DE3623237A1 - Verfahren und vorrichtung zum spanlosen zerlegen eines baumstammes in holzerzeugnisse - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum spanlosen Zerlegen eines Baumstammes in Holzerzeugnisse, bei dem der Baumstamm in axialer Richtung an mindestens einem Messer vorbeigeführt wird, das seitlich ein Holzer­ zeugnis, vorzugsweise ein Seitenbrett, von dem Baumstamm abspaltet, wobei, in Vorschubrichtung des Baumstammes gese­ hen, vor dem Messer mittels eines Andrückwerkzeuges eine radiale Kraft auf die Oberfläche des Baumstammes ausgeübt wird.

Aus der DE-PS 8 56 052 ist eine Spanabnahme von Werkstücken aus Holz bekannt, bei der mittels in der Höhe gestaffelter, in Vorschubrichtung eines Holzwerkstückes hintereinander angeordneter Messer Späne von den Seiten des Holzwerkstückes abgeschält werden. Das Abschälen der Späne erfolgt in der Weise, daß der von der Maschine gebildete Span als fertige Rolle abgenommen werden kann.

Aus der DE-OS 19 38 237 sind ein Verfahren und eine Vorrich­ tung zum Schneiden von Holz und Holzwerkstoffen bekannt. Bei diesem bekannten Verfahren werden von einem Holz-Rohling spanlos Seitenteile abgeschnitten, die die Stärke von Klein­ parkett-Lamellen aufweisen. Hierzu wird der Holz-Rohling mittels einer mechanischen Schwalbenschwanzführung axial geführt und ein in Vibrationsbewegungen versetztes Schneid­ messer schneidet einen seitlichen Bereich des Holz-Rohlings ab. Um zu verhindern, daß sich der Holz-Rohling zu weit vor der Schneidstelle zu spalten beginnt, ist ein in radialer Richtung angeordneter seitlicher Druckbalken vorgesehen, der in radialer Richtung einstellbar ist und vor der Vorderkante des Schneidmessers auf den dort noch ungespaltenen Holz-Roh­ ling drückt.

Aus der DE-PS 25 14 901 ist ein ähnliches Verfahren bekannt, mit dem Rundholzstämme spanlos in Bretter zerlegt werden sollen. Bei diesem bekannten Verfahren werden ebenfalls schwingende Messer verwendet, die in radialer Richtung gestaffelt und in Vorschubrichtung des Rundholzes hinterein­ ander angeordnet sind, um aufeinanderfolgend Seitenbretter vom Rohholz abzuspalten. Auch hierbei wird wiederum eine Druckleiste verwendet, die auf der Rückseite jedes der Messer angeordnet ist und kurz vor der Schnittstelle des nachfolgenden Messers seitlich auf das Rohholz drückt. Der Anpreßdruck der Druckleiste ist damit genauso groß wie der Schnittdruck der Messer und damit nicht variabel.

Aus der DE-PS 32 07 548 ist ein weiteres Verfahren dieser Art bekannt, bei dem vorgesehen ist, das zwischen einem Andrückwerkzeug und einem Messer austretende Seitenbrett, das dort in gekrümmter Form anfällt, durch eine nachfolgende Biegevorrichtung wieder gerade zu biegen.

Den bekannten Verfahren und Vorrichtungen ist gemein, daß die jeweiligen Andrückwerkzeuge, Druckbalken oder derglei­ chen die unmittelbar vor der Messerschneide seitlich auf das Rundholz drücken, dort mit im wesentlichen konstantem Druck sowie in konstanter Position zum Messer anliegen, der allen­ falls mehr oder weniger nach Augenmaß zu Beginn des Bearbei­ tungsvorganges eingestellt wird. Die bekannten Verfahren und Vorrichtungen nehmen teilweise ausdrücklich in Kauf, daß durch das Abspalten und die damit einhergehende radiale Verformung der Seitenbretter makroskopische und mikroskopi­ sche Beschädigungen an den Brettern auftreten, die allen­ falls im Hinblick auf die Maßhaltigkeit der Bretter durch nachfolgende Biegevorrichtungen wieder ausgeglichen werden.

Daß dies zu systemimmanenten Nachteilen der Verfahren zum spanlosen Zerlegen von Baumstämmen führt - im Gegensatz zu den zahlreichen bekannten spanenden Zerlegeverfahren, insbe­ sondere Sägeverfahren - wird bei den bekannten Verfahren teilweise ausdrücklich eingeräumt, mit der Einsicht, daß diese systemimmanenten Nachteile einer weiten Verbreitung der Verfahren zum spanlosen Zerlegen von Baumstämmen bislang entgegenstanden.

Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, daß Beschädigungen der Seiten­ bretter beim spanlosen Abspalten von einem Baumstamm weitge­ hend vermieden werden.

Diese Aufgabe wird gemäß dem eingangs genannten Verfahren dadurch gelöst, daß die vom Andrückwerkzeug ausgeübte Kraft und/oder dessen Position am Baumstamm während des Abspaltens einstellbar ist. Gemäß der eingangs genannten Vorrichtung wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß ein im wesentlichen radial zum Baumstamm gerichteter Druckbalken mit einer einstellbaren Verstelleinrichtung versehen ist.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird auf diese Weise vollkommen gelöst, weil es erstmalig möglich geworden ist, durch eine genau dosierte Anpreßkraft und Lageeinstel­ lung der Druckbalken sicherzustellen, daß die besonderen Gegebenheiten des jeweils verarbeiteten Holzes unter Berück­ sichtigung der eingestellten Verfahrensparameter berücksich­ tigt werden. Dies hat im wesentlichen den Vorteil, daß im Inneren von waldfrischem oder auch trockenerem Holz hydrody­ namische Prozesse in den Kapillaren des Holzes vorteilhaft so gesteuert werden können, daß der Effekt der Vorspaltung und der Schädigung des Holzverbundes durch Umlenken an der Schnittstelle minimiert werden kann. Auf die genannte Weise kann nämlich ein optimaler Kompromiß zwischen den einander widerstreitenden Forderungen gefunden werden, den Anpreß­ druck des Druckbalkens möglichst hoch bzw. möglichst gering einzustellen. Einen möglichst hohen Druck und Nähe zum Messer strebt man deswegen an, um zu verhindern, daß der von dem Messer erzeugte Keilspalt zu weit vor der Messerkante vorausläuft und einen Einriß im Holz erzeugt, während man andererseits eine große Entfernung vom Messer wünscht, um einen geringen Anpreßdruck zu erreichen und um das Abbiegen des Seitenbrettes in der Höhe der Schneidkante des Messers so schonend wie möglich zu gestalten. Stellt man nun, wie erfindungsgemäß vorgeschlagen, den Druck und die Position des Druckbalkens gezielt im Hinblick auf den jeweiligen Anwendungsfall optimal und auch während des Durchlaufens eines Baumstammes variabel ein, so lassen sich diese beiden einander widerstrebenden Randbedingungen zu einem optimalen Kompromiß vereinen.

Bei bevorzugten Ausgestaltungen der Erfindung ist die Kraft dem Betrag, dem axialen oder radialen Angriffspunkt oder der Richtung nach einstellbar.

Diese Eingriffsmöglichkeiten, die auch kumuliert eingesetzt werden können, gestatten es, den jeweiligen Anforderungen besonders feinfühlig zu entsprechen.

Besonders vorteilhaft ist eine oszillierende Bewegung des Andrückwerkzeuges in radialer und/oder axialer Richtung.

Bei Ausführungsbeispielen der Erfindung erfolgt die Einstel­ lung der Kraft entlang einem vorgegebenen Verlauf.

Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß man von vornherein entsprechend der vorliegenden Holzart, dem Alter, den Abmes­ sungen und dergleichen des Baumstammes ein vorgegebenes Kraftprofil entlang der Baumstammachse an den Druckbalken einstellen kann. Diese Einstellung kann entweder in Abhän­ gigkeit von der Zeit oder in Abhängigkeit von der axialen Position der Messer am Baumstamm erfolgen, je nachdem, was zweckmäßiger ist.

Bei weiteren Ausgestaltungen der Erfindung ist hingegen alternativ oder komplementär vorgesehen, die Einstellung der Kraft bzw. Lage in Abhängigkeit von am Baumstamm oder am fertigen Holzerzeugnis ermittelten Meßwerten folgen zu lassen.

Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß auch solche Baumstämme feinfühlig und individuell bearbeitet werden können, bei denen interessierende Parameter entlang der axialen Länge des Baumstammes variieren. Man muß hierzu an der jeweils in Eingriff befindlichen Stelle des Baumstammes bzw. mit kurzer Voreilung davor interessierende Meßwerte, beispielsweise Temperatur, Feuchtigkeit oder Farbe des Holzes ermitteln und danach individuell die Anpreßkraft der Druckbalken einstel­ len. Man kann die Meßwerte aber auch am fertigen oder noch unfertigen Holzerzeugnis, z. B. Seitenbrett, messen. Toleran­ zen, die sich in das Holzerzeugnis eingeschlichen haben, können dann in die Einstellung der Weg/Kraft-Charakteristik des Druckbalkens einbezogen werden.

Um die vorstehend geschilderten Ausführungsformen der Ver­ fahren durchzuführen, sind jeweils geeignete Vorrichtungs­ maßnahmen erforderlich. Hierzu gehören insbesondere axial oder radial gerichtete Kolben-Zylinder-Einheiten, die zum Verstellen der Druckbalken und zum Einstellen einer bestimm­ ten Kraft dienen.

Zum Ansteuern derartiger Verstelleinrichtungen können Funk­ tionsspeicher mit vorgegebenen Kraftprofilen und/oder Senso­ ren verwendet werden, mit denen Abmessungen, Betriebsparame­ tervorrichtung oder Werkstoffeigenschaften des zu bearbei­ tenden Baumstammes kontinuierlich erfaßt werden, um in Abhängigkeit davon den Betrag, die Richtung und die Lage der Druckbalken einzustellen.

Weitere Vorteile ergeben sich aus der Beschreibung und der Zeichnung.

Es versteht sich, daß die vorstehend genannten und die nachstehend noch erläuterten Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Die einzige Figur zeigt eine schematisierte Draufsicht eines Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.

In der Figur ist 10 ein teilweise unbearbeiteter, teilweise bearbeiteter Baumstamm, der spanlos in Holzerzeugnisse, insbesondere Seitenbretter, zerlegt werden soll.

Hierzu durchläuft der Baumstamm 10 zunächst ein Paar erster Vorschubwalzen 11, die am noch unbearbeiteten Äußeren des Baumstammes 10 angreifen. Hinter den ersten Vorschubwalzen 11, die aufgrund der unregelmäßigen Kontur des Baumstammes 10 in radialer Richtung elastisch aufgehängt sein können, wie mit Pfeilen 12 angedeutet, befinden sich Anflach-Fräs­ köpfe 13, die sich um radiale Achsen 14 in Richtung der eingezeichneten Pfeile 15 drehen. In Fig. 1 ist, auch für die nachfolgenden Schritte, der Fall eingezeichnet, daß die Bearbeitung des Baumstammes 10 an zwei gegenüberliegenden Seiten erfolgt. Es versteht sich jedoch, daß auch alle vier Seiten des Baumstammes 10 gleichzeitig bearbeitet werden können, ebenso wie es möglich ist, den Baumstamm 10 nur an einer oder an drei Seiten zu bearbeiten, wenn dies im Ein­ zelfall gewünscht sein sollte.

Mittels der Anflach-Fräsköpfe 13 wird an den beiden Seiten des Baumstammes 10 eine glatte Oberfläche 18 erzeugt, so daß radiale Führungen 19, 20 für eine präzise axiale Ausrichtung des Baumstammes 10 sorgen können. Zwischen den radialen Führungen 19, 20 befinden sich zweite Vorschubwalzen 21 . Die zweiten Vorschubwalzen 21 sind, ebenso wie die Anflach-Fräs­ köpfe 13, radial feststehend.

In Vorschubrichtung hinter den radialen Führungen 20 befin­ den sich im wesentlichen radial ausgerichtete Druckbalken 30, die mit ihrem vorderen freien Ende gegen die Seiten des Baumstammes 10 drücken. Am hinteren Ende des Druckbalkens 30 befindet sich ein erster Kolben 31, der an einem ersten Zylinder 32 läuft. Der erste Zylinder 32 kann an der vom Druckbalken 30 abgewandten Seite über eine erste Drucklei­ tung 33 beaufschlagt werden, in der sich ein erstes Dosier­ ventil 34 befindet. Das erste Dosierventil 34 wird von einem Steuergerät 35 betätigt, das einerseits mit Eingängen 36 für externe Meßsignale versehen ist, andererseits aber auch mit einem Funktionsspeicher 37 in Verbindung steht, in dem Kennlinien oder Kennfelder abgespeichert sind.

Der Druckbalken 30 ist ferner mit einem Flansch 38 versehen, an dem eine Kolbenstange 39 in einer zur Vorschubrichtung des Baumstammes 10 im wesentlichen parallelen Richtung angreift. Die Kolbenstange 39 trägt an ihrem vom Flansch 38 abgewandten Ende einen zweiten Kolben 40, der in einem zweiten Zylinder 41 läuft. Der zweite Zylinder 41 ist mit­ tels einer zweiten Druckleitung 42 beaufschlagbar, in der sich ein zweites Dosierventil 43 befindet. Auch das zweite Dosierventil 43 wird vom Steuergerät 35 betätigt. Die beiden Dosierventile 34, 43 können im übrigen an eine gemeinsame Druckversorgungsleitung 44 angeschlossen sein.

Kurz hinter dem oder den Druckbalken 30, in Vorschubrichtung des Baumstammes 10 gesehen, befindet sich ein oder mehrere Messer 50 im Eingriff, um schräg seitlich Seitenbretter 51 abzuspalten. Hinter den Messern 50 befinden sich dritte Vorschubwalzen 52, die ähnlich wie die zweiten Vorschubwal­ zen 21 ausgebildet sind, jedoch radial etwas mehr zugestellt sind, und zwar um so viel, wie dies der Breite der Seiten­ bretter 51 entspricht.

Hinter den dritten Vorschubwalzen 52 können sich weitere Druckbalken 30 a und Messer 50 a befinden, um weitere Seiten­ bretter 51 a abzuspalten.

Zum Erfassen der jeweiligen Lage der Druckbalken 30 bzw. der Kolbenstangen 39 dienen Lagesensoren 60, 61. Ein Antriebs­ sensor 62 ist beispielsweise mit den zweiten Vorschubwalzen 21 verbunden. Ein Zustandssensor 63 ist in der Nähe der Position angeordnet, in der der Druckbalken 30 seitlich auf den Baumstamm 10 drückt. Der Zustandssensor 63 kann dort beispielsweise die Feuchtigkeit, die Temperatur, die Farbe oder dgl. des Holzes des Baumstammes 10 erfassen. Der Zu­ standssensor kann sich auch am Seitenbrett 51 befinden, wie mit 63′ angedeutet.

Weiterhin ist ein Messerkraftsensor 64 vorgesehen, der die Betätigungskraft der Messer 50 mißt, ebenso wie Drucksenso­ ren 65, 66 vorgesehen sein können, um die Betätigungskraft der Druckbalken 30 bzw. der Kolbenstangen 39 zu erfassen. Die Ausgangssignale der Sensoren 60 bis 66 werden den Ein­ gängen 36 des Steuergeräts 35 zugeführt.

Mit der vorstehend geschilderten Vorrichtung läßt sich das folgende Verfahren durchführen:

Die rohen, noch unbearbeiteten Baumstämme 10 werden mittels der Vorschubwalzen 11, 21, 52 in axialer Richtung bewegt. Gleichzeitig werden die Betriebsdaten der Vorrichtung, insbesondere also die Vorschubgeschwindigkeit, die Abmessun­ gen des zu bearbeitenden Baumstammes 10, die Betätigungs­ kraft der Messer 50 und dergleichen dem Steuergerät 35 über die Eingänge 36 mitgeteilt. Entsprechendes gilt für Zu­ standsgrößen des Baumstammes 10, beispielsweise seine Tempe­ ratur oder seine Feuchtigkeit. Auch die Zustandsgrößen der Verstelleinrichtung des Druckbalkens 30 in radialer und axialer Richtung werden dem Steuergerät 35 mitgeteilt.

Aus diesen Größen wird nun entsprechend einer vorgegebenen Beziehung oder in Abhängigkeit von fest im Funktionsspeicher 37 abgelegten Kennlinien oder Kennfeldern Steuersignale für die Dosierventile 34, 43 erzeugt, um den Druckbalken 30 nach Lage, Richtung und Betrag seiner Anpreßkraft einzustellen, beispielsweise auch in oszillierender Bewegung in axialer und/oder radialer Richtung.

Auf diese Weise läßt sich der Abspaltungsvorgang, der mit­ tels der Messer 50 am Baumstamm 10 ausgeführt wird, für jeden einzelnen Punkt des Baumstammes 10 nach den gerade vorliegenden Gegebenheiten optimieren.

Claims (14)

1. Verfahren zum spanlosen Zerlegen eines Baumstammes (10) in Holzerzeugnisse, bei dem der Baumstamm (10) in axialer Richtung an mindestens einem Messer (50) vorbeigeführt wird, das seitlich ein Holzerzeugnis, vorzugsweise ein Seitenbrett (51), von dem Baumstamm (10) abspaltet, wobei, in Vorschubrichtung des Baum­ stammes (10) gesehen, vor dem Messer (50) mittels eines Andrückwerkzeuges eine radiale Kraft auf die Oberfläche des Baumstammes (10) ausgeübt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die vom Andrückwerkzeug ausgeübte Kraft und/oder dessen Position am Baumstamm (10) während des Abspaltens einstellbar ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraft dem Betrag nach eingestellt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß die Kraft dem axialen Angriffspunkt nach eingestellt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraft der Richtung nach einge­ stellt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Andrückwerkzeug in radialer und/oder axialer Richtung oszillierend ausgelenkt wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstellung der Kraft entlang einem vorgegebenen Verlauf erfolgt.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Verlauf abhängig von der Zeit ist.

8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeich­ net, daß der Verlauf abhängig von der axialen Position des Baumstammes (10) ist.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstellung der Kraft in Abhängigkeit von am Baumstamm (10) oder am Holzerzeug­ nis ermittelten Meßwerten erfolgt.

10. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein im wesentlichen radial zum Baumstamm (10) gerichteter Druckbalken mit einer einstellbaren Ver­ stelleinrichtung versehen ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstelleinrichtung eine axial gerichtete Kolben-Zylinder-Einheit (31, 32) umfaßt, die mittels eines Steuergerätes (35) einstellbar ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Verstelleinrichtung eine radial gerichtete Kolben-Zylinder-Einheit (40, 41) umfaßt, die mittels eines Steuergerätes (35) einstellbar ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Steuergerät (35) mit einem Funk­ tionsspeicher (37) verbunden ist.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, da­ durch gekennzeichnet, daß das Steuergerät (35) mit Sensoren (60 bis 65) verbunden ist, mittels derer die Lage der Verstelleinrichtung, Zustandsgrößen eines Vorschubantriebes für den Baumstamm (10), die auf das Messer (50) wirkende Kraft, Zustandsgrößen des Baum­ stammes (10) usf. erfaßbar sind.