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Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Erzeugen eines Reliefs in einem Werkstück, das insbesondere aus einer Biomasse wie z. B. Holz hergestellt ist.
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Es sind allgemein verschiedene Technologien bekannt, um das natürliche Relief im Holz hervorzuheben.
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Bei manchen Verfahren kommen chemische Mittel zum Einsatz, welche bspw. die Zellulose in dem Holz verätzen, wie es beispielhaft die deutsche Offenlegungsschrift
DE 24 56 788 A1 zeigt. Die durch die Chemikalien weichgemachten Bestandteile können mechanisch, z. B. mittels Bürsten, Schmirgelwalzen oder dergleichen beseitigt werden. Dabei können dünne, abstehende Holzfasern oder andere Holzteile nach dem Bürsten oder Schmirgeln bestehen bleiben. Es ist bekannt, im Anschluss an die mechanische Beseitigung Schellack aufzutragen und die Verarbeitung mittels Bürsten, Schmirgeln oder dergleichen zu wiederholen, um die abstehenden Holfasern, verhärtete Lackteilchen und dergleichen zu beseitigen. Daran kann sich ein weiterer Schleifvorgang mit feinen Bürsten anschließen.
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Diese Art von Erzeugung eines Reliefs erfordert den Einsatz von Chemikalien mit dem entsprechenden Reinigungs- und Neutralisationsaufwand. Außerdem erzeugt das Bürsten bzw. Schmirgeln Holzabfälle, Staub und dergleichen, was teilweise den Einsatz spezieller Reinigungsgeräte notwendig macht. Die vielen Arbeitsschritte können zu einer niedrigen Produktivität und zum Einsatz vieler, unterschiedlicher Geräten führen und eine hohe Anzahl an Arbeitskräften mit entsprechendem Raumaufwand erfordern, was wiederum hohe Kosten verursachen kann.
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Außerdem ist aus der deutschen Offenlegungsschrift
DE 10 2006 028 245 A1 eine Vorrichtung zur spanlosen Formgebung und Strukturierung von Holzoberflächen bekannt. Sie hat Zylinderdruckwalzen, die als massive Walzen ausgeführt sind und die parallel und im Abstand zueinander angeordnet sind. Mindestens eine der Zylinderdruckwalzen ist als Prägewalze und eine als Andruckwalze ausgeführt, wobei die Oberfläche der Prägewalze eine Reliefstruktur hat. Die Prägewalze und Andruckwalze sind im Abstand zueinander einstellbar.
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Aus der Patentschrift
DE 64289 A ist eine Vorrichtung zur mechanischen Härtung von Holzwalzen bekannt, bei der zwei oder drei Härterollen gleichzeitig und gleichmäßig an eine rotierende Holzwalze angepresst werden können, um auf diese Art und Weise die Holzwalze bis zu einem bestimmten Härtegrad zu härten.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine verbesserte Vorrichtung und ein verbessertes Verfahren zum Erzeugen eines Reliefs in einem Werkstück zur Verfügung zu stellen.
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Diese Aufgabe wird durch die erfindungsgemäße Vorrichtung nach Anspruch 1 und das erfindungsgemäße Verfahren nach Anspruch 5 gelöst.
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Nach einem ersten Aspekt stellt die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung zum Erzeugen eines Reliefs in einer Fläche eines Werkstücks bereit, das aus einer Biomasse, insbesondere Holz hergestellt ist, wobei das Holz einen ersten Bestandteil mit einer ersten Härte und einen zweiten Bestandteil mit einer zweiten Härte aufweist, wobei die erste Härte größer als die zweite Härte ist, wobei die Vorrichtung umfasst:
eine Presseinrichtung mit einer ersten und einer zweiten Walze, wobei die erste und/oder die zweite Walze mit einem glatten Pressbelag versehen ist und wobei die erste und/oder die zweite Walze glatt ist, wobei der Pressbelag eine Härte aufweist, die größer als die zweite Härte und/oder kleiner als die erste Härte ist und wobei der Pressbelag ein Elastomer umfasst und derart elastisch ist, dass der erste Bestandteil des Holzes mit der ersten Härte den Pressbelag elastisch verformt und wobei die Pressung des Holzes zu einer dauerhaften, plastischen Verformung des zweiten Bestandteils und zu einer temporären, elastischen Verformung des ersten Bestandteils führt.
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Nach einem zweiten Aspekt stellte die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Erzeugen eines Reliefs in einer Fläche eines Werkstücks bereit, das aus einer Biomasse, insbesondere Holz, hergestellt ist, mit einer Vorrichtung nach dem ersten Aspekt, wobei die Biomasse einen ersten Bestandteil mit einer ersten Härte und einen zweiten Bestandteil mit einer zweiten Härte aufweist, wobei die erste Härte größer als die zweite Härte ist, wobei das Verfahren umfasst:
Ausüben einer Druckkraft auf die Fläche des Werkstücks derart, dass der zweite Bestandteil plastisch verformt wird.
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Weitere Aspekte und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen, der beigefügten Zeichnung und der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen.
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Wie erwähnt, betreffen manche Ausführungsformen eine Vorrichtung zum Erzeugen eines Reliefs in einer Fläche eines Werkstücks, das aus einer Biomasse hergestellt ist.
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Die Biomasse weist einen ersten Bestandteil mit einer ersten Härte und einen zweiten Bestandteil mit einer zweiten Härte auf, wobei die erste Härte größer als die zweite Härte ist. Die Vorrichtung umfasst eine Presseinrichtung mit einem Pressbelag, wobei der Pressbelag eine Härte aufweist, die größer als die zweite Härte und/oder kleiner als die erste Härte ist. Der Pressbelag kann glatt bzw. eben sein und keine Reliefstruktur aufweisen.
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Die Biomasse kann Holz umfassen und das Werkstück kann allgemein jede Form haben und zum Beispiel in der Möbelindustrie Einsatz finden, für Fenster, für Boden- und Wandbekleidung, für Holzhäuser, Lauben, Zäune, Geländer, Schalung für Architekturbeton usw. Das Werkstück kann ein Holzbrett sein, wie es für Wand-, Decken-, Fußbodenbeläge oder dergleichen verwendet wird. Es kann aber auch die Form eines Balkens haben, wie sie für Türstöcke, Fensterstöcke, Dachstühle, etc. zum Einsatz kommen.
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Das Werkstück kann dabei in massiver Weise aus der Biomasse, insbesondere Holz, gefertigt sein. Bei manchen Ausführungsformen besteht es folglich aus Massivholz. Das Werkstück kann aber die Biomasse, insbesondere (Massiv-)Holz, auch nur in einer äußeren Schicht aufweisen und ansonsten aus einem anderen Material gefertigt sein. Das Werkstück kann folglich auch als Spanplatte, Tischlerplatte, MDF-Platte oder dergleichen ausgeführt sein und bspw. nur eine äußere Schicht aus der Biomasse (Holz) mit dem ersten und zweiten Bestandteil aufweisen.
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Das Werkstück kann durch die Erzeugung des Reliefs am Ende der Verarbeitung eine rustikale Erscheinungsform haben.
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Manche Ausführungsformen nutzen die Tatsache, dass bei bestimmten Holzarten das sogenannte Frühholz und das Spätholz eine unterschiedliche Dichte und damit auch unterschiedliche Härte aufweisen. Das Frühholz ist in dem Sinne bei manchen Ausführungsformen der zweite Bestandteil, der eine geringere (zweite) Härte aufweist als das Spätholz, das dem ersten Bestandteil mit entsprechend höherer erster Härte entspricht.
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Das Frühholz kann sich bekanntermaßen während einer Wachstumsphase eines Baumes, Strauches oder einer anderen Art von Gehölz bilden. Das Frühholz kann eine oftmals hellere Wachstumszone aus relativ lockerem Gewebe enthalten, das einen raschen Transport von Wasser und Mineralstoffen ermöglicht. Die Zellen des Frühholzes können dünnwandig und großlumig sein und folglich eine geringe mechanische Festigkeit aufweisen, was insgesamt zu der entsprechenden geringeren Härte des Frühholzes führt. An die Wachstumsphase kann sich die sogenannte Depositionsphase anschließen, in der das Spätholz entsteht, welches typischerweise dickwandige, kleinlumige Holzzellen hat, die ein dichteres Gewebe als die Holzzellen des Frühholzes bilden, was folglich zu der höhere Härte des Spätholzes führt.
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Die Abwechslung zwischen Frühholz und Spätholz ist auch in den sogenannten Jahresringen sichtbar, sodass die Ausbildung des Reliefs in dem Werkstück bei manchen Ausführungsformen die Jahresringe und damit die natürlich Musterung des Holzes des Werkstücks betont, indem der weichere Bestandteil (zweiter Bestandteil mit zweiter Härte), z. B. das Frühholz, eingedrückt wird und der härtere Bestandteil (erster Bestandteil mit erster Härte), z. B. das Spätholz nicht oder zumindest geringer eingedrückt wird als das Frühholz (zweiter Bestandteil mit zweiter Härte). Dabei hat oftmals das Frühholz eine hellere Farbe als das Spätholz.
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Dementsprechend beruht die Vorrichtung und auch das weiter unten beschriebene Verfahren bei manchen Ausführungsformen auf einer nicht elastischen (plastischen) Verformung der Biomasse, (z. B. des Holzmaterials) durch Ausüben einer Druckkraft (Pressen durch die Presseinrichtung), sodass der weiche Bestandteil, d. h. der zweite Bestandteil mit zweiter Härte, eingedrückt wird und bspw. plastisch verformt wird, während der erste Bestandteil mit erster Härte der Biomasse nicht oder weniger stark eingedrückt wird, als der zweite Bestandteil und bspw. nur temporär elastisch verformt wird.
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Dementsprechend kann die Presseinrichtung mit dem (glatten bzw. ebenen) Pressbelag einen Druck auf die Fläche des Werkstücks, z. B. auf eine glatte Holzoberfläche, ausüben, sodass der zweite Bestandteil eingedrückt wird, während der erste Bestandteil nicht oder weniger stark als der zweite Bestandteil eingedrückt wird.
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Der Pressbelag hat eine Härte, die geringer ist als die erste Härte des ersten Bestandteils der Biomasse und/oder größer als die zweite Härte des zweiten Bestandteiles der Biomasse. Die Härte des Pressbelags kann folglich auch in einem Härteintervall zwischen der ersten Härte und der zweiten Härte liegen. Dadurch hat der Pressbelag eine gewisse Elastizität und bildet bei manchen Ausführungsformen einen elastischen Körper, der eine Härte hat, die folglich der Härte der Biomasse mit ihrem ersten und zweiten Bestandteil ähnelt.
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Wenn der Pressbelag durch die Presseinrichtung auf die Fläche des Werkstücks mit einer vorgegebenen Druckkraft einwirkt, gibt der weichere (zweite) Bestandteil in den Zonen, in denen er angeordnet ist (z. B. Frühholzzonen) nach, während der härtere Bestandteil in den Zonen, in denen er angeordnet ist (z. B. Spätholzzonen), weniger oder gar nicht nachgibt bzw. nicht von der Druckkraft beeinflusst wird. Dementsprechend entsteht ein Relief in der Fläche des Werkstücks, bei dem Zonen mit dem weichen (zweiten) Bestandteil stärker eingedrückt sind und damit tiefer sind, als Zonen mit dem harten (ersten) Bestandteil, die im Verhältnis zu dem weichen Bestandteil höher sind. Im Falle von Holz als Biomasse zeigt das Relief die natürliche Holzmaserung, wobei Frühholzzonen stärker eingedrückt sind als Spätholzzonen. Durch die Ausübung der Druckkraft kann die Fläche des Werkstücks gleichmäßig dicht und hart und beständiger gegenüber Druck, Kratzer oder dergleichen sein. Das Eindrücken des zweiten Bestandteils bzw. der Zonen mit dem zweiten Bestandteil in die Fläche des Werkstücks geschieht dabei bei manchen Ausführungsformen auf Grundlage einer nicht elastischen Verformung, wie oben erwähnt.
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Durch die einfache Anwendung der Druckkraft auf die Fläche des Werkstücks mit dem Pressbelag kann ein Relief bei manchen Ausführungsformen in einem Arbeitsschritt erzeugt werden. Außerdem ist bei manchen Ausführungsformen eine Automatisierung des Arbeitsprozesses möglich, was zu einer höheren Produktivität, zu niedrigerem Energieverbrauch und zu niedrigeren Produktionskosten, insbesondere gegenüber dem eingangs erwähnten aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren führen kann. Dadurch, dass bspw. ein Bürstschritt entfällt, fallen durch das Pressen des Reliefs keine Staubpartikel, Holzabfälle oder Schadstoffe aufgrund chemischer Behandlung an.
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Ferner kann durch den Pressvorgang die Festigkeit, Robustheit und Haltbarkeit des Werkstücks bzw. der Biomasse durch die mit dem Pressen einhergehende Verdichtung von wenigstens dem zweiten Bestandteil erhöht werden.
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Wie erwähnt, umfasst bei manchen Ausführungsformen die Biomasse Holz. Die technische Härte des Holzes wird in der Holzverarbeitung z. B. auf einer Skala mit Kennzahlen von 1 bis 7 klassifiziert und angegeben, wobei die Kennzahlen für die Härte nach der (ISO-zertifizierten) Brinell Methode (HBS 10/100) ermittelt wurden.
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Es besteht ferner eine direkte Abhängigkeit zwischen der Dichte und der Härte des Holzmaterials: je dichter es ist, desto härter ist es, wie sich auch aus der folgenden Tabelle ergibt, die für eine Holzarten beispielhaft die Dichte und die Brinell-Härte angibt:
| Holzart | Dichte (kg/m3) | Brinell-Härte |
| Nadelholz, z. B. Kiefer, Fichte, Tanne | 510 | 1,1–1,6 |
| Linde | 530 | 1,3–1,7 |
| Birke | 600 | 2,2–2,7 |
| Walnussbaum | 680 | 2,8–3,5 |
| Eiche | 690 | 2,9–3,7 |
| Akazie | 770 | 4,2–4,9 |
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Die Kennzahlen sind für freiluftgetrocknetes Holz mit einer Feuchtigkeit von 10% bis 15% angegeben, wobei sie in Abhängigkeit vom Standort des Gehölzes und den Wachstumsbedingungen variieren können.
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Die Presseinrichtung kann entsprechend eingerichtet sein, eine vorgegebene Druckkraft über den Pressbelag auf die Fläche des Werkstücks auszuüben. Die Druckkraft kann dabei einstellbar sein und sie kann auf unterschiedliche Art und Weise erzeugt werden.
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Bei manchen Ausführungsformen umfasst die Presseinrichtung eine Art Stempel, an dem der Pressbelag angeordnet ist. Der Stempel kann über eine hydraulische, eine pneumatische, eine elektrische Einrichtung oder dergleichen betreibbar sein, sodass er eine Druckkraft auf den Pressbelag und auf die Fläche eines entsprechend angeordneten Werkstücks ausüben kann. Bei manchen Ausführungsformen kann auch die Gewichtskraft eines Gewichts ausgenutzt werden, um eine Druckkraft bspw. über einen Stempel, an dem das Gewicht angebracht ist, zu erzeugen.
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Bei manchen Ausführungsformen umfasst die Presseinrichtung wenigstens eine erste und zweite Walze, wobei die erste und/oder die zweite Walze mit dem Pressbelag versehen ist und glatt bzw. eben ist. Die Walzen können aus einem Metall gefertigt sein, wie bspw. Stahl oder Edelstahl, aber auch Kunststoff oder Holz oder einem anderen ausreichend festem Material dessen Härte wenigstens höher ist als die erste Härte. Der Pressbelag kann auf die erste bzw. zweite Walze aufgeklebt sein, aufgeschweißt, mit einem Klettband, Doppelklebeband oder einem anderen Mittel befestigt sein.
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Je nachdem, welches Befestigungsmittel verwendet wird, kann der Pressbelag austauschbar an der Presseinrichtung bzw. an der ersten bzw. zweiten Walze, an dem oben genannten Stempel oder dergleichen angebracht sein. Durch die Austauschbarkeit kann ein jeweiliger für eine bestimmte Biomasse mit bestimmten Härten, z. B. für eine bestimmte Holzart, vorgesehener Pressbelag an der Presseinrichtung angebracht werden.
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Außerdem können die erste und die zweite Walze beabstandet zueinander angeordnet sein, wobei der Abstand zwischen der ersten und der zweiten Walze veränderbar sein kann, um bspw. die ausgeübte Druckkraft einzustellen. Der Abstand ist bspw. an eine Dicke des Werkstücks und/oder an die Härte des ersten bzw. zweiten Bestandteils der Biomasse angepasst.
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Die Presseinrichtung kann in ihrem Grundaufbau auf einer Walzenpresse basieren, die bekanntermaßen in der Metallurgie zum Ziehen von Blechen, im Bergbau und in der Kohleindustrie zum Zerkleinern von Felsbrocken und Kohlen, in der Lebensmittelindustrie zum Pressen von Stängeln und Früchten zur Saftgewinnung, etc., zum Einsatz kommt.
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Bei den Ausführungsformen sind allerdings bekannte Walzenpressen nicht geeignet, sondern bei den Ausführungsformen, die auf einer Walzenpresse beruhen, ist wenigstens eine Walze mit dem hierin beschriebenen Pressbelag ausgerüstet.
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Bei manchen Ausführungsformen weist die Walze einen Arbeitskörper auf, auf dem der Pressbelag angeordnet ist, indem er, wie bspw. oben beschrieben, aufgeklebt, mit Klettband, aufgeschweißt oder auf einen andere Art und Weise fest oder wieder lösbar an dem Arbeitskörper befestigt ist. Der Arbeitskörper selbst, kann, wie auch schon oben ausgeführt, aus Metall, insbesondere Stahl oder Edelstahl, Holz, Kunststoff oder dergleichen gefertigt sein.
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Bei manchen Ausführungsformen ist aber auch die Walze oder der Stempel oder dergleichen einstückig aus dem Material des Pressbelags gebildet, sodass bei solchen Ausführungsformen der Pressbelag als ein Abschnitt der einstückig gebildeten Walze, des Stempels oder dergleichen anzusehen ist.
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Der Pressbelag kann elastisch ausgebildet sein, insbesondere, derart elastisch, dass der erste Bestandteil der Biomasse mit der ersten Härte den Pressbelag elastisch verformt. Mit anderen Worten, Bereiche oder Zonen in der Fläche des Werkstoffes, die (im Wesentlichen) aus dem ersten Bestandteil gebildet sind, verformen den Pressbelag elastisch, wodurch, aufgrund der Härte des Pressbelags, die größer als die Härte des zweiten Bestandteils ist, Bereiche oder Zonen, die (im Wesentlichen) aus dem zweiten Bestandteil gebildet sind, aufgrund der von dem Pressbelag ausgeübten Druckkraft eingedrückt werden, d. h. nicht-elastisch verformt werden.
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Der Pressbelag kann ein Elastomer umfassen, wie zum Beispiel Silikonkautschuk und/oder Kautschuk oder dergleichen.
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Bei manchen Ausführungsformen hat sich eine Kombination aus Stahlwalze mit einem Pressbelag aus Silikonkautschuk als besonders gut geeignet herausgestellt. Silikonkautschuk kann je nach Anforderung mit einer hohen Elastizität, Verschleißfestigkeit, Wärmebeständigkeit und unterschiedlicher Härte hergestellt bzw. bereitgestellt werden. Außerdem können Stahlwalzen mit einer gewünschten Silikonkautschukbeschichtung als Pressbelag von spezialisierten Herstellern auf Anforderung bezogen werden.
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Bei manchen Ausführungsformen hat der Pressbelag, insbesondere der Silikonkautschukbelag auf einer Stahlwalze, eine Dicke von 6 bis 8 mm und eine Härte im Bereich von 1 bis 7. Wie auch schon oben ausgeführt, kann bei manchen Ausführungsformen der Pressbelag auch von der Stahlwalze entfernt und erneuert bzw. durch einen anderen Pressbelag mit anderer Dicke und/oder Härte ersetzt werden.
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Bei manchen Ausführungsformen, insbesondere bei solchen mit einer ersten und einer zweiten Walze, kann die von der Presseinrichtung ausgeübte Druckkraft, z. B. durch Korrektur des Abstands zwischen den Walzen korrigiert werden, sodass einer unregelmäßigen Härte des zu bearbeitenden Werkstücks Dank der Elastizität des Pressbelags Rechnung getragen werden kann. Durch die Einstellung der Druckkraft, können Werkstücke aus Materialien (Biomasse) mit unterschiedlicher, aber ähnlicher Härte im Bereich von 0,5 bis 1 Abweichung mit dem gleichen Pressbelag bearbeitet werden. Bei manchen Ausführungsformen reicht daher ein Satz von drei Pressbelägen, die z. B. auf drei unterschiedlichen Walzen angebracht sind, aus, um alle Holzarten zu bearbeiten, die bspw. oben in der Tabelle genannt sind und im Härtebereich von 1 bis 7 liegen.
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Bei manchen Ausführungsformen wird folglich das Relief für ein bestimmtes Werkstück mit einer bestimmten Biomasse, durch Wählen eines geeigneten Pressbelags (bzgl. Härte, Dichte, und/oder Elastizität) und/oder durch Einstellen einer geeigneten Druckkraft erzeugt.
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Die Tiefe des Reliefs kann in Abhängigkeit folgender Kriterien variieren:
Die Art der Biomasse, insbesondere des Holzmaterials aus dem das Werkstück gebildet ist. Die Mustergröße, insbesondere die Größe der natürlichen Maserung z. B. des Holzes. Bei manchen Ausführungsformen führen kleinere Muster in der Fläche des Werkstücks zu eher flacheren Reliefs.
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Der Härteunterschied zwischen Zonen mit dem ersten Bestandteil (z. B. Frühholz) und Zonen mit dem zweiten Bestandteil (z. B. Spätholz) kann ebenfalls einen Einfluss auf die Relieftiefe haben. So führt bei manchen Ausführungsformen ein größerer Unterschied zu tieferen Reliefs als ein kleinerer Unterschied in der Härte der Zonen.
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Außerdem kann die Zeitdauer, über die hinweg die Druckkraft auf die Fläche des Werkstücks einwirkt, die Tiefe des Reliefs beeinflussen (je länger, desto tiefer wird das Relief bis zu einem gewissen Punkt). Die Zeitdauer der ausgeübten Druckkraft kann dabei bspw. durch die Drehzahl der Walzen beeinflusst werden, sodass höhere Drehzahlen zu flacheren Reliefs führen können und umgekehrt.
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Bei manchen Ausführungsformen hängt die Relieftiefe auch von dem Durchmesser der verwendeten Walzen ab, wobei ein größerer Durchmesser zu tieferen Reliefs führen kann.
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Außerdem kann die Relieftiefe des bearbeiteten Materials in Grenzen variieren, die der natürlichen Alterung der Biomasse ähneln, wie sie durch typische äußere Einflüsse, wie Sonneneinstrahlung, atmosphärische Einflüsse, Benutzung, etc., hervorgerufen werden würde, wobei die Oberfläche des Werkstücks nach der Bearbeitung typischerweise feiner ist, als es bei den genannten äußeren Einflüssen der Fall wäre.
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Manche Ausführungsformen betreffen ein Verfahren zum Erzeugen eines Reliefs in einer Fläche eines Werkstücks, das aus einer Biomasse hergestellt ist, wobei die Biomasse einen ersten Bestandteil mit einer ersten Härte und einen zweiten Bestandteil mit einer zweiten Härte aufweist, wobei die erste Härte größer als die zweite Härte ist, wobei das Verfahren das Ausüben einer Druckkraft auf die Fläche des Werkstücks derart umfasst, dass der zweite Bestandteil eingedrückt wird, wie es auch schon oben ausführlich beschrieben wurde. Außerdem kann das Verfahren das Ausüben einer Druckkraft umfassen, die im Wesentlichen nur zu einem Eindrücken des zweiten Bestandteils führt, wie es ebenfalls schon weiter oben ausführlich beschrieben wurde.
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Ausführungsformen der Erfindung werden nun beispielhaft und unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung beschreiben, in der:
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1 eine seitliche Schnittansicht einer Ausführungsform einer Holzreliefpresse in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
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2 eine dreidimensionale schematische Darstellung der Holzreliefpresse von 1 darstellt; und
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3 ein Ablaufschema einer Ausführungsform eines Holzreliefpressverfahrens in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung ist.
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Die 1 und 2 veranschaulichen eine Ausführungsform einer Holzreliefpresse 1, wobei 1 eine Schnittansicht und 2 eine dreidimensionale Ansicht darstellt.
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Die Holzreliefpresse 1 ist mit einer Presseinrichtung 2 ausgerüstet, die zwei Walzen 3a und 3b hat.
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Die Walzen 3a und 3b haben jeweils einen Arbeitskörper 4a bzw. 4b aus Stahl, wobei jeder Arbeitskörper 4a und 4b mit einem Pressbelag 5a bzw. 5b versehen ist, der hier aus Silikonkautschuk gebildet ist. Die Walzen 3a und 3b sind jeweils mittig mit einer Welle 6a bzw. 6b versehen, mittels derer sie drehbar in einem jeweiligen Seitenteil 7a bzw. 7b der Holzreliefpresse 1 gelagert sind.
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Die Seitenteile 7a bzw. 7b sind Teil eines Walzengestelles 8, das eine untere Platte 9 und vier Füße 10 hat.
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Die obere Walze 3a und die untere Walze 3b sind mit einem Abstand 11 zueinander und übereinander angeordnet, sodass ein Werkstück 12, hier ein Holzbrett z. B. aus Fichte, mit seiner entsprechenden Dicke zwischen den Walzen 3a und 3b hindurchlaufen kann, sodass eine entsprechende Druckkraft von den Walzen 3a und 3b auf es ausgeübt wird. Der Abstand 11 ist folglich ein wenig kleiner, als die Dicke des Werkstücks 12 und durch die entsprechend Anpassung des Abstands 11 an die Dicke des Werkstücks 12, kann eine vorgegebene Druckkraft, die von der Presseinrichtung 2 ausgeübt werden soll, eingestellt werden.
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Bei der hier beispielhaft diskutierten Holzreliefpresse 1 wird die untere Walze 3b über einen Elektromotor 13 angetrieben. Der Elektromotor 13 ist über einen Riemenantrieb 14 mit einem Getriebe 15 gekoppelt. Das Getriebe 15 reduziert die Drehzahl des Elektromotors 13 um ein vorgegebenes Verhältnis und überträgt die Drehung des Riemenantriebs 14 auf die Welle 6b der unteren Walze 3b.
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Die obere Walze 3a ist jeweils über eine Höheneinstelleinrichtung 16 in dem in 2 linken Seitenteil 7a und eine Höheneinstelleinrichtung 17 im rechten Seitenteil 7b in der Höhe einstellbar, wodurch auch der Abstand 11 zwischen der oberen Walze 3a und der unteren Walze 3b einstellbar ist.
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Die Höheneinstellrichtungen 16 und 17 haben jeweils eine Schraube 16a, 17a, die in eine entsprechenden Halterung 16b, 17b eingreifen und über jeweils eine Bohrung 16c, 17c in dem zugehörigen Seitenteil 7a, 7b mit der Welle 6a der oberen Walze 3a derart gekoppelt sind, dass durch Verstellen der jeweiligen Schraube 16a und 17a die Welle 6a und damit die Walze 3a in der Höhe eingestellt werden kann.
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Wie auch schon oben ausgeführt, hat das Werkstück 12 Zonen 12a und 12b mit unterschiedlicher Härte. Hier ist beispielhaft angenommen, dass die Zonen 12a aus Spätholz (Linien in 2) gebildet sind (erster Bestandteil mit erster Härte) und die Zonen 12b aus Frühholz (zweiter Bestandteil mit zweiter Härte), das weicher ist als das Spätholz. Der Pressbelag 5a bzw. 5b der beiden Walzen 3a und 3b ist hier so gewählt, dass seine Härter größer als die Härte des Frühholzes der Zonen 12b ist, aber weicher als die Härte des Spätholzes der Zonen 12a.
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Das Werkstück 12 durchläuft in 1 und 2 von rechts nach links die zwei Walzen 3a und 3b, die eine entsprechende Druckkraft auf die Ober- und Unterseite des Werkstücks 12 ausüben, sodass die Zonen 12b aus Frühholz durch die von den Pressbelägen 5a und 5b ausgebübte Druckkraft auf dem Weg des Werkstücks 12 durch die Holzreliefpresse 1 eingedrückt werden, während die Zonen 12a aus Spätholz nicht oder zumindest weniger stark als die Zonen 12b eingedrückt werden, wie es auch schon oben im Detail beschrieben wurde.
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Dadurch, dass beide Walzen 3a und 3b mit einem Pressbelag 5a bzw. 5b versehen sind, können gleichzeitig die Ober- und Unterseite des Werkstücks 12 behandelt werden.
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Bei anderen Ausführungsformen ist nur eine Walze, zum Beispiel die obere Walze, mit einem Pressbelag versehen. Dies ist bspw. sinnvoll, wenn generell nur eine Seite des Werkstücks mit einem Relief versehen werden soll.
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Unter Bezugnahme auf 3 wird ein Verfahren 30 zum Erzeugen eines Reliefs in einer Fläche eines Werkstücks beschrieben, wie das oben beschriebene Werkstück 12. Das Verfahren 30 kann bspw. von der oben beschriebenen Holzreliefpresse 1 ausgeführt werden, insbesondere, zum Beispiel von einer Steuerung, die die Holzreliefpresse 1 steuert.
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Das Verfahren umfasst bei 31 das Bereitstellen des Werkstücks 12. Bei 32 wird, bspw. mittels der oben beschriebenen Presseinrichtung 2, eine Druckkraft auf die Fläche des Werkstücks 12 derart, ausgeübt, dass der zweite Bestandteil, z. B. in den Zonen 12b des Werkstücks 12, eingedrückt wird, wie es oben bereits beschrieben wurde. Die Druckkraft wird derart ausgeübt, dass sie im Wesentlichen nur zum Eindrücken des zweiten Bestandteils, z. B. des Frühholzes in den Zonen 12b, führt, während die Zonen mit dem erste Bestandteil, z. B. die Zonen 12a nicht oder zumindest weniger stark als die Zonen 12b eingedrückt werden. Wie oben ausgeführt, kann dazu ein entsprechender Pressbelag und ein entsprechender Abstand 11 zwischen den Walzen 3a und 3b gewählt werden.
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Bei manchen Ausführungsformen ist die Holzpresseinrichtung vollautomatisch ausgestaltet. Dazu können die Höheneinstelleinrichtungen 16, 17 elektrisch, hydraulisch, pneumatisch oder dergleichen betreibbar ausgestaltet sein. Ferner kann eine Steuerung vorgesehen sein, die den Elektromotor 13 und die betreibbare Höheneinstelleinrichtung steuert, sodass bspw. der Abstand 11 zwischen den Walzen 3a und 3b und die Drehzahl des Elektromotors 13 von der Steuerung entsprechend vorgegebener Parameter eingestellt werden kann.