EP0988946A2 - Verfahren und Vorrichtung zum Zerspanen von Holz - Google Patents

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EP0988946A2
EP0988946A2 EP99118511A EP99118511A EP0988946A2 EP 0988946 A2 EP0988946 A2 EP 0988946A2 EP 99118511 A EP99118511 A EP 99118511A EP 99118511 A EP99118511 A EP 99118511A EP 0988946 A2 EP0988946 A2 EP 0988946A2
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EP
European Patent Office
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knife ring
logs
axis
ring
curvature
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EP99118511A
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EP0988946A3 (de
EP0988946B1 (de
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Joachim Freitag
Andreas Freitag
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B27—WORKING OR PRESERVING WOOD OR SIMILAR MATERIAL; NAILING OR STAPLING MACHINES IN GENERAL
    • B27L—REMOVING BARK OR VESTIGES OF BRANCHES; SPLITTING WOOD; MANUFACTURE OF VENEER, WOODEN STICKS, WOOD SHAVINGS, WOOD FIBRES OR WOOD POWDER
    • B27L11/00—Manufacture of wood shavings, chips, powder, or the like; Tools therefor
    • B27L11/02—Manufacture of wood shavings, chips, powder, or the like; Tools therefor of wood shavings or the like
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B27—WORKING OR PRESERVING WOOD OR SIMILAR MATERIAL; NAILING OR STAPLING MACHINES IN GENERAL
    • B27L—REMOVING BARK OR VESTIGES OF BRANCHES; SPLITTING WOOD; MANUFACTURE OF VENEER, WOODEN STICKS, WOOD SHAVINGS, WOOD FIBRES OR WOOD POWDER
    • B27L11/00—Manufacture of wood shavings, chips, powder, or the like; Tools therefor
    • B27L11/002—Transporting devices for wood or chips

Definitions

  • the invention relates to a method for cutting logs large-scale wood chips, in which a rotating, with parallel to its axis of rotation aligned cutting knives provided knife ring on the one hand and a number also aligned parallel to the axis of rotation of the knife ring On the other hand, logs move towards each other and the logs are cut become.
  • the invention also relates to an apparatus for executing this procedure.
  • OSB Oriented Strand Board
  • Strands are to be understood in this context as large wood chips with preferred geometry ', for example 100 mm x14 mm x 0.5 mm, which are glued together cross-laminated on top of each other to form OSB.
  • the boards produced in this way are distinguished from conventional chipboards by their significantly higher strength. Due to the orientation of the wood chips, they also have a significantly lower proportion of adhesive or a more favorable ratio of the wood and adhesive components, which leads to a saving in adhesives.
  • This knife ring essentially has the geometry of a Hollow cylinder on, radially symmetrically distributed parallel over its inner circumference cutting knives aligned with the axis of rotation are arranged.
  • the cutting edge describes a path that is spiral runs and corresponds to a helix with a slope that of the Feed direction and depends on the feed speed.
  • the invention is based on the object of a method for Machining logs of the type described above in such a way that with each revolution of the knife wheel, a larger number of chips that the above-described quality requirements are sufficient, can be produced.
  • this is achieved in that the directed towards the logs Movement of the knife ring and / or the movement directed at the knife ring the logs at least during the machining process on one curved path takes place.
  • a particularly preferred embodiment of the invention results for a method variant, where the knife ring is moved on a circular path while the logs are kept in relative rest to the knife ring.
  • the logs between the side walls are held, like the movement of the knife ring a circular arc curvature have, the path of movement of the knife ring and the Curvatures of the side walls have the same center.
  • the invention also achieves the object of a device for machining Logs with a rotating knife ring on its inner circumference is equipped with cutting blades aligned parallel to its axis of rotation, with an insertion and holding system for logs through which the logs held at one end and with the opposite free end in the Knife ring are insertable and with a feed device for generating a movement of the rotating towards the free ends of the logs
  • a feed device for generating a movement of the rotating towards the free ends of the logs
  • the feed device on one Circular path has pivotable part on which the rotating knife ring is arranged , the pivot axis assigned to the part and the axis of rotation of the knife ring are aligned parallel to each other.
  • the drive motor for the knife ring and the transmission members can arranged for the rotary movement of the drive motor to the knife ring his.
  • the Drive motor also used as a counterweight to the mass of the knife ring and Can be mounted on the opposite side of the swivel axis
  • a hydraulic drive can be provided for the pivoting movement, for example a hydraulic cylinder that is connected to the swivel lever that when extending the piston rod, the knife ring against the one to be machined Bundle of wood is advanced.
  • the radii of curvature can be measured so that the distances between the circular path of the axis of rotation of the knife ring and the inner and the outer side wall is not the same size, but for example the distance between Axis of rotation and outer side wall, i.e. the side wall with the larger one Radius of curvature is greater than the distance between the axis of rotation and the inner side wall, i.e. to the side wall with the smaller radius of curvature.
  • the invention can be designed in such a way that the knife ring not on a rocker or a swivel lever, but on a guide carriage is mounted, which is on a curved path, preferably also a circular path, is slidably arranged.
  • the drive motor for the knife ring can also be used here also be mounted on the guide carriage and it is also here advantageous to use a hydraulic cylinder to generate the feed movement, on the one hand fixed to the frame and on the other hand with the guide carriage is connected and the guide carriage when extending the piston rod moved and thus triggers the feed movement.
  • Knife ring with a gear member of a four-link coupling gear for example a push crank chain, connected and movable on a circular path is.
  • a gear member of a four-link coupling gear for example a push crank chain
  • a very advantageous embodiment of the invention can be achieved if the Radius of curvature of the feed movement in a range between 1800mm and 2500mm.
  • a device for machining logs 1 is shown in the a knife ring 2 is rotatably mounted about an axis of rotation 3.
  • the axis of rotation 3 runs perpendicular to the plane of the drawing, the logs 1 are aligned with their longitudinal direction parallel to the axis of rotation 3.
  • the knife ring 1 has the geometric shape of a hollow cylinder, which on its inner circumference 4 is equipped with cutting knives 5.
  • the cutting knives 5 are distributed radially symmetrically on the inner circumference 4 of the knife ring 2, i.e. she have the same arc distance from each other. 4 are exemplary twenty cutting blades 5 are provided.
  • the device comprises an insertion and holding system for the logs 1, wherein essentially a first to implement the holding function Side wall 6, a second side wall 7, a base 8 and a counter wall 9 are provided.
  • Side wall 6, a second side wall 7, a base 8 and a counter wall 9 are provided on the base 8, the logs 1 are stored, and so that they in their longitudinal direction or in the direction of the axis of rotation 3 the base 8 are slidable.
  • the deposited on the base 8 and by the two side walls 6 and 7 wooden trunks 1 held sideways are piled up into a bundle. Laying down the logs 1 the base 8 for the purpose of loading the device takes place outside the knife ring 2.
  • the slide-in system After loading the device or after placing the logs on the base 8 between the side walls 6 and 7 is made by the slide-in system, which is not shown in the drawing, the advancement of the Logs 1 (perpendicular to the drawing plane) in the interior of the knife ring 2, i.e. into the machining chamber 10.
  • the logs are 1 um a length dimension inserted into the knife ring 2, that of the length of the cutting knife 5 corresponds in the axial direction.
  • the machining process is now initiated by the knife ring 2 in Rotation offset about the axis of rotation 3 and then on the in the machining chamber 10 logs 1 in relative rest to the knife ring 2 is moved to.
  • the cutting process starts when the rotating Cutting knife 5 with the logs 1 closest to the circumference 4 come to the intervention.
  • the feed forces that occur are from the side walls 6 and 7, but especially taken from the counter wall 9.
  • the feed movement of the knife ring 2 on a Curve takes place.
  • the path movement, the axis of rotation 3 of the knife ring 2 describes, is identified by way of example as a circular path 11.
  • Fig. 4 runs the circular path 11 in the plane of the drawing, i.e. the axis of rotation is 3 aligned perpendicular to the circular area enclosed by the circular path 11 becomes.
  • the movement of the axis of rotation 3 on the circular path 11 is according to the invention achieved by a rocker 12 which is supported and tiltable about a pivot axis 13 on which the knife ring 2 is rotatably mounted. Also arranged on the rocker 12 is the drive motor 14 which is used to generate the rotary movement of the Knife ring 2 is used and for this purpose via a belt drive 15 with the Knife ring 2 is connected.
  • the pivoting movement of the knife ring takes place 2 counterclockwise, i.e. the weight of the logs 1 counteracts the feed forces.
  • the pivoting movement of the knife ring 2 clockwise in the same direction, with the knife ring 2 moved towards the logs 1 in the direction of gravity and the logs 1 against the gravity and through the knife ring acting feed forces are to be maintained.
  • a hydraulic cylinder 16 is provided.
  • the hydraulic system with which the hydraulic cylinder 16 is connected, the drive motor 14 for the knife ring 2 as well as the drive mechanism for the slide-in and holding system are connected to a control direction that is not shown in the drawing is and which should not be described in more detail, since it is from the State of the art is already known.
  • This control device is dependent from a sequence program in which the above-described movement sequences the triggering and coordination of the individual movements are stored, as inserting the log 1 into the machining chamber 10 by control the insertion system, switching on the rotation of the knife ring 2 by activation of the drive motor 14, initiation of the feed movement of the knife ring 2 by acting on the hydraulic cylinder 16, reversing the feed movement by counteracting the hydraulic cylinder 16, repeated insertion of the logs 1 into the machining chamber 10, etc.
  • the first Side wall 6 and the second side wall 7 are curved in a circular arc, the centers of curvature of both sidewalls, as well as the Center of curvature of the circular path 11, lie in the pivot axis 13.
  • the radius of curvature of the side wall 6 is smaller, the radius of curvature of the Side wall 7 is larger than the radius of curvature of the circular path 11, so that the circular path 11 runs between the two side walls 6 and 7.
  • first Side wall 6, the second side wall 7, the base 8 as well as the counter wall 9 concern. So it is conceivable to extend this towards to design the knife ring 2 differently, for example the side walls 6 and 7 as well as the sections of the logs to be machined 1 in the machining space 10 protrude and the feed movement of the knife ring 2 following can be arranged pivotable about the pivot axis 13, while the counter wall 9 remains fixed to the frame.
  • This configuration has the advantage that the logs 1 within the knife ring 2 or in the machining chamber 10 one during the entire cutting process have a well-maintained grip, but requires relative movement between the side walls 6 and 7 and the counter wall 9 the relative movement between the side walls 6 and 7 and the logs 1 overcoming the investment forces, with which the logs 1 rest on the side walls 6 and 7 and thus higher feed forces.
  • the base 8 in the machining space protruding and following the feed movement of the knife ring 2 is arranged movably.
  • the change in the chip diagram shown in FIG. 5 can be achieved.
  • the chip quantities obtained from the individual chip sectors are no longer distributed symmetrically to the axis of rotation 3, as was the case in the prior art (see FIG. 3), but that one is here on the axis of rotation 3 related asymmetry is to be recorded, which means that, for example, a larger amount of chips from the neighboring chip sectors S 1 , S 2 and S 3 are available.
  • a higher availability of chips of uniform quality is thus advantageously achieved.
  • the width between the side walls 6, 7 and the area between the side walls 6, 7 that receives the logs can be aligned within the machining chamber 10 to the sectors that provide chips of sufficient quality and quantity.
  • the straight line between the swivel axis 13 and axis of rotation 3 before the start of the machining process i.e. while the supply of the logs 1 in the machining chamber, approximately horizontally be aligned and the feed or pivoting movement of the knife ring 2 about the pivot axis 13 should be in the R direction.
  • the diameter of the inner circumference 4 equipped with the cutting knives 5 the knife ring 2 can advantageously as the distance between the pivot axis 13th and axis of rotation 3 with 2,200 mm.
  • the radius of curvature of the first side wall 6 should be 1,550 mm during the radius of curvature the second side wall 7 should be 3,050 mm. That is the distance between the circular path 11, on which the axis of rotation 3 moves, and the side wall 6 by an amount of 200 mm smaller than the distance between the circular path 11 and the side wall 7. Due to this asymmetry in the positioning of the both side walls in relation to the path of movement of the axis of rotation 3 results a further improvement in the availability of chips of uniform quality.

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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Zerspanen von Holzstämmen (1) zu großflächigen Holzspänen, bei dem ein rotierender, mit parallel zu seiner Rotationsachse (3) ausgerichteten Schneidmessern (5) versehener Messerring (2) einerseits und eine Anzahl ebenfalls parallel zur Rotationsachse (3) des Messerringes (2) ausgerichteter Holzstämme (1) andererseits aufeinander zu bewegt und dabei die Holzstämme (1) zerspant werden. Die Erfindung bezieht sich außerdem auf eine Vorrichtung zum Ausführen dieses Verfahrens. Bei einer Vorrichtung der vorgenannten Art ist vorgesehen, daß die auf die Holzstämme (1) gerichtete Bewegung des Messerringes (2) und/oder die auf den Messerring (2) gerichtete Bewegung der Holzstämme (1) zumindest während des Zerspanungsvorganges auf einer gekrümmten Bahn erfolgt. Damit wird erreicht, daß einzelne Spansektoren <IMAGE>gestaucht", andere hingegen gedehnt" werden, woraus sich ein größerer Anteil von Spänen mit innerhalb der vorgegebenen Toleranz liegender Qualität ergibt. <IMAGE>

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Zerspanen von Holzstämmen zu großflächigen Holzspänen, bei dem ein rotierender, mit parallel zu seiner Rotationsachse ausgerichteten Schneidmessern versehener Messerring einerseits und eine Anzahl ebenfalls parallel zur Rotationsachse des Messerringes ausgerichteter Holzstämme andererseits aufeinander zu bewegt und dabei die Holzstämme zerspant werden. Die Erfindung bezieht sich außerdem auf eine Vorrichtung zum Ausführen dieses Verfahrens.
Verfahren und Vorrichtungen zum Zerspanen von Holz sind im Stand der Technik seit längerer Zeit bekannt. Mit der Entwicklung von Holzwerkstoffen, wie beispielsweise Spanplatten, Faserplatten, Spanholzbalken, Spanholzformteilen usw. haben derartige Technologien an Bedeutung gewonnen und sind stetig vervollkommnet worden.
Einer der jüngst entwickelten Holzwerkstoffe ist das
Figure 00010001
Oriented Strand Board" (OSB), eine Weiterentwicklung der herkömmlichen Spanplatte. Unter dem Begriff Strands" sind in diesem Zusammenhang großflächige Holzspäne mit bevorzugter Geometrie' beispielhaft 100 mm x14 mm x 0,5 mm, zu verstehen, die flächig kreuzweise übereinandergeschichtet zu OSB verleimt werden. Die so entstehenden Platten zeichnen sich gegenüber herkömmlichen Spanplatten durch wesentlich höhere Festigkeit aus. Sie weisen außerdem aufgrund der Lageorientierung der Holzspäne einen bedeutend geringeren Anteil Klebstoff bzw. ein günstigeres Verhältnis der Bestandteile Holz und Klebstoff auf, was zu einer Einsparung von Klebstoffen führt.
Allerdings sind mit der Entwicklung der OSB auch die Anforderungen an die Qualität der Holzspäne gestiegen, denn die genannten Vorteile sind nur bei Einhaltung der Spangeometrie, vor allem der Spandicke, erreichbar.
An die entsprechenden Verfahren und Einrichtungen zur Holzzerspanung wird also vordergründig die Forderung gestellt, Späne mit definierter Qualität zu liefern. Diese Bemühung um Spanqualität hat in jüngster Zeit zur Entwicklung von Zerspanungsmaschinen für Stamm- und Restholz, beispielsweise für nicht abgelängtes Rundholz, geführt, bei denen die Zerspanung mit einem rotierenden Messerring vorgenommen wird. Dieser Messerring weist im wesentlichen die Geometrie eines Hohlzylinders auf, über dessen inneren Umfang radialsymmetrisch verteilt parallel zur Rotationsachse ausgerichtete Schneidmesser angeordnet sind.
In den Messerring hinein wird zyklisch abschnittweise ein Bündel von parallel zur Rotationsachse ausgerichteten Holzstämmen geschoben, und zwar jeweils um ein Längenmaß, das der Abmessung der Messer in axialer Richtung entspricht; dabei befinden sich die Messer zunächst noch nicht in Eingriff mit den Holzstämmen. Nach dem Einschieben der Holzstämme werden diese durch ein Haltesystem geklemmt und dann der rotierende Messerring in radialer Richtung auf den in seinen Innenraum, die sogenannte Zerspanungskammer, hineinragenden Abschnitt der Holzstämme zu bewegt, infolgedessen die Messer mit den Stämmen in Kontakt kommen und die Zerspanung erfolgt, bei der sich durch den Schäleffekt, die die parallel zur Längsrichtung der Holzstämme ausgerichteten rotierenden Messer bewirken, die geforderte Spanqualität ergibt.
Selbstverständlich spielen beim Spanentstehungsprozess im Hinblick auf die Spanqualität Vorschubgeschwindigkeit, Messervorstand, Teilung des Messerringes bzw. Messeranzahl am Umfang, Schnittgeschwindigkeit, Radius des Flugkreises der Schneiden usw. eine wesentliche Rolle. Hierzu sind bereits weitreichende Untersuchungen erfolgt, die Ergebnisse sind bekannt und werden bereits genutzt. Allerdings ist ein weiteres wesentliches Kriterium bei der Herstellung von Strands noch nicht hinreichend gelöst, nämlich die Menge der bei einem Messerringumlauf erzielbaren Späne gleicher Qualität, insbesondere gleicher Spandicke.
Betrachtet man die Bewegungskurven der Schneidmesser, so ergibt sich, daß jede Schneide während des Zerspanungsvorganges eine Bahn beschreibt, die spiralförmig verläuft und einer Schraubenlinie mit einer Steigung entspricht, die von der Vorschubrichtung und von der Vorschubgeschwindigkeit abhängig ist.
In Bezug auf die Vorschubbewegung sind prinzipiell die Horizontalzerspanung und die Vertikalzerspanung bekannt, wobei die Bezeichnungen horizontal und vertikal auf die Vorschubrichtung des Messerringes hinweisen. In der Patentschrift DE 35 05 077 C2 beispielsweise ist eine Maschine zur Horizontalzerspanung dargestellt, bei der das Holzbündel auf einer horizontal angeordneten Gleitwand abgelegt, über diese Gleitwand gleitend mit Hilfe eines Zuführschiebers in den Innenraum des Messerringes eingeschoben und in dieser Position mit Klemmelementen gehalten wird. Sodann erfolgt die Vorschubbewegung des rotierenden Messerringes in horizontaler Richtung beispielsweise von links nach rechts, wobei die Zerspanung des Holzbündels erfolgt. Die Tiefe der Zerspanungskammer ist dabei durch die axiale Länge der einzelnen Messer vorgegeben.
Bei den vertikal zerspanenden Maschinen besteht der prinzipielle Unterschied im Vergleich zum Horizontalzerspaner im wesentlichen in der vertikaler gerichteten Vorschubbewegung des Messerringes. Hier wird ebenfalls zunächst mit Hilfe einer Zuführeinrichtung ein Bündel von Holzstämmen in das Innere des Messeringes vorgeschoben, ebenfalls wieder um einen Weg, der der achsialen Länge der Messer entspricht. Danach wird der rotierende Messerring in eine vertikale Vorschubbewegung versetzt, wobei die Zerspanung erfolgt. So ist aus der Patentschrift DE 43 35 348 C1 ein Langholzzerspaner bekannt, bei dem die Vorschubbewegung vertikal, und zwar aufwärts gegen das Holzbündel gerichtet ist. Analog hierzu ist die Ausführung von Zerspanungseinrichtungen mit vertikaler Abwärtsbewegung des Messeringes denkbar.
Charakteristisch für beide beschriebenen Anordnungen ist die geradlinige Vorschubbewegung. Der dabei ablaufende Zerspanungsvorgang soll im folgenden kurz erläutert werden. Dazu zeigt Fig.1 die prinzipielle Darstellung eines Messeringes mit mG = 36 Messern. Von diesen Messern können theoretisch lediglich die mE = 18 Messer im Eingriff sein, die auf dem Halbkreis in Vorschubrichtung angeordnet sind. Wird nun eine vertikal aufwärtsgerichtete Vorschubbewegung, wie in Fig.1 dargestellt, angenommen, so ergeben sich für die einzelnen Schneiden in Abhängigkeit von ihrer augenblicklichen Position am Umfang des Messerringes unterschiedliche Vorschubwege, die unterschiedliche Spandicken zufolge haben.
In Fig.1 sind für unterschiedliche Phasenwinkel α bei der Rotation des Messerringes jeweils eine Schneide A und die der Schneide A nacheilende Schneide B dargestellt. Es ist ersichtlich, daß sich die größte Spandicke bei d3, die geringste Spandicke bei d1 ergibt. Die entstehenden Spandicken sind also von der jeweiligen Position eines Schneidmessers am Umfang des Messerringes abhängig, bei welcher der Eingriff erfolgt.
Um einen Bewertungsmaßstab für die Qualität der gelieferten Späne in Bezug auf die Positionen der Schneidmesser zu finden, teilt man den Umfang des Messerringes in Sektoren ein, von denen Spänen geliefert werden, deren Dicken innerhalb einer zulässigen Toleranzgrenze liegen.
In Fig.2 ist der Messerring für einen Vertikalzerspaner mit Aufwärtszerspanung in einzelne Phasensektoren unterteilt, wobei sich die Sektoren in Vorschubrichtung erstrecken und sich die Unterteilung an der Messeranzahl orientiert. Da von der Gesamtanzahl von mG = 36 Messern theoretisch nur mE = 18 Messer im Eingriff sein können und diese 18 Messer symmetrisch zur Rotationsachse verteilt sind, ergibt sich eine Anzahl von neun Sektoren S1 bis S9. Es wird davon ausgegangen, das innerhalb eines jeden Sektors Späne mit einer Dicke anfallen, die innerhalb eines zulässigen Toleranzbereiches liegen.
Daraus ergibt sich schlußfolgernd, daß man Späne hinreichend einheitlicher Dicke erst dann erhält, wenn das Holzbündel beim Zerspanungsprozess lediglich in einem der Sektoren, unter Umständen in zwei oder drei benachbarten Sektoren, beispielsweise der Sektoren S1 und S2,vorgehalten wird. Zugleich aber ist klar, daß die Wirtschaftlichkeit einer Zerspanungseinrichtung insbesondere im Zusammenhang mit der Herstellung von OSB ganz wesentlich davon abhängig ist, wieviele Späne einheitlicher Dicke bei einer Umdrehung des Messerringes produziert werden. Im Diagramm nach Fig.3 sind die über jedem Sektor S1 bis S9 dargestellten Flächen ein Maß für die in diesem Sektor anfallenden Spanmengen. Daraus ist erkennbar, daß lediglich die Späne aus den Sektoren S1 und S2, je nach Schärfe der Qualitätsanforderung eventuell auch noch aus dem Sektor S3 genutzt werden können. Daraus wird zugleich der Nachteil erkennbar, der dem Stand der Technik anhaftet, nämlich daß die pro Zeiteinheit erzeugbare Menge an Spänen hinreichender Qualität sehr gering ist.
Daraus ableitend liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren zum Zerspanen von Holzstämmen der vorbeschriebenen Art derart weiterzubilden, daß mit jeder Umdrehung des Messerrades eine größere Anzahl von Spänen, die den vorbeschriebenen Qualitätsanforderungen genügt, herstellbar ist.
Erfindungsgemäß wird das dadurch erreicht, daß die auf die Holzstämme gerichtete Bewegung des Messerringes und/oder die auf den Messerring gerichtete Bewegung der Holzstämme zumindest während des Zerspanungsvorganges auf einer gekrümmten Bahn erfolgt.
Mit der auf einer gekrümmten Bahn verlaufenden Relativbewegung zwischen dem Messerring und dem Bündel der zu zerspanenden Holzstämme wird erreicht, daß einzelne der Spansektoren gestaucht", andere hingegen gedehnt" werden. Damit sind die Flächen über den Spansektoren (vgl. Fig.3) nicht mehr symmetrisch zur Rotationsachse verteilt, sondern unsymmetrisch so verschoben, daß sich ein größerer Anteil von Spänen mit innerhalb der vorgegebenen Toleranz liegender Qualität ergibt.
Eine besonders bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung ergibt sich für eine Verfahrensvariante, bei der der Messerring auf einer Kreisbahn bewegt wird, während die Holzstämme in relativer Ruhe zum Messerring gehalten werden.
Hierbei kann vorteilhaft vorgesehen sein, daß die Holzstämme zwischen Seitenwänden gehalten werden, die wie die Bewegung des Messerringes eine Kreisbogenkrümmung aufweisen, wobei die Bewegungsbahn des Messerringes und die Krümmungen der Seitenwände denselben Mittelpunkt haben.
Ganz besonders bevorzugt ist eine Ausgestaltung der Erfindung, bei der die Holzstämme zunächst an ihrem einen Ende gehalten und mit dem entgegengesetzten freien Ende in einen an seinem inneren Umfang mit achsparallelen Schneidmessern bestückten rotierenden Messerring eingeführt werden und dann der Messerring senkrecht zu seiner Rotationsachse auf einer Kreisbahn bewegt wird, wobei die Zerspanung im Inneren des Messerringes erfolgt.
Die Erfindung löst außerdem die Aufgabe, eine Vorrichtung zum Zerspanen von Holzstämmen mit einem rotierenden Messerring, der an seinem inneren Umfang mit parallel zu seiner Rotationsachse ausgerichteten Schneidmessern bestückt ist, mit einem Einschub- und Haltesystem für Holzstämme, durch das die Holzstämme an ihrem einen Ende gehalten und mit dem entgegengesetzten, freien Ende in den Messerring einführbar sind und mit einer Vorschubeinrichtung zur Erzeugung einer auf die freien Enden der Holzstämme gerichteten Bewegung des rotierenden Messerringes derart weiterzubilden, daß mit jeder Umdrehung des Messerrades hergestellte Menge an Spänen mit innerhalb einer Toleranzgrenze liegender Spandicke größer ist als beim Stand der Technik.
Das wird erfindungsgemäß erreicht, indem die Vorschubeinrichtung ein auf einer Kreisbahn schwenkbares Teil aufweist, auf welchem der rotierende Messering angeordnet ist, wobei die dem Teil zugeordnete Schwenkachse und die Rotationsachse des Messerringes parallel zueinander ausgerichtet sind.
Auf dem schwenkbaren Teil, beispielsweise einer Wippe, auf dem der Messerring angeordnet ist, können auch der Antriebsmotor für den Messerring und die Übertragungsglieder für die Drehbewegung des Antriebsmotors zum Messerring angeordnet sein. Hieraus ergeben sich vorteilhafte konstruktive Gesichtspunkte, da der Antriebsmotor zugleich als Gegengewicht zur Masse des Messerringes genutzt und auf der entgegengesetzten Seite der Schwenkachse montiert sein kann Zur Erzeugung der Schwenkbewegung kann ein hydraulischer Antrieb vorgesehen sein, beispielsweise ein Hydraulikzylinder, der so mit dem Schwenkhebel verbunden ist, daß beim Ausfahren der Kolbenstange der Messerring gegen das zu zerspanende Holzbündel vorgeschoben wird.
Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn die Holzstämme zwischen zwei Seitenwänden gehalten sind, die eine keisbogenförmige Krümmung aufweisen, wobei die Krümmungsmittelpunkte der beiden Seitenwände in der Schwenkachse des Messerringes liegen und der Krümmungsradius einer ersten Seitenwand kleiner und der Krümmungsradius der zweiten Seitenwand größer ist als der Schwenkradius des Messerringes ausgeführt sind. Dadurch erreicht man, daß sich während der Vorschubbewegung die Rotationsachse des Messerringes im gleichbleibenden Abstand zu beiden Seitenwänden zwischen den Seitenwänden bewegt.
Außerdem können die Krümmungsradien so gemessen sein, daß die Abstände zwischen der Kreisbahn der Rotationsachse des Messerringes und der inneren und der äußeren Seitenwand nicht gleich groß ist, sondern beispielsweise der Abstand zwischen Rotationsachse und äußeren Seitenwand, d.h. der Seitenwand mit dem größeren Krümmungsradius, größer ist als der Abstand zwischen der Rotationsachse und der inneren Seitenwand, d.h. zu der Seitenwand mit dem kleineren Krümmunsradius. Damit ergibt sich vorteilhaft eine Verschiebung der Spansektoren und damit eine weitere Erhöhung der Spanmenge mit hinreichender Qualität.
In diesem Zusammenhang besteht eine im Rahmen der Erfindung liegende Besonderheit darin, daß die Seitenwände so ausgebildet sind, daß sie abschnittweise, etwa der axialen Ausdehnung der Messer entsprechend, in den Messerring hineinragen und gesteilfest zum Messerring angeordnet sind. Beim Betreiben der erfindungsgemäßen Vorrichtung, die entsprechend dieser Variante ausgeführt ist, folgen die Seitenwände der Bewegung des Messerringes, wobei sie sich relativ zu den Holzstämmen bewegen. Daraus ergibt sich insbesondere der Vorteil, daß die aufgrund der periodischen Vorschubbewegung immer kürzer werdenden Holzstämme auch mit kurzen Längen innerhalb der Zerspanungskammer noch sicher gehalten werden.
Weiterhin kann die Erfindung in der Weise ausgestaltet sein, daß der Messerring nicht auf einer Wippe oder einem Schwenkhebel, sondern auf einem Führungsschlitten gelagert ist, der auf einer Kurvenbahn, bevorzugt ebenfalls einer Kreisbahn, verschiebbar angeordnet ist. Auch hier kann der Antriebsmotor für den Messerring ebenfalls mit auf dem Führungsschlitten montiert sein und es ist auch hier vorteilhaft, zur Erzeugung der Vorschubbewegung einen Hydraulikzylinder zu verwenden, der einerseits gestellfest und andererseits mit dem Führungsschlitten verbunden ist und der beim Ausfahren der Kolbenstange den Führungsschlitten bewegt und damit die Vorschubbewegung auslöst.
In einer analogen Ausgestaltungsvariante kann weiterhin vorgesehen sein, daß der Messerring mit einem Getriebeglied eines viergliedrigen Koppelgetriebes, beispielsweise einer Schubkurbelkette, verbunden und dabei auf einer Kreisbahn beweglich ist. Auch in diesem Fall ist es vorteilhaft, zur Auslösung der Bewegung des Koppelgetriebes bzw. der Vorschubbewegung des Messerringes das Koppelgetriebe mit einem hydraulischen Antrieb zu verbinden.
Eine sehr vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung läßt sich erzielen, wenn der Krümmungsradius der Vorschubbewegung in einem Bereich zwischen 1800mm und 2500mm liegt.
Denkbar und im Rahmen der beschriebenen Erfindung liegend sind selbstverständlich auch Anordnungen, bei bei denen eine Vorschubbewegung des Messeringes auf einer ungleichmäßig gekrümmten Kurvenbahn, beispielhaft einer Parabel, erfolgt.
Die Erfindung soll nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert werden. In den zugehörigen Zeichnungen zeigen
Fig.1
den Eingriff der Schneiden während der Rotation des Messerringes
Fig.2
ein Beispiel für die Einteilung des Messerringes in Spansektoren
Fig.3
ein Beispiel für die Verteilung der Spandicke über die Spansektoren nach dem Stand der Technik
Fig.4
die Prinzipdarstellung einer erfindungsgemäßen Anordnung
Fig.5
ein Diagramm mit der Verteilung der Spandicken über die Spansektoren bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens
In Fig.4 ist eine Vorrichtung zum Zerspanen von Holzstämmen 1 dargestellt, in der ein Messerring 2 um eine Rotationsachse 3 drehbar gelagert ist. In der Darstellung nach Fig.4 verläuft die Rotationsachse 3 senkrecht zur Zeichenebene, die Holzstämme 1 sind mit ihrer Längsrichtung parallel zur Rotationsachse 3 ausgerichtet.
Der Messerring 1 weist die geometrische Form eines Hohlzylinders auf, der an seinem inneren Umfang 4 mit Schneidmessern 5 bestückt ist. Die Schneidmesser 5 sind radialsymmetrisch am inneren Umfang 4 des Messerringes 2 verteilt, d.h. sie haben gleichen Bogenabstand zueinander. In der Darstellung nach Fig.4 sind beispielhaft zwanzig Schneidmesser 5 vorgesehen.
Weiterhin umfaßt die Vorrichtung ein Einschub- und Haltesystem für die Holzstämme 1, wobei zur Realisierung der Haltefunktion im wesentlichen eine erste Seitenwand 6, eine zweite Seitenwand 7, eine Grundfläche 8 sowie eine Gegenwand 9 vorgesehen sind. Auf der Grundfläche 8 sind die Holzstämme 1 abgelegt, und zwar so, daß sie in ihrer Längsrichtung bzw. in Richtung der Rotationsachse 3 auf der Grundfläche 8 gleitend verschiebbar sind. Die auf der Grundfläche 8 abgelegten und durch die beiden Seitenwände 6 und 7 seitwärts gehaltenen Holzstämme 1 sind dabei zu einem Bündel aufgeschichtet. Das Ablegen der Holzstämme 1 auf der Grundfläche 8 zum Zwecke der Beschickung der Vorrichtung erfolgt außerhalb des Messerringes 2.
Nach der Beschickung der Vorrichtung bzw. nach der Ablage der Holzstämme auf der Grundfläche 8 zwischen den Seitenwänden 6 und 7 erfolgt durch das Einschubsystem, welches zeichnerisch nicht näher dargestellt ist, das Vorschieben der Holzstämme 1 (senkrecht zur Zeichenebene) in den Innenraum des Messerringes 2, d.h. in die Zerspanungskammer 10 hinein. Dazu werden die Holzstämme 1 um ein Längenmaß in den Messerring 2 eingeschoben, das der Länge der Schneidmesser 5 in axialer Richtung entspricht.
Nunmehr wird der Zerspanungsvorgang eingeleitet, indem der Messerring 2 in Drehung um die Rotationsachse 3 versetzt und sodann auf die sich in der Zerspanungskammer 10 in relativer Ruhe zum Messerring 2 befindenden Holzstämme 1 zu bewegt wird. Der Zerspanungsprozeß setzt dann ein, wenn die rotierenden Schneidmesser 5 mit den dem Umfang 4 am nächsten liegenden Holzstämmen 1 zum Eingriff kommen. Die dabei auftretenden Vorschubkräfte werden von den Seitenwänden 6 und 7, vor allem aber von der Gegenwand 9 aufgenommen.
Um nun zu erreichen, daß während des Zerspanungsvorganges eine möglichst große Menge von Holzspänen mit gleicher Qualität bzw. mit einer innerhalb eines vorgegeben Toleranzbereiches liegender Spandicke hergestellt werden, ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß die Vorschubbewegung des Messerringes 2 auf einer Kurvenbahn erfolgt. Die Bahnbewegung, die die Rotationsachse 3 des Messerringes 2 dabei beschreibt, ist beispielhaft als Kreisbahn 11 kennzeichnet. Gemäß Fig.4 verläuft die Kreisbahn 11 in der Zeichenebene, d.h. die Rotationsachse 3 ist senkrecht zu der Kreisfläche ausgerichtet, die von der Kreisbahn 11 eingeschlossen wird.
Die Bewegung der Rotationsachse 3 auf der Kreisbahn 11 wird erfindungsgemäß durch eine Wippe 12 erzielt, die um eine Schwenkachse 13 kippbar gelagert und auf welcher der Messerring 2 drehbar montiert ist. Ebenfalls auf der Wippe 12 angeordnet ist der Antriebsmotor 14, der zur Erzeugung der Drehbewegung des Messerringes 2 dient und zu diesem Zweck über einen Riementrieb 15 mit dem Messerring 2 verbunden ist.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel erfolgt die Schwenkbewegung des Messerringes 2 entgegengesetzt zur Uhrzeigerrichtung, d.h. das Eigengewicht der Holzstämme 1 wirkt den Vorschubkräften entgegen. Davon abweichend sind aber auch Ausgestaltungen denkbar, bei denen die Schwenkbewegung des Messerringes 2 dem Uhrzeigersinn gleichgerichtet vorgenommen wird, wobei sich der Messerring 2 etwa in Wirkungsrichtung der Erdschwerkraft auf die Holzstämme 1 zu bewegt und die Holzstämme 1 gegen die Erdschwerkraft und die durch den Messerring wirkenden Vorschubkräfte zu halten sind.
Zur Erzeugung der Schwenkbewegung der Wippe 12 um die Schwenkachse 13 und damit zur Erzeugung der Vorschubbewegung des Messerringes 2 gegen die Holzstämme 1 ist ein Hydraulikzylinder 16 vorgesehen. Das Hydrauliksystem, mit welchem der Hydraulikzylinder 16 verbunden ist, der Antriebsmotor 14 für den Messerring 2 wie auch der Antriebsmechanismus für das Einschub- und Haltesystem sind mit einer Ansteuerrichtung verbunden, die zeichnerisch nicht weiter ausgeführt ist und die auch nicht ausführlicher beschrieben werden soll, da sie aus dem Stand der Technik bereits bekannt ist. Diese Ansteuereinrichtung nimmt in Abhängigkeit von einem Ablaufprogramm, in dem die vorbeschriebenen Bewegungsabläufe gespeichert sind, die Auslösung und Koordination der Einzelbewegungen vor, wie Einschieben der Holzstamme 1 in die Zerspanungskammer 10 durch Ansteuerung des Einführsystems, Einschalten der Rotation des Messerringes 2 durch Ansteuerung des Antriebsmotors 14, Einleiten der Vorschubbewegung des Messerringes 2 durch Beaufschlagung des Hydraulikzylinders 16, Umkehrung der Vorschubbewegung durch gegenläufiges Beaufschlagen des Hydraulikzylinders 16, wiederholtes Einschieben der Holzstämme 1 in die Zerspanungskammer 10 usw.
Die während der Zerspaltungsprozesses produzierten Späne fallen der Schwerkraft folgend in den Trichter 17, aus welchem sie zur Weiterverarbeitung zu OSB abtransportiert werden.
Einer bevorzugten Ausgestaltungsvariante der Erfindung zufolge sind die erste Seitenwand 6 und die zweite Seitenwand 7 kreisbogenförmig gekrümmt ausgeführt, wobei die Krümmungsmittelpunkte beider Seitenwände, ebenso wie der Krümmungsmittelpunkt der Kreisbahn 11, in der Schwenkachse 13 liegen. Der Krümmungsradius der Seitenwand 6 ist dabei kleiner, der Krümmungsradius der Seitenwand 7 größer als der Krümmungsradius der Kreisbahn 11 ausgeführt, so daß die Kreisbahn 11 zwischen beiden Seitenwänden 6 und 7 verläuft. Durch die der Kreisbahn 11 folgenden Krümmungen der Seitenwände 6 und 7 wird vorteilhaft erreicht, daß während des gesamten Zerspanungsvorganges stets die gleichen Spansektoren des Messerringes 2 mit den Holzstämmen 1 in Eingriff bleiben.
Im Rahmen der Erfindung liegen weiterhin Ausgestaltungsvarianten, die die erste Seitenwand 6, die zweite Seitenwand 7, die Grundfläche 8 wie auch die Gegenwand 9 betreffen. So ist es denkbar, diese hinsichtlich ihrer Ausdehnung in Richtung auf den Messerring 2 unterschiedlich auszuführen, wobei beispielsweise die Seitenwände 6 und 7 ebenso wie die zu zerspanenden Abschnitte der Holzstämme 1 in den Zerspanungsraum 10 hineinragen und der Vorschubbewegung des Messerringes 2 folgend um die Schwenkachse 13 schwenkbar angeordnet sein können, während die Gegenwand 9 gestellfest angeordnet bleibt. Diese Ausgestaltung hat zwar den Vorteil, daß die Holzstämme 1 innerhalb des Messerringes 2 bzw. in der Zerspanungskammer 10 während des gesamten Zerspanungsvorganges einen seitlich gut geführten Halt haben, jedoch erfordert die Relativbewegung zwischen den Seitenwänden 6 und 7 und der Gegenwand 9 die Relativbewegung zwischen den Seitenwänden 6 und 7 und den Holzstämmen 1 die Überwindung der Anlagekräfte, mit denen die Holzstämme 1 an den Seitenwänden 6 und 7 anliegen und damit höhere Vorschubkräfte.
In ähnlicher Weise kann vorgesehen sein, daß die Grundfläche 8 in den Zerspanungsraum hineinragend und der Vorschubbewegung des Messerringes 2 folgend beweglich angeordnet ist.
Bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Vorrichtung und deren Varianten beim Zerspanen von Holzstämmen 1 ist die in Fig.5 dargestellte Veränderung des Spandiagrammes erzielbar. In Fig.5 ist zu erkennen, daß die von den einzelnen Spansektoren gewonnenen Spanmengen nicht mehr symmetrisch zur Rotationsachse 3 verteilt sind, wie das beim Stand der Technik der Fall war (vgl. Fig.3), sondern daß hier eine auf die Rotationsachse 3 bezogene Unsymmetrie zu verzeichnen ist, die zur Folge hat, daß beispielsweise eine größere Menge an Spänen aus den benachbarten Spansektoren S1, S2 und S3 verfügbar sind. Damit ist entsprechend der Aufgabe der Erfindung vorteilhaft eine höhere Verfügbarkeit von Spänen einheitlicher Qualität erreicht. Die Breite zwischen den Seitenwänden 6,7 und der Bereich zwischen den Seitenwänden 6,7, der die Holzstämme aufnimmt, können innerhalb der Zerspanungskammer 10 auf die Sektoren ausgerichtet werden, die Späne hinreichender Qualität und größerer Menge liefern.
Eine unter diesen Gesichtspunkten vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ergibt sich, wenn der Abstand zwischen Schwenkachse 13 und Rotationsachse 3 mit 2.200 mm ausgeführt ist und der Winkel β, um den die Rotationsachse 3 schwenkbar ist, etwa 50° beträgt.
Dabei sollte, wie in Fig.4 dargestellt, die Verbindungsgerade zwischen Schwenkachse 13 und Rotationsachse 3 vor Beginn des Zerspanungsvorganges, d.h. während der Zuführung der Holzstämme 1 in die Zerspanungskammer, etwa horizontal ausgerichtet sein und die Vorschub- bzw. Schwenkbewegung des Messerringes 2 um die Schwenkachse 13 sollte in Richtung R erfolgen.
Der Durchmesser des inneren, mit den Schneidmessern 5 bestückten Umfanges 4 des Messerringes 2 kann vorteilhaft wie der Abstand zwischen Schwenkachse 13 und Rotationsachse 3 mit 2.200 mm ausgeführt sein. Der Krümmungsradius der ersten Seitenwand 6 sollte 1.550 mm betragen, während der Krümmungsradius der zweiten Seitenwand 7 bei 3.050 mm liegen sollte. Damit ist der Abstand zwischen der Kreisbahn 11, auf der sich die Rotationsachse 3 bewegt, und der Seitenwand 6 um einen Betrag von 200 mm kleiner als der Abstand zwischen der Kreisbahn 11 und der Seitenwand 7. Durch diese Unsymmetrie der Positionierung der beiden Seitenwände in Bezug auf die Bewegungsbahn der Rotationsachse 3 ergibt sich eine weitere Verbesserung der Verfügbarkeit von Spänen einheitlicher Qualität.

Claims (10)

  1. Verfahren zum Zerspanen von Holz, bei dem ein rotierender, mit parallel zu seiner Rotationsachse (3) ausgerichteten Schneidmessern (5) versehener Messerring (2) einerseits und eine Anzahl ebenfalls parallel zur Rotationsachse (3) des Messerringes (2) ausgerichteter Holzstämme (1) andererseits aufeinander zu bewegt und dabei die Holzstämme zerspant werden, dadurch gekennzeichnet, daß die auf die Holzstämme (1) gerichtete Bewegung des Messerringes (2) und/oder die auf den Messerring (2) gerichtete Bewegung der Holzstämme (1) zumindest während des Zerspanungsvorganges auf einer gekrümmten Bahn verlaufen.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Messerring (2) auf einer Kreisbahn (11) bewegt wird, während die Holzstämme (1) in relativer Ruhe zum Messerring (2) gehalten werden.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Holzstämme (1) zwischen Seitenwänden (6,7) gehalten werden, die wie die Bewegung des Messerringes (2) eine Kreisbogenkrümmung aufweisen, wobei die Bewegungsbahn des Messerringes (2) und die Krümmungen der Seitenwände denselben Mittelpunkt haben.
  4. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, bei dem die Holzstämme (1) zunächst an ihrem einen Ende gehalten und mit dem entgegengesetzten freien Ende in einen an seinem inneren Umfang (4) mit achsparallelen Schneidmessern (5) bestückten rotierenden Messerring (2) eingeführt werden und dann der Messerring (2) senkrecht zu seiner Rotationsachse (3) auf einer Kreisbahn (11) bewegt wird, wobei die Zerspanung im Inneren des Messerringes (2) erfolgt.
  5. Vorrichtung zum Zerspanen von Holzstämmen (1),
    mit einem rotierenden Messerring (2), der an seinem inneren Umfang (4) mit parallel zu seiner Rotationsachse (3) ausgerichteten Schneidmessern (5) bestückt ist,
    mit einem Halte- und Einführsystem für die Holzstämme (1), durch welches die Holzstämme (1) an ihrem einen Ende gehalten und mit dem entgegengesetzten, freien Ende in den Messerring (2) einführbar sind und
    mit einer Vorschubeinrichtung zur Erzeugung einer auf die freien Enden der Holzstämme (1) gerichteten Bewegung des rotierenden Messerringes (2), dadurch gekennzeichnet, daß die Vorschubeinrichtung ein auf einer Kreisbahn (11) schwenkbares Teil aufweist, auf welchem der rotierende Messering (2) angeordnet ist, wobei die dem Teil zugeordnete Schwenkachse (13) und die Rotationsachse (3) des Messerringes (2) parallel zueinander ausgerichtet sind.
  6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Holzstämme (1) zwischen zwei Seitenwanden (6,7) gehalten sind, die eine keisbogenförmige Krümmung aufweisen, wobei die Krümmungsmittelpunkte der beiden Seitenwände (6,7) in der Schwenkachse (13) des Messerringes (2) liegen und der Krümmungsradius einer ersten Seitenwand (6) kleiner und der Krümmungsradius der zweiten Seitenwand (7) größer ist als der Schwenkradius des Messerringes (2).
  7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Krümmungsradius der ersten Seitenwand (6) etwa 1.550 mm, der Schwenkradius des Messerringes etwa 2.200 mm, der Krümmungsradius der zweiten Seitenwand (7) etwa 3.050 mm und der Innendurchmesser des Messerringes (2) etwa 2.200 mm betragen.
  8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenwände (6,7) abschnittweise in den Messerring (2) hineinragend ausgebildet und gestellfest zum Messerring (2) angeordnet sind, wobei sie, der Bewegung des Messerringes (2) folgend, relativ zu den Holzstämmen (1) beweglich sind.
  9. Vorrichtung nach Oberbegriff des Anspruchs 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Messerring (2) auf einem auf einer Kurvenbahn, bevorzugt einer Kreisbahn (11), verschieblich gelagerten Teil angeordnet ist.
  10. Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Messerring (2) mit einem Getriebeglied eines viergliedrigen Koppelgetriebes, bevorzugt einer Schubkurbelkette, fest verbunden und mit diesem auf einer Kreisbahn (11) beweglich ist.
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