EP0102446B1 - Vorrichtung zur Herstellung von auf Biegung beanspruchten Bauelementen aus Holz - Google Patents
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- EP0102446B1 EP0102446B1 EP83103271A EP83103271A EP0102446B1 EP 0102446 B1 EP0102446 B1 EP 0102446B1 EP 83103271 A EP83103271 A EP 83103271A EP 83103271 A EP83103271 A EP 83103271A EP 0102446 B1 EP0102446 B1 EP 0102446B1
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- E04C3/00—Structural elongated elements designed for load-supporting
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B27—WORKING OR PRESERVING WOOD OR SIMILAR MATERIAL; NAILING OR STAPLING MACHINES IN GENERAL
- B27M—WORKING OF WOOD NOT PROVIDED FOR IN SUBCLASSES B27B - B27L; MANUFACTURE OF SPECIFIC WOODEN ARTICLES
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- B27M3/0026—Manufacture or reconditioning of specific semi-finished or finished articles of composite or compound articles characterised by oblong elements connected laterally
- B27M3/0053—Manufacture or reconditioning of specific semi-finished or finished articles of composite or compound articles characterised by oblong elements connected laterally using glue
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- Y10T156/10—Methods of surface bonding and/or assembly therefor
- Y10T156/1052—Methods of surface bonding and/or assembly therefor with cutting, punching, tearing or severing
- Y10T156/1062—Prior to assembly
- Y10T156/1066—Cutting to shape joining edge surfaces only
Definitions
- the invention relates to a device for producing wooden components that are subjected to bending in the installed state and consist of at least two parts glued together, at least some of which have a linear force acting exclusively in their longitudinal direction across their entire cross-section, which generates compressive or tensile stresses is preloaded, consisting of a glue-tensioning bed receiving the parts of the component in parallel position with opposing pressing surfaces, at least one of which can be delivered against the one outer part of the component while applying the pressing force required for gluing.
- the object of the invention is to propose a device for producing such prestressed and glued wooden components.
- the invention is based on a known device (EP-A-0 048 812) with a glue fitted bed receiving the parts of the component in parallel with opposing pressing surfaces, at least one of which is against the outer part of the component Application of the pressing force required for gluing is deliverable.
- This known device is used for high-frequency gluing of multi-part profiled wood and is characterized according to the invention by at least one clamping device which acts on the free ends of the part to be preloaded and which produces the linear compressive or tensile force during the gluing.
- the parts of the component to be preloaded are placed - if appropriate together with the other parts or in front of them - in the clamping bed and connected at their free ends to the clamping device.
- the pressing surfaces are moved against the outer parts of the component until the pressing force required for the gluing is brought into effect.
- the tensioning device remains in effect.
- the glue has set, which can be accelerated using the high-frequency method, for example, the pressing surfaces are released and the tensioning device is uncoupled.
- the component then deforms in accordance with the impressed preloads.
- a preferred embodiment of the device is characterized by two prestressing devices for applying a tensile and a compressive prestress to different parts of the component lying in the glue-fitted bed. With this device, opposing bias voltages can be entered into the component, which lead to the greatest possible load-bearing capacity.
- an I-profile 1 is to be prestressed and glued.
- the bars forming this profile 1 consist of the web 2 on its longitudinal sides adjoining straps 3.
- the device which is known as a pure glue device from EP-A-0 048 812, initially has a conveyor device in the form of a carriage 8, which can be moved on rails 4, 5 by means of rollers 6, 7 and serves as a glue clamping bed.
- at least one roller 7 is designed as a guide roller, for example with a double flange, in order to guide the carriage 8 with as little play as possible.
- board rolls can of course also be provided.
- the carriage 8 has a bottom 9 and mutually opposite side walls 10, 11, between which the bars of the profile 1 are received.
- One of the side walls - the side wall 11 in the exemplary embodiment shown - has a pressing device, which is indicated schematically in the drawing by a pressing surface 13 and a directional arrow 14.
- the pressing device acts from the side on the left belt 3 of the profile 1, while the other side cheek - optionally with the interposition of a wooden board or the like. Serves as an abutment for the other belt 3.
- the device also has a stationary pressing device 15, which consists of a plurality of gallows-shaped carriers 16 arranged one behind the other at a distance, each of which has a vertical pressure cylinder schematically indicated by the direction arrow 17.
- the pressure cylinders act via one or more pressure pieces 18 on the upper side of the web 2 and the belts 3, so that these are under the same pressing force.
- the pressure piece 18 can also be designed as a template corresponding to the upper profile contour.
- the web 2 and the belts 3 are pressed against the base 12 by means of the pressure cylinders 17 and are both directed and aligned with one another.
- a tensioning device 27 (FIG. 2) is arranged, which on the tension bed, i.e. on the carriage 8, e.g. is attached to the side cheeks 10, 11 or on the bottom 9.
- the tensioning device 27 shown in FIG. 2 is used to enter a tension preload.
- it has a nail plate 28 or the like which engages the part to be prestressed - here one of the straps 3 of the profile 1.
- the nail plate 28 is articulated on an arm 29 of an angle lever 30, the other arm 31 of which is loaded by a preloading weight 32.
- the angle lever 30 is pivotally mounted on a bracket 33.
- a similar tensioning device 27 is arranged or the belt 3 is only held there.
- the other belt 3 of the profile is placed under a prestress.
- the clamping device 27 shown in FIG. 4 which differs from that according to FIG. 2 only in that the nail plate is replaced by a pressure plate 34, is used for this purpose.
- a similar clamping device or just a simple abutment can be arranged at the other end of the clamping bed.
- the parts 2, 3 of the profile are placed in the glue clamping bed after gluing in the manner shown in FIG. 1 and the clamping device 27 is connected to the belts 3 by means of the nail plates 28 or via the pressure plates 34 and the load 32 is brought into effect .
- the printing device 15 is activated so that the parts 2, 3 of the profile are aligned in the vertical direction and can no longer deflect.
- the pressing device 13, 14 is put into operation and the profile 1 is laterally clamped, the clamping force being approximately three times the compressive force.
- the printing cylinders 17 are then moved into their starting position, that is to say the carriage is released by the pressing device 16, so that it can be moved to a high-frequency device shown in FIG.
- the HF device 19 has two upper electrodes 20 as hot electrodes and two lower electrodes 21 as cold electrodes, between which the profile 1 is moved by means of the carriage 8.
- the electrodes are preferably under a spring force in the vertical and horizontal directions, so that, in conjunction with suitable spacers, a constant distance to the glue joint 24 (see FIG. 3) is ensured.
- the uniform pressure can be ensured in a simple manner in that the electrodes 20 are connected to a holder 26 via a joint 25 sit, which in turn is under the action of a vertically arranged spring.
- the position of the electrodes 20, 21 can thus also be adapted to different profile standards.
Description
- Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung von im Einbauzustand auf Biegung beanspruchten Bauelementen aus Holz, die aus wenigstens zwei miteinander verleimten Teilen bestehen, von denen zumindest ein Teil über seinen gesamten Querschnitt mit einer in seiner Längsrichtung wirkenden, ausschliesslich Druck- oder Zugspannungen erzeugenden linearen Kraft vorgespannt wird, bestehend aus einem die Teile des Bauelementes in Parallellage aufnehmenden Leim-Spannbett mit einander gegenüberliegenden Pressflächen, von denen wenigstens eine gegen das eine äussere Teil des Bauelementes unter Aufbringen der für das Verleimen erforderlichen Presskraft zustellbar ist.
- Es ist bekannt (DE-DIN 1052 - Holzbauwerke - Ausgabe Oktober 1969, Tabelle 9), die Belastbarkeit von Holzprofilen durch Verformen derselben zu erhöhen. So kann beispielsweise ein Massivprofil, das als Biegeträger Verwendung finden soll, durch Vorbiegen in dem Belastungszustand entgegengesetzter Richtung unter eine gewisse Vorspannung gesetzt werden, die im Belastungszustand erst abgebaut werden muss, bevor die äussere Last zu einer Biegung in umgekehrter Richtung führt.
- Dieses Prinzip ist auch schon im Leimbau, der in der Bautechnik zunehmend an Bedeutung gewinnt, angewendet worden (a.a.O. Abschnitt 10.8). SO sind beispielsweise Brettschichtbinder bekannt, bei denen die einzelnen Lamellen in der Belastung entgegengestzten Richtung vorgebogen und dann verleimt werden. Bei diesem Verfahren wird allerdings das Tragverhalten des gesamten Querschnitts kaum verändert, da die Summe der aufgebrachten Vorspannungen in den einzelnen Lamellen über dem Querschnitt gleich ist. Ein solchermassen hergestellter Träger hat lediglich eine Vorkrümmung (Überhöhung), die eine übermässige Durchbiegung verhindert.
- Bei einem weiterhin aus dem Leimbau bekannten Verfahren (DE-Zeitschrift «bauen mit Holz» Heft 11, 1980, S. 670 bis 672, insbesondere S. 671, rechte Spalte) wird der Querschnitt des Trägers in beispielsweise drei Einzelteile aufgegliedert und es wird der mittlere Teil in der Belastung entgegengesetzten Richtung vorgebogen und anschliessend mit den beiden äusseren Teilen verleimt. Hierbei wird zwar ein inneres Moment, das dem später aus der äusseren Last entstehenden Moment entgegengesetzt ist, erzeugt, jedoch entstehen hier aufgrund des Herstellungsverfahrens Querkräfte, die im Verbundquerschnitt als Rückstellkräfte wirksam werden. Diese Rückstellkräfte sind der späteren Belastung gleichgerichtet und erhöhen daher die Schubspannungen im endgültigen Querschnitt. Die resultierende Spannung im Einbauzustand wird zwar in den äusseren Fasern gegenüber einem nicht vorgebogenen Querschnitt abgebaut, erreicht jedoch in den Grenzflächen, also den Leimflächen ein weiteres Spannungsmaximum.
- Es ist weiterhin bekannt (US-A-2 039 398), mehrschichtige Holzträger, die aus einem Ober-, einem Mittel- und einem Untergurt bestehen, dadurch vorzuspannen, dass der Ober- und der Untergurt mit einander entgegengerichteten linearen Kräften belastet und während der Belastung miteinander verbunden werden. Damit werden dem Bauelement ausschliesslich Kräfte aufgeprägt, wie dies ähnlich bei Spannbeton mit Hilfe eingelegter Spannstähle geschieht. Im Gegensatz zum Spannbeton wird hier jedoch das Bauteil selbst in seinem ganzen Querschnitt unter Vorspannung gesetzt. Das hierbei erzielbare Moment ist besonders gross. Zugleich ist die Summe der aus der Vorspannung resultierenden inneren Spannungen gleich Null, so dass alle Spannungsreserven ausschliesslich der Tragfähigkeit des Profils zugute kommen. Durch die Vorspannung, d.h. durch das aufgeprägte Moment, stellt sich nach dem Verleimen eine Verformung ein, die der späterzu erwartenden Belastung des Bauelementes entgegengesetzt ist. Da zur Vorspannung ausschliesslich Längskräfte herangezogen werden, ist der Querschnitt nach dem Verleimen frei von Querkräften.
- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Herstellung solcher vorgespannter und verleimter Bauelemente aus Holz vorzuschlagen.
- Zur Lösung dieser Aufgabe geht die Erfindung von einer bekannten Vorrichtung aus (EP-A-0 048 812) mit einem die Teile des Bauelementes in Parallellage aufnehmenden Leim-Spannbett mit einander gegenüberliegenden Pressflächen, von denen wenigstens eine gegen das eine äussere Teil des Bauelementes unter Aufbringen der für das Verleimen erforderlichen Presskraft zustellbar ist. Diese bekannte Vorrichtung dient der Höchfrequenzverleimung von mehrteiligem Profilholz und zeichnet sich erfindungsgemäss aus durch wenigstens eine an den freien Enden des vorzuspannenden Teiles angreifende, die lineare Druck- oder Zugkraft während des Verleimens erzeugende Spanneinrichtung.
- Die vorzuspannenden Teile des Bauelementes werden - gegebenenfalls zusammen mit den weiteren Teilen oder aber vor diesen - in das Spannbett eingelegt und an ihren freien Enden an die Spanneinrichtung angeschlossen. Nach dem Leimauftrag, der ausserhalb des Spannbettes oder in diesem erfolgen kann, werden die Pressflächen gegen die äusseren Teile des Bauelementes zugestellt, bis die für die Verleimung erforderliche Presskraft zur Wirkung gebracht ist. Dabei bleibt die Spanneinrichtung in Wirkung. Nach dem Abbinden des Leims, was beispielsweise im Hochfrequenz-Verfahren beschleunigt werden kann, werden die Pressflächen gelöst und die Spanneinrichtung abgekoppelt. Das Bauelement verformt sich dann entsprechend der aufgeprägten Vorspannungen.
- Eine bevorzugte Ausführungsform der Vorrichtung zeichnet sich aus durch zwei Vorspanneinrichtungen zum Aufbringen je einer Zug- und einer Druck-Vorspannung an verschiedenen Teilen des im Leim-Spannbett liegenden Bauelementes. Mit dieser Vorrichtung lassen sich also einander entgegengesetzte Vorspannungen in das Bauelement eintragen, die zu einer grösstmöglichen Tragfähigkeit führen.
- Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung einer in der Zeichnung dargestellten bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung. In der Zeichnung zeigen:
- Figur 1 einen Querschnitt durch die Vorrichtung;
- Figur 2 eine Seitenansicht hierzu im Bereich eines Endes der Vorrichtung mit einer Spanneinrichtung;
- Figur 3 einen Querschnitt im Bereich einer Hochfrequenz-Einrichtung;
- Figur 4 eine der Figur 2 ähnliche Ansicht einer anderen Ausführungsform der Spanneinrichtung.
- Bei dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel soll ein I-Profil 1 vorgespannt und verleimt werden. Die dieses Profil 1 bildenden Stäbe bestehen aus dem Steg 2 an dessen Längsseiten anschliessenden Gurten 3.
- Die Vorrichtung, die als reine Leimvorrichtung aus der EP-A-0 048 812 bekannt ist, weist zunächst eine Fördereinrichtung in Form eines Wagens 8 auf, der mittels Rollen 6, 7 auf Schienen 4, 5 verfahrbar ist und als Leim-Spannbett dient. Hierbei ist wenigstens eine Rolle 7 als Führungsrolle, beispielsweise mit doppeltem Spurkranz ausgebildet, um den Wagen 8 möglichst spielfrei zu führen. Statt dessen können natürlich auch Bordrollen vorgesehen sein. Der Wagen 8 besitzt einen Boden 9 und einander gegenüberliegende Seitenwangen 10, 11, zwischen denen die Stäbe des Profils 1 aufgenommen werden. Auf dem Boden 9 des Wagens 8 befindet sich eine Unterlage 12 in Form einer der unteren Profilkontur angepassten Schablone. Eine der Seitenwangen - beim gezeigten Ausführungsbeispiel die Seitenwange 11 - weist eine Presseinrichtung auf, die in der Zeichnung durch eine Pressfläche 13 und einen Richtungspfeil 14 schematisch angedeutet ist. Die Presseinrichtung wirkt von der Seite her auf den linken Gurt 3 des Profils 1, während die andere Seitenwange - gegebenenfalls unter Zwischenlage eines Holzbrettes oder dgl. als Widerlager für den anderen Gurt 3 dient.
- Die Vorrichtung weist ferner eine ortsfeste Drückeinrichtung 15 auf, die aus mehreren mit Abstand hintereinander angeordneten, galgenförmigen Trägern 16 besteht, an deren Balken je ein mit dem Richtungspfeil 17 schematisch angedeuteter vertikaler Druckzylinder angeordnet ist. Die Druckzylinder wirken über ein oder mehr Druckstücke 18 auf die Oberseite des Stegs 2 und der Gurte 3, so dass diese unter gleicher Andrückkraft stehen. Auch das Druckstück 18 kann als Schablone entsprechend der oberen Profilkontur ausgebildet sein. Innerhalb der Drückeinrichtung 15 werden der Steg 2 und die Gurte 3 mittels der Druckzylinder 17 gegen die Unterlage 12 gepresst und dabei sowohl gerichtet als auch gegeneinander ausgerichtet.
- Am Ende des Wagens 8, vorzugsweise an beiden Enden, ist eine Spanneinrichtung 27 (Figur 2) angeordnet, die an dem Spannbett, also an dem Wagen 8, z.B. an den Seitenwangen 10, 11 oder auch am Boden 9 befestigt ist. Die in Figur 2 dargestellte Spanneinrichtung 27 dient zum Eintragen einer Zug-Vorspannung. Sie weist zu diesem Zweck ein Nagelblech 28 oder dgl. auf, das an dem vorzuspannenden Teil - hier einer der Gurte 3 des Profils 1 - angreift. Das Nagelblech 28 sitzt gelenkig an einem Arm 29 eines Winkelhebels 30, dessen anderer Arm 31 von einem die Vorspannung aufbringenden Gewicht 32 belastet ist. Der Winkelhebel 30 ist an einem Bock 33 schwenkbar gelagert. Am anderen Ende des Wagens 8 ist entweder eine gleichartige Zug-Spanneinrichtung 27 angeordnet oder aber wird der Gurt 3 dort lediglich gehalten.
- Beim gezeigten Ausführungsbeispiel wird der andere Gurt 3 des Profils unter eine Druck-Vorspannung gesetzt. Zu diesem Zweck dient die in Figur 4 gezeigte Spanneinrichtung 27, die sich von der gemäss Figur 2 nur dadurch unterscheidet, dass das Nagelblech durch eine Druckplatte 34 ersetzt ist. Am anderen Ende des Spannbettes kann eine gleichartige Spanneinrichtung oder auch nur ein einfaches Widerlager angeordnet sein.
- In beiden Darstellungen gemäss Figur 2 und 4 sind das Leim-Spannbett 8 und die Spanneinrichtung 27 nur schematisch mit den Teilen 35 und 36 angedeutet. Sein Aufbau entspricht jedoch dem der Figur 1. Statt der Spanneinrichtung 27 gemäss zeichnerischer Wiedergabe, können auch Hydraulikzylinder vorgesehen sein, die entweder drükkend oder ziehend an den Gurten 3 des Profils 1 angreifen.
- Die Teile 2, 3 des Profils werden nach dem Beleimen in der in Figur 1 gezeigten Weise in das Leim-Spannbett eingelegt und die Spanneinrichtung 27 mittels der Nagelbleche 28 bzw. über die Druckplatten 34 an die Gurte 3 angeschlossen und die Last 32 zur Wirkung gebracht. Zugleich oder nachher wird die Druckeinrichtung 15 in Tätigkeit gesetzt, so dass die Teile 2, 3 des Profils in vertikaler Richtung ausgerichtet werden und nicht mehr ausweichen können. Danach wird die Presseinrichtung 13, 14 in Betrieb gesetzt und das Profil 1 seitlich verspannt, wobei die Spannkraft etwa das Dreifache der Druckkraft beträgt. Danach werden die Druckzylinder 17 in ihre Ausgangslage gefahren, der Wagen also von der Drückeinrichtung 16 freigegeben, so dass er zu einer in Figur 3 wiedergegebenen Hochfrequenz-Einrichtung verfahren werden kann.
- Die HF-Einrichtung 19 weist zwei obere Elektroden 20 als Heisselektroden und zwei untere Elektroden 21 als Kaltelektroden auf, zwischen denen das Profil 1 mittels des Wagens 8 hindurchbewegt wird. Vorzugsweise stehen die Elektroden in vertikaler und horizontaler Richtung unter einer Federkraft, so dass in Verbindung mit geeigneten Distanzhaltern ein stets gleichbleibender Abstand zur Leimfuge 24 (s. Figur 3) gewährleistet ist. Der gleichmässige Andruck kann in einfacher Weise dadurch gewährleistet werden, dass die Elektroden 20 über ein Gelenk 25 an einem Halter 26 sitzen, der seinerseits unter Wirkung einer senkrecht angeordneten Feder steht. Damit kann zugleich die Lage der Elektroden 20, 21 an unterschiedliche Profilnormen angepasst werden.
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