DE19534585C1

DE19534585C1 - Verfahren und Vorrichtung zur Einstellung und Begrenzung der Schnittiefe von rotierenden Werkzeugen

Info

Publication number: DE19534585C1
Application number: DE1995134585
Authority: DE
Inventors: Horst Dipl Ing Prischmann; Thomas Dipl Ing Schulz
Original assignee: Groh Prischmann & Schulz Forsc
Current assignee: Imtech GmbH and Co KG
Priority date: 1995-09-11
Filing date: 1995-09-11
Publication date: 1996-08-29
Anticipated expiration: 2015-09-12

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Einstellung und Begrenzung der Schnittiefe von rotierenden Werkzeugen zur Bearbeitung annähernd lotrechter Flächen, wie beispielsweise für ein Fräswerkzeug zum Abfräsen von Altputz, für Walzenbürsten zum Säubern von Oberflächen und/oder Entfernen von dünnen Farb- und ähnlichen Schichten oder für Sägeblätter zum Fugenschneiden.

Aus DD 2 87 176 A7 ist eine Vorrichtung zum Abfräsen von Altputz bekannt, die am Auslegerende eines mobilen Trägergerätes derart befestigt ist, daß ein Zwischenglied über ein am oberen Ende des Zwischengliedes angeordnetes Kreuzgelenk die Verbindung zum Rahmen der Bearbeitungsvorrichtung herstellt. Der für die Bearbeitung notwendige Andruck des rotierenden Werkzeuges wird mit Hilfe eines Gegengewichtes erzeugt. Das Gegengewicht ist über eine Verlängerung am hinteren Ende der Bearbeitungsvorrichtung angebracht. Das Zwischenglied ist ebenfalls am hinteren Ende der Vorrichtung angeschlossen.

Der Andruck des rotierenden Werkzeuges gegen die abzutragende Schicht wird dadurch erreicht, daß die Masse des Gegengewichtes und dessen Abstand zum Zwischenglied so bemessen sind, daß der Schwerpunkt hinter dem Zwischenglied liegt. Eine Änderung des Andruckes erfolgt durch Ändern der Neigung der Vorrichtung oder durch Ändern der Masse des Gegengewichtes, welches aus mehreren Teilen besteht, die dann abgenommen oder aufgelegt werden.

In DE 92 11 084 U1 wird eine ähnliche Vorrichtung zum Abfräsen von Altputz und Abbürsten von Farbschichten mit rotierenden Werkzeugen beschrieben. Der erforderliche Andruck wird durch ein motorisch ausfahrbares Gegengewicht und durch Änderung der Neigung der Vorrichtung zur Senkrechten erzeugt bzw. geändert. Die Vorrichtung ist gleichermaßen über ein Zwischenglied am Ende eines Auslegersystems, wie beispielsweise einer LKW-Hubbühne, mittels Kreuzgelenk befestigt.

Der Schichtabtrag erfolgt streifenförmig in vertikaler Richtung. Dazu muß das Auslegersystem bzw. dessen Ende, an dem die Vorrichtung gelenkig aufgehangen ist, annähernd parallel zur zu bearbeitenden Fläche geführt werden, damit der Andruck zumindest aus geometrischer Sicht konstant bleibt. Dies ist insofern schwierig, da der Bedienende die einzelnen Bedienelemente zur Bewegung der einzelnen Auslegerteile entsprechend betätigen muß was exakt nicht gelingt. Bei der in DE 92 11 084 U1 beschriebenen Vorrichtung wird der Andruck zusätzlich durch motorisches Verschieben des Gegengewichtes den lokalen Bedingungen der abzutragenden Schicht angepaßt bzw. geändert.

Die abzutragenden Schichten, wie beispielsweise Putzschichten an Gebäudefassaden, besitzen Unebenheiten, die der Bedienende nicht erfassen bzw. berücksichtigen kann. Die Folge davon ist, daß die Schicht unregelmäßig abgetragen wird. Das äußert sich in einer zu geringen und teilweise zu großen Schnittiefe. Bei einer zu großen Schnittiefe wird beim Abfräsen von Putz in die Tragschicht, d. h. in das Ziegelmauerwerk, hineingefräst. Die Tragschicht besitzt typischerweise eine größere Härte und Festigkeit, wodurch sowohl der erforderliche Leistungsbedarf für das Fräswerkzeug als auch der Verschleiß der Werkzeugschneiden schon bei geringstem Anschnitt der Tragschicht erheblich ansteigen. Bei zu geringer Schnittiefe muß dieser Bereich mehrmals bearbeitet werden.

Besonders schwierig ist das Abbürsten von Farbschichten, da hierbei der Andruck wesentlich genauer eingehalten werden muß. Bei zu großem Andruck wird die Walzenbürste stark verformt. Bei zu geringem Andruck erfolgt kein Abtrag. Da der Bedienende die Walzenbürste während des Abtragprozesses nicht sieht, kann er den momentanen Andruck schlecht beurteilen. Während ein zu geringer Andruck infolge der verbleibenden Schicht beobachtet werden kann, äußert sich ein zu großer Andruck durch erhöhten Verschleiß.

Des weiteren sind Schichtaufbauten vorzufinden, bei denen auf einer Tragschicht geringer Härte und Festigkeit, wie beispielsweise halb gebrannten Hochlochziegeln, ein Unterputz großer Festigkeit und Härte aufgetragen ist. Wird hier mit zu großem Andruck gefräst, wird die Oberfläche der Tragschicht insbesondere dann zertrümmert, wenn die Lochöffnungen der Ziegel zur Putzfläche liegen. Derartige Schichten müssen mit den voran beschriebenen Vorrichtungen zwangsläufig bei geringem Andruck mehrfach vorsichtig bearbeitet werden. Das Abfräsen derartiger Flächen bis zur Tragschicht, ohne dabei die Oberfläche der Tragschicht zu zerstören, ist mit den voran beschriebenen Vorrichtungen praktisch nicht möglich.

Bei ausreichender Festigkeit des Unterputzes besteht die Forderung, den Schichtabtrag mit einer vorgegebenen Schnittiefe derart durchzuführen, daß nur die Deckschicht abgetragen wird und der Unterputz stehen bleibt.

Darüber hinaus müssen auch die systemeigenen Toleranzen der Hub bzw. Arbeitsbühnen während des Abtragprozesses berücksichtigt und ausgeglichen werden.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung für einen unabhängig vom Aufbau und Zustand der abzutragenden Schicht vorgebbaren gleichmäßig tiefen Abtrag zu schaffen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den in den Ansprüchen 1 und 6 angegebenen Merkmalen gelöst. Weitere vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen 2 bis 5 und 7 bis 9.

Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, daß unabhängig von den, durch Führungsungenauigkeiten und Unebenheiten der Schichtoberfläche hervorgerufenen Abweichungen des Abstandes des Verbindungspunktes zwischen dem Ende des Auslegersystems und der Vorrichtung zur Schichtoberfläche und unabhängig von der Festigkeit und Härte der einzelnen Lagen der abzutragenden Schicht eine frei wählbare und eingestellte Schnittiefe stets konstant bleibt.

Durch ein entsprechendes Bedienelement gibt der Bedienende eine geeignete Schnittiefe und Andruckkraft vor, die er während des Abtragvorganges beliebig ändern kann. Die Andruckkraft wirkt dabei stets so, daß die eingestellte Schnittiefe während des in vertikaler Richtung fortschreitenden Abtragvorganges konstant bleibt. Weiterhin gewährleisten die Vorrichtung und das Verfahren einen sanften Anschnitt und ein schnelles Abheben des rotierenden Werkzeuges von der zu bearbeitenden Fläche.

Eine Vorrichtung zum Abfräsen von Altputz oder ähnlichen Schichten ist als Ausführungsbeispiel der Erfindung in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.

Es zeigen

Fig. 1 den prinzipiellen Aufbau einer Bearbeitungsvorrichtung in teilweise geschnittener Seitenansicht,

Fig. 2 die Draufsicht der Vorrichtung nach Fig. 1 im Teilschnitt,

Fig. 3 die Abmessungen der Vorrichtung bezogen auf die Systemlinien,

Fig. 4 eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung nach Fig. 1,

Fig. 5 eine eingestellte Hublänge des Stellorgans in Abhängigkeit von der Schnittiefe und der Neigung der Vorrichtung,

Fig. 6 die Hublänge des Stellorganes beim Anstellen der Bearbeitungsvorrichtung an die zu bearbeitende Fläche.

Das rotierende Werkzeug 1 der erfindungsgemäßen Bearbeitungs vorrichtung - Fig. 1 - ist in den Seitenteilen 2 gelagert und wird hydraulisch über ein Zugmittelgetriebe angetrieben. Die Zwischenwand 3 trennt den Antrieb vom Arbeitsraum 17 des rotierenden Werkzeuges 1. Den hinteren Teil der Vorrichtung bilden zwei Rohre 4, in denen jeweils ein oder mehrere Gegengewichte 5 elektromotorisch verschiebbar angeordnet sind.

Das Zwischenglied 6 dient zur Aufhängung der Bearbeitungsvorrichtung an einem Auslegersystem eines Führungsgerätes, wie beispielsweise LKW- Hubbühne, Bagger, Teleskopstabler, Ladekran oder ähnliche. Das Kreuzgelenk 7 gewährleistet das Pendeln der frei hängenden Vorrichtung in beliebiger Richtung. Das Zwischenglied 6 ist gelenkig im unteren Teil der Vorrichtung befestigt, so daß die Vorrichtung um das Zwischenglied 6 gedreht werden kann, was zum Positionieren der Vorrichtung parallel zu einer Fläche elektromotorisch erfolgt.

Das über dem rotierenden Werkzeug 1 angeordnete Stellorgan zur Einstellung und Begrenzung der für einen Schichtabtrag erforderlichen Schnittiefe besteht aus einem Hubzylinder 9, der von einem Getriebemotor 8 angetrieben wird und an dessen Spindel ein Tragprofil 10 fest angebracht ist. In dem Tragprofil 10 ist auf der Achse 13 eine Walze 11 drehbar gelagert und wird mittels Hubzylinders 9 in Richtung zu bearbeitender Fläche 21 und entgegengesetzt verfahren. Zusätzlich wird das Tragprofil 10 mit der Walze 11 durch seitlich angeordnete Stäbe 12 in Führungen 15 geführt, gezeigt in Fig. 2.

Am Tragprofil 10 ist ferner ein, den Arbeitsraum des rotierenden Werkzeuges 1 abdeckendes und abdichtendes Gleitblech 19 befestigt, das zusammen mit der Walze 11 entlang der Rückwand des Arbeitsraumes 17 ein- und ausgefahren wird und in Richtung rotierendes Werkzeug 1 über eine Achse 20 geführt wird. Damit ist gewährleistet, daß der obere Teil des Arbeitsraumes 17 über die Walze 11 eine, der eingestellten Schnittiefe entsprechende Lage einnimmt und nicht gegen die Oberfläche der zu bearbeitenden Fläche stößt.

Während des Schichtabtrags wird die Vorrichtung in vertikaler Richtung, vorzugsweise von unten nach oben, entlang einer zu bearbeitenden Fläche geführt. Dabei rollt die Walze 11 auf der zu bearbeitenden Fläche ab. Unter Berücksichtigung der momentanen Neigung α der Bearbeitungsvorrichtung begrenzt die momentane Stellung der Walze 11 die Schnittiefe und gewährleistet, daß die eingestellte Schnittiefe nicht überschritten wird.

Die Neigung α der Bearbeitungsvorrichtung wird ständig über einen Inklinometer und die Lage der Gegengewichte 5 über einen Positionsgeber erfaßt. Zur Ermittlung der eingestellten Schnittiefe dient ein am Getriebemotor 8 angeflanschter Drehwinkelgeber mit hoher Auflösung.

Die erfindungsgemäße Bearbeitungsvorrichtung mit den auf die Systemlinien bezogenen Abmessungen ist in Fig. 3 dargestellt. Eine schematische Darstellung dieser Vorrichtung mit den vorgenannten maßgebenden Abmessungen zeigt Fig. 4. Die Grenzabstände I_Gmin (Gegengewichte 5 eingefahren) und I_Gmax (Gegengewichte 5 ausgefahren) wurden durch die Abmessung I_G (beliebige Lage der Gegengewichte 5) ersetzt. Die Abmessung I_V ist der rechtwinklige Abstand der Drehachse D_W des Werkzeugs 1 zur Systemlinie des Zwischengliedes 6.

Eine Arbeitsstellung der Bearbeitungsvorrichtung, in der das rotierende Werkzeug 1 mit eingestellter Schnittiefe s bei einer Neigung α der Vorrichtung eine Schicht 21 abträgt, zeigt Fig. 5. Zur Ermittlung der erforderlichen Hublänge I_HU des Hubzylinders 9 in Abhängigkeit von der Schnittiefe s und der Neigung α der Vorrichtung muß für die Schnittiefe s und die Neigung α eine Vorzeichendefinition vorgenommen werden.

Fig. 6 zeigt die frei hängende Bearbeitungsvorrichtung in der Seitenansicht vor einer zu bearbeitenden vertikalen Fläche 21, wobei die Walze 11 die zu bearbeitende Fläche gerade berührt. Die Neigung α der frei hängenden Bearbeitungsvorrichtung ist von der Lage der Gegengewichte 5 abhängig. Im vorliegenden Fall sind die Gegengewichte 5 bis zum Grenzabstand I_Gmax ausgefahren, so daß sich für die Neigung α ein Grenzwert ergibt.

Die in Fig. 6 dargestellte Bemaßung I_ZR für den Hubzylinder 9 entspricht dem maximalen Hub, der dann auftritt, wenn die Vorrichtung bei ausgefahrenem Grenzabstand I_Gmax Gegengewicht 5 frei hängt und der Schnittkreis des rotierenden Werkzeuges 1 dabei den Sicherheitsabstand ΔI_a zur zu bearbeitenden Fläche 21 hat. Damit ist gewährleistet, daß das rotierenden Werkzeuge 1 beim Positionieren nicht gegen die zu bearbeitende Fläche 21 stößt.

Um das Anstoßen des rotierenden Werkzeuges 1 (Schnittkreis) beim Ansetzen der Vorrichtung an die zu bearbeitende Fläche 21 auszuschließen, ist bei minimaler Neigung α der Vorrichtung ein Sicherheitsabstand ΔI_a gemäß Fig. 6 vorzugeben.

Vor dem Anschnitt wird über ein entsprechendes Bedienelement in Abhängigkeit von der zu bearbeitenden Fläche 21 der erforderliche Andruck eingestellt. Grundsätzlich ist vor dem Anschnitt der Hubzylinder 9 ausgefahren, so daß beim Positionieren die Walze 11 vor dem rotierenden Werkzeug 1 gegen die zu bearbeitende Fläche 21 stößt.

Mit dem Erreichen eines definierten Neigungswinkels α wird der Hubzylinder 9 auf eine, der Schnittiefe s entsprechende Stellung eingefahren.

Während des Schichtabtrages wird die Vorrichtung in vertikaler Richtung entlang der zu bearbeitenden Fläche 21 bewegt. Dabei ändert sich ständig durch Führungsungenauigkeiten und Unebenheiten der Oberfläche der zu bearbeitenden Fläche 21 der Abstand I_KW zwischen Kreuzgelenk 7 und Oberfläche der zu bearbeitenden Fläche 21. Diese Änderungen des Abstandes I_KW führen zu Änderungen der Neigung α der Vorrichtung.

Nimmt die Neigung α der Vorrichtung zu, so wird das rotierende Werkzeug 1 über die an der Oberfläche der zu bearbeitenden Fläche 21 anliegende Walze 11 aus der abzutragenden Schicht gehoben. Die Folge ist eine Verringerung der Schnittiefe s. Nimmt die Neigung α der Vorrichtung ab, so wird das rotierende Werkzeug 1 bei genügend großem Andruck tiefer in die Schicht hinein gedrückt. Die Folge ist eine Zunahme der Schnittiefe s.

Um die Schnittiefe s unabhängig von der sich ständig ändernden Neigung α konstant zu halten, wird die Walze 11 durch Betätigen des Hubzylinders 9 in der entsprechenden Richtung bewegt.

In Abhängigkeit von der momentanen Neigung α der Vorrichtung ermittelt ein Rechner die Sollposition des Hubzylinders 9, vergleicht diese mit der Istposition und stellt über den Getriebemotor 8 den Hubzylinder 9 in die ermittelte Sollposition. Dieser Vorgang läuft ständig ab, so daß unabhängig von der momentanen Neigung α der Vorrichtung die eingestellte Schnittiefe s stets konstant bleibt.

Die Zunahme der Neigung α der Vorrichtung wird durch eine Verringerung des Abstandes I_KW des Kreuzgelenkes 7 von der Oberfläche der zu bearbeitenden Fläche 21 oder durch eine Abnahme der Schnittiefe s hervorgerufen. Da die Schnittiefenregelung eine Vergrößerung der Schnittiefe s über einen eingestellten Sollwert hinaus nicht zuläßt, wird bei einer Vergrößerung der Neigung α gleichermaßen ein Signal aktiviert, welches das Ausfahren der Gegengewichte 5 zur Andruckerhöhung bewirkt. Bei ausreichender Stabilität der Walze 11 kann auch generell mit maximalem Andruck gearbeitet werden.

Insbesondere bei Mörtelputzschichten auf Mauerwerk ändert sich oft die Schichtdicke, deshalb ist es erforderlich, daß der Sollwert für die Schnittiefe s während der vertikalen Aufwärtsbewegung der Vorrichtung geändert und somit ständig lokalen Bedingungen angepaßt werden kann.

Erreicht die Vorrichtung das obere Ende der vertikalen Schnittbahn oder muß der Abtrag durch Fenster oder vorstehende Bauteile ausgesetzt werden, so wird die vertikale Bewegung des Auslegersystems und damit die Bewegung der Vorrichtung in dieser Richtung unterbrochen.

Zur Entfernung des rotierende Werkzeuges 1 aus der Schicht wird das Kreuzgelenk 7 über das Auslegersystem in entgegengesetzter Richtung zur zu bearbeitenden Fläche 21 bewegt. Dabei dreht sich die Vorrichtung um den Gelenkpunkt des Kreuzgelenkes 7 derart, daß die Neigung α der Vorrichtung abnimmt, bis sich die Gleichgewichtslage einstellt. Gleichermaßen dreht sich das rotierende Werkzeug 1 in Richtung Schicht.

Unter Berücksichtigung der Trägheit des Hydraulikantriebs für das Auslegersystem ist es nicht möglich, in kürzester Zeit das rotierende Werkzeug 1 aus der Schnittbahn zu heben. Die Folge ist, daß tiefe Fräsaussparungen entstehen oder vorstehende Bauteile, wie beispielsweise Fensterbleche, beschädigt oder abgerissen werden.

Deshalb wird eine Funktion definiert, die über das Betätigen eines entsprechenden Bedienelementes auf dem Bedienpult die Schnittiefenregelung außer Betrieb setzt und den Hubzylinder 9 über den Getriebemotor 8 in die Endlage ausfährt, die bei geringster Neigung α sicherstellt, daß die Peripherie des rotierenden Werkzeuges 1 vor der Oberfläche der zu bearbeitenden Fläche 21 liegt.

Das Bewegen der Walze 11 in Richtung zu bearbeitender Fläche gewährleistet, daß unmittelbar mit dem Beginn der Bewegung das rotierende Werkzeug 1 keinen Kontakt zur Schicht hat.

Bezugszeichenliste

1 Werkzeug
2 Seitenteile
3 Zwischenwand
4 Rohr
5 Gegengewichte
6 Zwischenglied
7 Kreuzgelenk
8 Getriebemotor
9 Hubzylinder
10 Tragprofil
11 Walze
12 Stäbe
13 Achse
14 Systemlinie
15 Führungen
17 Arbeitsraum
19 Gleitblech
20 Achse
21 Fläche

Claims

1. Verfahren zur Einstellung und Begrenzung der Schnittiefe von rotierenden Werkzeugen zur Bearbeitung von annähernd lotrechten Flächen, insbesondere zum Entfernen von aufgetragenen Oberzügen und Schichten, wobei die Bearbeitungsvorrichtung über ein Kreuzgelenk am Ende eines Auslegersystems gelenkig befestigt ist und der für die Bearbeitung notwendige Andruck mit Hilfe motorisch in ihrer Stellung verstellbarer Gegengewichte erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, daß aus dem momentanen Neigungswinkel (α) der Bearbeitungsvorrichtung und der erforderlichen Schnittiefe (s) ein Stellwert ermittelt und zur Einstellung eines die Schnittiefe (s) begrenzenden Stellorganes eingesetzt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der notwendige Andruck des rotierenden Werkzeuges (1) zum Materialabtrag in der eingestellten Schnittiefe (s) durch axiale Verstellung der Gegengewichte (5) zwischen einer Ausgangsstellung und einer Endstellung eingestellt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß unabhängig von der eingestellten Schnittiefe (s) die Gegengewichte (5) stets in der Endlage liegen und das rotierende Werkzeug (1) ständig mit maximalem Andruck gegen die zu bearbeitende Fläche (21) gedrückt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zum Positionieren der Bearbeitungsvorrichtung an einer zu bearbeitenden Fläche (21) das Stellorgan in seine Endlage ausgefahren wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei Unterbrechungen und/oder bei Erreichen des Endes eines Bearbeitungsprozesses das Stellorgan in seine Endlage ausgefahren wird.

6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß über einem rotierenden Werkzeug (1) ein in Richtung Längsachse der Bearbeitungsvorrichtung wirkendes Stellorgan angeordnet ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellorgan ein Hubzylinder (9) ist, an dessen Gewindespindel eine, in einem Tragprofil (10) drehbar gelagerte Walze (11) angeordnet ist und an den Stirnseiten des Tragprofils (10) Zylinder, die in Gleitlagern geführt werden, fest angebracht sind.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Hubzylinder (9) auf der Oberseite der Bearbeitungsvorrichtung fest angelenkt und ein, von einem Getriebemotor (8) angetriebener elektro-mechanischer Arbeitszylinder ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Tragprofil (10) ein, über eine Achse (20) geführtes und den Arbeitsraum des rotierenden Werkzeuges (1) abdeckendes, elastisches, lagebewegliches Gleitblech (19) befestigt ist.