DE19547612C2 - Verfahren und Vorrichtung zum Zuführen von Tonbatzen zu einer Dachziegelpresse - Google Patents

Description

Die Anmeldung betrifft ein Verfahren zum Zuführen von Tonbatzen zu einer Dachziegelpresse gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ausgangsmaterialen für Dachziegel sind weiche, plastisch verformbare Stoffe, z. B Ton. Der Ton wird im Tagebau gewonnen, aufbereitet, so daß eine optimale Zusammensetzung und Konsistenz für die weitere Verarbeitung entsteht. Diese Tonmasse wird kontinuierlich zu Strängen mit rechteckigem Querschnitt gepreßt und die Stränge wiederum in Abschnitte gleicher Länge, genannt Tonbatzen, geteilt. Die Länge und das Volumen der Tonbatzen ist größer als die Länge und das Volumen der fertigen Dachziegel, d. h. die Tonbatzen haben ein Übermaß gegenüber den Dachziegeln. Die Tonbatzen werden zu einer Formpresse gefördert, die Presse wird mittels einer Vorrichtung automatisch beschickt und die Dachziegelform wird gepreßt.

Die Dachziegelform ist in Formunterteil und -oberteil eingearbeitet. In der Regel sind mehrere Formen parallel nebeneinander angeordnet, so daß mehrere Batzen gleichzeitig gepreßt werden. Während des Pressvorgangs werden die Oberformen nach unten auf die feststehenden Unterformen bewegt, so daß die Tonbatzen verformt werden. Die Oberformen sind mit einer Vorrichtung verbunden, die die vertikale Preßbewegung und -kraft aufbringt. Die Unterformen sind auf einer liegenden Trommel befestigt. Die Trommel hat prinzipiell einen mehreckigen Querschnitt, wobei die verbreitete Ausführungsform einen sechseckigen Querschnitt aufweist.

Der Preßvorgang läuft auf den jeweils oben liegenden Unterformen ab. Nach jedem Preßvorgang wird die Trommel um 60° weitergedreht und bleibt während des Preßvorgangs stehen. Aus den Unterformen, die 60° nach der Preßstellung stehen, werden die zu Dachziegeln geformten Tonbatzen mittels einer automatischen Vorrichtung entnommen und zur weiteren Verarbeitung zu fertigen Dachziegeln transportiert. Da das Volumen der Tonbatzen vor dem Pressen größer als nach dem Pressen ist, fällt während des Preßvorgangs überschüßiges Tonmaterial an. Durch das Weiterdrehen der Trommel fällt dieses Tonmaterial unter die Presse und wird mittels Fördereinrichtungen der Tonaufbereitung wieder zugeführt und mit frischem Ton vermischt. Die Unterformen, die 60° vor der Preßstellung stehen, werden während des Preßvorgangs oder während der Drehbewegung der Trommel mit noch nicht geformten Tonbatzen beschickt.

Es sind verschiedene Verfahren und Vorrichtungen zum Zuführen von Tonbatzen zu einer Dachziegelpresse bekannt

Eine bekannte Vorrichtung saugt die Tonbatzen an ihrer Oberfläche mittels Unterdruck an und tranportiert die angesaugten Tonbatzen über eine kombinierte Hub-Schwenk-Drehbewegung in die entsprechende Unterform der Presse. Der Ansaugvorgang führt zu Ablagerungen an der Ansaugfläche der Vorrichtung, die wiederum Beschädigungen der Batzenoberfläche erzeugen. Der Ansaugvorgang erzeugt Verunreinigungen des Unterdrucksystems, was zu Maschinenstillstand führt. Die Tonbatzen werden bei dieser Vorrichtung durch eine Fördereinrichtung mit geringer Wiederholgenauigkeit zur Ansaugposition transportiert, so daß die Tonbatzen auch nur ungenau in die Unterformen der Presse eingelegt werden.

Bei einer anderen Ausführungsform der Beschickungsvorrichtung transportiert ein Förderband den Tonbatzen direkt in die Unterform der Presse. Das Förderband endet unmittelbar vor der Pressentrommel und während der Drehbewegung der Trommel transportiert das Förderband den Tonbatzen in die Form. Ein Schaltelement in bestimmter Position an der Trommel liefert ein elektrisches Signal zu einer Steuerung, die wiederum den Antriebsmotor des Förderbandes ein- bzw ausschaltet. Der Tonbatzen auf dem Förderband wird nicht exakt positioniert und die Transportbewegung des Förderbandes zur Trommel kann nicht positionsabhängig gesteuert werden. Wird die Gesamtanlage mit wechselnden Geschwindigkeiten betrieben, so kann die Beschickung nicht geschwindigkeitsabhängig gesteuert werden, da Fördergeschwindigkeit des Bandes und Schaltzeiten der Steuerung und der Schaltelemente konstant sind und nicht auf die jeweilige Geschwindigkeit angepaßt werden können. Diese genannten Gründe führen zu einer ungenügenden Positionier- und Lagegenauigkeit der Beschickung.

In der DE-AS 11 25 336 ist eine Beschickungsvorrichtung beschrieben, bei der ein Förderband den Tonbatzen in die Unterform bewegt und der Tonbatzen an der Unterseite eine Kerbe aufweist, die während des Beschickungsvorgangs formschlüssig in eine Nase der Unterform eingreift. Damit die Kerbe in dem Tonbatzen im fertigen Dachziegel nicht mehr vorhanden ist, muß der Bereich der Kerbe beim Pressvorgang abgetrennt werden und dem Tonabfall zugeführt werden.

Die Zeitschrift Ziegelindustrie International, Heft 6, 1995, Seite 453 stellt den prinzipiellen Beschickungsvorgang mit einem Einlaufband dar, ohne die Positionier- und Lagegenauigkeit der Tonbatzen darzustellen.

Die maximal mögliche Arbeitsgeschwindigkeit einer Dachziegel- Produktionsanlage ist u. a. begrenzt durch die maximal mögliche Beschickungsgeschwindigkeit der Dachziegelpresse. Die bekannten Beschickungsvorrichtungen können maximal mit 15-17 Beschickungsvorgängen pro Minute betrieben werden. Bei höheren Geschwindigkeiten, z. B. 20 Takten pro Minute, werden die Vorrichtungen zum einen mechanisch überbeansprucht und zum anderen wird der Beschickungsvorgang sehr ungenau

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zu schaffen, das eine höhere Positionier- und Lagegenauigkeit der Tonbatzen in den Unterformen gewährleistet.

Das Verfahren zum Zuführen von Tonbatzen zu einer Dachziegelpresse ist entscheidend für die Positionier- und Lagegenauigkeit der Tonbatzen in der Pressenform, die Oberflächenqualität der fertigen Dachziegel und die Arbeitsgeschwindigkeit der gesamten Dachziegel- Produktionsanlage. Das Übermaß der Tonbatzen gegenüber den Dachziegeln gleicht die Positionier- und Lageungenauigkeit der Zuführung aus und ergibt überschüßiges Material beim Preßvorgang, daß wieder der Tonaufbereitung zugeführt und mit frischem Ton vermischt wird. Dieses Überschußmaterial ist durch den Strangpreßvorgang bereits verdichtet und erzeugt bei der Mischung mit frischem Tonmaterial eine insgesamt schlechtere Tonqualität. Deshalb soll das Übermaß der Batzen möglichst gering und somit die Positionier- und Lagegenauigkeit des Zuführungsverfahrens möglichst hoch sein.

Riefen, Eindrückstellen und sonstige Verformungen an den Tonbatzen sind an den fertigen Dachziegeln sichtbar und solche Ziegel sind nicht nutzbar. Die Vorrichtung zum Zuführen darf deshalb die Tonbatzen nicht beschädigen.

Aus ökonomischen Gründen muß die Arbeitsgeschwindigkeit und der Durchsatz der gesamten Produktionsanlage möglichst hoch sein und das hängt wesentlich vom Verfahren der Zuführung ab.

Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Die Tonbatzen werden von einem Einschußband zur bzw. in die Pressentrommel transportiert. Der Tonbatzen wird bei der Bewegung in die Form beschleunigt und das Förderband wird als Einschußband bezeichnet. Das Einschußband wird von einem Motor, z. B. Elektromotor, angetrieben, der in jeder beliebigen Stellung gestoppt und mit variabler Drehgeschwindigkeit und Beschleunigung betrieben werden kann. Das der Pressentrommel zugewandte Ende des auf dem Einschußband mit hoher Geschwindigkeit ankommenden Tonbatzens wird von einem ersten Sensor erkannt, der Tonbatzen wird mit reduzierter Geschwindigkeit weiter gefördert, bis ein zweiter Sensor das Batzenende erkennt. Die Position des zweiten Sensors ist die Ausgangsposition des Tonbatzens für den Einschußvorgang und diese Position ist mit hoher Genauigkeit reproduzierbar. Je nach der Arbeitsgeschwindigkeit der Gesamtanlage wird die Batzenbewegung an dieser Position entweder kurzzeitig gestoppt und dann auf die Einschußgeschwindigkeit beschleunigt oder sofort ohne Ruhephase auf die Einschußgeschwindigkeit beschleunigt. Bei der Drehbewegung der Pressentrommel werden die Winkelposition und Winkelgeschwindigkeit gemessen. Die Bewegung der Pressentrommel und des Antriebsmotors des Einschußbands sind direkt elektronisch gekoppelt ohne zwischengeschaltete Maschinensteuerung oder träge Schaltelemente, so daß die beiden Bewegungen in Echtzeit synchronisiert sind. Diese synchrone Koppelung von Trommelbewegung und Einschußbandantrieb ist vergleichbar einem mechanischen Getriebe ohne den Aufwand einer mechanischen Verbindung, wobei die Getriebeübersetzung variiert werden kann. Dadurch können Pressen mit unterschiedlichen Trommelgeometrien sowie bereits installierte Dachziegelpressen nachträglich mit geringem Aufwand umgerüstet werden. Dieses Verfahren zur Zuführung positioniert die Tonbatzen mit großer Wiederholgenauigkeit in der Pressenform unabhängig von der jeweiligen Geschwindigkeit der Gesamtanlage sowie Schwankungen bei der Geschwindigkeit des ankommenden bzw. abgehenden Materialflusses an der Pressentrommel. Da der Antriebsmotor des Einschußbands mit variabler Drehgeschwindigkeit betrieben werden kann, wird die maximal mögliche Bandgeschwindigkeit so ausgelegt, daß über 20 Beschickungsvorgänge pro Minute möglich sind. Die hohe Geschwindigkeit beeinträchtigt die Positioniergenauigkeit nicht und ermöglicht eine erhebliche Produktivitätssteigerung von Dachziegel-Produktionsanlagen gegenüber Anlagen mit den bekannten Vorrichtungen zur Zuführung von Tonbatzen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird nachfolgend näher bezeichnet. Es zeigt

Fig. 1 schematisch eine Dachziegelpresse in der Seitenansicht mit Materialzuführung und -entnahme,

Fig. 2 die Dachziegelpresse in der Vorderansicht,

Fig. 3 einen vergrößerten Auschnitt von Fig. 1,

Fig. 4 die Pressentrommel und Zuführungsvorrichtung während des Zuführungsvorgangs,

Fig. 5 das Einschußband in geschwenkter Stellung,

Fig. 6 eine schematische Draufsicht des Einschußbands mit dem Tonbatzen in der Mitte des Einschußbands und parallel zur Förderrichtung,

Fig. 7 eine schematische Draufsicht des Einschußbands mit dem Tonbatzen in verdrehter Lage,

Fig. 8 eine schematische Draufsicht des Einschußbands mit dem Tonbatzen in aus der Mitte versetzter Lage.

Fig. 1 und Fig. 2. zeigt die Dachziegelpresse (1) mit Zuführungsvorrichtung (2) und Fördereinrichtung (3), die die Tonbatzen (4) zur Zuführungsvorrichtung transportieren, und Entnahmevorrichtung (5), die die zu Dachziegeln gepreßten Formlinge (6) aus der Presse entnimmt und auf eine Fördereinrichtung (7) ablegt, die die Formlinge zur weiteren Verarbeitung transportiert. Die Dachziegelpresse (1) besteht aus Oberformen (8), die mit einer Hubvorrichtung (9) verbunden sind, und der sechseckigen Pressentrommel (10), auf der die Unterformen (11) befestigt sind. Die Hubvorrichtung bewegt die Oberformen während des Preßvorgangs nach unten und die Tonbatzen werden verformt. Dabei fällt überschüßiges Tonmaterial (12) an, das auf eine Fördereinrichtung (13) unterhalb der Pressentrommel fällt. Die Trommel wird nach jedem Preßvorgang um 60° von einer nicht dargestellten Antriebsvorrichtung weitergedreht.

Die Zuführungsvorrichtung (2) besteht aus einem oder mehreren parallel zueinander angeordneten Einschußbändern (15). Hier wird eine Vorrichtung beschrieben, bei der drei Einschußbänder sowie jeweils drei Dachziegelformen parallel zueinander angeordnet sind. Die Einschußbänder in Fig. 3 bestehen aus elektrischem Antriebsmotor (16), Winkelgeber (23), Getriebe (17), Welle (18), Fördergurt (19). Über das Getriebe und die Welle wird der Fördergurt bewegt. Die Welle (20) des Antriebsmotors kann in beliebiger Winkelstellung gestoppt und mit variabler Winkelgeschwindigkeit und Winkelbeschleunigung betrieben werden, wobei die Drehbewegung über den Winkelgeber (23) erfaßt wird. Die Tonbatzen (4) werden von der Fördereinrichtung (3) ausgerichtet und zu den Einschußbändern transportiert. Die Einschußbänder positionieren das der Dachziegelpresse zugewandte Ende der Tonbatzen mittels optoelektronischer Sensoren (21, 22) immer an gleicher Stelle. Der 1. Sensor (21) erfaßt das Batzenende während der Transportbewegung, so daß der Antriebsmotor (16) die Geschwindigkeit reduziert. Mit der reduzierten Geschwindigkeit wird der Batzen bis zum 2. Sensor (22) bewegt und dort kurzzeitig gestoppt und dann auf die Einschußgeschwindigkeit beschleunigt oder sofort ohne Ruhephase auf die Einschußgeschwindigkeit beschleunigt. Dadurch wird immer eine genau gleiche Ausgangsposition vor dem eigentlichen Einschießen erreicht.

Während der Drehbewegung der Pressentrommel (10) in Fig. 4 werden Tonbatzen zu der entsprechenden Unterform (11) zugeführt. Der Drehwinkel und die Drehgeschwindigkeit der Pressentrommel werden während der Drehbewegung mittels Winkelgeber (14), z. B. Inkrementalgeber, laufend gemessen. Diese Meßdaten gehen direkt in den Antriebsmotor (16) ein. In Abhängigkeit von den eingehenden Meßdaten beschleunigt der Antriebsmotor (16) den Tonbatzen (4) und schießt ihn in die jeweilige Unterform ein. Gleichzeitig transportiert die Fördereinrichtung (3) den nächsten Tonbatzen (4) auf das Einschußband (15). Zwischen den Meßdaten der Pressentrommel (10) und der Steuerung des Antriebsmotors (16) ist keine zusätzliche Maschinensteuerung zwischengeschaltet, so daß die Meßdaten der Trommel verzögerungsfrei in Echtzeit den Einschußvorgang des Tonbatzens beeinflussen. Das Material und die Oberfläche des Fördergurtes (19) ist so gewählt, daß zwischen Tonbatzen und Fördergurt eine große Haftreibung entsteht und die Beschleunigung des Tonbatzens während des Einschußvorgangs schlupffrei erfolgt.

Fig. 5 zeigt eine Ausführungsform der Erfindung, bei der das Einschußband (15) geschwenkt ist, so daß der Zuführungsvorgang noch optimiert werden kann.

Fig. 6, 7, und 8 zeigen den Tonbatzen (4) in verschiedenen Lagen auf dem Einschußband (15). Die Ausrichtung der Tonbatzen erfolgt auf der Fördereinrichtung (3). Die jeweils notwendige Lage ist abhängig von der jeweils produzierten Dachziegelform.

Es wird hier eine Presse mit sechseckiger Trommel beschrieben, jedoch kann die Vorrichtung prinzipiell als Zuführung für Trommeln mit beliebiger Eckenzahl dienen.

Neben der beschriebenen Produktion von Dachziegeln aus Ton kann die Vorrichtung auch andere Materialien zu Pressen zuführen.

Claims (9)

1. Verfahren zum Zuführen von Tonbatzen zu einer Dachziegelpresse, die eine horizontale, sich drehende Pressentrommel und darauf befestigte Unterformen aufweist, mit einem Einschußband, das mittels eines Elektromotors angetrieben wird und die Tonbatzen der jeweiligen Unterform zuführt, dadurch gekennzeichnet, daß die Position des Tonbatzens (4) auf dem Einschußband (15) vor dem Einschußvorgang erfaßt wird und daß die Bewegung des Tonbatzens (4) während des Zuführens zur Unterform (11) mit der Drehbewegung der Pressentrommel (10) direkt elektronisch gekoppelt und in Echtzeit synchronisiert wird, wobei der Drehwinkel und die Drehgeschwindigkeit der Pressentrommel (10) gemessen werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß während des Einschußvorganges die Drehgeschwindigkeit und Drehbeschleunigung des Antriebsmotors (16) des Einschußbands (15) in Abhängigkeit der momentanen Werte für die Winkelposition und die Winkelgeschwindigkeit der Pressentrommel (10) und der Tonbatzenposition bei Einschußbeginn gesteuert werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegung des Fördergurts (19) des Einschußbands aufgrund von Haftreibung schlupffrei auf den Tonbatzen (4) übertragen wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Lage des Tonbatzens (4) auf dem Einschußband (15) zur Förderrichtung parallel oder in einem Winkel ausgerichtet wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Mitte des Tonbatzens (4) auf die Mitte des Einschußbands (15) oder versetzt zur Bandmitte ausgerichtet wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Messung des Drehwinkels der Pressentrommel (10) mittels Winkelgeber (14) erfolgt.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Erfassung der Position des Tonbatzens (4) mittels optoelektronischer Sensoren (21, 22) erfolgt.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Einschußvorgang ein erster Sensor (21) das der Dachziegelpresse zugewandte Ende des auf dem Einschußband (15) liegenden Tonbatzens (4) erfaßt und der Tonbatzen dann mit reduzierter Geschwindigkeit bis zu einem zweiten Sensor (22) bewegt und dort gestoppt wird.

9. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß optoelektronische Sensoren (21, 22) zur Erfassung des Tonbatzens (4) auf dem Einschußband (15) und ein Winkelgeber (14) zur Messung des Drehwinkels der Pressentrommel (10) vorgesehen sind und daß das Einschußband (15) um eine horizontale, quer zur Förderrichtung verlaufend Achse schwenkbar ist.