WO2002078918A1 - Verfahren und vorrichtung zum sägen von segmenten aus einem baumstamm - Google Patents

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WO2002078918A1
WO2002078918A1 PCT/EP2002/003449 EP0203449W WO02078918A1 WO 2002078918 A1 WO2002078918 A1 WO 2002078918A1 EP 0203449 W EP0203449 W EP 0203449W WO 02078918 A1 WO02078918 A1 WO 02078918A1
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tree trunk
cut
longitudinal
sawing
radial
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PCT/EP2002/003449
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Inventor
Karl Baliko
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Karl Baliko
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B27—WORKING OR PRESERVING WOOD OR SIMILAR MATERIAL; NAILING OR STAPLING MACHINES IN GENERAL
    • B27B—SAWS FOR WOOD OR SIMILAR MATERIAL; COMPONENTS OR ACCESSORIES THEREFOR
    • B27B1/00—Methods for subdividing trunks or logs essentially involving sawing
    • B27B1/007—Methods for subdividing trunks or logs essentially involving sawing taking into account geometric properties of the trunks or logs to be sawn, e.g. curvature

Definitions

  • the invention relates to a method for sawing segments of a predetermined segment dimension, in particular with standing annual rings, from a tree trunk according to the preamble of claim 1 and an associated device according to the preamble of claim 6.
  • the sawing processes for obtaining these components usually have to separate the required wooden parts from the tree trunk in such a way that the annual rings run largely parallel to one of the side surfaces or at a different predetermined angle to them.
  • One possibility is to cut the tree trunk with wedge-shaped incisions.
  • the annual rings run largely vertically within the preserved pieces their midline.
  • the required wooden parts are then sawn out of the wedge-shaped pieces, planed or obtained in some other way.
  • a disadvantage of this method is that due to the tapering. Shape of the wedge-shaped pieces the number of wooden parts available from one of these pieces is limited in terms of their shape and dimension. The part that can no longer be used for the wooden parts must either be used for parts of a different shape or dimension or be used as waste in other forms of recycling.
  • Another problem is the creation of a cutting plan, on the basis of which the segments are to be sawn out and which is usually optimized with regard to minimal waste. If the cutting plan for the entire wood volume is formulated and solved before the start of the sawing process as a problem of combinatorial optimization, possibly with the inclusion of some structural features visible on the surface of the tree trunk, further structural features occurring during the sawing process can ensure that this optimum or at least close to the optimum is maintained make the horizontal plan impossible, which in most cases will result in a significantly increased waste.
  • the invention is therefore based on the object of providing a method and a device with which a maximum number of wood segments with special properties or pieces of wood, from which these wood segments can be obtained by further processing steps, are sawn consecutively from a tree trunk with a minimized proportion of waste can be.
  • the required properties can be, for example, a certain dimensioning, shape or the achievement or compliance with certain fiber courses, for example, growth rings that are standing or inclined at a predetermined angle with respect to a reference surface.
  • the method should take into account structural features of the tree during the sawing process.
  • segment is used as a synonym for the actual segment as well as a piece of wood ⁇ the one from which the ultimately desired segment by further processing steps such as cutting, grinding or milling can be obtained.
  • a tree trunk and a saw are relatively moved so that single Segmen ⁇ te by the provision of radial and tangential longitudinal sections along the tree trunk out of this removed can.
  • the segments obtained can be processed at the same time or in subsequent steps.
  • the longitudinal cuts are made and their depth of cut is adjusted so that one segment is sawn out, taking into account structural features of the tree trunk, if necessary.
  • the cuts are made on the basis of the surface geometry obtained from previous sawing steps.
  • the structural features include all properties of the tree that are important for the sawing process and the properties of the segments to be preserved. These are in particular the course of the annual rings, inclusions, missing or rotten spots in the wood, knotholes or the surface profile of the tree.
  • the sawing out of a segment with a length that corresponds to that of the tree trunk will be shown.
  • the respective, "freely selectable" cutting depth is determined by the shape and dimensioning of the segment as well as by structural features of the trunk.
  • the positions of certain structural features can be recorded after a visual inspection of the trunk or by automated detection, e.g. by mechanically scanning the surface with a sensor or by scanning the wood volume and entering it in a suitable data memory , Can also by a special device, for example during the sawing processes, the surface profile or the volume of the tree trunk.
  • An electronic arithmetic unit, together with storage and control elements, is able to calculate a cutting plan that takes into account all requirements with regard to the error-free nature of the segments received and waste minimization.
  • the cutting plan can only consist of a selection of the position of the next segment to be sawn, or it can include an optimization with regard to a certain number of future cuts.
  • Heuristic methods or known solution methods for combinatorial problems such as e.g. Simulated annealing, branch-and-bound or taboo search methods can be used. If the solution space is sufficiently small, a complete enumeration can also be carried out. In many cases and with largely flawless wood, it will be possible to successively saw out segments.
  • the tree trunk is rotated by a certain angle and a second longitudinal cut, which runs radially towards the axis of rotation, is made in the tree trunk, "the depth of cut of which is determined by the same criteria as in the first longitudinal cut.
  • a tangential longitudinal cut is made to separate the segment from the tree trunk. It may be necessary, particularly at the beginning of the method, to make an initial free cut which enables the tangential longitudinal cut to be made at the required angle. During the progressing sawing process, this cutting angle can generally be due to the geometric conditions that are created by previously sawn out segments without any further cutouts. Another possibility of avoiding the initial cut-out is to cut the log in half along its longitudinal axis before starting the sawing process. The process is then carried out for one of the two halves. In principle, further division methods can also be implemented before the start of the method, for example sawing into three or four parts.
  • the second radial longitudinal cut and the tangential longitudinal cut can be carried out in any order, which results in different turning processes of the tree trunk for setting the required positions of the saw and the tree.
  • a preferred embodiment of the method consists in making the cuts in such a way that the centers of the segments sawn from the tree trunk lie on a helical line of attachment. With every step the sawing process approaches the axis of rotation of the tree trunk as its center. Suitable setting options for reaching this target line are the cutting depths of the radial longitudinal sections and a cutting angle of the tangential longitudinal section that deviates from the tangent. Cutting depths and cutting angles are combined in such a way that the center of a segment sawn from the tree trunk is closer to the axis of rotation on average, than the previously sawn segment. However, this does not preclude that due to the structural features of the tree trunk, this requirement can occasionally be deviated from.
  • tangential longitudinal section can also be made in deviation from a strictly tangential orientation.
  • This embodiment of the method ensures a constantly progressing and uninterrupted sawing process, which in general can do without further cutouts, apart from the initial cut.
  • Figure 1 is a schematic representation of a cutting method for segments from a tree trunk according to the prior art.
  • Fig. 2 is a schematic diagram for an exemplary embodiment of the inventive method for pull ⁇ gene segments from a tree trunk; 3 shows an overall figurative representation of the implementation of the method according to the invention;
  • Fig. 4 is a schematic representation of saw cuts when separating segments from a tree trunk
  • Fig. 5 shows the schematic sequence of sawing segments from a tree trunk.
  • FIG. 1 shows by way of example how a cutting process for sawing segments 2 from a tree trunk 1 takes place according to the prior art. If a tree trunk 1 is broken down by wedge cuts tapering inwards, so that wedge-shaped cutouts 3 are formed, only a single segment 2 can be obtained from the parts obtained in this way.
  • the segments 2 have been chosen here as a placeholder for a wood region that meets the requirements for a wooden part to be cut out, that is, it specifies a cutting plan or pattern according to which a tree trunk can be dismantled.
  • the rest of the part can only be used for segments with smaller dimensions or other wood products '' or 'does not represent' usable waste;
  • the width of the cutout 3 must be selected so that defects in the wood when sawing out the segment 2 can be taken into account. The spacing between the segments 2 resulting from the variable cutting required for this leads to additional waste losses.
  • the method according to the invention shown in FIG. 2 offers smaller amounts of waste. Dispensing with wedge-shaped incisions in the trunk one he ⁇ laubt better utilization of the timber volume.
  • the segments 2 are obtained by successive saw cuts taking into account the existing conditions, such as surface profile or wood defects, and the waste is minimized. In this example, the extraction of only a single type of segments 2 is shown. Nevertheless, a space-saving or volume-saving combination of different types of segments can be realized, which allows a further reduction in the waste.
  • the segments 2 can fundamentally have different sizes or shapes, but the segments 2 shown in the figure are uniform, purely schematic and are shown in a size to clarify the method, which actually is at the upper limit of the • requirements for most applications
  • the dimensions used are likely to be .- With a decreasing segment dimension, a better utilization of the wood volume can usually be achieved, although it should be noted that due to the mostly necessary finishing or further processing of the wood piece, there is still excess material beyond the shape to be achieved got to .
  • FIG. 3 shows an overall figurative view of an implementation of the method according to the invention.
  • a tree trunk opposite ⁇ a '1' is - Saw 4 are moved longitüdinal 'so that individual by radial longitudinal sections A and tangential longitudinal sections B segments 2 from the trunk 1 mitge ⁇ saws.
  • the tree trunk 1 can be rotated about its axis of rotation C and displaced in a first spatial direction D and a second spatial direction E perpendicular thereto.
  • FIG. 4 shows a schematic representation of the saw ⁇ sections in an already advanced stage of the saw ⁇ process.
  • the surface of the tree trunk 1 is no longer round but polygonal due to the ⁇ sawing steps.
  • a segment, or the piece of wood mentioned above, from which the segment can be obtained, is now cut from the tree trunk 1 by two successive cuts or, depending on the design of the sawing device, simultaneous cuts, a radial longitudinal cut A 5 and a tangential longitudinal cut B removed.
  • the order of the two cuts is basically interchangeable and is determined from a procedural point of view.
  • the log 1 must be rotated about its axis of rotation C between the two cuts.
  • 5a-5c the sequence of the successive sawing out of several segments 2 from a tree trunk 1 is shown.
  • 5a shows the tree trunk 1 which has already been processed by previous steps, from which a segment 2 in FIG.
  • the tree trunk 1 is then rotated clockwise until an area of the saw is accessible from which a further segment 2 can be sawn. This situation is in Fig ' . 5c ". After the" outside ' of segment ' 2 ' , the tree trunk is further moved into the position shown in FIG. 5d.
  • the sawing out of segments can also Schehen in a sequence ge ⁇ which has a helical course of the tangential longitudinal sections B and thereby continuously progresses from the 30 surface of the log 1 to the axis of rotation C.
  • ge ⁇ which has a helical course of the tangential longitudinal sections B and thereby continuously progresses from the 30 surface of the log 1 to the axis of rotation C.
  • the circular or layered cutting sequence which is also technically feasible, is shown here. The process is ended when no more segments 2 can be cut from the remaining wood volume.
  • the figures shown represent one of many embodiments and those skilled in the art alternative forms of implementation, e.g. can derive using other segment shapes or sawing or separating agents.
  • the tree trunk can be moved relative to a fixed saw or the saw can be moved relative to a fixed tree trunk.
  • 'Form - represents a combination of a movable "tree trunk and a movable saw.
  • Another form of implementation is the use of several sawing units or saw blades, which allow several of the sawing steps to be carried out simultaneously or in quick succession, possibly with reduced movement of the tree trunk.
  • the segments always have the length of the entire tree trunk.

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Forests & Forestry (AREA)

Abstract

Mit einem Verfahren und einer Vorrichtung werden aus einem um seine Längsachse (C) drehbar gelagerten Baumstamm (1) durch eine Säge (4) fortlaufend Segmente (2) mit vorzugsweise stehenden Jahresringen und mit einer vorher spezifizierten Form und Dimensionierung gesägt. Das aufeinanderfolgende Anbringen von radialen und tangentialen Längsschnitten (A,B) für jeweils ein Segment 82) erlaubt eine Berücksichtigung von Strukturmerkmalen des Baumstammes (1) genauso, wie eine Minimierung des verschnittenen Holzvolumens.

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Sägen von Segmenten aus einem Baumstamm
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Sägen von Segmenten einer vorherbestimmten Segmentdimension, insbesondere mit stehenden Jahresringen, aus einem Baumstamm nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und eine dazugehörige Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 6.
Sägeverfahren zur Gewinnung von Holzteilen mit spezieller Form oder speziellen Anforderungen sind bereits für verschiedene Anwendungen oder Industriebereiche in grosser Zahl entwickelt worden. Ein häufiges Erfordernis ist die Erzeugung von Holzteilen mit sogenannten stehenden Jahresringen. Bei- spielsweise kann durch die Verwendung solcher Holzteile für die Herstellung von Platten, bei richtiger Ausrichtung und Verbindung der Holzteile, ein Verwerfen bzw. Verformen der Platte verhindert oder zumindest verringert werden.
Ein Holzkörper bzw. eine Platte mit diesen Eigenschaften und ein Verfahren zu deren Herstellung werden im Schweizerischen Patentgesuch CH 2001 0585/01 mit dem Titel „Holzkörper aus Segmenten und Verfahren zur Herstellung einer leimlosen Verbindung" beschrieben.
Die Sägeverfahren zur Gewinnung dieser Bauteile müssen die benötigten Holzteile meist so aus dem Baumstamm trennen, dass die Jahresringe weitgehend parallel zu einer der Seitenflächen oder in einem anderen vorgegebenen Winkel zu diesen ver- laufen. Eine Möglichkeit besteht darin, den Baumstamm mit keilförmigen Einschnitten zu zerlegen. Innerhalb der erhaltenen Stücke verlaufen die Jahresringe weitgehend senkrecht zu deren Mittellinie. Die benötigten Holzteile werden danach aus den keilförmigen Stücken ausgesägt, gehobelt oder auf andere Weise erhalten.
Ein Nachteil dieses Verfahrens besteht jedoch darin, dass aufgrund der sich verjüngenden. Form der keilförmigen Stücke die Anzahl der aus einem dieser Stücke erhältlichen Holzteile hinsichtlich ihrer Form und Dimension begrenzt ist. Der nicht mehr für die Holzteile nutzbare Anteil muss entweder für Tei- le anderer Form oder Dimensionierung genutzt oder als Verschnitt anderen Verwertungsformen zugeführt werden.
Aufgrund des be'grenzten Volumens der Stücke kann darüber hinaus eine Berücksichtigung von Strukturmerkmalen des Holzes, wie z.B. Oberflächenverlauf, Faulstellen oder Astlöcher, nur in sehr begrenzten Ausmass erfolgen, da hierfür die Schnittlinien so verlegt werden müssen, dass diese Stellen ausgespart werden.
Ein weiteres Problem stellt die Erstellung eines Schnittplanes dar, anhand dessen die Segmente ausgesägt werden sollen und der meist hinsichtlich eines minimalen Verschnittes optimiert wird. Wird der Schnittplan vor Beginn des Sägevorganges für das gesamte Holzvolumen als Problem der kombinatorischen Optimierung formuliert und gelöst, gegebenenfalls unter Einbeziehungen einiger an der Oberfläche des Baumstammes sichtbarer Strukturmerkmale, so können weitere, während des Sägevorganges auftretende Strukturmerkmale die Einhaltung dieses optimalen oder zumindest nah am Optimum liegenden Planes un- möglich machen, woraus in den meisten Fällen ein deutlich erhöhter Verschnitt resultieren wird. Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung bereitzustellen, mit denen aus einem Baumstamm eine maximale Anzahl von Holzsegmenten mit speziellen Eigenschaften bzw. Holzstücke, aus denen diese Holzseg- mente durch weitere Bearbeitungsschritte erhalten werden können, bei minimiertem Verschnittanteil konsekutiv gesägt werden kann. Die geforderten Eigenschaften können z.B. eine bestimmte Dimensionierung, Form oder das Erreichen bzw. Einhalten bestimmter Faserverläufe, beispielsweise stehende oder in einem vorgegebenen Winkel gegenüber einer Referenzfläche genigte Jahresringe, sein. Das Verfahren soll während des Sägevorganges Strukturmerkmale des Baumes berücksichtigen.
Eine Optimierung kann dabei schrittweise und für jeden auszu- führenden Sägeschritt auf der Basis der bis dahin bekannten Strukturmerkmale erfolgen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch die kennzeichnenden Merkmale der Ansprüche 1 und 6 gelöst. Vorteilhafte und al- ternative Ausgestaltungen und Weiterbildungen des Verfahrens und der Vorrichtung ergeben sich aus den Merkmalen der Unteransprüche .
Im folgenden soll der Begriff „Segment" als Synonym für das eigentliche Segment wie auch für ein Holzstück verwendet wer¬ den, aus dem das letztlich gewünschte Segment durch weitere Bearbeitungsschritte, wie z.B. Zuschneiden, Schleifen oder Fräsen, erhalten werden kann.
Bei dem erfindungsgemässen Verfahren werden ein Baumstamm und eine Säge relativ zueinander so bewegt, dass einzelne Segmen¬ te durch Anbringung von radialen und tangentialen Längsschnitten entlang des Baumstamms aus diesem entfernt werden können. Die erhaltenen Segmente können gelichzeitig oder in darauffolgenden Schritten weiterbearbeitet werden.
Die Längsschnitte werden dabei so gesetzt und in ihrer Schnitttiefe abgestimmt, dass jeweils ein Segment, gegebenenfalls unter Berücksichtigung von Strukturmerkmalen des Baumstammes, herausgesägt wird. In einem konsekutiven Vorgehen werden die Schnitte auf der Basis der durch vorhergehenden Sägeschritte erhaltenen Oberflächengeometrie gesetzt. Die Strukturmerkmale beinhalten alle Eigenschaften des Baumes, die für den Sägevorgang und die Eigenschaften der zu erhaltenden Segmente von Bedeutung sind. Dies sind insbesondere der Verlauf der Jahresringe, Einschlüsse, Fehl- oder Faulstellen im Holz, Astlöcher oder das Oberflächenprofil des Baumes.
Beispielhaft soll hier das Heraussägen eines Segmentes mit einer Länge, die der des Baumstammes entspricht, dargestellt werden. Zu Beginn des jeweiligen Herauslösens wird ein erster radial auf die Drehachse des Baumstammes hin verlaufender Längsschnitt, d.h. entlang der Längsachse des Baumstammes, in die Oberfläche des Baumstammes eingebracht. Die jeweilige, 'frei wählbare'" Schnitttiefe wird durch Form und Dimensionierung des Segmentes wie auch durch Strukturmerkmale des Bau - stammes bestimmt.
Die Positionen bestimmter Strukturmerkmale, wie z.B. von Astlöchern oder Faulstellen, können nach einer visuellen Inspektion des Stammes oder durch eine automatisierte Erkennung, z.B. durch ein mechanisches Abtasten der Oberfläche mit einem Messfühler oder auch ein Abscannen des Holzvolumens, erfasst und in einen geeigneten Datenspeicher eingegeben werden. Auch kann durch eine spezielle Vorrichtung, beispielsweise während der Sägevorgänge, das Oberflächenprofil oder auch das Volumen des Baumstammes abgetastet werden. Eine elektronische Recheneinheit ist in der Lage, zusammen mit Speicher- und Steuerelementen, einen Schnittplan zu berechnen, der allen Anforde- rungen hinsichtlich der Fehlerfreiheit der erhaltenen Segmente und einer Verschnittminimierung Rechnung trägt.
Der Schnittplan kann dabei lediglich in einer Auswahl der Position des jeweils nächsten zu sägenden Segmentes bestehen oder aber eine Optimierung hinsichtlich einer gewissen Anzahl von zukünftigen Schnitten beinhalten. Als Optimierungsverfahren können heuristische Methoden oder bekannte Lösungsverfahren 'für kombinatorische Probleme, wie z.B. Simulated Annea- ling, Branch-and-Bound- oder Tabu-Search-Verfahren, verwendet werden. Bei hinreichend kleinem Lösungsraum kann auch eine vollständige Enumeration durchgeführt werden. In vielen Fällen und bei weitgehend fehlerfreiem Holz wird aber ein sukzessives Heraussägen von Segmenten durchführbar sein.
In Abhängigkeit von Form und Dimensionierung des Segmentes wird der Baumstamm um einen bestimmten Winkel gedreht und es wird ein zweiter, radial auf die Drehachse hin verlaufender Längsschnitt in den Baumstamm eingebracht , " dessen Schnitttiefe durch die gleichen Kriterien wie beim ersten Längsschnitt bestimmt wird.
Zum Trennen des Segmentes vom Baumstamm erfolgt ein tangential geführter Längsschnitt. Dabei kann es, insbesondere zu Beginn des Verfahrens, erforderlich sein, einen initialen Frei- stellschnitt zu machen, der es ermöglicht, den tangentialen Längsschnitt in dem erforderlichen Winkel zu führen. Während des fortschreitenden Sägeprozesses kann dieser Schnittwinkel im allgemeinen aufgrund der geometrischen Gegebenheiten, die durch vorher ausgesägte Segmente entstanden sind, ohne weitere Freistellschnitte erhalten werden. Eine weitere Möglichkeit zur Vermeidung des initialen Freistellschnittes stellt das Halbieren des Baumstammes entlang seiner Längsachse vor Beginn des Sägeverfahrens dar. Das Verfahren wird dann jeweils für eine der beiden Hälften durchgeführt. Grundsätzlich sind vor Beginn des Verfahrens auch weitere Aufteilungsverfahren realisierbar, z.B. das Zersägen in drei oder vier Teile.
Grundsätzlich können der zweite radiale Längsschnitt und der tangentiale Längsschnitt in beliebiger Reihenfolge ausgeführt werden, woraus jeweils zur Einstellung der benötigten Positionen von Säge und Baum unterschiedliche Drehvorgänge des Baumstammes resultieren.
Es ist ebenfalls möglich, beim Sägen mehrere Sägeaggregate bzw. Sägeblätter zu verwenden, die gegebenenfalls auch in einem bestimmten Winkel zueinander angeordnet sein können. Mit einer solchen Vorrichtung können mehrere der Sägeschnitte bzw. der Schritte zeitgleich ausgeführt werden, wobei unter Umständen ein Drehen des Baustammes zwischen den Schritten entfallen kann-: Auch' können "ergänzende- Aggregate' verwendet werden, die beispielweise weitere Bearbeitungsschritte inte- grieren. So kann z.B. ein Segment bereits durch einen Fräsvorgang zeitgleich zum Heraustrennen aus dem Baumstamm bearbeitet werden. Auch kann ein solcher Bearbeitungsschritt ein Segment betreffen, das erst in einem nachfolgenden Sägeschritt herausgetrennt wird.
Eine bevorzugte Ausführungsform des Verfahrens besteht darin, die Schnitte so zu setzen, dass die Mittelpunkte der aus dem Baumstamm gesägten Segmente auf einer schneckenförmigen Ver- bindungslinie liegen. Damit nähert sich der Sägevorgang mit jedem Schritt der Drehachse des Baumstammes als dessen Zentrum an. Geeignete Einstellmöglichkeiten zum Erreichen dieser Solllinie stellen die Schnitttiefen der radialen Langsschnit- te und ein von der Tangente abweichender Schnittwinkel des tangentialen Längsschnittes dar. Schnitttiefen und Schnittwinkel werden so kombiniert, dass der Mittelpunkt eines aus dem Baumstamm gesägten Segmentes im Mittel näher an der Drehachse liegt, als das vorher ausgesägte Segment. Dies schliesst jedoch nicht aus, dass aufgrund der Strukturmerkmale des Baumstammes gelegentlich von diesem Erfordernis abgewichen werden kann.
In diesem Zusammenhang kann somit ein sogenannter tangentia- 1er Längsschnitt auch in Abweichung von einer streng tangentialen Ausrichtung geführt werden. Durch diese Ausführungsform des Verfahrens wird ein ständig fortschreitender und unterbrechungsfreier Sägevorgang gewährleistet, der im allgemeinen auf weitere Freistellschnitte, bis auf den initialen Schnitt, verzichten kann.
Das erfindungsgemässe Verfahren und die dazugehörige Vorrichtung' werden ^nachfolgend" anhand von" in der Zeichnung 'schema¬ tisch dargestellten Ausführungsbeispielen rein beispielhaft näher beschrieben. Im einzelnen zeigen
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Schnittverfahrens für Segmente aus einem Baumstamm nach dem Stand der Technik;
Fig. 2 eine schematische Darstellung für eine beispielhafte Ausführung des erfindungsgemässen Verfahrens zum Sä¬ gen von Segmenten aus einem Baumstamm; Fig. 3 eine figürliche Gesamtdarstellung der Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens;
Fig. 4 eine schematische Darstellung von Sägeschnitten beim Trennen von Segmenten aus einem Baumstamm und
Fig. 5 den schematischen Ablauf des Sägens von Segmenten aus einem Baumstamm.
Aus Fig. 1 ist exemplarisch zu entnehmen, wie ein Schnittverfahren zum Sägen von Segmenten 2 aus einem Baumstamm 1 nach dem Stand der Technik erfolgt. Wird ein Baumstamm 1 durch sich nach innen verjüngende Keilschnitte zerlegt, so dass keilförmige Ausschnitte 3 entstehen, kann aus den so erhaltenen Teilen lediglich ein einziges Segment 2 gewonnen werden. Die Segmente 2 sind hier als Platzhalter für eine Holzregion gewählt worden, die den Erfordernissen an ein auszusägendes Holzteil genügt, d.h. durch sie wird ein Schnittplan oder Schnittmuster vorgegeben, nach dem ein Baumstamm zerlegt werden kann. Der verbleibende Rest des Teils kann nur für Segmente mit kleineren Dimensionen oder andere Holzprodukte genutzt werden' "oder' stellt" nicht' nutzbaren Verschnitt dar; Au- sserdem muss die Breite des Ausschnittes 3 so gewählt werden, dass Fehler im Holz beim Aussägen des Segmentes 2 berücksichtigt werden können. Die durch die hierfür erforderliche, variable Schnittführung resultierenden Abstände zwischen den Segmenten 2 führen zu zusätzlichen Verschnittverlusten.
Im Gegensatz hierzu bietet das anhand der Fig. 2 dargestellte erfindungsgemässe Verfahren geringere Verschnittmengen. Der Verzicht auf keilförmige Einschnitte in den Baumstamm 1 er¬ laubt eine bessere Ausnutzung des Holzvolumens. Die Segmente 2 werden durch sukzessive Sägeschnitte unter Beachtung der jeweils vorhandenen Gegebenheiten, wie z.B. Oberflächenprofil oder Holzfehler, gewonnen und der Verschnitt minimiert. In diesem Beispiel ist die Gewinnung nur eines einzigen Typs von Segmenten 2 dargestellt. Gleichwohl ist eine platz- bzw. volumensparende Kombination von verschiedenen Typen von Segmenten realisierbar, die eine weitere Verringerung des Verschnitts erlaubt. Die Segmente 2 können grundsätzlich verschiedene Grossen oder Formen besitzen, die in der Figur dar- gestellten Segmente 2 sind jedoch zur Verdeutlichung des Verfahrens einheitlich, rein schematisch und in einer Grosse dargestellt, die an der Obergrenze der für die meisten Anwen- • düngen" tatsächlich verwendeten Dimensionen liegen' dürfte .- Mit abnehmender Segmentdimension kann im Regelfall eine bessere Ausnutzung des Holzvolumens erreicht werden, wobei allerdings zu beachten ist, dass aufgrund der meist notwendige Nach- bzw. Weiterverarbeitung des Holzstücks über die zu erreichenden Form hinaus noch überschüssiges Material vorhanden sein muss .
In Fig. 3 wird eine figürliche Gesamtansicht einer Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens dargestellt. Ein Baum¬ stamm' 1 wird 'gegenüber einer - Säge 4 longitüdinal bewegt ' so dass durch radiale Längsschnitte A und tangentiale Längs- schnitte B einzelne Segmente 2 aus dem Baumstamm 1 herausge¬ sägt werden. Der Baumstamm 1 kann um seine Rotationsachse C gedreht und in eine erste Raumrichtung D und einer hierzu senkrecht stehenden zweiten Raumrichtung E verschoben werden.
Die Fig. 4 zeigt eine schematische Darstellung der Säge¬ schnitte in einem bereits fortgeschrittenen Stadium des Säge¬ prozesses. Die Oberfläche des Baumstammes 1 ist aufgrund vor¬ angegangener Sägeschritte nicht mehr rund sondern polygonal. Ein Segment, bzw. das bereits oben erwähnte Holzstück, aus dem das Segment erhalten werden kann, wird nun durch zwei aufeinanderfolgende oder, je nach Gestaltung der Sägevorrichtung, gleichzeitige Schnitte, einem radialen Längsschnitt A 5 und einen tangentialen Längsschnitt B, aus dem Baumstamm 1 herausgelöst. Die Reihenfolge der beiden Schnitte ist dabei grundsätzlich vertauschbar und wird von prozessualen Gesichtspunkten bestimmt. Zwischen beiden Schnitten muss der Baumstamm 1 um seine Rotationsachse C gedreht werden. Für den
10 tangentialen Längsschnitt B ist es erforderlich, dass das Sägeblatt in einem flachen Winkel zur Oberfläche geführt wird. Dies kann, wie in der Figur dargestellt, aufgrund vorausgegangener Schnitte ' problemlos "möglich' sein, kann aber gegeben' nenfalls durch einen Freistellschnitt unterstützt werden.
15
In Fig. 5a - 5c wird der Ablauf des sukzessiven Heraussägens von mehreren Segmenten 2 aus einem Baumstamm 1 dargestellt. Fig. 5a zeigt den bereits durch vorhergehende Schritte bearbeiteten Baumstamm 1, aus dem in Figur 5b ein Segment 2 ent-
20 fernt wird. Darauf wird der Baumstamm 1 im Uhrzeigersinn gedreht, bis ein Bereich der Säge zugänglich ist, aus dem ein weiteres Segment 2 gesägt werden kann. Diese Situation ist in Fig'. 5c " argestellt.. Nach dem" Auss gen ' des Segmentes' 2 ' wird der Baumstamm weiter in die in Fig. 5d gezeigte Position ge-
25 dreht und ein weiteres Segment 2 kann ausgesägt werden.
Das Heraussägen von Segmenten kann auch in einer Abfolge ge¬ schehen, die einen schneckenförmigen Verlauf der tangentialen Längsschnitte B besitzt und somit kontinuierlich von der 30. Oberfläche des Baumstammes 1 zur dessen Rotationsachse C fortschreitet. Aus Gründen der vereinfachten Darstellung ist hier die, ebenfalls technisch realisierbare, kreis- bzw. schichtenför ige Schnittfolge dargestellt. Das Verfahren ist beendet, wenn keine Segmente 2 mehr aus dem verbleibenden Restholzvolumen geschnitten werden können.
Es versteht sich, dass die dargestellten Figuren eine von vielen Ausführungsformen darstellen und der Fachmann alternative Realisierungsformen, z.B. unter Verwendung anderer Segmentformen oder Säge- bzw. Trennmittel ableiten kann. Auch kann zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens, wie in den Figuren dargestellt, der Baumstamm gegenüber einer feststehenden Säge bewegt oder aber die Säge gegenüber einem festliegenden Baumstamm bewegt werden. Eine weitere Realisie-
'rungsform -stellt eine Kombination von bewegbarem" Baumstamm und bewegbarer Säge dar. Eine weitere Form der Realisierung stellt die Verwendung mehrerer Sägeaggregate oder Sägeblätter dar, die es erlauben, mehrere der Sägeschritte zeitgleich oder kurz hintereinander, gegebenenfalls mit reduzierter Bewegung des Baumstammes, auszuführen.
Die Segmente besitzen, wie beschrieben, stets die Länge des gesamten Baumstammes. Es ist jedoch mit dem erfindungsgemässen Verfahren ebenfalls möglich, gegebenenfalls unter Hinzufügen eines "weiteren Sägeschnittes> kürzere 'Segmente aus dem Baumstamm herauszulösen.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Sägen von Segmenten (2) einer vorherbestimmten Segmentdimension, insbesondere mit stehenden oder in einem definierten Winkel gegenüber einer Segmentoberfläche angeordneten Jahresringen, aus einem Baumstamm (1) mit
• einer Vorrichtung zur Aufnahme des Baumstamms (1) und
• einer Sägevorrichtung (4) mit mindestens einem Sägeaggregat,
die so gestaltet sind, dass
- der Baumstamm (1) um seine Längsachse (C) gedreht, die Sägevorrichtung (4) und der Baumstamm (1) entlang der Längsachse (C) des Baumstammes (1) gegeneinander verschoben und der radiale Abstand der Sägevorrichtung (4) zur Längs- achse (C) des Baumstammes (1) verändert
werden kann,
dadurch gekennzeichnet, dass
wenigstens folgende Schritte durchgeführt werden, wobei Schritt e) auch vor dem Schritt c) erfolgen kann,
a) Anbringen eines ersten radialen Längsschnittes (A) in den Baumstamm (1) , dessen Schnitttiefe in
Abhängigkeit von der gewünschten Segmentdimension ermittelt wird, b) Anbringen eines initialen Längsschnittes als Freistellschnitt in den Baumstamm (1), der einen tangentialen Längsschnitt (B) ermöglicht, c) Drehen des Baumstammes um einen Winkel in Abhän- gigkeit von der Segmentdimension, d) Anbringen eines zweiten radialen Längsschnittes
(A) in den Baumstamm (1), dessen Schnitttiefe in Abhängigkeit von der gewünschten Segmentdimension ermittelt wird, e) Anbringen des tangentialen Längsschnittes (B) , f) Wiederholen der Schritte c) bis e) .
2. Ver ahren -nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
während des Anbringens eines der radialen oder tangentialen Längsschnitte (A,B) ein Abtasten des Oberflächenprofils des Baumstammes (1) mit einer Abtastvorrichtung erfolgt und
die Schnitttiefe des zweiten radialen und/oder des tangentialen Längsschnittes (A,B) in den Baumstamm (1) in Abhängigkeit von der gewünschten Segmentdimension und dem Oberflächenprofil ermittelt wird.
3. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
eine genaue Positionierung der radialen oder tangentialen Längsschnitte (A,B) Strukturmerkmale des Baumstammes (1), insbesondere Astlöcher, berücksichtigt.
4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
eine spiralförmige Schnittfolge der Segmente (2) von der Oberfläche des Baumstammes (1) zu dessen Längsachse (C) erreicht wird durch
• eine Vergrösserung der Schnitttiefen der radialen
Längsschnitte (A) und/oder • eine Abweichung des tangentialen Längsschnittes (B) von der Tangente.
5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Sägevorrichtung (4) mindestens ein weiteres Bearbeu- tungsaggregat, insbesondere ein weiteres Sägeaggregat, aufweist und
mindestens ein Bearbeitungsvorgang, insbesondere ein Sägeschnitt, zeitgleich zum Längsschnitt (A, B) ausgeführt wird.
6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorangehenden Ansprüche, mit
• einer Vorrichtung zur Aufnahme des Baumstamms (1) und
• einer Sägevorrichtung (4), die so ausgestaltet sind, dass
der Baumstamm (1) um seine Längsachse (C) rotiert, die Sägevorrichtung (4) und der Baumstamm (1) entlang der Längsachse (C) des Baumstammes (1) gegeneinander verschoben und der radiale Abstand der Sägevorrichtung (4) zur Längsachse (C) des Baumstammes (1) verändert
werden kann,
dadurch gekennzeichne , dass
• eine Abtastvorrichtung zum Abtasten von Strukturmerkmalen, insbesondere des Oberflächenprofils, des Baumstammes (1) beim Anbringen eines der radialen und/oder tangentialen Längsschnitte (A,B),
• eine Vorrichtung zur Ermittlung der Schnitttiefe des zweiten radialen Längsschnittes (A) in den Baumstamm (1) in Abhängigkeit von der gewünschten Segmentdimension und den Strukturmerkmalen, vorzugsweise bestehend aus einem elektronischen Rech- ner und einer Speichereinheit,
vorhanden ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, dass eine Vorrichtung zum Speichern von Parametern von Strukturmerkmalen des Baumstammes (1), gegebenenfalls nach einer automatischen Erkennung, vorhanden ist.
richtung nach Anspruch 6 oder 7,
dadurch gekennzeichnet, dass eine Vorrichtung zum automatischen Einstellen und Steuern von Schnittparametern, beispielsweise der Position, der radialen Schnitttiefe oder des Schnittwinkels eines Längsschnittes (A,B), vorhanden ist.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE852899C (de) * 1950-11-30 1952-10-20 Rudolf Dipl-Ing Rossmann Verfahren zum Zerschneiden von Rundholz
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DE19936312A1 (de) * 1999-08-02 2001-04-19 Hofer C O Bidac Gmbh Srl Bernh Verfahren zum Zerteilen eines Naturrohstoffkörpers

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