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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Keilbohlen, insbesondere zur Verwendung für die Herstellung von Konstruktionsvollholz, aus einem Rundholzstamm, wobei dieser zunächst der Länge nach in Stammhälften, diese wiederum der Länge nach in Stammviertel und diese schließlich der Länge nach in Stammkeile aufgetrennt werden.
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Die mitteleuropäische Sägeindustrie ist zunehmend mit der Problemstellung konfrontiert, die Rohholzbeschaffung zur Erzeugung großer Mengen von Schnittholz und dessen Weiterverarbeitung zu gewährleisten. Die Bereitstellung der erforderlichen Rundholzmengen vordergründig in den sägefähigen Hauptsortimenten Fichte und Kiefer stößt zunehmend an die Grenzen der nachhaltigen Ressourcennutzung im Forst. Andererseits steigen mit dem erhöhten, zum Teil nicht erfüllbaren Bedarf an den gängigen Rundholzmengen und -qualitäten die Preise in Größenordnungen, wie sie von der Sägeindustrie und ihr nachgelagerter Fertigungsbereiche oftmals nur sehr begrenzt betriebswirtschaftlich vertretbar zu tragen sind.
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Von der grundsätzlichen Vorgehensweise, aus dem vollen Rundholz unter relativ hohem Verschnitt Vierkantholz heraus zu schneiden wurde insoweit bereits vor einiger Zeit Abstand genommen. Eine deutliche Verbesserung bringt insoweit der so genannte Keilbohleneinschnitt, welcher den runden Stamm in Keile unterteilt, deren Spitze sich in der Stammmitte berühren. Es handelt sich dabei um einen kreissektorenweisen Zuschnitt des Rundholzes mittels diverser Bandsägeschnittführungen, bei dem prinzipiell Schnittholzsortimente mit Rift-Jahrringlage eines vorzuwählenden Keilwinkels als so genannte Keilbohlen bei verbesserter Ausbeute als dem traditionellen Einschnitt entstehen. Nach der fachgerechten Trocknung der Keilbohlen können durch das geeignete Formatieren, Zusammenlegen bzw. Fügen und Verleimen der Keilbohlen neuartige, hochleistungsfähige Holzbauprodukte mit besonders guten, aus heutiger Sicht bis zu 15 bis 20 % besseren, elasto-mechanischen Eigenschaften bei gleichzeitig sogar reduzierten Holzquerschnitten erzeugt werden.
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Dabei wurde beim Einschnitt des Starkholzes aber auch festgestellt, dass die Keilbohlen in den Spitzen auslaufend wuchsbedingt relativ schlechte Holzqualitäten, beispielsweise aufgrund von Markröhren, großen Ästen, starken Rissbildungen und ähnlichem aufwiesen, die nachfolgend durch die nachgelagerten Fräsprozesse zu separieren waren und so bei der Weiterverarbeitung wieder zur Verschlechterung der Ausbeute führten.
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In logischer Weiterführung dieser Betrachtungen wurde daraufhin das so genannte Raute-Einschnittverfahren konzipiert, bei welchem die qualitativ schlechteren Kernbereiche des Rundholzes durch die Umsetzung horizontaler Schnittführungen in Abhängigkeit vom Querschnitt des qualitativ hochwertigen Rift-Kantels ausgespart werden, was die Nachteile der Herstellung durchgängiger Keilbohlen technologisch weitestgehend reduziert. Insgesamt gesehen konnte neben dem Einschnitt und der Separierung der schlechteren Kernbereiche zusätzlich eine weitere Ausbeuteverbesserung vom Einschnitt bis zum fertig verwendbaren Holzbauprodukt von 5 bis 6 % nachgewiesen werden.
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Ausgangspunkt der Erfindung war die Notwendigkeit der Entwicklung alternativer Einschnitt- und Verarbeitungsverfahren des Rundholzes, welche den Sachzwängen der nachhaltigen Ressourceneffizienz bei der Holzbearbeitung und -verarbeitung Rechnung tragen. Insbesondere sollte somit ein Verfahren zur Herstellung von Keilbohlen entwickelt werden, welches die Vorteile in Bezug auf die Aufnahme von Biegebelastungen und die äußerst hohe Holzausbeute übernimmt und gleichzeitig die Nachteile in den Spitzen der Keilbohlen vorhandener schlechterer Holzqualitäten beseitigt.
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Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Verfahren zur Herstellung von Keilbohlen gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1. Weitere, sinnvolle Ausgestaltungen dieses Verfahrens bis hin zur vollautomatischen Herstellung von Keilbohlen in einem einzigen Arbeitsschritt können den Unteransprüchen entnommen werden.
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Insoweit ist es verfahrensmäßig zunächst erforderlich, einen Rundholzstamm in insgesamt vier Stammviertel aufzutrennen, welche dann zu Keilbohlen weiterverarbeitet werden können. Entgegen der bisherigen Vorgehensweise des Standes der Technik wird gemäß dem hier diskutierten neuen Verfahren gemäß der Erfindung der Stamm nicht mittenzentrisch auf der verwendeten Säge, üblicherweise einer Bandsäge, ausgerichtet, sondern entlang seiner Waldkante. Da der Stamm eine natürliche Konizität von ca. 1 cm pro Meter besitzt, soll diese Konizität gleich beim Einschnitt berücksichtigt werden. Dies führt dazu, dass durch den waldkantenparallelen Schnitt, welcher an beiden aus einem Rundholzstamm entstehenden Stammhälften vorgenommen wird, ein Längskeil ausgeschnitten wird. Dieser im Inneren des Stamms entstehende Längskeil kann anderweitig verwendet werden. Oft ist im Stamminneren die Holzqualität durch Fäulnis oder erhöhte Spannungen schlechter, so dass auf diese Weise nur die äußeren Bereiche des Stamms für die hochwertigen Keilbohlen Verwendung finden.
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Nach dem Heraustrennen eines ersten Längskeils zwischen den beiden Stammhälften werden die beiden Stammhälften auf die gleiche Weise, wiederum unter Ausschuss jeweils eines Längskeils in Stammviertel unterteilt, so dass an jedem Stammviertel zwei Schnittflächen mit zumindest annähernd gleicher Schenkellänge entstehen.
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Im Rahmen einer vorherigen Messung oder direkt im Zusammenhang mit der Ausrichtung des Rundholzstammes auf der Säge wird dieser bzw. die in Stammviertel zu zerlegende Stammhälfte mithilfe einer optischen Messeinheit vermessen und aufgrund der hierbei erhobenen Daten die Ausrichtung des Rundholzstammes bzw. der Stammhälfte vorgenommen. Diese Ausrichtung wiederum kann neben einer messtechnischen Unterstützung durch die genannte Messeinheit auch maschinell automatisiert werden und insoweit weitgehend selbsttätig erfolgen.
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In einem ersten Ansatz werden die so entstehenden Stammviertel wiederum mithilfe einer Säge, vorzugsweise einer Trennbandsäge, mit einem ebenfalls vorzugsweise vertikal oder horizontal ausgerichteten Sägeblatt in Keilbohlen zerlegt. Hierzu wird ein Stammviertel bzw. ein Stammviertelrest von dem bereits Keilbohlen abgetrennt worden sind, mit seinen Schnittfläche auf eine Längsführung aufgelegt. Diese Längsführung besteht aus zwei Führungsträgern, von denen jeweils einer mit jeweils einer Schnittfläche des Stammviertels bzw. Stammviertelrestes kontaktiert. Die beiden Führungsträger werden hierbei in ihrem Winkel so eingestellt, dass zwischen ihnen der gleiche Winkel vorgesehen ist, den auch das Stammviertel aufspannt. Bei einem vollständigen Stammviertel handelt es sich hierbei also um einen Winkelabstand von 90°, welcher nach dem Abtrennen erster Keilbohlen von dem Stammviertel entsprechend verkleinert wird. Um eine geeignete Halterung an den Führungsträgern zu gewährleisten, kann zudem ein Gegendruckelement vorgesehen sein, welches zudem eine Förderung des Stammviertels bzw. des Stammviertelrestes auf den Führungsträgern ermöglicht.
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Im Einzelnen kann es sich bei den Führungsträgern um eine Mehrzahl eine Rollebene bildender Rollelemente handeln, wobei in diesem Fall beispielsweise das Gegendruckelement eine Druckrolle sein kann. Die Druckrolle ist in diesem Fall motorisch angetrieben, so dass das Stammviertel bzw. der Stammviertelrest aufgrund der Drehung der Druckrolle über die Rollelemente der Führungsträger auf die Säge zu verschoben wird. Die Gesamtlage der Längsführung wird dabei so eingestellt, dass das Stammviertel bzw. der Stammviertelrest von dem Sägeblatt der Säge unter Abtrennung einer Keilbohle durchschnitten wird. Teile der Längsführung befinden sich insoweit auf beiden Seiten des Sägeblattes, so dass sowohl das Stammviertel bzw. der Stammviertelrest als auch die Keilbohle nach dem Schnitt sauber aufgefangen werden können.
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In einem letzten Verfahrensschritt wird dann die Keilbohle besäumt, wozu sie eine Besäumsäge passiert. Die Besäumsäge umfasst zwei parallele, rechtwinklig zu einer der Schnittflächen der Keilbohle ausgerichtete Sägeblätter, zwischen denen die Keilbohle hindurchgeführt wird. Hierbei werden die unregelmäßigen Ränder der Keilbohlen so abgetrennt, dass der verbleibende Rest schließlich mit weiteren entsprechend besäumten Keilbohlen zu Vierkantholz verleimt werden kann.
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Auch in diesem Verfahrensschritt ist es sinnvoll, die Keilbohle durch die Säge hindurchzuführen, wozu insbesondere eine Kettenführung vorgesehen ist, welche mittels eines Gegendruckmittels die Keilbohle definiert durch die Besäumsäge fördern kann. Das Gegendruckmittel kann hierbei entweder eine zweite Kettenführung sein, so dass die Keilbohle zwischen zwei Führungen eingeklemmt und dadurch exakt positioniert wird, oder alternativ auch entsprechend der Form der Keilbohlen schräg gestellte Druckrollen oder dergleichen mehr.
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In einem zweiten Verfahren zur Herstellung der Keilbohlen ist es vorgesehen, das Stammviertel bzw. den Stammviertelrest mit nur einer seiner Schnittkanten auf eine Klemmeinheit aufzulegen, welche das Stammviertel bzw. den Stammviertelrest mithilfe von Klemmen, Krallen, Vakuumsaugern oder anderen Verbindungsmitteln festhält. Die Klemmeinheit ist hierbei auf einer Fahreinheit angeordnet, welche entlang der Schnittebene der hier verwendeten Säge, vorzugsweise ebenfalls eine Trennbandsäge, verschoben werden kann. Die Klemmeinheit ist bezüglich der Fahreinheit um eine parallel zur Längsachse des Stammviertels bzw. des Stammviertelrestes angeordnete Drehachse zumindest zwischen 0 und 90° schwenkbar, so dass die Klemmeinheit mit dem darauf befestigten Stammviertel bzw. Stammviertelrest durch die Schnittebene der Säge hindurch geschoben werden kann. In einer Position, in welcher das Stammviertel bzw. der Stammviertelrest um den gewünschten Winkel einer Keilbohle herum in den Schnittbereich hineingeschwenkt wurde, wird dann die Klemmeinheit auf der Fahreinheit durch den Eingriffsbereich der Säge hindurch geschoben, so dass auf diese Weise eine Keilbohle von dem Stammviertel bzw. dem Stammviertelrest abgetrennt wird.
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Dieses zweite Verfahren kann dadurch zu einem einschrittigen Verfahren zur Herstellung einer Keilbohle werden, dass im Bereich der Säge eine zusätzliche Besäumsäge angeordnet ist, welche wenigstens ein, vorzugsweise aber zwei Sägeblätter aufweist, welche eine gedachte Schnittebene der Säge zumindest näherungsweise tangieren. Vorzugsweise ist eine derartige Besäumsäge im Vorfeld des Passierens der Säge, insbesondere der Trennbandsäge, vorgesehen, so dass die Besäumsäge zunächst zwei Fugen in das Stammviertel bzw. den Stammviertelrest einbeschreibt, welche bereits die Seitenkanten der entstehenden Keilbohlen vorgeben. Erst dann durchläuft das Stammviertel bzw. der Stammviertelrest die Säge, so dass bei diesem Produktionsvorgang die fertig besäumte Keilbohle sofort nach dem Passieren der Säge vorliegt. Die entstehende Keilbohle wird nach dem Durchlaufen der Säge von einer Fördereinheit längs oder quer zur bisherigen Förderrichtung abtransportiert.
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Insbesondere ist es vorgesehen, dass die Sägeblätter der Besäumsäge, soweit zwei Sägeblätter vorhanden sind, in ihrem Abstand zueinander verstellbar sind und in jedem Fall bezüglich ihrer Position auf ihrer Drehachse verschieblich sind. Vor oder während des Sägevorgangs wird das Stammviertel bzw. der Stammviertelrest von einer optischen Messeinheit vermessen, wobei die Position der einzelnen Sägeblätter der Besäumsäge gemäß den Messergebnissen dieser angestellten Vermessung der optischen Messeinheit selbsttätig angepasst wird.
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Ergänzend können die Sägeblätter der Besäumsäge auf den von der entstehenden, besäumten Keilbohle abgewandten Seiten mit Fräswerkzeugen bestückt sein, mit deren Hilfe der Verschnitt direkt beim Besäumungsvorgang zu Hackschnitzeln verarbeitet werden kann.
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Die vorstehend beschriebene Erfindung wird im Folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert.
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Es zeigen
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1 einen Rundholzstamm, welcher gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren in Stammviertel unterteilt wird, in einer perspektivischen Darstellung von schräg oben,
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2 einen Querschnitt durch ein Konstruktionsvollholz, welches aus insgesamt vier erfindungsgemäß hergestellten Keilbohlen durch verleimen hergestellt ist,
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3 eine schematische Darstellung eines Fertigungswerkzeuges zur Herstellung von Keilbohlen aus einem Stammviertel in einer Draufsicht auf die Stirnseite des Stammviertels, also in Verschiebungsrichtung,
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4 eine schematische Darstellung einer Besäumsäge zur Besäumung einer gemäß 3 hergestellten Keilbohle in einer Draufsicht auf die Stirnseite der Keilbohle, also in Verschiebungsrichtung,
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5 eine schematische Darstellung eines Fertigungscenters, bei welchem in einem Schritt ein Besäumen der Keilbohle und ein Abtrennen derselben von dem Stammviertel erfolgt, in einer Draufsicht auf die Stirnseite des Stammviertels, also in Verschiebungsrichtung, sowie
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6 eine schematische Darstellung des Fertigungscenters gemäß 5 in einer seitlichen Draufsicht.
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1 zeigt einen Rundholzstamm 10, welcher in angedeuteten Schnittlinien gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren in Stammviertel 11 aufgetrennt werden soll. Hierbei wird zunächst für jede Stammhälfte ein waldkantenparalleler Schnitt geführt, welcher zu einem Ausschuss eines Längskeils 13 führt. Hierdurch entstehen zunächst zwei Stammhälften und durch Wiederholung vier Stammviertel 11 mit Schnittflächen jeweils zumindest annähernd konstanter Schenkellängen. Die Längskeile 13, welche den üblicherweise von schlechterer Qualität beschaffenen Kern des Rundholzstamms 10 mit einschließen, werden anderer Verwendung zugeführt.
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Hierdurch entstehen vier Stammviertel 11, aus denen in weiteren Schritten nunmehr Keilbohlen 12 hergestellt werden können, welche in den auslaufenden Spitzen nicht mehr die Problematik aufweisen, einen größeren Verschnitt zu produzieren weil der Kern des Rundholzstammes 10 von schlechter Qualität sein könnte.
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2 zeigt ein Konstruktionsvollholz 15, welches aus insgesamt vier Keilbohlen 12 hergestellt ist. Die Keilbohlen 12 sind seitlich so besäumt, dass eine Schnittkante mit den Außenkanten im rechten Winkel steht, wobei durch versetztes Zusammenlegen zweier Keilbohlen 12 hieraus eine im Querschnitt rechteckige Gesamtanordnung entsteht. Die einzelnen Keilbohlen 12 weisen hierbei stehende Jahresringe 14 auf, so dass nach der Verleimung des Konstruktionsvollholzes 15 hierdurch eine wesentlich höhere Biegbelastung aufgenommen werden kann als dies bei herkömmlich hergestelltem Konstruktionsvollholz 15 der Fall ist.
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Nach der Auftrennung des Rundholzstammes 10 in Stammviertel 11 werden diese weiter zu Keilbohlen 12 verarbeitet. Eine erste hierfür geeignete Vorrichtung ist in 3 gezeigt, und umfasst eine Trennbandsäge 20, durch deren Schnittebene ein Stammviertel 11 hindurchgeführt wird. Das Stammviertel 11 liegt hierzu mit beiden Schnittflächen jeweils auf einem Rollelement 21, welches das Stammviertel 11 in Position hält. Die beiden Rollelemente 21 sind hierbei gegeneinander, wie durch die entsprechenden Doppelpfeile angedeutet, verschwenkbar, so dass das Stammviertel 11 unabhängig von dem jeweiligen Winkel flächig aufgenommen werden kann.
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Insbesondere ist dies erforderlich, wenn von dem Stammviertel 11 eine erste Keilbohle 12 abgetrennt worden ist und nur noch der verbleibende Stammviertelrest eingespannt werden soll. Eine Druckrolle 22 drückt das Stammviertel 11 gegen die Rollelemente 21, so dass das Stammviertel 11 festgehalten wird.
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Nach dem Passieren der Trennbandsäge 20 wird die abgetrennte Keilbohle 12 einer Besäumsäge 40, wie in 4 dargestellt, zugeführt. Die Besäumsäge 40 besteht aus zwei Sägeblättern 41, welche auf einer Antriebswelle 42 drehbar gelagert sind. Die Einstellung des Abstandes der Sägeblätter 41 hängt von einer vorherigen Vermessung der zu besäumenden Keilbohle 12 ab, so dass die Keilbohle 12 jeweils auf ihre optimalen Maße besäumt werden kann. Die Keilbohle 12 wird hierbei auf einer Kettenführung 43 an die Sägeblätter 41 der Besäumsäge 40 herangeführt, wobei sie wiederum oberseitig von wenigstens einer Druckrolle 44 in Position gehalten wird.
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Die beiden Verfahrensteile gemäß 3 und 4 können jedoch gemäß einer Anordnung in 5 in einem einzigen Schritt zusammengeführt werden. Hierzu wird nunmehr das Stammviertel 11 auf einer Klemmeinheit 31, etwa mithilfe von Vakuumsaugern, festgehalten, wonach die Klemmeinheit 31 gegenüber einer Fahreinheit 32 um eine Drehachse herum geschwenkt wird. Hierbei durchtritt wiederum das Stammviertel 11 die Schnittebene der Trennbandsäge 30, so dass durch ein Verschieben der Fahreinheit 32 an der Trennbandsäge 30 vorbei mit der Trennbandsäge 30 eine Keilbohle 12 abgetrennt werden kann. Vor einem Eingreifen der Trennbandsäge 30 durchläuft das Stammviertel 11 jedoch noch eine Besäumsäge 40, welche ebenfalls zwei unabhängig voneinander verstellbare Sägeblätter 41 aufweist. Die Sägeblätter 41 sind hierbei so ausgerichtet, dass sie die Schnittebene der Trennbandsäge 30 tangieren, so dass vor dem Eintritt in die Trennbandsäge 30 dem Stammviertel 11 zwei Fugen einbeschrieben werden. Beim Erreichen der Trennbandsäge 30 wird das Stammviertel 11 also wiederum von der entstehenden Keilbohle 12 getrennt, wobei der Verschnitt direkt separiert oder bereits zuvor von der Besäumsäge durch seitlich angebrachte Fräswerkzeuge entfernt werden kann.
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6 zeigt die Anordnung gemäß 5 in einer seitlichen Darstellung, wobei hier sichtbar wird, dass in Fahrtrichtung der vor- und rückwärts verschieblichen Fahreinheit 32 zunächst eine Messeinheit 33, dann die Besäumsäge 40 und schließlich die Trennbandsäge 30 aufeinander folgen. Zunächst wird mithilfe der Messeinheit 33 während der Vorwärtsbewegung der Fahreinheit 32 die gesamte Deckfläche des Stammviertels 11, welches auf der Klemmeinheit 31 aufgenommen ist, erfasst. Entsprechend dem Messergebnis werden die beiden Sägeblätter der Besäumsäge 40 auf die zu erzielende Netto-Deckfläche der Keilbohle eingestellt. Die Fahreinheit 32 fährt nunmehr mit dem Stammviertel 11 in Längsrichtung an der Messeinheit 33 vorbei und dieses gerät in Eingriff der Sägeblätter der Besäumsäge 40. Auch hier können zusätzlich die Sägeblätter 41 mit Fräswerkzeugen bestückt sein, so dass die nicht nutzbare Außenfläche gleich zu Hackschnitzeln verarbeitet wird. Anschließend kommt das Sägeblatt der Trennbandsäge 30 zum Eingriff und trennt die erste Keilbohle 12 vom Stammviertel 11 ab. Sobald die komplette Stammlänge das Sägeblatt der Trennbandsäge 30 passiert hat, fällt die fertig formatierte Keilbohle 12 nach unten auf eine Fördereinheit, die die Keilbohle 12 längs oder quer von der Bandsäge abtransportiert. Schließlich fährt die Fahreinheit 32 zurück, die Klemmeinheit 31 wird auf einen neuen Winkel eingestellt und das Verfahren beginnt von Neuem mit der Erzeugung der nächsten Keilbohle 12.
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Vorstehend beschrieben ist somit ein Verfahren zur Herstellung von Keilbohlen, welches das vorhandene Rundholz möglichst effizient nutzt und hierbei die Besonderheiten des gewachsenen Holzes insbesondere in Bezug auf den Kern des Rundholzstammes berücksichtigt werden.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Rundholzstamm
- 11
- Stammviertel
- 12
- Keilbohle
- 13
- Längskeil
- 14
- Jahresring
- 15
- Konstruktionsvollholz
- 16
- Verschnitt
- 20
- Trennbandsäge
- 21
- Rollelement
- 22
- Druckrolle
- 30
- Trennbandsäge
- 31
- Klemmeinheit
- 32
- Fahreinheit
- 33
- Messeinheit
- 40
- Besäumsäge
- 41
- Sägeblatt
- 42
- Antriebswelle
- 43
- Kettenführung
- 44
- Druckrolle