß der Erfindung kann in der Ausbeute bei zusammengesetzten Holzstücken eine Zunahme bis zur Größenordnung von etwa 330 bis 360 Dielenmeter pro 2831 dnr erreicht werden. Somit ist ersichtlich, daß eine nennenswerte Erhöhung der Ausbeute bis zu 100 % erreicht werden kann, und zwar im wesentlichen durch entsprechendes Schneiden und Zusammenfügen.

In der Fig. 5 ist ein Querschnitt durch einen zylindrischen Stamm dargestellt, der in seiner Gesamtheit mit 32 bezeichnet ist und eine Vielzahl von konzentrischen Jahresringen 34- aufweist, die in radialer Sichtung von dem Mittelpunkt des Stammes 32 auf Abstand voneinander angeordnet sind. Im Querschnitt des Stammes sind eine Seihe von geraden Linien 36 überlagert, die sich im Mittelpunkt des Stammes 32 treffen. Zur Beschreibung der grundsätzlichen Yorgehensweise sei angenommen, daß der in der Fig. dargestellte Stamm ein vollkommen gerader Zylinder ohne Verjüngung ist. Es ist ersichtlich, daß dies normalerweise nicht der Pail ist, und eine entsprechende Beschreibung des Verfahrens, nach welchem eine solche Verjüngung kompensiert wird und andere eventuelle UnvollkomEaeiüieiten wie bezüglich des Stammdurchmessers, werden ■unten erläutert! Die geraden Linien 36, welche dem Querschnitt des Stammes 32 überlagert sind, stellen ein typisches Schnittmuster, zur Erzeugung von sektor- oder keil-förmigen Stücken 38 dar, die benötigt werden, um die nachfolgenden Schritte gemäß der Erfindung auszuführen.

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Die sektorförmigen Stücke 38, die aus dem Stamm 32 herausgeschnitten werden, haben vorzugsweise die gleiche Größe, d. h., der kleine eingeschlossene Winkel θ ist für jeden Sektor 38 derselbe, welcher aus einem bestimmten Stamm geschnitten wird. In Abhängigkeit von der gewünschten Dicke des zusammengefügten Holzerzeugnisses wird eine bestimmte Anzahl von Sektoren gleicher Größe geschnitten, und zwar aus einem Stamm mit vorgegebenem Durchmesser. Die Dimensionierung der Sektoren für einen vorgegebenen Stammdurchmesser wird nachfolgend näher erläutert.

In der Pig. 6 sind zwei Sektorstücke 3& räumlich auf Abstand voneinander angeordnet, und zwar unmittelbar vor dem Zusammenleimen. Natürlich ist auf offensichtlich, daß die Sektorstücke 38 eine bestimmte Längsausdehnung aufweisen, welche von dem Schneidplan in Querrichtung für die Baumstämme abhängt. Die radialen Flächen der Sektorstücke 38 sind jeweils mit 40 und mit 42 bezeichnet, wobei die Fläche 40 die linke Eadialflache und die Fläche 42 die rechte Radialfläche ist, wenn jeder Sektor vertikal auf seinem dicken Ende steht. Die Tangentialfläche ist mit 44 bezeichnet, das dicke Ende mit 46 und der Scheitel oder die dünne Kante jedes Sektors ist mit 48 bezeichnet. Es ist ersichtlich, daß bei dieser Konfiguration die Tangentialfläche aus einem Teil der gekrümmten Umfangsfläche der Stammoberfläche gebildet ist. Die Dicke eines Sektors an der Basis ist mit t-g bezeichnet, und die Breite eines Sektors an der Basis ist mit w_B bezeichnet. Die Indices werden dazu verwendet, die grundsätzlichen Abmessungen anzugeben, und es ist ersichtlich, daß diese Abmessungen sich ändern können, und zwar in Abhängigkeit davon, ob sie für frisch zugeschnittene Sektorstücke oder für getrocknete und mit einer Oberflächenbehandlung versehene Sektorstücke gelten.

Aus der Fig. 6 ist ersichtlich, daß beim Zusammenleimen von zwei Sektorstücken, um ein Sektorpaar zu bilden, ein Sektorstück 38 in bezug auf das andere derart umgedreht wird, daß die schmale Kante 48 grundsätzlich benachbart zu dem dickeren Ende 46 des anderen Stückes liegt. Wenn diese zwei Sektorstücke 38 zusammengeleimt sind, um ein zusammengesetztes Stück zu bilden, wie es

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in der Fig. 7 bei 50 dargestellt ist, entsteht grundsätzlich eine Parallelogrammform. Zwei einander gegenüberliegende radiale Flächen 40 oder 42 sind entlang einer diagonalen Verleimungslinie miteinander verbunden, die bei 52 angegeben ist, wobei die Abmessungen t-D und w-n des zusammengesetzten Stückes 50 dieselben sind wie diejenigen eines einzelnen sektorförmigen Stückes 38j mit der Ausnahme, daß "anstatt der Dreiecksform jetzt das doppelte Volumen mit einer Vierecksform entstanden ist. Diejenigen radialen Flächen 40 oder 42 jedes Sektorstückes, welche nicht an der Verleimungslinie 52 liegen, bilden die zwei Außenflächen des zusammengesetzten Stückes 50, während die tangentialen Flächen 44 die beiden anderen Außenflächen bilden.

Beim Zusammenfügen der Sektorstücke 38 wird mit entsprechend hohen Kräften gearbeitet, um das zusammengesetzte Stück 50 zu erzeugen. Ein geeigneter bekannter Klebstoff, der in der Holzindustrie ^verwendet wird, kann aus Phenol-Resorcinol-Formaldehyd bestehen, und die Verleimung erfolgt dadurch, daß die einander gegenüberstehenden radialen Sektorflächen 40 oder 42.mit Leim bestrichen werden und dann aneinandergedrückt werden, um die Verleimungslinie 52 zu bilden. Hitze und/oder Druck können in irgendeiner geeigneten Vorrichtung angewandt werden, um die Verleimungslinie des zusammengesetzten Stückes 50 auszuhärten.

Das vollkommene Rechteck, welches durch den durchgezogenen Linienzug in der Fig. 7 angegeben ist und mit der Bezugszahl 54- bezeichnet ist, stellt ein fertiggestelltes zusammengefügtes Hplzerzeugnis dar, welches aus den miteinander verleimten Sektorstücken 38 hergestellt werden kann. Während die radialen Sektorflächen 40 und 42 im allgemeinen flach sind, da sie von einer Sektorschneideeinrichtung herausgeschnitten sind, sind die tangetialen Flächen 44 vor der maschinellen Bearbeitung gekrümmt, da sie Teile des natürlichen Umfanges eines Stammes sind. Die Bearbeitungsvorgänge, welche zu dem zusammengesetzten Eolzerzeugnis 5^- führen, können mit irgendeiner geeigneten bekannten Einrichtung ausgeführt werden. Beispielweise kann eine Planschleifmaschine verwendet werden,

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um die endgültige glatte. Oberfläche aus dem rauhen Holz herzustellen. Natürlich läßt sich durch einen entsprechenden Bearbeitungsgang das rechteckige Holzstück 54 in geeignete Abmessungen bringen, beispielsweise läßt sich ein S.tück mit entsprechenden Standardabmessungen herstellen. Aus der Fig. 7 ist ersichtlich, daß eine vertikale Maserung über die gesamte Breitenabmessung des zusammengesetzten· Erzeugnisses 54- entsteht, und zwar auch über seine gesamte Länge.

Es sei bemerkt, daß vor dem Zusammenfügen der Sektorstücke 38 diese vorzugsweise nach einem geeigneten bekannten Verfahren getrocknet werden. Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, daß die Stücke durch einen Holztrockenofen hindurchgeführt werden und daß sie in der Weise getrocknet werden, daß sie den gewünschten Feuchtigkeitsgehalt aufweisen. Wie oben bereits ausgeführt wurde, sind wegen der im wesentlichen vertikalen Maserung der Sektorstücke die Trocknungsspannungen und die entsprechenden Verwerfungen ein Minimum. Wenn die Sektorstücke somit aus der Trocknungseinrichtung herauskommen, werfen sie sich weniger, als es bei Stücken vergleichbarer Größe, die nicht zusammengesetzt sind oder eine flache Maserung aufweisen, der Fall ist.

Weiterhin kann vor dem Verleimen auch eine beliebige gewünschte Oberflächenbehandlung und/oder eine Formgebung ausgeführt v/erden. Beispielsweise können Fehlstellen wie größere Astknoten aus den einzelnen Sektorstücken entfernt werden. Wie oben bereits ausgeführt wurde, sind kleinere Fehlstellen verhältnismäßig unbedeutend, weil durch das Zusammenfügen mehrerer Stücke sich derartige Fehler im Mittel kompensieren. In diesem Verfahrensstand kann bei einer'entsprechenden Verjüngung des Stammes und erforderlichenfalls auch zur Beseitigung der natürlichen Verjüngung jedes Sektorstück 38 in Längsrichtung entlang dem dickeren Ende 46 derart bearbeitet werden, daß Sektorstücke von gleichförmiger Abmessung über ihre gesamte Länge entstehen. Wie nachfolgend

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beschrieben wird, kann eine weitere Zunahme in der Holzausbeute erreicht werden, wenn die natürliche Verjüngung eines Stammes geschickt ausgenutzt wird. Dies kann dann erreicht werden, wenn dasjenige Holzvolumen, welches in dem konischen Teil in bezug auf einen vollkommenen geraden Kreiszylinder durch den Durchmesser am kleineren Stammende enthalten ist,, in den Teil des zusammengesetzten Stückes 50 einbezogen wird. Natürlich wird dann, wenn derart geschnitten wird, daß die Verjüngung beseitigt wird, auch die gekrümmte tangentiale Fläche 44 des Sektorstückes vor dem Verleimen beseitigt werden.

Ein weiterer bekannter Schritt bei herkömmlichen Verfahren der Holzbearbeitung besteht im Sichten und Sortieren. Das Sichten erfolgt im Hinblick auf die Qualität und die Fehler des Holzes. Das Sichten kann in verschiedener Weise durchgeführt werden und kann unmittelbar nach dem Schneiden erfolgen, es kann jedoch .auch nach einer Endbearbeitung durchgeführt v/erden oder aber auch vor dem Schneiden, wobei unbrauchbare Stämme aussortiert werden können, bevor eine Bearbeitung begonnen wird. Das Sortieren erfolgt nach dem Schneiden, und zwar für den Sektorwinkel Θ, die Sektorbreite w_ß und die Sektorlänge, wenn keine Standardlänge geschnitten wird. Eine Sortierung erfolgt auch im Hinblick auf die Stammdurchmesser vor dem ersten Längsschnitt. Natürlich werden Stämme mit einem vorgegebenen Durchmesserbereich in ähnlicher Weise geschnitten, um die nachfolgenden Bearbeitungsgänge zu vereinfachen. Somit werden entsprechend gesichtete Stämme in verschiedene Durchmesserklassen eingeteilt, wenn ein bestimmtes Produkt hergestellt-werden soll. Sobald die Schneidvorrichtung, für einen bestimmten Schnitt eingestellt ist, und zwar in einem Durchmesserbereich, welcher auf das gewünschte Endprodukt Rücksicht nimmt, so'werden nur diese Schnitte während des gewünschten Durchlaufs ausgeführt oder solange, bis ein anderer Durchmesser geschnitten werden soll.

Während das zusammengesetzte Stück 50 zu dem vollkommen rechteckigen Holzerzeugnis 54 bearbeitet werden könnte und dann mit

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einem entsprechenden Eand gemäß Fig. 4 verleimt werden könnte, um größere Abmessungen zu erreichen, so führt diese Vorgehensweise zu großen Verlusten, und zwar aufgrund der Tatsache, daß ein wesentliches Holzvolumen nicht verwendet wird, welches andernfalls zur Erhöhung der Eolzausbeute herangezogen werden kann. Dieser Verlust ist in der Pig. 7 durch das Bezugszeichen 56 angegeben. Die einander gegenüberliegenden Tangentialflächen des zusammengesetzten Stückes 50 stehen natürlich unter einem anderen Winkel als unter 90° zu denjenigen Flächen, welche die anderen zwei parallelen Seiten des zusammengesetzten Stückes bilden. Anstatt die zwei Tangentialflächen 44 zu bearbeiten, um sie in rechte Winkel mit den anderen Flächen zu bringen, könnten diese auch in der Weise bearbeitet werden, daß nur die Unregelmäßigkeiten aufgrund der gekrümmten Flächen behoben v/erden. Dieser Verlust ist wesentlich geringer als derjenige, der mit 56 bezeichnet ist und ist in der Fig. 8 mit der Bezugszahl 58 bezeichnet. Der Winkel der Flächen 44 bleibt von 90° verschieden, sie werden jedoch in der Weise bearbeitet, daß ein perfektes Parallelogramm entsteht. Das in dieser Weise bearbeitete zusammengesetzte Stück ist in der Fig. 8 bei 60 dargestellt.

In einem weiteren Arbeitsgang werden eine Vielzahl von zusammengesetzten Stücken 60, die jeweils aus zwei Sektorstücken 38 zu einem Sektorpaar verleimt sind, mit ihren Rändern in Verleimungslinien 62 miteinander verbunden, um ein breites zusammengesetztes Stück wie bei 64 in der Fig. 9 herzustellen. Dieser Randverleimungsschrittt kann in derselben Weise ausgeführt werden, wie es geschieht, wenn rechteckige Stücke mit ihren Rändern verleimt v/erden und kann mit kommerziell erhältlichen Einrichtungen durchgeführt werden. Das zusammengesetzte Stück kann so breit hergestellt werden, wie es erwünscht ist, und zwar innerhalb der maschinellen Möglichkeiten, und kann dann in Längsrichtung in einzelne IIolzerzeugnisse geschnitten werden, welche die entsprechenden gewünschten Breitenabmessungen haben. Auf diese V/eise sind breitere Abmessungen aus kleineren Stämmen herstellbar, und weiterhin rührt

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der einzige Verlust beim Herstellen rechter Winkel von den Endbereichen des zusammengesetzten Stückes 64 her. Je mehr zusammengesetzte Stücke 60 miteinander vereinigt werden, um so geringer ist der Verlust an den Enden des Stückes 64. Das in der Fig. 9 dargestellte breite Stück 64 ist mit einem Vorschlag für ein Schnittmuster (vertikale Linien) versehen, um anzudeuten, wie das zusammengesetzte Stück 64 in rechteckige Stücke geschnitten werden könne, welche die gewünschte Breite aufweisen.

Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die Fig. 10 bis 12 eine bevorzugte Vorrichtung zum Schneiden von Sektorstücken beschrieben. Während es offensichtlich ist, daß die Schneidvorrichtung im wesentlichen eine Sägeeinrichtung ist, ist darauf hinzuweisen, daß das Verfahren gemäß der Erfindung zur Herstellung der Sektoren nicht auf Sägen beschränkt ist. Dem gegenwärtigen technologischen Stand der Holzbearbeitung entspricht es jedoch am besten, eine •in ihrer Gesamtheit bei 66 dargestellte Sägeeinrichtung zu verwenden. Die Grundkapazität der Sägeeinrichtung. 66 ist zur Herstellung von zwei Sektorstücken 38 ausgelegt, wobei der Winkel θ von jedem Sektorstück etwas geringer als 90 ist. Die ersten Schnitte zum Halbieren und zur Erzeugung von Viertelstücken können auf irgendeiner geeigneten Bandsäge oder einer Kreissäge durchgeführt werden, wie sie kommerziell erhältlich sind.

Die Seitenansicht der Schneidvorrichtung 66, wie sie in der Fig. 10 dargestellt ist, zeigt im wesentlichen einen Zuführungsteil 68, einen Sägeteil 70 und einen Ausgabeteil 72. Für die Zuführung kann am Zuführungsteil 68 eine Vielzahl von angetriebenen Walzen dienen, die jeweils mit 74 bezeichnet sind, und es kann weiterhin eine obere angetriebene Walze 76 vorgesehen sein. Der Zuführungsteil'. 68 liegt natürlich auf einem geeigneten Rahmen auf, der in seiner Gesamtheit mit 78 bezeichnet ist. In entsprechender V/eise ist der Sägeteil 70 auf einem entsprechenden Rahmen gelagert, der in seiner Gesamtheit mit 80 bezeichnet ist, und der Auegabeteil 72 ist

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ebenfalls auf einem Rahmen angebracht, der bei 82 dargestellt ist. In ähnlicher Weise wie der Zuführungsteil 68 ist auch der Ausgabeteil 72 mit einer Vielzahl von angetriebenen. Ausgabewalzen 84 ausgestattet, welche in der Weise arbeiten, daß sie die

zwei geschnittenen Sektoren 38 vom Sägeteil 70 abführen. Die obere angetriebene Ausgabewalze 86 arbeitet ähnlich wie die Zuführungswalze 76 derart, daß das Oberteil eines großen eingeführten Sektors und die zwei kleineren ausgegebenen Sektoren Jeweils innerhalb und oberhalb der Vielzahl von angetriebenen Walzen 74 und 84 stabilisiert werden. Die zwei oberen angetriebenen Zuführungswalzen 76 und 86 haben die Fähigkeit, sich.in vertikaler Richtung automatisch einzustellen, um den verschiedenen Größen der Stämme oder Sektoren Rechnung zu tragen, welche durch die Sägevorrichtung 66 hindurchgeführt werden. Diese Fähigkeit wird durch Betätigungszylinder 88 und 90 erreicht, welche die oberen angetriebenen Walzen 76 ^uncL 86 betätigen. Jede obere angetriebene Walze 76 bzw. 86 ist in Schwenkarmen 92 bzw. 94- drehbar gelagert. Die Arme 92 und 94 sind ihrerseits an Gelenkpunkten 96 und 98 derart angebracht, daß die Betätigungszylinder 88 und 90 in der Weise arbeiten, daß die Arme 92 und 94 bewegt werden und folglich auch die oberen angetriebenen Walzen 76 und 86. Zusätzliche Stützarme 100 und 102 können in geeigneter Weise angebracht sein, um eine zusätzliche Festigkeit und Stabilität für die Gelenkpunkte 96 und 98 zu liefern. Die bei 104 dargestellte Antriebseinrichtung arbeitet in der Weise, daß die oberen angetriebenen Walzen 76 und 86 über einen geeigneten Riemen und eine entsprechende Antriebswelle antreibbar sind, wie es allgemein 106 dargestellt ist. Die Betätigungszylinder 88 und 90 arbeiten so, daß ein geeignetes Maß an Druck von oben auf die Sektoren ausgeübt wird. Diese Anordnung, ermöglicht es, daß die Sektoren durch den Sägeteil 70 und durch den Ausgabeteil 72 in ausreichend stabiler Weise hindurchpeführt werden. Der Schneidvorgang wird im Säceteil 7'C von einer typischen Bandsäge 108 ausgeführt, wobei hinreichend

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gerade geschnitten wird. Zum anfänglichen Halbieren oder Vierteln des Stammes kann auch eine herkömmli..iie Wagen- oder Schlittenanordnung verwendet v/erden.

Um Sektoren mit einem vorgegebenen Winkel θ zu schneiden, der auch veränderlich sein kann, muß eine geeignete Einrichtung vorgesehen sein, um den größeren zugeführten Sektor in geeigneter Lage gegenüber der Bandsäge 108 zu positionieren. Insbesondere aus der Fig. 12 ist ersichtlich, daß die Kehrzahl der angetriebenen Zuführungswalzen 74-, die im Zuführungsteil 68 angeordnet sind, in einer geeigneten V-Anordnung angebracht sind, wie es allgemein bei 110 dargestellt ist. Die angetriebenen Walzen 74- sind in ihrer V-Anordnung durch unabhängige kippbare Rahmen 112 und Ungehalten. Die zwei kippbaren Halmen sind auf einer gekrümmten Bahn 116 in einer Vielzahl von Lagern gehalten, die jeweils bei 118 dargestellt sind. Ein (nicht dargestelltes) geeignetes Einstellsystem und eine entsprechende Steuereinrichtung sind in der Weise betätigbar, um den eingeschlossenen Winkel zwischen den angetriebenen Walzen 74- einzustellen und um den größeren zugeführte,n Sektor in der geeigneten Position anzubringen, um die gewünschten kleineren Sektoren zu schneiden.

Die Sektorstücke 38» welche bei dem ersten Längsschnitt in der Sägeeinrichtung 66 entstehen, können dann einer ähnlichen Sägeeinrichtung zugeführt werden, welche sich an die Ausgabestation 72 der ersten Sägeeinrichtung anschließt. Anschließende Schnitte in getrennten Sägeeinrichtungen, durch welche fortschreitend kleinere Sektoren hergestellt werden, lassen sich nach den erfindungsgemäßen Verfahren durchführen, und führen zu einem leicht programmierbaren fließbandähnlicheii Verfahren, Sektorstücke gewünschter Größe herzustellen. Es sollte jedoch wiederum berücksichtigt werden, daß die gewünschten Sektorstücke auch mit einer einzigen Sägeeinrichtung 66 hergestellt werden können, indem eine Reihe von Längsschnitten eines großen Sektorstückes nacheinander

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ausgeführt werden. Nach dem Schneiden der Sektorstücke 38 mit
der Sägeeinrichtung 66 werden sie auf dem Weg', Teile von zusammengesetzten Holzprodukten zu ergeben, der nächsten Bearbeitungs-■ station zugeführt.

Das schließlich gewünschte Holzprodukt gibt den Ausschlag für
die Auswahl der Sektorgröße, die aus einem vorgegebenen Stammdurchmesser herausgeschnitten wird. Es sei angenommen, daß das
Endprodukt ein Standardmaß von 2x8 Stücken aufweisen soll,
die etwa 2,4- m lang sind und im Endzustand eine Stärke von etwa 3,8 und eine Breite von etwa 19 cm aufweisen. Es sei weiterhin
angenommen, daß der Durchmesser eines Stammes nur 15,24 cm beträgt und daß er ein vollkommener gerader Kreiszylinder (ohne Verjüngung) ist, der in Stücke von etwa 2,4 m Länge geschnitten ist. Natürlich ist ersichtlich, daß bei einem derartig geringen Stammdurchmesser keine Möglichkeit besteht, Sektorstücke herauszuschneiden, die
in Sektorpaaren miteinander vereinigt und dann entsprechend rechteckig zugeschnitten werden können, daß Stücke mit einer Breite
von etwa 19 cm entstehen. Die maximal erreichbare Breitenabmessung für ein aus zwei Sektorstücken zusammengesetztes Erzeugnis mit etwa 3,8 cm Stärke aus einem Stamm mit etwa 15,24 cm Durchmesser würde in der Größenordnung von etwa 6,35 cm liegen, wenn die Verluste aufgrund des rechteckigen Zuschnittes, der Einschnittbreite des Sägeblattes, des Schrumpfens und der Oberflächenbehandlung berücksichtigt werden. Somit ist offensichtlich, daß Erzeugnisse mit einer Breite von etwa 19 cm aus Stämmen mit etwa 15,24 cm Durchmesser notwendigerweise dadurch erzeugt werden müssen, daß die entsprechend zusammengefügten Parallelogrammstücke 60 an den Bändern miteinander verleimt werden, wobei das breite zusammengesetzte Stück 64 anschließend in Längsrichtung auf die Abmessung von etwa 19 cm geschnitten wird.

Der Sektorzuschnitt kann auf verschiedene Weise erfolgen, wobei aus praktischen Erwägungen das günstigste Verfahren abzuleiten ist.

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Bei einem kurz erwähnten Verfahren richtet sich die Größe der Sektorstücke sowohl nach der bekannten Stärke als auch nach dem bekannten Stamindurchmesser. Beispielsweise kann bei einem Stammdurchmesser von etwa 15 cm der Sektorwinkel durch die Formel θ = T/R bestimmt werden, wobei T die Sektorhöhe ohne Verluste bedeutet und R der Stammradius ohne Verluste ist. Diese Beziehungen werden aus der Fig. 13 deutlich. R beträgt etwa 7»62 cm, während T etwa gleich 3,81 cm ist, plus den angenommenen Verlusten aufgrund der Einschnittbreite des Sägeblattes, der Schrumpfung und der Oberflächenbehandlung. Die Verluste betragen etwa 0,66 cm, wobei die Einschnittbreite des Sägeblattes etwa 0,25 cm beträgt, wobei die (tangentia'le) Schrumpfung etwa 0,25 cm beträgt und wobei die Oberflächenbehandlung etwa 0,1 cm beträgt. Somit ist sin θ = 4,45/7*62 = 0,588, woraus sich der Winkel θ mit etwa 36° ergibt. Somit bestimmt sich nach diesem Verfahren der Sektorwinkel θ für jeden Durchmesser ohne Rücksicht darauf, ob nach dem Schneidprogramm eine gerade Anzahl oder eine ungerade Anzahl ·< ·

von Sektorstücken hergestellt werden.

Praktische Erwägungen führen zu einem Schneidprogramm bei der Sageeinrichtung 66, mit welchem eine gerade Anzahl von Sektorstücken 38 hergestellt werden. Die Gründe dafür liegen in der Tatsache, daß weniger Arten von Sektorgrößen benötigt werden, und zwar nach dem Schneiden, daß jedoch grundsätzlich das Schneidprogramm vereinfacht wird. Folglich sind die bekannten Größen . jetzt der Sektorwinkel 0 und die gewünschte Stärke des Endproduktes (Höhe des Sektors). Wenn eine gerade Anzahl von Sektoren geschnitten werden, dann ist der Winkel θ für jede gerade Anzahl von Schnitten bekannt. Beispielsweise führen zehn Sektoren aus einem Stamm zu einem Sektorwinkel von 36°. Dieselbe Formel ist anwendbar, d. h. sin θ = T/R. Jedoch ist gemäß den obigen Ausführungen die unbekannte Größe R oder schließlich der Stammdurchmesser. Wenn im Beispiel nach R aufgelöst wird, wobei T und θ bekannt sind-, so erhält man R = T/sin θ = 4,45/0,588 = 7»6 cm, oder der Stammdurchmesser muß

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etwa 15,2 cm betragen. Für jede vernünftige Anzahl von geraden Sektorstücken kann eine Tabelle aufgestellt werden, welche das Schneidprogramm wiedergibt, wenn die Endprodukte eine Stärke von etwa 3,8 cm aufweisen.

Tabelle I

Berechnete Stammdurchmesser Anzahl der Sektoren

8 10 12 14 16 18 20

Diese Tabelle kann als Beispiel dienen und läßt sich auf größere Stammdurchmesser ausdehnen, und sie könnte auch für eine beliebige ungerade Anzahl von Schnitten vervollständigt werden. Nach derselben Methode kann ein Schneidprogramm aufgestellt werden, wenn ein Endprodukt mit unterschiedlicher Stärke erwünscht ist.

Die Fig. 14- zeigt Beispiele für ein Schnittmuster, um die Sägeeinrichtung 66 entsprechend einzustellen, wenn der gewünschte Sektorwinkel 9=36° beträgt. Vie aus der obigen Tabelle ersichtlich ist, beträgt der entsprechende Stammdurchmesser etwa 15₅2 cm. Der erste Schnitt ist ein Halbierungsschnitt durch die Längsebene 112. Jede*Hälfte des Stammes wird dann entlang der Längsebene 114- geschnitten, woraus sich die zwei Sektorstücke mit Sektorwinkeln von 72° und 108° ergeben. Da der schließlich gewünschte Sektorwinkel 9=36° beträgt, kann das Stück mit dem Sektorwinkel von 72° durch die Ebene 116 halbiert werden, woraus

Winkel 9	Stammeλ rcl	ime
45°	12,7	cm
36°	15,2	cm
30°	17,8	cm
25,7°	20,5	cm
22,5°	23,4	cm
20°	26,1	cm
18°	29,Ö	cm

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sich die zwei Sektorstücke 38 ergeben, die jeweils einen Sektorwinkel O von 36° aufweisen. Der Sektor mit 108° muß noch zweimal geschnitten werden, wobei der erste dieser Schnitte entlang der Ebene 118 erfolgt und zu einem 36-°-Sektοτ und einem größeren Sektor mit einem Sektorwinkel von 72° führt. Der 72-°-Sektor wird dann entlang der Ebene 120 geschnitten, was zu zwei Sektorteilen mit jeweils 36° führt. Bei diesem Schneidprogramm wird im Hinblick auf ein Endprodukt mit etwa 3*8 cm der Stamm mit einem Durchmesser von etwa 15,2 cm in. zehn gleiche Sektorstücke 38 zerschnitten. Diese Sektorstücke werden dann für die nachfolgenden Arbeitsgänge vorbereitet und umfassen schließlich die Teile innerhalb des zusammengesetzten Holzproduktes.

Da in unserem Beispiel das gewünschte Endprodukt ein 2x8-Standardprodukt ist, ist es erforderlich, die Sektorpaare (Parallelogramme 60) zu breiten, zusammengesetzten Stücken 64 zu verleimen. Weitere Stämme mit etwa 15»2 cm Durchmesser werden na^h dem obigen Programm geschnitten, um noch breitere zusammengesetzte Stücke zu erzeugen, so daß dadurch viele Stücke mit dem oben angegebenen Standardmaß aus dem breiten, zusammengesetzten Stück herausgeschnitten werden können. Da die Stämme alle in Stücke von etwa 2,4 m Länge geteilt wurden, bevor sie durch die Schneidvorrichtung 66 hindurchgeführt wurden, hat auch das Endprodukt dieses Standardmaß. Wenn jedoch größere Längen als 2,4 m verlangt werden, können die Standardteile mit einer Länge von etwa 2,4 m durch Zapfen oder mittels PaIz miteinander verbunden und verleimt werden, so daß jede beliebige Länge hergestellt werden kann.

Bei den Berechnungen zur Bestimmung der Holzausbeute aus Stämmen mit verhältnismäßig geringem Durchmesser unter Verwendung herkömm-. licher Schneidverfahren wurden die günstigsten Vierte bei Stammdurchmessern von etwa 15*24 cm mit einem Computer ermittelt, wobei hinsichtlich der verschiedenen Stammdurchmesser eine Optimalisierung in bezug auf das günstigste Schneidprogramm oder Schnittmuster

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durchgeführt wurde. Bei der Berechnung der Ausbeute, welche aus Stammteilen durch entsprechendes Schneiden und Verarbeiten gemäß der Erfindung erreichbar ist, wird nachfolgend ein Beispiel angeführt, welches zum leichteren Verständnis der Berechnung der Holzausbeute dient. Es wird v/ieder von einem Stamm mit etwa 2,4 m Länge und einem Durchmesser von etwa 15,2 cm ausgegangen, wobei der Stamm sich nicht verjüngt, und es werden nach dem Schneidprogramm zehn gleiche Sektorstücke herausgeschnitten, wobei die Stärke des Endproduktes etwa 3,8 cm beträgt. Gemäß I¹Xg. 13 hat das getrocknete Sektorstück 38 in dem Endprodukt eine Abmessung w von etwa 6,86 cm (wobei die radialen Verluste etwa 0,1 R betragen), und es weist eine Abmessung t von etwa 3,8 cm auf. Wenn die zehn Sektoren zusammengeleimt werden, d. h., wenn die fünf Sektorpaare (Parallelogramme 60) mit ihren Rändern zusammengeleimt werden, um das breite Stück 64- zu bilden, so beträgt die tatsächliche Breitenabmessung (V) etwa 34·,3 cm.

Wie oben bereits ausgeführt wurde, betragen die Normabiaessungen von 0,3 Dielenmeter (1 Dielenfuß) etwa 1,9 x 28 χ 3O₅5 cm (2/4-" χ 11-1/4-" χ 12"), was als Standardmaß zu bezeichnen ist, um die Holzausbeute zu berechnen. Zunächst wird als Beispiel das Maß für ein etwa 2,4- m (8 Fuß) langes zusammengesetztes Stück 64- (BP_CM) bestimmt. Dies entspricht der Stärke (t), multipliziert mit der Breite (W), multipliziert mit der Länge des zusammengesetzten Stückes (L), insgesamt dividiert durch das Volumen von 0,3 Dielenmeter (ein Dielenfuß) (V-n-p) ; diese Abmessungen ergeben sich klar aus der Fig. 15 und können durch die folgende Formel wiedergegeben werden:

t X W X L

Dies führt im gewählten Beispiel zu folgenden Zahlenwerten:

- 1<50" x 15,50" χ 8 00' _ _{q ?}

- 0,75" x 11,25" x 1' ~ iy»^

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Dann wird das Holzvolumen in Kubikfuß (V, ) in einem Stamm berechnet, und zwar nach der Standardformel, in welcher (A) der Stammquerschnitt in Quadratzoll und (L) die Länge in Zoll

-y- " AxL "

^Vlog ⁼ 1728

und im gewählten Beispiel ergibt sich:

V₁ „„ = (3.140(9X96) = 1,57 Kubikfuß

Danach wird die Holzausbeute in Dielenfuß pro Kubikfuß (BiyCF) oder in Dielenfuß pro 100 Kubikfuß (BF/CCi¹) eines runden Stammvolumens einfach dadurch bestimmt, daß der berechnete Wert des Dielenmaßes (BIy,^) des zusammengesetzten Stückes 64- durch das berechnete Volumen dividiert wird:

BF/CF = ^j|^ = 12,20 oder (3)

BF/CCF = 12,20 χ 100 = 1220

Dieser Wert der Holzausbeute aus einem Stammabschnitt beträgt etwa das Doppelte der optimistischen Ergebnisse nach dem Stand der Technik. Es sei darauf hingewiesen, daß ein geringer Verlust auftritt, wenn das breite zusammengesetzte Stück 64- auf,die gewünschte Breitenabmessung geschnitten wird, dieser Verlust ist jedoch verhältnismäßig gering und stellt die gesamten Schnittverluste dar.

Bei dem Angebot an Stämmen für einen Holzverarbeiter treten im Durchmesser, in der Verjüngung und in anderen Unregelmäßigkeiten Schwankungen auf. Die als Beispiele berechneten -Durchmesser der

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Tabelle I stellen die optimalen vorgegebenen Größen für die anderen vorgegebenen oder bekannten Bedingungen dar. Es wurde in den vorangegangenen Beispielen die Verjüngung auch nicht berücksichtigt, und es wurden auch andere Fehler wie seitliche Krümmungen vernachlässigt. Gemäß der Erfindung wird gedoch angestrebt, derartige Abweichungen im Hinblick auf eine optimale Holzausbeute zu berücksichtigen und eine Flexibilität im Verfahren zu erreichen, um derartigen Abweichungen Rechnung zu tragen. Nach dem Grundgedanken des Erfinders soll somit ein möglichst großes Holzvolumen in Nutzholz umgewandelt werden.

Wenn zuerst die Abweichungen im Durchmesser betrachtet werden, so sei in Erinnerung gebracht, daß dann, wenn eine gerade Anzahl von Sektorstücken geschnitten werden, diese derart dimensioniert werden, daß die gewünschte Abmessung "t" unabhängig vom Stammdurchmesser resultiert. Die Abweichungen im Stammdurchmesser führt zu einer Situation, in welcher der tatsächliche Stammdurchmesser nicht auf einen optimalen Wert berechneter Durchmesser fällt. Es sei angenommen, daß ein Stamm mit einem Durchmesser von etwa 14,5 cm (5»7O^M) in Sektorstücke unterteilt werden soll, die anschließend gemäß der Erfindung weiterverarbeitet werden. Aus der Tabelle I ergibt sich, daß das nächstgelegene Optimum ein Stamm mit einem Durchmesser von etwa 15,2 cm (6") ist und daß ein derartig optimaler Stamm zehnmal unter einem'Winkel θ von 36° geschnitten werden soll. Wenn der Stamm mit einem Durchmesser von etwa 14-,5 cm (5₅7Ο^η) zehnmal geschnitten würde, so wäre die resultierende Abmessung "t" nicht gleich der erforderlichen Abmessung für ein Erzeugnis mit einer Abmessung von etwa 3,8 cm (1-1/2"); die Abmessung wäre vielmehr geringer. In alternativer Weise liefert der optimale Durchmesser von etwa 12,7 cm C5") acht Sektoren, wobei die resultierende Abmessung "t" dann zu groß wäre. Es gibt verschiedene Alternativen, am naheliegensten wäre es, acht Sektorstücke zu schneiden, wie bei einem Stamm nit einem Durchmesser von etwa 12,7 cm (5") und dann diese Stücke auf

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eine entsprechende Abmessung "t" zu verkleinern. Dies führt natürlich zu einem nennenswerten Holzverlust, bzw. zu einer geringeren Holzausbeute, weil die einzelnen Stücke verkleinert werden müssen.

Die beiden anderen Alternativen sehen vor, daß ein größerer Teil des Hol ζ vo lumens' in ein -Sektorstück in einem zusammengesetzten Erzeugnis umgewandelt wird. Eine dieser Alternativen besteht darin, den Stamm mit einem Durchmesser von etwa 14,5 cm (5i7O") in der Weise zu schneiden, als ob tatsächlich ein Stamm mit einem Durchmesser von etwa 15)2 cm (6") vorhanden wäre, d. h., in zehn Sektorstücke mit Untermaß. Folglich ist der Winkel θ 36 , und die sich ergebende Abmessung "t" ist geringer als diejenige, die für ein Erzeugnis mit einer Abmessung von etwa 3 »8 cm (1-1/2") erforderlich wäre. Um die Abmessung "t" zu vergrößern, werden die Sektorstücke entlang ihren radialen Flächen 40 oder 42 gegeneinander verschoben, so daß dadurch die Abmessung- "t" vergrößert wird, jedoch die endgültige Breite des Sektorpaares verringert wird. Die Fig. 16 veranschaulicht dieses Verfahren, bei welchem zwei Sektorstücke 38 derart miteinander vereinigt und gegeneinander verschoben v/erden, daß sich die gewünschte Abmessung "t" ergibt. Das in seiner Gesamtheit bei 122 dargestellte resultierende zusammengesetzte Stück wird dann zu dem echten Parallelogramm 124 weiterbearbeitet, um dieses Stück dann nach dem Abschneiden an jedem dünnen Rand 48, wie es bei 1 in der Fig. 16 dargestellt ist, an seinem Rand mit anderen Stücken zu verleimen.

Eine andere Alternative besteht darin, den Stamm in acht Sektorstücke zu zerschneiden, als ob er einen Durchmesser von etwa 12,7 cm C5") hätte, wobei der Sektorwinkel θ dann 45° beträgt. In diesem Falle müssen, um die gewünschte Abmessung "t" zu erreichen, die Sektorstücke 38 entlang ihren radialen Flächen 40 oder 42 derart auseinandergeschoben werden, daß ihre Dicke zunimmt,

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während die Abmessung "t" dabei abnimmt. Die Fig. 17 veranschaulicht dieses Verfahren der Vereinigung von zwei Sektorstücken J8, ' welche ein Übermaß aufweisen, wobei die gegeneinander verschobenen Stücke zur Erreichung der gewünschten Abmessung "t" entsprechend geschnitten werden. Die Sektorstücke werden vorzugsweise in der Weise bearbeitet, daß das Übermaß an dem dickeren Rand 46 vor dem Verleimen abgeschnitten wird, wobei durch das Verleimen das Sektorstückpaar entsteht. Dieser Verlust an Holzvolumen ist in der Fig. 17 bei I₊. dargestellt, wobei das gesamte hergestellte Stück bei 126 gezeigt ist, und zwar mit dem genauen Parallelogramm, welches wie bei 28 entsteht.

Die Ausbeuteberechnungen können ähnlich wie im vorangegangenen Beispiel für den optimalen Stammdurchmesser mit etwa 15»2 cm (6"J durchgeführt werden, mit der Ausnahme, daß die Verluste

I₊. und 1 für jede Alternative zu betrachten sind. Die Ausbeute ν w

wird entsprechend verringert, jedoch nicht so wesentlich wie bei der erstgenannten Alternativen. Die unten angeführte Tabelle II faßt die Ausbeuten für Stammdurchmesser zusammen, die innerhalb eines Durchmesserbereiches liegen und bei denen die Sektorpaare mit ihren Rändern zusammengeleimt sind. Die Tabelle II gibt auch an, welche Alternative, nämlich entweder Sektorstücke mit Übermaß oder Sektorstücke mit Untermaß, die größte Ausbeute in einem bestimmten Durchmesserbereich im Vergleich zu dem optimalen Stammdurchmesser für einen bekannten V/inkel θ liefert. Die Werte in der Tabelle II sollten nur als Näherungswerte betrachtet werden, da Annahmen für die Berechnung getroffen sind, die sich ändern können.

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Tabelle II

Durchmesserbereich und berechnete Ausbeuten

Durchm.es serbereich	Anzahl der geschnittenen Sektoren - Winkel 0	Ausbeute (BF/CCJ?)
4,0") 4,5"? 5,o»J	8 - 45°	1100 1159 1173
5,O"\ 5,5" > 6,0»J	10 - 36°	1173 1212 1220
6,0"^V 6,5" • 7,0" 7,3",	12 - 30°	1220 1250 1257 1255
7,3"' 7,6" 8,1" ; 8,4"^	14 - 25,7°	1252 1262 1268 1266
8,4" * 8,7" 9,2" 9,5"	16 - 22,5°	1264 1271 1275 1274
9,5" ^N 9,8" 10,3" 10,6" ^	18 - 20°	1273 1278 1282 1281
>	20 - 18°	1279 · 1284 1287

>
>
10,6" 1 10,9" \ 11,4" J

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Das Holzvolumen in einem sich verjüngenden Abschnitt eines Stammes, d. h. die Holzteile außerhalb des Umfangs eines voll-, kommen geraden Kreiszylinders durch das kleinere Side ist nach dem Stand der Technik nicht als ein für Nutzholz verwertbarer Teil angesehen worden. Da die Sektorstücke, wenn sie aus entsprechenden Stammabschnitten herausgesägt werden, gewöhnlich ein sich änderndes Volumen aufweisen, ist es erwünscht, ein Verfahren zur Umwandlung von zumindest einem Teil dieses Holzvolumens in ein zusammengesetztes Holzerzeugnis zu haben. Aus der Fig. 8 ist ersichtlich, daß zur Erhaltung von einem möglichst großen Holzvolumen aus dem sich verjüngenden. Stammabschnitt eines der Sektorstücke 38 in einem Paar einfach in seiner Längsrichtung umgedreht werden kann, bevor die radialen Flächen zusammengeleimt werden.

Das Verfahren zum Zusammenfügen von Sektorstücken, die eine Verjüngung aufweisen, ist bei jeweils zwei .Setct or stücken dasselbe die nach Umdrehen in der Längsrichtung miteinander vereinigt werden. Die zwei Sektorstücke 38 werden dann entsprechend gegeneinander verschoben, um die gewünschte Abmessung ⁿt" zu erreichen, bevor der Leim aushärten kann. Nachdem das zusammengesetzte Stück,-welches in der Fig. 18 mit 130 bezeichnet ist, vollständig ausgehärtet ist, kann der gekrümmte dickere Rand 46 derart abgeschnitten werden, daß ein vollkommenes Parallelogramm oder"ein Sektorpaar wie bei 132 entsteht. Parallelogramme 132 werden dann dazu verwendet, um nach dem Grundgedanken mit ihren Bändern verleimt zu werden.

Zum besseren Verständnis des Verfahrens, welches dazu angewandt wird, ein sich verjüngendes Holzvoiumen in ein Nutzholz zu verarbeiten, werden unten Zahlenwerte angegeben. Es sei angenommen, daß die Verjüngung etwa 0,317 cm pro 0,3 m (0,125" pro Fuß) des Stammes beträgt und über die gesamte Länge eines Stamniabschnittes von etwa 2,4 m (8 Fuß) gleichförmig ist. Somit beträgt dann, wenn der

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Durchmesser am schiaalen Ende etwa 15ί2 cm (6") beträgt, der Durchmesser am dickeren Ende etwa 17*7 cm (7")» oder es beträgt dann, wenn der Durchmesser am dünneren Ende etwa 13»9- cm (5-1/2") beträgt, der Durchmesser am dickeren Ende etwa 16,5 cm (6-1/2"). Während die Verluste in der Ausbeute, welche davon herrühren, daß die Stammdurchmesser gegenüber den Optimalwerten (für einen vorgegebenen Winkel Θ) abfallen, in den Ausbeuteberechnungen subtrahiert werden müßten, so ist ersichtlich, daß ein Zuschlag für das Konusvolumen zu machen .wäre. Um der Verjüngung und den Durchmesserbereichen Rechnung zu tragen, ist in der Gleichung (1) der Faktor W vorgesehen. Die Breite jedes Sektorpaares (zusammengesetzten Parallelogramms), welches aus einem bestimmten Stamm geschnitten ist, läßt sich aus Berechnungen ableiten, in welchen die Zunahme von W aufgrund der konischen Form und die Abnahme von W aufgrund des Durchmesserbereiches berücksichtigt sind. Weiterhin ist die Gleichung (2) für das Stammvolumen modifiziert, •um das Volumen eines Stammes zu berechnen, der' sich verjüngt.

In entsprechender Weise kann die Tabelle III aufgestellt werden, welche unten angegeben ist, um die Werte für die Ausbeute bei Stämmen mit bestimmten Durchmessern innerhalb der angegebenen Bereiche anzugeben, die eine angenommene Verjüngung von etwa 0,317 cm pro 0,3 m (O,125" pro Fuß) aufweisen. Die Sektorpaare sind jeweils mit ihren Bändern verleimt, so daß ein zusammengesetztes Stück ähnlich wie das Stück 64 entsteht, das in der Fig. 15 dargestellt ist.

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Tabelle III

Verjüngung und berechnete Ausbeuten

Durchmesserbereich (Durchmesser am schmaleren Ende)	>	>	Anzahl der geschnittenen Sektoren - Winkel 0	Ausbeute (BF/CCP)
4,0" } 4,5"J		8 - 45°	1154 1170
5,0" I	>	10 - 36°	1170 1208 1220
6,0" ■ 6,5" 6,8"^	9,0» ) 9,2" L 9,8" f 10,1"J	12 - 30°	1220 1247 1255 1253
6,8"" 7,0" ■ 7,6" 8,0" _y	10,1"* 10,3" 10,9" 11,4"' r	14 - 25,7°	1250 1258 1266 1263
8,0" ' 8,1" 8,7" 9,0"	16 - 22,5°	1265 1268 1274 1273
18 - 20°	1271 1276 1281 1280
.20 - 18°	1278 1282 1286 1284

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Andere Fehler, die bei einem Stammabschnitt auftreten, beispielsweise eine seitliche Krümmung, weisen die Tendenz auf, daß die Ausbeutenwerte, wie sie in den Tabellen II und III angegeben sind, sich verringern, weil eine zusätzliche Bearbeitung erforderlich ist, um flache Flachen zu erzeugen. Es ist jedoch ersichtlich, daß selbst dann, wenn einige zusätzliche Verluste auftreten sollten, das zusammengesetzte Holzstück zu Ausbeuten führt, die wesentlich größer sind als diejenigen, welche durch die bekannten Schneideverfahren erreichbar sind.

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Claims

Patentansprüche

ί1.J Verfahren zur Herstellung zusammengesetzter Holzprodukte aus im allgemeinen zylindrischen Stämmen, dadurch gekennzeichnet, daß ein Stamm in radialer Richtung in eine Vielzahl von Sektorstücken geschnitten wird und daß zwei sektorförmige Stücke entlang ihrer Radialflächen derart zusammengeleimt werden, daß der dünne Rand des einen etwa benachbart zu dem dicken Rand des anderen liegt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein zusammengeleimtes Faar von Sektorstücken in eine endgültige Form weiterbearbeitet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das zusammengeleimte Paar von Sektorstücken in

. die Form eines Parallelogramms weiterbearbeitet wird.
4-, Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das verleimte Paar von Sektorstücken in eine Rechteckform gebracht wird.
5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennz eichn e t, daß wenigstens zwei Sektorpaare mit ihren Rändern derart miteinander verbunden werden, daß ein breiteres zusammengesetztes Stück entsteht.
6. Verfahren nach Anspruch 5₅ dadurch gekennzeichnet, daß aus dem breiten zusammengesetzten Stück Teile mit vorgebbarer Breite herausgeschnitten v/erden.

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7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die sektorförmigen Jtücke vor dem Leimen getrocknet werden.
8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stämme in vorgegebene Längen geschnitten werden.
9. Verfahren nach Anspruch Λ, dadurch gekennz eichn e t, daß die sektorförmigen Stücke, welche aus einem vorgegebenen Stamm herausgeschnitten werden sollen, nach folgender Formel dimensioniert werden: sin O = T/R, wobei T die Hohe eines Sektorstücks vor dem Abzug von Verlusten ist, wobei weiterhin R der Stammradius vor dem Abzug von Verlusten ist und wobei schließlich θ der von dem Sektorstück eingeschlossene kleine Winkel ist, wobei weiterhin T ein vorgegebener Wert ist, der von der gewünschten Stärke des zusammengesetzten Endproduktes abhängt, und wobei R . bekannt ist, so daß θ der berechnete Wert bei der Dimensionierung des Sektors ist, der aus dem vorgegebenen Stamm herausgeschnitten werden soll.
10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine gerade Anzahl von sektorförmigen Stücken aus einem beliebigen Stamm herausgeschnitten werden, wobei der Stamm gemäß der nachfolgenden Formel ausgewählt ist: .R = T/sin θ , wobei T die Höhe eines SektorStückes vor dem Abzug von Verlusten ist, wobei weiterhin θ der kleine eingeschlossene Winkel des Sektorstückes ist und wobei R der Stammdurchmesser vor dem Abzug von Verlusten ist, wobei weiterhin T ein vorgegebener Wert für einen beliebigen Stammdurchmesser ist, der von der gewünschten Stärke des Endproduktes abhängt und wobei θ für eine vorgegebene Anzahl von geraden Schnitten aus einem Stamm bekannt ist, so daß R der berechnete optimale Wert im Hinblick auf die Dimensionierung des Stammes ist, aus welchem die Sektorstücke herausgeschnitten werden sollen. 409 8"3 5/0281
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß ein Stamm mit einem Radius, der zwischen zwei berechneten optimalen Werten von R liegt, durch eine gerade Anzahl von Schnitten zerteilt wird, und zwar in der Weise, als ob der Stamm den größeren Radius hätte, so daß dadurch Sektorstücke mit Untermaß entstehen, und daß dann die Sektorstücke mit Untermaß entlang ihren gegenüberliegenden Radialflächen gegeneinander verschoben werden, bevor sie miteinander verleimt werden, um die gewünschte Produktstärke zu erreichen.
12. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß ein Stamm mit einem Radius, der zwischen zwei berechneten Optimalwerten von R liegt, durch eine gerade Anzahl von Schnitten zerteilt wird, und zwar in der Weise, als ob der Stamm den kleineren Radius hätte, so daß dadurch Sektorstücke mit Übermaß entstehen, und daß dann die Sektorstücke mit Übermaß entlang gegenüberliegender Radialflächen derart auseinandergeschoben werden, bevor sie verleimt werden, daß die gewünschte Produktstärke erreicht ist.
13· Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei sektorförmige Stücke in Längsrichtung in bezug auf einander umgedreht werden, bevor sie verleimt werden, um eine Verjüngung des Stammes zu kompensieren.
14. Zusammengesetztes Holzerzeugnis, dadurch gekennzeichnet, daß es aus zwei sektorförmigen Stücken (38) gebildet ist, welche aus im allgemeinen zylindrischen Stämmen (10) herausgeschnitten sind und entlang von einander gegenüberliegenden Radialflächen (62) derart miteinander verleimt sind, daß der dünne Rand des einen Stückes im Bereich des dicken Randes des anderen Stückes liegt.

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15. Zusammengesetztes Holzerzeugnis nach Anspruch 14, dadurch gekennz eich.net, daß die Oberflächen derart bearbeitet sind, daß ein viereckiges Produkt entsteht.
16. Zusammengesetztes HoIzerzeugnis, dadurch gekennzeichnet, daß das Erzeugnis aus wenigstens zwei Sektorpaaren (60) besteht, welche mit ihren Rändern derart zusammengefügt werden, daß eine im wesentliehen ebene Form entsteht, daß weiterhin die Sektorpaare zu Parallelogrammen zusammengefügt sind, die jeweils aus zwei Sektorstücken (38) bestehen, welche aus im allgemeinen zylindrischen Stämmen (10) herausgeschnitten sind und' entlang ihren gegenüberliegenden Radialflächen (52) derart verleimt sind, daß der dünne Rand des einen Stückes im Bereich des dicken Randes des anderen Stückes liegt.

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