DE20106956U1 - Oberflächenbearbeitungsmaschine für Steine und harte Baustoffe - Google Patents

Description

Anwaltsakte: 46 125 VI

STEINMETZBETRIEB MIEDL

Oberflächenbearbeitungsmaschinerfür Steine und harte Baustoffe

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Oberflächenbearbeitungsmaschine für Steine und harte Baustoffe, insbesondere für Beton. Die Oberflächenbearbeitungsmaschine dient dazu Strukturen in die Oberfläche eines harten Stoffes, insbesondere Stein oder Beton oder irgend einen anderen harten Baustoff einzubringen. Insbesondere sollen Strukturen eingebracht werden, die den Steinmetzbearbeitungstechniken des Stockens, Scharrierens, Spitzens, Riffeins und Bossierens entsprechen.

Die Bearbeitung von harten Oberflächen, insbesondere der Steinbearbeitung und Betonbearbeitung stellt an den Steinmetz zum Einen hohe körperliche Anforderungen, da die Schläge absorbiert werden müssen und ein schwerer Hammer mit vier bis sieben Kilogramm gehalten werden muss, und zum Anderen hohe feinmotorische Ansprüche, da regelmäßige Strukturen mit gleichmäßiger Tiefe von den Auftraggebern gefordert werden.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Oberflächenbearbeitungsmaschine bereitzustellen, die dem Steinmetz seine Arbeit erleichtert und es ihm erlaubt, die Qualität der Oberflächenstrukturen zu optimieren.

Vorstehende Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen gehen aus den Unteransprüchen hervor.

Die Erfindung betrifft eine Oberflächenbearbeitungsmaschine, wie sie insbesondere Steinmetze zur Bearbeitung von insbesondere harten Oberflächen einsetzen. Erfindungsgemäß umfasst die Oberflächenbearbeitungsmaschine eine Maschineneinheit, bei der es sich beispielsweise um einen herkömmlichen Drucklufthammer handeln kann. Die Maschineneinheit dient zur Bearbeitung der Oberfläche. Die Oberflächenbearbeitung erfolgt dabei insbesondere durch Schlagbewegungen oder Schleif- bzw. Reibbewegungen eines Bearbeitungswerkzeugs, das von der Maschineneinheit getätigt wird und Schlagenergie oder Reibungsenergie auf die zu bearbeitende Oberfläche bringt. Im Gegensatz zu manuell betätigten Einrichtungen, ist eine Andruckeinrichtung vorgesehen, die es erlaubt, variabel, insbesondere ohne Einsatz körperlicher Kraft, den Druck (im folgenden „Bearbeitungsdruck" genannt) einzustellen, den das Bearbeitungswerkzeug während der Bearbeitung auf eine Oberfläche aufbringt. Um dies zu ermöglichen, ist die Andrückeinrichtung mit einer Halteeinheit verbunden, die eine ortsfeste Befestigung der Oberflächenbearbeitungsmaschine erlaubt. Die Andruckeinrichtung ist insbesondere zwischen der Halteeinheit und dem Bearbeitungswerkzeug (insbesondere der Maschineneinheit) zwischengeschaltet, wobei die Halteeinheit die Andruckeinheit abstützt, so dass diese einen Bearbeitungsdruck auf das Bearbeitungswerkzeug aufbringen kann. Die Andruckeinrichtung ist beispielsweise als ein Druckluftzylinder ausgebildet, wobei die Andruckeinrichtung den Druck auf das Bearbeitungswerkzeug mechanisch vermittelt. Da die Andruckeinrichtung vorzugsweise so mit der Halteeinheit verbunden ist, dass die Relativpositionen zueinander konstant bleiben und da die Halteeinheit im befestigten Zustand ortsfest ist, kann so ein Druck auf das Bearbeitungswerkzeug ausgeübt werden.

Die Andruckeinrichtung kann den Druck wie erwähnt über ein Fluid, wie zum Beispiel Luft oder Gas oder eine Flüssigkeit, also hydraulisch auf das Bearbeitungswerkzeug ausüben. Auch ist eine Druckausübung über mechanische Mittel, wie zum Beispiel Federn möglich, die beispielsweise in einer viskosen Umgebung gelagert sein können. Auch eine Verstellung der Relativposition zwischen der Andruckeinrichtung und der Halteeinheit kann zur Änderung des Bearbeitungsdruckes eingesetzt werden. Die Positionsänderung umfasst vorzugsweise eine Änderung senkrecht zur Bearbeitungsoberfläche. Zu diesem Zweck, kann die Position vorzugsweise mittels einer Mechanik, insbesondere einer Einrastmechanik, einstellbar sein. Dies kann insbesondere mit einer elastischen Verbindung zwischen Halteein-

heit und Bearbeitungswerkzeug gekoppelt werden. Durch Annähern (der elastischen Verbindung) an die zu bearbeitende Oberfläche erhöht sich aufgrund der Elastizität und der von der Oberfläche ausgeübten Gegenkraft der Bearbeitungsdruck. Der Bearbeitungsdruck kann schließlich auch zur Feineinstellung beispielsweise mittels des Piezoeffekts eingestellt werden. Die oben genannten verschiedenen Möglichkeiten der Druckausübung können miteinander kombiniert werden.

Um den Druck variabel einzustellen, können je nach Art der Druckausübung beispielsweise Ventile und Druckbegrenzer bei einer Einstellung des Bearbeitungsdrucks mittels Fluiden oder Elektromotoren insbesondere kombiniert mit elektrischen oder dämpfenden Elementen bei einer Veränderung der Relativposition von Andruckeinrichtung und Halteeinheit etc. eingesetzt werden.

Um die Oberfläche gemäß einem vorgegebenen Profil zu bearbeiten, ist das Bearbeitungswerkzeug vorzugsweise in seiner Position veränderlich. Die Positionsänderung umfasst vorzugsweise eine Änderung parallel zur zu bearbeitenden Oberfläche. Dies wird vorzugsweise mittels einer Positioniereinheit durchgeführt, die insbesondere mechanisch und/oder elektrisch ausgebildet ist, um die Position des Bearbeitungswerkzeugs relativ zu einem Befestigungsabschnitt der Halteeinheit zu verändern. Die Halteeinheit ist mit dem Befestigungsabschnitt mit der Oberfläche einer Struktur (beispielsweise die zu bearbeitende Oberfläche, Wand oder Fahrzeug) befestigbar. Die Positioniereinheit kann Schienen, Drehteller, Teleskopabschnitte, Scherenabschnitte, Scharniere, Zahnräder, Zahnstangen, Riemen, Bänder, Kelten usw. umfassen, um die Relativposition zwischen dem Bearbeitungswerkzeug und dem Befestigungsabschnitt zu verändern.

Der oben genannte Befestigungsabschnitt kann so ausgebildet sein, dass er passiv eine Befestigung an einer Oberfläche erlaubt. Vorzugsweise umfasst der Befestigungsabschnitt Befestigungsmittel, wie beispielsweise Gewindelöcher, Schrauben, Zwingen usw. Besonders vorzugsweise handelt es sich bei dem Befestigungsmittel um ein Ansaugbefestigungsmittel, das mittels der Ausbildung eines Unterdrucks zwischen dem Befestigungsabschnitt und der Oberfläche einer Struktur das Haften des Befestigungsabschnitts an der Oberfläche bewirkt.

Wie bereits oben erwähnt, kann die Andrückeinrichtung mittels eines Druckfluids gesteuert werden. Ebenfalls kann die Maschineneinheit mittels eines Druckfluids angetrieben werden. Vorzugsweise ist hierzu eine gemeinsame Druckfluidzuführeinheit vorgesehen, die sowohl zu der Maschineneinheit als auch zu der Andruckeinrichtung ein Druckfluid zuführt. Im Falle der Andruckeinheit dient dieses zur Einstellung des Bearbeitungsdrucks und im Falle der Maschineneinheit zum Antreiben des Bearbeitungswerkzeugs. Um den für die verschiedenen Zwecke erforderlichen und meist unterschiedlichen Druck bereitzustellen, umfasst die Druckfluidzuführeinheit vorzugsweise eine Druckeinstelleinrichtung, wie zum Beispiel ein Druckbegrenzungsventil, und/oder einen Druckfluidverteiler.

Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung gehen aus der folgenden detaillierten Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung hervor, die im Zusammenhang mit den Figuren erläutert wird.

Figur 1 zeigt eine Frontansicht in der Ausführungsform der erfindungsgemäßen Oberflächenbearbeitungsmaschine ;

Figur 2 zeigt eine Rückansicht der Ausführungsform der Figur 1;

Figur 3a zeigt einen linken, aktiven Teil der Ausfuhrungsform der Figur 1 vergrößert;

Figur 3b zeigt die Ausführungsform der Figur 3a aus der mit B bezeichneten Richtung;

Figur 4 zeigt eine Schnittansicht entlang der Linie A-A der Figur 1;

Figur 5 zeigt eine Unteransicht der Ansaugplatte.

Die in Figur 1 gezeigte Oberflächenbearbeitungsmaschine umfasst eine Halte- und Positioniereinheit 100 und eine Hammereinheit 200. Die Hammereinheit 200 ist vorzugsweise starr mit der Halte- und Positioniereinheit 100 verbunden. Es ist aber auch eine elastische Ausbildung möglich, um beispielsweise durch eine Bewegung der Verbindung senkrecht zur Oberfläche den Andruck einzustellen.

Die Halteeinheit umfasst einen Befestigungsabschnitt 110, der vorzugsweise an einer beliebigen Struktur befestigbar ist. Bei dieser Struktur handelt es sich vorzugsweise um die zu bearbeitende Oberfläche. Alternativ kann der Befestigungsabschnitt auch an einer nicht zu bearbeitenden Struktur oder Oberfläche befestigt werden, wie zum Beispiel einer Hauswand oder einem Boden, einer Decke oder auch einem Fahrzeug, insbesondere Baufahrzeug.

Der Befestigungsabschnitt kann durch (externe) Befestigungsmittel, wie zum Beispiel Schrauben, Nägel, Zwingen usw. an der Struktur befestigt werden. Bevorzugt umfasst der Befestigungsabschnitt aber bereits Befestigungsmittel. Bei der in Figur 1 gezeigten Ausführungsform ist eine Vakuumsaugvorrichtung als Befestigungsmittel vorgesehen. Die Vakuumsaugvorrichtung besteht aus einer Ansaugplatte 112, die mit einem Dichtmittel (beispielsweise Gummiring) an der Oberflächenseite aufweist, die der Struktur zugewandt ist, an dem die Oberflächenbearbeitungsmaschine zu befestigen ist. Wird die Ansaugplatte an die Oberfläche angedrückt, so bildet sich ein Hohlraum, der von dem Dichtmittel 113, der Ansaugplatte und der Oberfläche der Struktur 300 umgeben ist bzw. gebildet wird. Wird die Ansaugplatte an die Oberfläche der Struktur 300 angedrückt und dabei das Dichtmittel 113 komprimiert, so kann die Luft aus dem genannten Raum durch ein Ventil 114 entweichen oder alternativ über das Ventil 114 durch eine geeignete Saugeinrichtung abgesaugt werden. Danach wird das Ventil geschlossen, so dass sich eine Saughaftung der Platte an der Struktur 300 ergibt. Die Ansaugplatte 112 kann von beliebiger geometrischer Form sein. Insbesondere kann die der Struktur 300 zugewandte Oberfläche der Ansaugplatte einen zum Beispiel durch Ausfräsen der Platte konkave Oberfläche oder sonstige Vertiefung bilden. Auf diese Art und Weise ist auch eine Befestigung an nichtplanen Oberflächen der Struktur 300 möglich. Die Ansaugeinrichtung 112 ist über Verbindungsmittel 115 vorzugsweise mit einem Drehtisch 120 verbunden. Der Drehtisch 120 umfasst eine untere Drehplatte 120a und eine obere Drehplatte 120b, die gegeneinander vorzugsweise um eine Achse 122 drehbar sind. Der Drehwinkel beträgt vorzugsweise bis zu 360°. Neben einer Drehplatte können natürlich beliebig andere gestaltete Drehmittel, beispielsweise kugelförmige Drehmittel oder Schwenkmittel, wie zum Beispiel Scharniere eingesetzt werden, um eine Bewegung in einer Ebene zu ermöglichen, die vorzugsweise parallel zur Oberfläche der zu bearbeitenden Struktur ist.

Das Drehmittel ist vorzugsweise sowohl mit dem Ansaugmittel 112 als auch mit dem Lager 130 verbunden. Im gezeigten Fall ist die untere Drehplatte 120 mit dem Verbindungsmittel 115 verbunden und die obere Drehplatte 120b ist mit dem Lager 130 verbunden. Das Lager 130 lagert ein Verschiebemittel 140, beispielsweise eine Schiene. Durch Verschieben des Verschiebemittels wird der Abstand zwischen dem Befestigungsort, d.h. dem Ort des Befestigungsabschnittes 110 und der Hammereinheit 200 verändert. Auf diese Art und Weise sind zusammen mit der Dreheinheit sämtliche Freiheitsgrade zur Bewegung der Hammereinheit verfügbar, die zum Abfahren einer zu bearbeitenden Oberfläche erforderlich sind. Natürlich kann eine beliebige andere Positionsmechanik verwendet werden, die diese Freiheitsgrade gewährleistet.

Mit dem Verschiebemittel, das vorzugsweise starr ausgebildet ist, ist ein Verstellmittel 150 über Stege 151 verbunden. Das Verstellmittel 150 ist in der gezeigten Ausführungsform einfach als Handgriff ausgebildet und erlaubt die Positionierung der Hammereinheit und dadurch des oberflächebearbeitenden Hammerwerkzeugs 210 durch eine Bedienperson an einem gewünschten Ort. Außerdem wird durch das Verstellmittel 150 und die Stege 151 die Verwindungssteifigkeit erhöht.

Das Verstellmittel kann auch maschinell ausgebildet sein. Beispielsweise können Elektromotoren vorgesehen sein, die die Positioniereinheit 120, 130, 140 und 150 verlagern, um so die gewünschte Position für das Hammerwerkzeug 210 festzulegen. Beispielsweise können die Elektromotoren das Drehmittel 120 ansteuern, um es in eine gewünschte Winkelposition zu bringen, und/oder das Verschiebemittel 140, um es in eine gewünschte Verschiebeposition zu bringen. Auf diese Art und Weise kann beispielsweise computergesteuert die Oberfläche mit dem Hammerwerkzeug 210 abgefahren werden, um so ein exaktes Oberflächenprofil in die zu bearbeitende Struktur 300 einzubringen. Alternativ oder zusätzlich kann auch der Bearbeitungsdruck mittel einer Steuereinrichtung, beispielsweise Computer gesteuert werden, indem beispielsweise der Druck auf den Druckzylinder mittels der Steuereinrichtung geregelt wird. Dadurch ist eine steuerbare Gestaltung des Oberflächenprofils in allen drei Dimensionen möglich.

Das Verbindungsteil 180 verbindet die Hammermaschine 220 mit der Halte- und Positioniereinheit 100.

Das Verschiebemittel 140 und das Drehmittel 120 bilden zusammen eine Positioniereinheit, die bei der gezeigten Ausfühningsform ein Verlagern des Hammerwerkzeugs in einer Ebene zu einem beliebigem Ort der Ebene ermöglichen. Alternativ können natürlich auch andere Mittel zur Positionseinstellung verwendet werden, wie zum Beispiel Teleskoprohre oder Scherzangen und die bereits oben erwähnten Scharniere. Die Positioniereinheit kann aber auch ein Mittel umfassen, um einen weiteren Freiheitsgrad zur Bewegung des Hammerwerkzeugs zu öffnen, nämlich senkrecht zu der bisher beschriebenen Ebene, also weg oder hin zu der zu bearbeitenden Fläche. Dies kann beispielsweise durch eine Teleskopeinrichtung bewerkstelligt werden, die beispielsweise zwischen dem Drehmittel 120 und dem Lager 130 zwischengeschaltet ist. Auf diese Art und Weise lassen sich auch Oberflächen bearbeiten, die nicht plan sind, beispielsweise gekrümmte oder kugelförmige Oberflächen. Aufgrund der erfindungsgemäßen Andrückeinrichtung ist auch in diesem Fall ein konstanter Bearbeitungsdruck, falls erwünscht, gewährleistet.

Die Räder 161 und 162 am linken und rechten Rand der gezeigten Ausführungsform dienen der leichteren Verschiebbarkeit der Oberflächenbearbeitungsmaschine. Die Räder 161 und 162 rollen vorzugsweise über die zu bearbeitende Oberfläche. Wenn das Rad 162 mit dem Verschiebemittel 150 verbunden ist, ist das Rad 101 mit der Hammermaschine 220 verbunden, genauer mit dem Gehäuse der Hammermaschine 220. Das Hammerwerkzeug 210 bewegt sich relativ zu dem Gehäuse der Hammermaschine 220 aufgrund der Kraft, die von der Hämmermaschine 220 auf das Hammerwerkzeug 210 ausgebildet wird. Die Bewegungsrichtung ist dabei vorzugsweise senkrecht zur bearbeitenden Oberfläche und die Bewegungsart ist vorzugsweise schlagend. Zusätzlich kann die Bewegung beispielsweise mit einer Drehbewegung überlagernd sein. Das Hammerwerkzeug kann beispielsweise als herkömmlicher Drucklufthammer ausgebildet sein.

Die Hammermaschine kann natürlich auch elektrisch oder hydraulisch betrieben werden. In der gezeigten Ausführungsform erfolgt die Betätigung über ein Fluid, vorzugsweise Luft. Der Druckluftanschluss 170 befindet sich bei der gezeigten Ausführungsform am rechten

Ende des Verschiebemittels 140. Die Fluidleitung oder Druckluftleitung wird durch das Verschiebemittel entlang der strichpunktierten Linie zu einem 2/2-Wegeventü geführt. Dieses hat zwei Anschlüsse, einen für die Druckluftzufuhr und einen für die Druckluftabgabe sowie zwei Schaltstellungen. Dadurch wird das Ein- und Ausschalten ermöglicht. Die Druckluft wird nach dem 2/2-Wegeventil über einen Verteiler (nicht gezeigt) einerseits über einen Zweig zu dem Druckzylinder 240 und andererseits über einen weiteren Zweig zu dem Hammerwerkzeug 220 geführt. In dem erstgenannten Zweig ist ein Druckbegrenzungsventil 234 und danach ein Manometer 236 in Reihe geschaltet. Das Druckbegrenzungsventil erlaubt eine variable Einstellung des Innendrucks in dem Druckzylinder 240. Durch die Einstellung des Innendrucks im Druckzylinder 240 kann über einen Druckübertrager 242 der im Druckzylinder 240 aufgebaute Druck auf das Hammerwerkzeug 210 übertragen werden. Dadurch ist es möglich, den Andruck einzustellen, der von dem Hammerwerkzeug 210 auf die Oberfläche ausgeübt wird.

Der Aufbau der Hammereinheit 200 ist in Figur 3a und 3b deutlicher gezeigt. Die beiden Druckluftzweige sind mit 230a und 230b bezeichnet. Das Druckventil 240 ist über Gewindestangen 244 starr mit dem Gehäuse der Hammermaschine 220 verbunden.

Der zweite Druckluftzweig 230b ist bei 225 mit dem Druckanschluss 222 der Hammermaschine 220 verbunden. Der Abstand zwischen dem Gehäuse der Hammermaschine 220 und dem Vorderende des Hammerwerkzeugs 210 ist in Figur 3a mit Dl bezeichnet und in Figur 3b mit D2. Wie gezeigt, ist dieser Abstand variabel. Das selbe trifft für den Abstand Hl und H2 zwischen den Druckzylinder und einem beweglichen Teil 221 zu.

Der Druckzylinder 240 übernimmt die Funktion des Körpers oder der Schulter des Steinmetzes, denn dieser übt vermittelt über den Druckübertrager 242 einen Druck entsprechend dem Innendruck des Druckzylinders auf das bewegliche Hammerwerkzeug aus. Je stärker dieser Druck ist, desto heftiger ist die Schlagbewegung des Werkzeugs und umso tiefer wird das in der Oberfläche erzeugte Profil.

Figur 4 zeigt eine Seitenansicht entlang der Linie A-A der Figur 1 und zeigt insbesondere die Lagerung der Schiene 140 in den Lagern 130.

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Figur 5 zeigt eine Unteransicht der Ansaugplatte 112 mit dem Dichtring 113 und Unterteilungen 114, die durch die Bildung von Luftkanälen den Ansaugvorgang begünstigen.

Claims (4)

1. Oberflächenbearbeitungsmaschine zum Bearbeiten von Stein- und/oder Baustoffoberflächen,
mit einer Halteeinheit (110), die an einer Struktur (300) befestigbar ist;
mit einer Maschineneinheit (200) zur Bearbeitung der Oberfläche, wobei die Maschineneinheit ein Oberflächen-Bearbeitungswerkzeug (210) betätigen kann und insbesondere in eine Schlag- und/ oder Drehbewegung versetzen kann; und
mit einer Andruckeinrichtung (240, 242), die mit der Halteeinheit verbunden ist und die ausgebildet ist, um insbesondere variabel steuerbar einen Bearbeitungsdruck einzustellen, der von der Halteeinheit vermittelt über die Andruckeinrichtung auf das Bearbeitungswerkzeug (210) wirkt.

2. Oberflächenbearbeitungsmaschine nach Anspruch 1, die weiter folgendes umfasst: eine Postioniereinheit (120, 130, 140), die ausgebildet ist, um das Bearbeitungswerkzeug (210) relativ zur Halteeinheit (110) variabel zu positionieren.

3. Oberflächenbearbeitungsmaschine nach Anspruch 1 oder 2, bei welcher eine Druckfluidzuführeinheit (170, 232, 234, 236) vorgesehen ist, die ein Druckfluid sowohl zu der Maschineneinheit (200) zuführt, um dies anzutreiben, als auch zu der Andruckeinrichtung (240) zuführt, um mittels des Druckfluids den Bearbeitungsdruck einzustellen.

4. Oberflächenbearbeitungsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei welchem die Halteeinheit (110) ein Ansaugbefestigungsmittel (112, 113, 114) umfasst.