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Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Herstellung und/oder Bearbeitung für Mauerwerksteine, insbesondere Kalksandsteine.
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Aus der deutschen Patentschrift
DE 10 2005 031 236 B4 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von Rohlingen von Mauerwerksteinen, sogenannten Steinformlingen, bekannt, durch welche Steine unterschiedlicher Abmessungen hergestellt werden. In einer Steinpressvorrichtung werden Formlinge von Kalksandstein-Vollsteinen in einem Formraum einer Formmatrize durch Befüllen desselben mit Rohmaterial und anschließendes Pressen erzeugt. Der Formraum ist in vertikaler Ausrichtung und Pressrichtung. Die Steinformlinge werden in im Vergleich zur Einbaulage orthogonaler Lage hergestellt, so dass die Stirnflächen der Steinformlinge von den Pressstempeln geformt werden. Im Anschluss an den Pressvorgang werden die Formlinge von den unteren Pressstempeln aus dem Formraum nach oben herausgeschoben und dort von einer Greifeinrichtung abgenommen. Mit einer Transporteinrichtung werden die Mauerwerksteine einer nicht näher erläuterten Sägeanlage zugeführt. Weitere Nachbearbeitungen sind nicht vorgesehen.
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Das Dokument
DE 197 56 148 C2 offenbart ebenfalls ein Verfahren zum Herstellen von Steinformlingen in einer Pressvorrichtung mit vertikaler Ausrichtung der Steinformlinge, also mit oben und unten liegenden Stirnflächen. Nach dem Ausstoßen nach oben aus der Pressvorrichtung werden die hochkant ausgerichteten Formlinge mit einer Greifeinrichtung um 90° gedreht und in horizontaler Ausrichtung, also entsprechend der üblichen Einbaulage, abgelegt. Nachbearbeitungen sind nicht vorgesehen.
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Die deutsche Patentschrift
DE 196 03 062 C1 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung eines Kalksandsteinformlings mit einer Grifftasche. Diese Grifftasche umfasst eine Handaussparung an einer oberen Seitenkante und Hintergriffmulden an gegenüberliegenden Oberseiten, wobei eine Hintergriffmulde mit der Handaussparung in Verbindung steht. Die Handaussparung wird mit einem am Formwerkzeug der Pressvorrichtung angeordneten Formdorn während des Pressens am Formling angeformt. Anschließend werden die Hintergriffmulden mittels eines Fräswerkzeuges abgetragen, wobei sich die einzelnen Formlinge auf einem Transportband in einer Reihe in horizontaler Lage, also entsprechend der üblichen Einbaulage, mit einem Abstand zueinander befinden. Das Fräswerkzeug wird für jede zu fräsende Hintergriffmulde entlang der zugehörigen Handaussparung eingefahren und nach dem Fräsen wieder zurückgefahren. Ein ähnliches Verfahren ist in der
DE 196 07 420 C1 beschrieben.
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Aus der
DE 196 39 985 A1 ist eine Anlage zum Herstellen von Kalksandsteinen bekannt, bei der Kalksandsteinformlinge in einer Formpresse sowohl in Standardausführung als auch in Sonderformaten hergestellt und unmittelbar auf einem Härtewagen abgesetzt und transportiert werden. Bei dieser Anlage entfällt das Schneiden von Standardformlingen in Sonderformate. Zwischen dem Formpressen und dem Härten findet keine weitere Bearbeitung statt.
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Die
DE 10 2007 005 040 A1 offenbart ein Verfahren zum Herstellen von Mauersteinen, die nach dem Formpressen auf einem Fertigungsbrett einer Fräseinrichtung zugeführt und dort durch Abfräsen auf eine gewünschte Höhe kalibriert werden.
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Aus der
DE 199 59 511 A1 ist eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Formbearbeitung keramischer Rohlinge bekannt. Dazu werden die Rohlinge von einem Greifer einer Manipulationseinrichtung lagedefiniert erfasst und anschließend an einem abrasiv arbeitenden ortsfesten Werkzeug (Fräser) zur Konturenbearbeitung vorbeigeführt. Weitere Nachbearbeitungen sind nicht vorgesehen.
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Schließlich lehrt noch die Druckschrift
DE 297 05 683 U1 das Herstellen einer Vertiefung in einem Porenbeton-Mauerstein durch einen in den Mauerstein bewegten Fräser. Der Fräser ermöglicht ein Fräsen mit gleichzeitigem Entfernen des abgetragenen Materials mittels Ausblasen oder Aussaugen.
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Es ist nun Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von Steinformlingen für Mauerwerksteine anzugeben, durch welche mit technisch einfach oder einfacher gestalteten Bearbeitungswerkzeugen in die gepressten Steinformlinge Vertiefungen und/oder Durchbrüche, wie z. B. Grifftaschen bzw. -mulden oder Durchgangs- oder Sacklöcher, eingearbeitet werden können. Eine weitere Aufgabe ist es, geeignete Maßnahmen vorzusehen, durch die während des Herstellungsprozesses anfallender Materialabfall vermieden oder weitgehend verringert ist.
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Die Aufgabe der einfacheren Einarbeitung von Vertiefungen und Durchbrüchen wird erfindungsgemäß mit einem Verfahren entsprechend den Merkmalen von Anspruch 1 bzw. mit einer Vorrichtung entsprechend den Merkmalen von Anspruch 12 gelöst.
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Der Erfindung liegt der wesentliche Gedanke zu Grunde, eine Vereinfachung dadurch zu erzielen, dass lediglich zum Transport der Steinformlinge von einem Formwerkzeug über ein Bearbeitungswerkzeug mit materialabtragender Funktion zu einem Ablageort eine bewegte und gesteuerte Maschine zum Einsatz kommt. Alle anderen Maschinen, also auch das Bearbeitungswerkzeug, sind stationär, also ortsfest, ausgelegt. Die Steinformlinge werden von einer Greifeinrichtung, beispielsweise einem Sauggreifer, vom Formwerkzeug, welches eine Kalksandstein-Pressanlage sein kann, abgeholt und zu dem stationären Bearbeitungswerkzeug, insbesondere einem Bohr- oder Fräswerkzeug, transportiert. Nach der Herstellung der Vertiefungen und/oder Durchbrüche im Steinformling, also zum Beispiel dem Bohren eines Sack- oder Durchgangsloches oder dem Fräsen einer Grifftasche oder -mulde, insbesondere in die Stirnflächen oder Längsseitenflächen des Steinformlings, setzt diese den bearbeiteten Formling auf einem Ablageort, beispielsweise einem Transportband oder einem Härtewagen, ab. Um kurze Transportwege zu haben, ist eine Aufstellung des Bearbeitungswerkzeuges zwischen dem Pressenwerkzeug und dem Ablageort günstig.
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Die Greifeinrichtung ist so ausgestaltet und gesteuert, dass sie den Formling nicht nur zum Bearbeitungswerkzeug hinführt, sondern dass sie auch die zur Herstellung der Vertiefungen und/oder Durchbrüche notwendige Vorschubbewegung des Steinformlings während des Bearbeitungsvorganges ausführt. Beispielsweise führt der Greifer den Formling beim Bohren von Löchern in zur Bohrrichtung entgegengesetzter Richtung mit einer Geschwindigkeit laufend nach, welche dem Betrage nach der Bohrgeschwindigkeit entspricht. In diesem Fall benötigt das Bearbeitungswerkzeug außer der Steuerung der Geschwindigkeit des Bearbeitungskopfes keine weiteren Bewegungs- oder Steuerungskomponenten.
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Das erfindungsgemäße Verfahren kann auch ein Drehen und/oder Schwenken des Steinformlings vor und/oder nach dem materialabtragenden Bearbeiten vorsehen. Ein solches Drehen oder Schwenken vor der Bearbeitung ist insbesondere erforderlich, wenn sich die zu bearbeitende Fläche nach dem Ausstoßen aus dem Formwerkzeug in einer anderen Orientierung befindet als es zum Zuführen zum Bearbeitungswerkzeug benötigt wird. In gleicher Weise muss der Formling gedreht werden, wenn er sich nach dem materialabtragenden Bearbeiten in einer Ausrichtung befindet, die nicht der Abstellorientierung entspricht. Diese Dreh- bzw. Schwenkbewegungen können von der Greifeinrichtung ausgeübt werden, wobei diese neben den Schwenkbewegungen auch noch Translationsbewegungen ausführen kann.
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Das Drehen oder Schwenken des Formlings zur Zuführung an das Bearbeitungswerkzeug kann derart durchgeführt werden, dass für die Bearbeitung die zu bearbeitende Fläche nach unten zeigt und der Formling an das nach oben arbeitende Bearbeitungswerkzeug herangeführt wird. Für einen Bohrvorgang wird der Formling dann in eine Richtung bewegt, die im Wesentlichen eine Komponente nach unten umfasst.
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Für die Lösung der weiteren Aufgabe der Erfindung, nach der Materialabfall reduziert oder vermieden werden soll, kann für die vorstehende Anordnung das Bearbeitungswerkzeug so ausgestaltet sein, dass unter oder an diesem eine Auffangvorrichtung für abgetragenes Material angeordnet ist. In diesem Fall wird dieses Material, das zum Beispiel schwerkraftbedingt in die Auffangvorrichtung hineinfällt, darin gesammelt und kann im Sinne einer Wiederverwertung wieder in den Verarbeitungsprozess zum Pressen der Formlinge zurückgeführt werden.
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Eine alternative Ausführung des Bearbeitungswerkzeuges sieht ein Bearbeiten von oben vor. In diesem Fall wird der Formling derart gedreht bzw. geschwenkt, dass seine zu bearbeitende Fläche oben liegt und er von unten an das Bearbeitungswerkzeug herangeführt wird. Hierbei kann wiederum unter dem Bearbeitungswerkzeug eine Auffangvorrichtung angeordnet sein, wobei diese dann nur abgetragenes Material von Durchgangslöchern auffängt. Abgetragenes Material von Sacklöchern oder ausgefrästen Griffmulden verbleibt bei einer Bearbeitung von oben zunächst in der entstandenen Vertiefung und kann anschließend gezielt in eine entsprechend angeordnete Auffangvorrichtung ausgeschüttet werden, wozu der Formling in geeigneter Weise gedreht oder gekippt wird.
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Die genannten Sack- oder Durchgangslöcher werden in einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung an der Steinformlingoberseite oder -unterseite gebohrt oder gefräst. In Einbaulage des Mauersteines sind diese Löcher dann vertikal ausgerichtet. Durchgangslöcher dieser Mauersteine können in der aufzubauenden Mauer derart angeordnet werden, dass sich ein durchgängiger Kanal, zum Beispiel für Elektroinstallationen, ergibt. Entsprechende Mauersteine werden auch als „E-Steine” bezeichnet.
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Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung, die die Greifeinrichtung und das stationäre Bearbeitungswerkzeug umfasst, ist die Greifeinrichtung so gestaltet, dass sie die Steinformlinge vom Formwerkzeug aufnimmt, eine Seite der Steinformlinge dem Bearbeitungswerkzeug für den Bearbeitungsprozess zuführt, während des Bearbeitungsprozesses die notwendige Vorschubbewegung ausführt und abschließend auf einem Ablageort ablegt. Vorzugsweise weist die Greifeinrichtung hierzu einen Schwenkarm auf, der an seinem einen Ende an einem Robotergelenk angelenkt ist und dessen anderes Ende die Steinformlingaufnahme umfasst. Die Greifeinrichtung kann zudem noch so ausgebildet sein, dass entweder nur der Schwenkarm oder aber die gesamte Greifeinrichtung Translationsbewegungen ausführt, so dass der Steinformling nicht nur gedreht oder geschwenkt, sondern auch in beliebiger Richtung verschoben wird.
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Dem Bearbeitungswerkzeug ist vorzugsweise eine Auffangvorrichtung zugeordnet, durch die abgetragenes Material, insbesondere direkt, aufgefangen werden kann.
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In einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Greifeinrichtung eine Steinformlingaufnahme für ein gleichzeitiges Aufnehmen einer Mehrzahl von Steinformlingen. Auf diese Weise muss die Greifeinrichtung nicht jeden einzelnen Formling vom Formwerkzeug abholen und zum Bearbeitungswerkzeug und abschließend zum Ablageort transportieren. Wird stattdessen eine Gruppe von Formlingen gleichzeitig bewegt, so ist dies mit einer erheblichen Zeitersparnis verbunden. In einem solchen Fall ist es günstig, wenn die Greifeinrichtung so gestaltet ist, dass die einzelnen Formlinge in dieser Gruppenanordnung nacheinander dem Bearbeitungswerkzeug zuführbar sind. Alternativ ist auch denkbar, das Bearbeitungswerkzeug mit einer Mehrzahl an Bearbeitungseinrichtungen, also zum Beispiel mehreren Bohrköpfen, auszustatten, so dass eine Parallelbearbeitung der Gruppe der Formlinge erfolgen kann.
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Im Folgenden werden einige Ausführungsbeispiele erläutert, wobei jedoch lediglich eines anhand von Zeichnungen näher dargestellt ist. Hierzu zeigen 1 bis 4 ähnlich wie Einzelbilder eines Filmes die Einzeldarstellungen zur Bearbeitung eines Steinformlings von der Abnahme des Formlings von einer Presse durch einen Sauggreifer bis zu seinem Abstellen auf einem Härtewagen.
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Ein in einem Pressenwerkzeug 3 hergestellter Kalksandsteinformling 1 wird nach seinem Pressen nach oben aus der Form 5 entsprechend der Pfeilrichtung ausgestoßen. Die Herstellung des Steinformlings 1 in der Presse 3 ist in einer Hochkantausrichtung, so dass die beiden Stirnflächen 7, 9 des Formlings oben und unten angeordnet sind. An die beiden Stirnflächen 7, 9 sind Nut- und Federanordnungen angeformt, welche im Einbauzustand mit den Stirnflächen der benachbarten Mauersteine ineinandergreifen.
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Gemäß 1 wird der ausgestoßene Steinformling 1 vom Greiferarm 11 eines Sauggreifers 13 vom Pressenwerkzeug 3 abgenommen. Im Anschluss an das Pressen soll der Steinformling ein Sackloch auf seiner Oberseite erhalten. Dazu schwenkt der Greiferarm 11 zunächst gemäß 2 den Formling 1 hoch, so dass seine Oberseite nach unten zeigt, d. h. dass er auf dem Kopf steht. Für diese Schwenkbewegung weist der Greiferarm 11 an seinem der Formlingaufnahme gegenüberliegenden Ende ein Robotergelenk 15 auf.
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In nicht näher dargestellter Weise wird der Sauggreifer 13 derart in einer Linearbewegung verschoben, dass der Steinformling 1 über einer Bohr- und Frässtation 17 zum Halten kommt. Diese Bohr- und Frässtation 17 weist einen rotierenden Bohrer 19 auf, der vertikal nach oben zeigt und in diese Richtung auch arbeitet. Gemäß 3 wird anschließend der Greiferarm 11 senkrecht nach unten abgesenkt und dabei der Bohrvorgang ausgeführt. Der Sauggreifer 13 übernimmt dabei auch den Bohrvorschub, welcher gestoppt wird, wenn die Bohrlochtiefe erreicht ist. Der Bearbeitungsvorgang wird beendet durch abschließendes Hochfahren des Sauggreifers 13, so dass der Bohrer 19 das Bohrloch wieder verlässt.
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4 zeigt schließlich das Absetzen das Steinformlings 1 auf einem Härtewagen 21. Damit der Formling 1 in üblicher Einbaulage zum Stehen kommt, schwenkt der Greiferarm 11 des Sauggreifers 13 nach dem Bohren um 180°, so dass die gebohrte Formlingoberseite nach oben zeigt. Bei 23 ist das gebohrte Loch angedeutet.
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Anstelle des Sacklochs 23 entsprechend 4 können mit der Bohr- und Frässtation in zeichnerisch nicht dargestellter Weise auch Grifftaschen in die Stirnseiten des Formlings gefräst werden. Hierzu entfällt zunächst das Hochschwenken des Greiferarms mit dem Formling vor dem ersten Bohrvorgang.
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Vielmehr wird der Formling lediglich mittels Translationsbewegungen des Sauggreifers mit seiner ersten Stirnfläche über der Bohr- und Frässtation platziert. Nach dem Fräsen der ersten Grifftasche wird der Greiferarm mit dem Formling um 180° geschwenkt, so dass die zweite Stirnseite des Formlings nach unten zeigt. Nachdem auch in diese eine Grifftasche gefräst worden ist, wird der Greiferarm derart um 90° geschwenkt, dass der Formling in üblicher Einbaulage auf dem Härtewagen abgelegt werden kann.
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Eine alternative Anordnung der Grifftaschen kann auch an den Längsseitenflächen sein. Auch eine Bohrung von Löchern mit Ansatz an den Längsseitenflächen ist denkbar. In diesen Fällen, die ebenfalls zeichnerisch nicht dargestellt sind und bei denen wieder der vertikale Ausstoß des hochkant angeordneten Formlings aus der Presse angenommen wird (entsprechend 1), wird dieser vom Sauggreifer von der Presse abgeholt und um jeweils 90° sowohl um seine Querachse gedreht als auch um seine Längsachse gekippt, so dass die zu fräsende Seite nach oben zeigt. Soll eine zweite Grifftasche auf der gegenüberliegenden Längsseitenfläche angeordnet werden, so muss der Formling um 180° gedreht oder gekippt werden, dass die vorgenannte Fläche zur Bohr- und Frässtation gerichtet ist. Nach entsprechender Bearbeitung wird der Formling erneut so gedreht, dass ein Absetzen auf dem Härtewagen in üblicher Einbaulage ermöglicht ist.
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Schließlich wird noch an einem weiteren Ausführungsbeispiel (ebenfalls ohne zeichnerische Darstellung) die Bearbeitung des Formlings durch eine von oben arbeitende Bohr- und Frässtation erläutert. In Analogie zum erstgenannten Beispiel soll dazu ein Sackloch auf der Oberseite des Steinformlings gebohrt werden. Wiederum ausgehend vom entsprechend 1 dargestellten Abholen durch den Sauggreifer des aus der Presse ausgestoßenen Formlings wird dieser um 90° derart geschwenkt, dass nunmehr seine Oberseite nach oben zeigt, so dass er also in üblicher Einbaulage orientiert ist. Nach dem Verfahren des Sauggreifers zusammen mit dem Formling zur Bohr- und Frässtation, so dass der Formling sich unter dem Bohrer befindet, wird der Bohrvorgang analog, d. h. mit einer Vorschubbewegung durch den Sauggreifer vertikal nach oben, ausgeführt. Nach Beendigung des Bohrvorgangs wird der Formling wieder abgesenkt, und direkt, also ohne weiteres Drehen oder Schwenken, auf dem Härtewagen abgesetzt.
