DE10051253A1 - Vorrichtung zum ein-oder beidseitigen materialabtragenden Bearbeiten von Bausteinen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum ein- oder beidseitigen materialabtragenden Bearbeiten von Bausteinen, insbesondere Ziegelsteinen oder Ziegelformlingen, mit einer Fördereinrichtung (2) zum Transport der Bausteine (5) durch die Vorrichtung, mindestens einer Bearbeitungsstation (6, 7) mit einseitig oder beidseitig neben der Fördereinrichtung (2) angeordneten Bearbeitungswerkzeugen (8, 9; 10, 11), wobei die Bearbeitungswerkzeuge (8, 9; 10, 11) im wesentlichen rechtwinklig zur Fördereinrichtung (F) zustellbar sind, und mindestens einer Meßeinrichtung (22, 23), deren Meßwerte zur Steuerung der Zustellbewegung der Bearbeitungswerkzeuge (9, 10) dienen. Dabei ist die Meßeinrichtung (22, 23) in Förderrichtung (F) hinter der Bearbeitungsstation (6, 7) angeordnet und weist beidseitig der Fördereinrichtung (2) jeweils mindestens einen ortsfest angeordneten optischen Meßaufnehmer (24, 25; 26, 27) zur Ermittlung des Abstandes der jeweils bearbeiteten Seitenfläche (28) der Bausteine (5) vom Meßaufnehmer (24, 25; 26, 27) auf.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum ein- oder beidseitigen mate­ rialabtragenden Bearbeiten von Bausteinen, insbesondere Ziegelsteinen oder Ziegelformlingen, nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Gattungsgemäße Vorrichtungen finden beispielsweise Verwendung, um gebrannte Ziegelformlinge, d. h. Ziegelsteine, oder ungebrannte Ziegel­ formlinge, d. h. ungebrannte getrocknete Ziegelrohlinge, auf ein genau vorgegebenes Maß zu schleifen, wobei gleichzeitig eine im wesentlichen ebene Oberfläche erzielt werden soll.

Aus der EP 0 785 839 B1 ist eine gattungsgemäße Vorrichtung bekannt, die eine Transport- oder Fördereinrichtung zum Transport der Ziegelstei­ ne oder Ziegelformlinge durch die Vorrichtung und eine Bearbeitungssta­ tion mit beidseitig der Fördereinrichtung angeordneten einander im wesentlichen gegenüberliegenden Bearbeitungswerkzeugen aufweist. Die Bearbeitungswerkzeuge sind dabei rechtwinklig zur Förderrichtung bzw. zur Bearbeitungsebene zustellbar. Um die Maßhaltigkeit der bearbeiteten Ziegelsteine und Ziegelformlinge zu überwachen, weist diese bekannte Vorrichtung ferner eine Meßeinrichtung, deren Meßwerte zur Steuerung der Vorschubbewegung der Bearbeitungswerkzeuge dienen. Bei dieser bekannten Meßeinrichtung wird über eine Mehrzahl von Lichtschranken lediglich die Arbeitsposition, d. h. die Vorschubstellung der Bearbei­ tungswerkzeuge ermittelt. Dadurch soll der Verschleiß der Bearbeitungs­ werkzeuge ermittelt und durch entsprechende Zustellung ausgeglichen werden. Nachteilig dabei ist jedoch, daß zum einen das genaue Maß der Ziegelsteine selbst nicht ermittelbar ist und zum anderen durch die An­ ordnung der Lichtschranken unmittelbar im Bearbeitungsbereich aufgrund der dort auftretenden Staubbelastung eine sichere Erfassung nicht zuver­ lässig möglich ist. Zudem kann eine Verschmutzung der Lichtsender und/oder Lichtempfänger bereit nach kurzer Zeit zu einem Ausfall der Meßeinrichtung und damit möglicherweise der gesamten Vorrichtung führen.

Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es die Aufgabe der vorlie­ genden Erfindung, eine gattungsgemäße Vorrichtung zu schaffen, die die Herstellung von maßhaltigen Bausteinen ermöglicht und eine im Ver­ gleich zum Stand der Technik erhöhte Sicherheit gegen einen Ausfall der Meßeinrichtung aufweist.

Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung nach der Lehre des Patentan­ spruchs 1 gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Un­ teransprüche.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum ein- oder beidseitigen material­ abtragenden Bearbeiten von Bausteinen, insbesondere Ziegelsteinen oder getrockneten Ziegelformlingen, weist zunächst einmal in an sich bekann­ ter Weise einer Fördereinrichtung zum Transport der Bausteine durch die Vorrichtung auf. Die Fördereinrichtung kann dabei im einfachsten Fall aus einem ein- oder mehrteiligen Förderband bestehen, auf dem die zu bearbeitenden Bausteine liegend transportiert werden. Vorzugsweise jedoch ist eine zweite Fördereinrichtung oberhalb der ersten Förderein­ richtung vorgesehen, die an den zu bearbeitenden Bausteinen zur Anlage gebracht wird und so eine höhenmäßig bestimmte Einspannung bewirkt.

Weiter weist die Vorrichtung mindestens eine Bearbeitungsstation mit einseitig oder beidseitig der Fördereinrichtung angeordneten Bearbei­ tungswerkzeugen auf, wobei die Bearbeitungswerkzeuge im wesentlichen rechtwinklig zur Förderrichtung bzw. zur Bearbeitungsebene zustellbar sind. Dabei kann die Zustellung zum einen in Anpassung an das ge­ wünschte Maß des Bausteins und zum anderen zum Ausgleich des Ver­ schleisses der Bearbeitungswerkzeuge erfolgen.

In ebenfalls grundsätzlich bekannter Weise weist die erfindungsgemäße Vorrichtung mindestens eine Meßeinrichtung auf, deren Meßwerte zur Steuerung der Vorschubbewegung der Bearbeitungswerkzeuge dienen.

Im Gegensatz zum vorstehend genannten Stand der Technik ist die Meß­ einrichtung jedoch zunächst einmal in Förderrichtung hinter der Bear­ beitungsstation und damit in einem Bereich, der in erheblich geringerem Umfang staubbelastet und damit verschmutzungsanfällig ist, angeordnet. Bereits dadurch wird die Störungsanfälligkeit erheblich verringert. Erfin­ dungsgemäß weist die Meßvorrichtung ferner beidseitig der Förderein­ richtung jeweils mindestens einen ortsfest angeordneten optischen Meß­ aufnehmer zur Ermittlung des Abstandes der jeweils bearbeiteten Seiten­ fläche der Bausteine vom Meßaufnehmer auf. Dies bedeutet mit anderen Worten, daß nicht aus dem Messen einer dritten Größe, nämlich der Posi­ tion bzw. dem Verschleiß der Bearbeitungswerkzeuge, ein Rückschluß auf das Maß des bearbeiteten Bausteins erfolgt, sondern dieses Maß unmittel­ bar ermittelt wird. "Ortsfest angeordnet" bedeutet dabei insbesondere, daß der Abstand der beiden Meßaufnehmer konstant und bekannt ist, so daß aus den gemessenen Abständen der Meßaufnehmer von der jeweils zugeordneten bearbeiteten Seitenfläche des Bausteins in einfacher Weise sowohl das absolute Maß des Bausteins als auch der in der Regel unter­ schiedliche Verschleiß jedes Bearbeitungswerkzeugs ermittelt werden kann. Diese Werte dienen dann, gegebenenfalls nach entsprechender Auswertung in einer Rechen- und/oder Steuereinheit zur Steuerung bzw. Regelung der Zustellbewegung der Bearbeitungswerkzeuge.

In grundsätzlich beliebiger Weise kann die Meßeinrichtung bei einseitiger und beidseitiger Bearbeitung von Bausteinen Verwendung finden. Im Regelfall, insbesondere wenn die Bausteinseiten auch planiert werden sollen, erfolgt die Bearbeitung jedoch beidseitig. Dabei können die Bear­ beitungsstationen beider Seiten gegeneinander in Förderrichtung versetzt angeordnet sein. Vorzugsweise jedoch sind die Bearbeitungswerkzeuge einer Bearbeitungsstation bei beidseitiger Bearbeitung einander im wesentlichen gegenüberliegend angeordnet.

Die Bearbeitung der Bausteine kann in einfachster Weise einstufig erfol­ gen. Dies bedeutet, daß in einer einzigen Bearbeitungsstation die Bau­ steine auf das gewünschte Endmaß gebracht werden. Nach einem bevor­ zugten Ausführungsbeispiel jedoch daß sind mindestens zwei Bearbei­ tungsstationen in Förderrichtung hintereinander angeordnet, wobei nach jeder Bearbeitungsstation eine Meßvorrichtung wie vorstehend erläutert angeordnet ist, dadurch ist eine mehrstufige Bearbeitung, beispielsweise mit einer schruppenden Bearbeitung in einer ersten Berabeitungsstation und einer Fein- oder Schlichtbearbeitung in einer nachgeordneten zweiten Bearbeitungsstation möglich, wobei insbesondere die Nachstellung der Bearbeitungswerkzeuge aufgrund von Verschleiß in beiden Bearbeitungs­ stationen unabhängig voneinander ist.

Bearbeitung im Sinn der vorliegenden Erfindung ist jede materialabtra­ gende Bearbeitung, sei dies nun Hobeln, Drehen oder dergleichen. Vor­ zugsweise jedoch ist die Bearbeitungsstation als Schleif- oder Frässtation ausgebildet. Insbesondere können dabei die Bearbeitungswerkzeuge durch rotierende Schleifscheiben und/oder Fräser, insbesondere Stirnschleif­ scheiben und/oder Stirnfräser, gebildet werden.

Es ist für die Erfindung von wesentlicher Bedeutung, daß die Meßein­ richtung mindesten einen optischen Meßaufnehmer zur berührungslosen und mit der erforderlichen Genauigkeit erfolgenden Abstandsermittlung aufweist. Dabei sind grundsätzlich alle Arten von optischen Meßaufneh­ mern, die zur Wegstreckenmessung geeignet sind, wie Lichtschranken und dergleichen, denkbar. Nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel weist der Meßaufnehmer mindestens eine Lichtquelle, die auf den Bau­ stein bzw. die bearbeitete Seitenfläche des Bausteins gerichtet ist, und mindestens einen Sensor zum Empfang des von der bearbeiteten Seiten­ fläche reflektierten Lichts auf. Als Meßsignal kann dabei beispielsweise die reflektierte Lichtmenge bzw. Lichtmengenverteilung dienen.

Es ist für das Wesen der Erfindung ohne grundsätzliche Bedeutung, ob es sich um Licht im sichtbaren oder unsichtbaren Spektrum handelt. Nach einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel wird die Lichtquelle durch eine Laserlichtquelle vorzugsweise im sichtbaren Bereich mit im wesentlichen punktförmigem Lichtstrahl, beispielsweise in einem Bereich von 10 µm bis 300 µm Strahldurchmesser, insbesondere im Bereich von etwa 30 µm bis 250 µm Strahldurchmesser, gebildet.

Nach einem weiteren Ausführungsbeispiel weist der Sensor mindestens ein foto-elektrisches Element zur Ermittlung der reflektierten Lichtmenge auf. Dies kann beispielsweise im einfachsten Fall eine Foto-Diode sein.

Nachteilig bei einer reinen Lichtmengenmessung kann jedoch sein, daß Veränderungen in der Umgebung durch Verschmutzung, plötzliche oder allmähliche Verschattung oder dergleichen zu einer Verfälschung des Meßergebnisses führen können. Nach einem besonders bevorzugten Aus­ führungsbeispiel weist daher der Sensor ein CCD-Element, das flächig oder linear ausgebildet sein kann, auf, mit dem die geometrische Ablen­ kung des reflektierten Lichtstrahls ermittelbar ist. Mit anderen Worten, bei dieser Ausgestaltung erfolgt die Abstandsmessung dadurch, daß nach Art eines insbesondere Lasertriangulationsverfahrens die Ablenkung des Lichtstrahls, insbesondere Laserstrahls, die sich bei Abstandsänderung als Veränderung des Auftreffortes des reflektierten Lichtstrahls auf dem CCD-Element auswirkt, als Kenngrösse für den Abstand des Bausteins vom Meßaufnehmer verwendet wird.

Die Abstandsmessung und damit die Messung des Bausteins kann in be­ liebiger Weise beispielsweise kontinuierlich erfolgen, so daß der Bau­ stein über seine gesamt Länge vermessen wird. Um insbesondere zu vermeiden, daß bei einer Lücke zwischen aufeinanderfolgenden bearbei­ teten Bausteinen Fehlmessungen auftreten, die beispielsweise aufgrund der Trägheit des Meß- und Auswertesystems zu einem fehlerhaften Zu­ stellen der Bearbeitungswerkzeuge führen könnten, weist die Vorrichtung gemäß der Erfindung nach einem weiteren Ausführungsbeispiel mindes­ tens ein jeder Meßeinrichtung zugeordnetes Sensorelement auf, mit dem die Position des jeweils zu messenden Bausteins auf der Fördereinrich­ tung derart zu ermitteln ist, daß beim Erreichen einer bestimmten Positi­ on der Meßvorgang mittelbar oder unmittelbar gestartet wird. Dadurch kann erreicht werden, daß nur dann eine Messung erfolgt, wenn sich auch tatsächlich ein Baustein im Meßbereich befindet.

Die Art dieses Sensorelementes ist ebenfalls grundsätzlich beliebig. So kann das Sensorelement ein mechanisches Sensorelement, beispielsweise in Form eines mechanischen Schalters, ein elektrisches Sensorelement, beispielsweise in Form eines kapazitiven Schalters, oder ein fotoelek­ trisches Sensorelement, beispielsweise in Form einer Lichtschranke, sein. Nach einem Ausführungsbeispiel kann beispielsweise ein derartiges Sen­ sorelement in Förderrichtung vor dem eigentlichen Meßaufnehmer ange­ ordnet sein, wobei, nachdem ein in den Sensorbereich gelangter Ziegel­ formling ein Sensorsignal bewirkt hat, über beispielsweise eine Weg­ streckenmessung eine Zeit- bzw. wegverzögerte, d. h. mittelbare, Auslö­ sung des eigentlichen Meßvorgangs erfolgt. Dadurch kann sichergestellt werden, daß die Messung nur dann erfolgt, wenn sich der jeweilige Zie­ gelformling tatsächlich im Bereich der Meßeinrichtung befindet.

Alternativ dazu kann jedoch der Meßvorgang auch dadurch ausgelöst bzw. gestartet werden, daß der Meßaufnehmer eine plötzliche Wertände­ rung des reflektierten Lichts ermittelt.

Im folgenden wird die Erfindung anhand lediglich ein Ausführungsbei­ spiel zeigender Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 in schematischer perspektivischer Darstellung die Prinzipskizze einer erfindungsgemäßen Vorrich­ tung mit zwei nacheinander angeordneten Bear­ beitungsstationen; und

Fig. 2 in Ansicht von vorne ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.

In Fig. 1 ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung 1 prinzipienhaft darge­ stellt. Die Vorrichtung 1 weist eine Fördereinrichtung 2 auf, die im wesentlichen aus zwei im wesentlichen parallelverlaufenden beabstande­ ten Förderbändern 3 und 4 besteht. Gestellaufbau, Gehäuse und Antrieb der Fördereinrichtung 2 sind aus Gründen einer klareren Darstellung in den Zeichnungen nicht dargestellt.

Auf den Förderbändern 3 und 4 sind eine Reihe von Bausteinen 5 aufge­ legt und werden von diesen durch die Vorrichtung 1 in der durch den Pfeil F gekennzeichneten Förderrichtung transportiert. Ein zweite nicht dargestellte Fördereinrichtung ist oberhalb der Bausteine 5 derart ange­ ordnet, daß die Bausteine 5 höhenmäßig fixiert durch die Vorrichtung transportiert werden.

Im Bereich der Fördereinrichtung 2 sind zwei hinsichtlich ihres Aufbaus im wesentlichen identische Bearbeitungsstationen 6 und 7 in Förderrich­ tung hintereinander angeordnet. Die beiden Bearbeitungsstationen 6 und 7 weisen jeweils zwei einander bezüglich der Förderachse gegenüberliegen­ de Bearbeitungswerkzeuge 8, 9 bzw. 10, 11 in Form von Stirnschleif­ scheiben auf. Die Bearbeitungswerkzeuge werden durch in der Fig. 1 nicht dargestellte, für den Fall der ersten Bearbeitungsstation 6 aus der Fig. 2 ersichtliche Antriebsmotoren 12 und 13 angetrieben.

Wie aus der Darstellung nach Fig. 2 ersichtlich ist, sind die Antriebsmo­ toren 12 und 13 der ersten Bearbeitungsstation 6 in gleicher Weise wie die nicht dargestellten Antriebsmotoren der zweiten Bearbeitungsstation 7 jeweils auf einem Lagerbock 14 bzw. 15 angeordnet, der in Richtung des Pfeils G bzw. H auf einem Träger 16 bzw. 17 verschiebbar gelagert ist. Die Verschiebung der Antriebsmotoren 14 und 15 und damit der Bear­ beitungswerkzeuge 8 und 9 erfolgt jeweils mittels einer Spindel 18 bzw. 19, die über einen Stellmotor 20, 21, beispielsweise einen Getriebe­ bremsmotor, antreibbar ist.

In Förderrichtung (Pfeil F) hinter jeder Bearbeitungsstation 6 und 7 ist jeweils eine Meßeinrichtung 22 bzw. 23 angeordnet (Fig. 1). Dabei sind die Meßeinrichtungen grundsätzlich identisch. Jede Meßeinrichtung 22 bzw. 23 weist beidseitig der Fördereinrichtung 2 und damit beidseitig der Bausteine 5 jeweils einen optischen Meßaufnehmer 24, 25 bzw. 26, 27 auf, der mit Abstand von der jeweiligen Bausteinseitenfläche (z. B. 28) ortsfest angeordnet ist.

Die Meßaufnehmer 24, 25 bzw. 26, 27 weisen jeweils eine Lichtquelle in Form eines nicht dargestellten Laserstrahlers, beispielsweise einer Laser­ diode, auf, die einen punktförmigen Lichtstrahl 29 unter einem zumindest geringfügig von der Lotrechten bezüglich der Bausteinseitenfläche auf die bearbeitete Bausteinseitenfläche (z. B. 28) sendet. Dieser wird reflek­ tiert und trifft auf einen ebenfalls im Meßaufnehmer 24, 25 bzw. 26, 27 angeordneten nicht dargestellten Sensor, beispielsweise in Form eines CCD-Elementes. Bei einer Änderung des Abstandes der Bausteinseiten­ fläche, beispielsweise aufgrund eines Verschleisses der Bearbeitungs­ werkzeuge, vom CCD-Element ändert sich folglich auch der Auftreffort des reflektierten Laserstrahls 29 auf das CCD-Element. Die dadurch erzeugte Signaländerung wird, gegebenenfalls nach einer Bearbeitung in einer nicht dargestellten Steuer-, Rechen- oder Auswerteeinheit, zur Ansteuerung der Stellmotoren 20 und 21 und damit zum Ausgleich der ermittelten Maßabweichung des Bausteins 5 verwendet.

Insbesondere wenn der Abstand der einander gegenüberliegenden Meß­ aufnehmer 24, 25 bzw. 26, 27 genau definiert ist, läßt sich sowohl der Verschleiß jedes einzelnen Bearbeitungswerkzeuges 8, 9 bzw. 10, 11 als auch durch Subtraktion der beidseitigen Abstände der Meßaufnehmer von der Bausteinseitenfläche vom absoluten Abstand der beiden Meßaufneh­ mer 8 und 9 bzw. 10 und 11 voneinander ermitteln.

Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist am Ende jeder Spindel 18, 19 jeweils ein Sensor 30, 31 zur Wegerfassung angeordnet. Dies kann beispielsweise ein Drehwinkelgeber sein. Damit läßt sich beispielsweise in einfacher Weise bei der Inbetriebnahme der Vorrichtung 1 oder einer Umstellung auf ein anderes Bausteinmaß eine Voreinstellung der gewünschten Bausteinbreite erreichen.

Claims (11)

1. Vorrichtung zum ein- oder beidseitigen materialabtragenden Bearbei­ ten von Bausteinen, insbesondere Ziegelsteinen oder Ziegelformlin­ gen, mit einer Fördereinrichtung zum Transport der Bausteine durch die Vorrichtung, mindestens einer Bearbeitungsstation mit einseitig oder beidseitig neben der Fördereinrichtung angeordneten Bearbei­ tungswerkzeugen, wobei die Bearbeitungswerkzeuge im wesentlichen rechtwinklig zur Förderrichtung zustellbar sind, und mindestens einer Meßeinrichtung, deren Meßwerte zur Steuerung der Zustellbewegung der Bearbeitungswerkzeuge dienen, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßeinrichtung (22, 23) in Förderrichtung (F) hinter der Be­ arbeitungsstation (6, 7) angeordnet ist und beidseitig der Förderein­ richtung (2) jeweils mindestens einen ortsfest angeordneten optischen Meßaufnehmer (24, 25; 26, 27) zur Ermittlung des Abstandes der je­ weils bearbeiteten Seitenfläche (28) der Bausteine (5) vom Meßauf­ nehmer (24, 25; 26, 27) aufweist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bearbeitungswerkzeuge (8, 9; 10, 11) einer Bearbeitungs­ station (6; 7) bei beidseitiger Bearbeitung einander im wesentlichen gegenüberliegen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, daß mindestens zwei Bearbeitungsstationen (6, 7) in Förderrichtung (F) hintereinander angeordnet sind, wobei nach jeder Bearbeitungs­ station (6, 7) eine Meßeinrichtung (22, 23) angeordnet ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Bearbeitungsstation (6, 7) eine Schleif- oder Frässtation ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Bearbeitungswerkzeuge (8, 9; 10, 11) durch rotierende Schleifscheiben und/oder Fräser, insbesondere Stirnschleifscheiben und/oder Stirnfräser, gebildet werden.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßaufnehmer (24, 25; 26, 27) mindestens eine Lichtquelle und mindestens einem Sensor zum Empfang des von der bearbeiteten Seitenfläche (28) reflektierten Lichts aufweist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle eine Laserlichtquelle mit im wesentlichen punkt­ förmigem Lichtstrahl (29) ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor mindestens ein foto-elektrisches Element zur Ermitt­ lung der reflektierten Lichtmenge aufweist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor ein CCD-Element aufweist, mit dem die geometrische Ablenkung des reflektierten Lichtstrahls (29) ermittelbar ist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, gekennzeichnet durch mindestens eine jeder Meßeinrichtung (22, 23) zugeordnete Sen­ soreinrichtung, mit dem die Position des jeweils zu messenden Bau­ steins (5) auf der Fördereinrichtung (2) derart zu ermitteln ist, daß beim Erreichen einer bestimmten Position der Meßvorgang mittelbar oder unmittelbar gestartet wird.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoreinrichtung ein mechanisches Sensorelement, bei­ spielsweise in Form eines mechanischen Schalters, ein elektrisches Sensorelement, beispielsweise in Form eines kapazitiven Schalters, oder ein foto-elektrisches Sensorelement, beispielsweise in Form ei­ ner Lichtschranke, aufweist.