DE4212687A1 - Verfahren zur Herstellung von Kreuzholzbalken - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Kreuzholzbalken in Verbundbauweise nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, der von einem aus der EP-A-388 507 bekannten Verfahren ausgeht.

Das bekannte Verfahren ermöglicht die Herstellung paralleler Kreuzbalken unter Verwendung von konischen Rundhölzern bei nur geringem Materialverlust. Die praktische Verwirklichung des bekannten Verfahrens ist jedoch außerordentlich schwierig, wenn solche Kreuzbalken in großer Stückzahl bei genormten Abmessungen mit hoher und gleichbleibender Qualität zuverlässig hergestellt werden sollen. Der Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, daß die großtechnische Herstellung von Kreuzholzbalken hoher Qualität ermöglicht. Ausgehend von einem Verfahren der eingangs genannten Art ist die Lösung im Patentanspruch 1 gekennzeichnet.

Die doppelseitige Bearbeitung der Rundhölzer gemäß Schritt a ermöglicht eine schnelle und genaue Erzeugung der sich gegenüberliegenden, pyramidenstumpfartigen Flächen am noch unaufgetrennten Rundholz. Dabei wird eine sonst unübliche Abstandsänderung der Spanerringe während des Durchlaufs benutzt, die die Anpassung an den konischen Querschnittsverlauf ermöglicht. Das beidseitige Säumen der durch längsseitiges Auftrennen eines Rundholzes entstandenen Halbhölzer erzeugt die weiteren kegelstumpfartigen Flächen ebenfalls mit hoher Genauigkeit. Das Aufteilen gemäß Schritt b) kann dabei entweder mittig in zwei Halbhölzer oder auch in an sich bekannter Weise durch zwei parallele, außermittige Trennschnitte erfolgen, die neben zwei halbholzartigen Teilen eine mittlere Bohle liefert. Die halbholzartigen Teile werden zur Vereinfachung im Rahmen der vorliegenden Anmeldung ebenfalls als Halbhölzer bezeichnet. Die mittige Bohle kann einer anderweitigen Verwendung zugeführt werden.

Die hohe Genauigkeit der als Endprodukt erzeugten Kreuzbalken beruht wesentlich auch darauf, daß die Bearbeitung gemäß Schritt f) nicht im Durchlauf sondern unter fester Spannung der Halbhölzer auf einem Maschinentisch vorgenommen wird. Nur so lassen sich Toleranzen im Bereich von zehntel Millimetern erreichen.

Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. So kann vorgesehen sein, daß die Halbhölzer zwischen den Schritten c) und d) getrocknet werden, um eine für die Verleimung und den jeweiligen Einsatz notwendige Holzfeuchte durch Freilufttrocknung, technische Trocknung oder eine Kombination aus beiden zu erreichen. Das Spannen der abgerichteten Trennfläche auf dem Maschinentisch gemäß Schritt e) erfolgt mit Vorteil durch Erzeugen eines Unterdrucks zwischen den Flächen. Je nach Beanspruchung kann zusätzlich eine mechanische Spannung erfolgen.

Die beim Schritt f) eingesetzte Arbeitsmaschine ist zweckmäßig eine Maschine in Portalbauweise ähnlich der bei Oberfräszentren bekannten Art, wobei die Hobelköpfe neben ihrer Rotationsbewegung in wenigstens zwei zueinander senkrechten Achsen, die in einer Ebene liegen, steuerbar sind.

Für die Verleimung bei den Schritten g₁) oder g₂) können übliche Verleimungsverfahren und Leimarten benutzt werden. Besonders vorteilhaft erfolgt die Verleimung jedoch unter Verwendung eines Polyurethanleims, der in Form von Raupen einseitig auf eine der zu verleimenden Flächen mit Hilfe Düsen aufgetragen werden, deren Abstand von der Auftragsfläche konstant sein muß, damit ein gleichmäßiger Auftrag erfolgt.

In weiterer Ausbildung der Erfindung werden nach dem Abrichten der Trennfläche gemäß Schritt d) die Halbhölzer bezüglich ihrer Länge und ihres Konturenverlaufs vermessen, beispielsweise indem der Durchmesser entlang der Länge in Schritten von einigen Millimetern oder weniger unter Verwendung von Lasereinrichtungen bestimmt wird. Dann besteht die Möglichkeit, die Meßdaten einem Rechner zuzuführen, der daraus ein räumliches Profil jedes Halbholzes bestimmen und durch Vergleich mit vorgegebenen Profilen eine Klassifizierung der Halbhölzer vornehmen kann. Die auf diese Weise gewonnenen Daten lassen sich zur Steuerung der verwendeten Bearbeitungsmaschinen einsetzen. Außerdem kann die Zusammenstellung der Einzelelemente bzw. der Halbhölzer vor dem Verleimen gemäß g1 bzw. g2 anhand der durch den Rechner vorgenommenen Klassifizierung durchgeführt werden, so daß in ihrer Länge und in ihrem konischen Verlauf genau zueinander passende Elemente miteinander gepaart werden.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen für die Verfahrensschritte in Verbindung mit den Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 die Vorderansicht bzw. Aufsicht eines zwischen zwei Spanerringen durchlaufenden Rundholzes gemäß Schritt a);

Fig. 2 die Frontansicht (a), Aufsicht (b) und Endansicht (c) eines Rundholzes nach dem Schritt a);

Fig. 3 die Frontansicht (a), Aufsicht (b) und Endansicht (c) eines Rundholzes nach der Auftrennung gemäß Schritt b);

Fig. 4 die Frontansicht (a), die Aufsicht (b) und Endansicht (c) eines Halbholzes nach dem Säumen gemäß Schritt c);

Fig. 5 schematisch das Durchführen des Säumens gemäß Schritt c);

Fig. 6 das Abrichten der Trennfläche gemäß Schritt d);

Fig. 7 schematisch die Aufsicht (links) und Seitenansicht (rechts) einer Bearbeitungsmaschine zur Durchführung des Schrittes f);

Fig. 8 im Querschnitt vier Einzelelemente vor der Verleimung;

Fig. 9 im Querschnitt ein Halbholz vor der Verleimung;

Fig. 10 und 11 im Querschnitt die Verleimung von Einzelelementen bzw. von Halbhölzern gemäß Schritt g₁) bzw. g₂).

In Fig. 1 ist schematisch die Bearbeitung eines üblichen Rundholzen 1, also eines entrindeten und von großen Astansätzen befreiten Stammes von annähernd kegelstumpfartiger Form mit durch im Abstand b angeordnete, rotierende Spanerringe 2 dargestellt. Der Stamm 1 wird mit dem Zofpfende 1a voran durch einen üblichen Blockzug (nicht gezeigt) befördert, wobei auf zwei gegenüberliegenden Seiten des Stammes 1 faserparallele, pyramidenstumpfartige Flächen 3 erzeugt werden. Dazu muß der Abstand b der Spanerringe kontinuierlich vergrößert werden, beispielsweise um etwa 1 cm pro Meter Länge. Diese Abstandssteuerung kann von einem Rechner durchgeführt werden, dem vorher die Meßdaten für den Stamm 1 sowie die Vorschubgeschwindigkeit eingegeben worden sind. Das Ergebnis der Bearbeitung mittels der beiden Spanerringe zeigt Fig. 2.

Als nächster Bearbeitungsschritt wird gemäß Fig. 3 der Stamm 1 durch zwei Trennschnitte 4 in zwei Halbhölzer 5 und eine mittlere Sohle 6 aufgetrennt, beispielsweise mittels einer Kreissäge. Die Bohle 6 kann anderweitig verwendet werden. Wie in Fig. 3c gestrichelt angedeutet ist, kann statt der beiden Schnitte 4 auch ein mittiger Schnitt 4a durchgeführt werden, wobei dann echte Halbhölzer ohne zusätzliche Bohle entstehen.

Die beiden Halbhölzer 5 werden dann entsprechend der schematischen Darstellung in Fig. 5 an zwei Säumern 7 vorbeigeführt, wodurch zwei faserparallele, pyramidenstumpfartige Flächen 8 entsprechend der Darstellung in Fig. 4 entstehen.

Nach einer Trocknung zur Einstellung der jeweils erforderlichen Holzfeuchte erfolgt die Formatbearbeitung. Dazu wird zunächst entsprechend der Darstellung in Fig. 6 die beim Trennschnitt entlang der Schnittlinie 4 in Fig. 3 entstandene Trennfläche 9 auf einer üblichen Hobelmaschine 10 abgerichtet. Um ein möglichst verformungsfreies Abrichten zu gewährleisten wird der über Walzen 11 erzeugte Oberdruck möglichst klein gehalten.

Die abgerichtete Trennfläche 9 stellt für die weitere Bearbeitung eine Bezugsfläche dar. Zunächst erfolgt ausgehend von der Bezugsfläche eine Vermessung der Halbhölzer 5, und zwar bezüglich ihrer Länge und ihres Konturenverlaufs. Diese Meßwerte werden in einen Rechner eingegeben, der räumliche Profile der einzelnen Werkstücke aufbaut. Durch einen Vergleich dieser Profile mit vorgegebenen Profilen kann dann eine Klassifizierung innerhalb vorgegebener Toleranzgrenzen durchgeführt werden.

Zur Herstellung verleimungsfähiger Balkensegmente werden die Halbhölzer 5 dann einer in Fig. 7 schematisch dargestellten Bearbeitungsstation zugeführt. Zur Erzielung hoher Genauigkeiten werden die Halbhölzer 5 in der Bearbeitungsstation mit ihrer abgerichteten Trennfläche 9 auf einem Maschinentisch (nicht gezeigt) festgespannt. Die Bearbeitungsstation in bei Oberfräszentren bekannter Portalbauweise enthält einen Hobelkopf 12 zum Abrichten der Fläche 3 sowie zwei seitliche Hobelköpfe 13 zum Abrichten der Flächen 8. Die Hobelköpfe 12, 13 werden rechnergesteuert anhand der gespeicherten Meßwerte geführt und sind dazu in wenigstens zwei Achsen auf nicht im einzelnen dargestellte Weise bewegbar. Anstelle des Hobelkopfes 12 mit horizontaler Achse kann beispielsweise auch eine Hobelscheibe mit vertikaler Achse eingesetzt werden. Die abgerichteten Flächen 3 und 8 genügen dann den hohen Anforderungen, die an zu verleimende Oberflächen gestellt werden. Die abgerichteten Halbhölzer 5 können dann entweder auf noch zu beschreibende Weise direkt verarbeitet werden. Alternativ werden die Halbhölzer mittels einer von oben eingreifenden Kreissäge 14 mittig aufgetrennt. Es ergeben sich dann zwei Einzelelemente 5a.

Nach Werkzeugwechsel läßt sich die Arbeitsstation auch zur Vorbearbeitung der angelieferten Stämme in Form einer Naßbearbeitung verwenden.

Gemäß Fig. 8 und 9 können dann die Einzelelemente 5a bzw. die Halbhölzer 5 der Beleimung zugeführt werden. Für die gewählte Polyurethanverleimung erfolgt ein einseitiger Leimauftrag in Form von Raupen 15. Die Einzelelemente 5a sind vorher unter Rechnersteuerung entsprechend ihrer Klassifizierung ausgewählt und zusammengestellt sowie abwechselnd längs gewendet worden. Bei direkter Weiterverarbeitung der Halbhölzer 5 erfolgt der Leimauftrag entsprechend der schematischen Darstellung in Fig. 9.

Das Verleimen unter Preßdruck erfolgt dann entsprechend der schematischen Darstellung in Fig. 10 für die Einzelelemente 5a und in Fig. 11 für die Halbhölzer 5. Gemäß Fig. 10 wird eine Lage von mehreren Kreuzbalken mit jeweils vier Einzelelementen 5a gleichzeitig verleimt. Nur schematisch durch Pfeile 16 dargestellte Hydraulikzylinder üben einen Preßdruck sowohl von oben als auch von der Seite auf die Kreuzbalkenlage aus. Entsprechendes gilt für die Verleimung der Halbhölzer 5 gemäß Fig. 11. Dort muß die Lage von Halbhölzern 5 später noch durch mittige Schnitte in einzelne Kreuzbalken aufgetrennt werden. Die Kreuzbalken können dann anschließend einer Endbearbeitung mittels üblicher Hobelmaschinen zugeführt werden.

Claims (9)

1. Verfahren zur Herstellung von Kreuzholzbalken in Verbundbauweise, die aus einen zentralen Hohlraum umschließenden Einzelelementen zusammengesetzt sind, wobei die Einzelelemente jeweils zwei zueinander rechtwinklige, durch Vierteln eines konischen Rundholzes entstandene erste Flächen besitzen, die die Außenflächen des fertigen Balkens bilden, und jeweils zwei zweite Flächen, die gegen die ersten Flächen um 90° versetzt sind und durch pyramidenstumpfartiges Zurichten der ursprünglich konischen Rundholzaußenseite gebildet werden, und bei dem die Einzelelemente abwechselnd gewendet und mit ihren zweiten Flächen verleimt werden, so daß Balken mit parallelen Außenseiten erzeugt werden, gekennzeichnet durch die Verfahrensschritte:

• a) die Rundhölzer werden zwischen zwei sich gegenüberstehenden Spanerringen (2) hindurchgeführt, deren Abstand (b) entsprechend dem konischen Verlauf während des Durchlaufs kontinuierlich verändert wird, derart, daß durch eine faserparallele Bearbeitung zwei sich gegenüberliegende, pyramidenstumpfartige Flächen (3) gebildet werden,
• b) das Rundholz (1) wird durch einen mittigen (4a) oder zwei parallele, außermittige Trennschnitte (4), die im Querschnitt parallel zu den pyramidenstumpfartigen Flächen (3) verlaufen, in zwei Halbhölzer (5) und gegebenenfalls zusätzlich eine Bohle (6) aufgetrennt,
• c) die Halbhölzer (5) werden an beiden, an die Trennfläche (9) angrenzenden Seiten an Säumern (7) entlanggeführt, die um 90° gegen die Trennfläche (9) versetzte und entlang den Halbholzaußenkanten verlaufende Flächen (8) erzeugen, die ebenfalls pyramidenstumpfartig zulaufen,
• d) die Halbhölzer (5) werden auf ihrer Trennfläche (9) abgerichtet,
• e) die Halbhölzer (5) werden mit der abgerichteten Trennfläche (9) auf einem Maschinentisch festgespannt,
• f) eine an den Halbhölzern (5) entlanggeführte Bearbeitungsmaschine richtet mit abstandsgesteuerten Hobelköpfen (12, 13) oder äquivalenten Werkzeugen die drei pyramidenstumpfartigen Flächen (3, 8) auf der Oberseite und an den beiden Seiten ab, g₁) die Halbhölzer (5) werden mittig unter Erzeugung von je zwei Einzelelementen (5a) aufgetrennt (14) und mehrere, nebeneinanderliegende Balken mit jeweils vier abwechselnd gewendeten Einzelelementen (5a) werden mit ihren pyramidenstumpfartigen Flächen (3, 8) unter Pressen verleimt, g₂) zwei Lagen von abwechselnd gewendeten Halbhölzern (5) werden mit ihren pyramidenstumpfartigen Flächen (3, 8) unter Pressen verleimt und dann in Balken mit je vier Einzelelementen aufgetrennt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Halbhölzer (5) zwischen den Schritten c) und d) getrocknet werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Spannen gemäß Schritt e) durch Erzeugen eines Unterdrucks zwischen dem Maschinentisch und der abgerichteten Trennfläche (9) erfolgt.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die beim Schritt f) verwendete Arbeitsmaschine eine Maschine in Portalbauweise ist und daß die Hobelköpfe (12, 13) oder äquivalente Werkzeuge in wenigstens zwei zueinander senkrechten Achsen steuerbar sind.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verleimung beim Schritt g₁) oder g₂) mittels eines Polyurethanleims erfolgt, der einseitig in Raupen (15) auf eine der zu verleimenden Flächen mittels Düsen aufgetragen wird, deren Abstand von der Auftragsfläche konstant gehalten wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Schritt d) die Halbhölzer (5) bezüglich ihrer Länge und ihres Konturenverlaufs vermessen werden.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßdaten einem Rechner zugeführt werden, der aus den Meßdaten ein räumliches Profil jedes Halbholzes (5) ermittelt und durch Vergleich mit vorgegebenen Profilen eine Klassifizierung der Halbhölzer vornimmt.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die beim Schritt f) verwendete Bearbeitungsmaschine durch den Rechner unter Verwendung der Meßdaten gesteuert wird.

9. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusammenstellung der Einzelelemente (5a) bzw. der Halbhölzer (5) vor dem Verleimen gemäß Schritt g₁) bzw. g₂) anhand der vom Rechner vorgenommenen Klassifizierung der Halbhölzer (5) erfolgt.