DE19816442A1 - Vorrichtung und Verfahren zur Oberflächenstrukturierung von verlegten Fußbodenbelägen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und Verfahren zur Oberflächenstrukturierung von verlegten Fußbodenbelägen, aus verschiedenen Fußbodenbelägen, die auch aus mineralischen Materialien, wie Natur- bzw. Kunststein bestehen können. Die Aufgabe der Erfindung ist es, bei bereits verlegten Fußbodenbelägen an ihrer Oberfläche eine Struktur auszubilden, die zumindest eine Erhöhung der Rutschhemmung, die auch bei Vorhandensein von gleitenden Medien, wie z. B. Wasser, gesichert werden kann. Erfindungsgemäß wird dabei eine Vorrichtung verwendet, mit der mindestens ein Laserstrahl, der intensitätsgesteuert und mindestens eindimensional über die zu strukturierende Oberfläche bewegbar ist, wobei die Elemente zur Führung und Formung des bzw. der Laserstrahl/-strahlen in einem mobilen Teil einer der Vorrichtung aufgenommen sind, so daß dieser mobile Teil über die zu strukturierende Fußbodenoberfläche intermittierend oder kontinuierlich geführt und dabei mit dem Laserstrahl die Strukturierung ausgebildet werden kann.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Ver­ fahren nach den Oberbegriffen der Ansprüche 1 und 15. Dabei können mit diesen nahezu beliebige Materialien von Fußböden an ihrer oberen und bevorzugt geglätte­ ten Oberfläche mit Strukturen versehen werden, die die Rutschfestigkeit und gegebenenfalls den ästheti­ schen Eindruck erhöhen bzw. verbessern.

Es sind verschiedene Verfahren bekannt, um die Rutschfestigkeit von Fußböden zu erhöhen, wobei die Oberfläche mechanisch bearbeitet oder naßchemisch beeinflußt wird, um die rutschhemmenden Eigenschaften von Fußböden, insbesondere aus Natur-, Kunststein, Kunststoff bzw. andere kunststoffversiegelte bzw. be­ schichtete Beläge in der gewünschten Form zu beein­ flussen.

Daneben ist in DE 195 18 270 C1 ein rutschfester Fuß­ bodenbelag und ein Verfahren zu seiner Herstellung beschrieben. Ein solcher Fußbodenbelag, der eine hochglanzpolierte Oberfläche aufweisen soll, wird durch Impulslaserbeschuß mit linsenförmigen und scharfkantigen Mikrokratern versehen, wobei die Mi­ krokrater eine Saugnapfwirkung aufweisen sollen und in einer Größe ausgebildet werden, die für das menschliche Auge nicht erkennbar sind. Die Anordnung der Mikrokrater soll statistisch verteilt und in un­ regelmäßiger Anordnung erzeugt werden. Mit diesen Mikrokratern soll der Reibwert eines solchen Fußbo­ denbelages auf oberhalb 0,4 erhöht werden.

Dabei ist dieser Vorveröffentlichung zu entnehmen, daß die Mikrokrater mittels eines gepulsten NdYAG- Lasers auf der Oberfläche von insbesondere minerali­ schen Fußbodenbelagmaterialien in einer stationären Anlage ausgebildet werden sollen. Demzufolge können nur entsprechend bearbeitetete Beläge bei Neubauten bzw. Neuverlegungen eingesetzt werden und das Gefah­ renpotential, das bei bereits verlegten Fußböden be­ steht, bleibt vorhanden. Außerdem ist es üblich, daß bereits verlegte Fußbodenbeläge nach längeren Zeit­ räumen und dies ist insbesondere bei Steinfußbodenbe­ lägen der Fall, nachbearbeitet, d. h. abgeschliffen werden, um den optischen Eindruck und dabei insbeson­ dere das Glanzverhalten wieder zu verbessern. Dies führt selbstverständlich dazu, daß die gewünschte Wirkung der Mikrokrater durch zumindest Verringerung der Abmaße in Form und Tiefe, daß der gewünschte rutschhemmende Effekt beseitigt wird.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Möglichkeit vorzuschlagen, um bereits verlegte Fußbodenbeläge an ihrer Oberfläche mit einer Struktur zu versehen, die zumindest eine Erhöhung der Rutschhemmung auch bei Vorhandensein eines gleitfördernden Mediums, wie z. B. Wasser, auf der Oberfläche bewirkt.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 für die Vorrichtung und den Merkmalen des Anspruchs 15 für das Verfahren gelöst. Vorteil­ hafte Ausgestaltungsformen und Weiterbildungen der Erfindung, ergeben sich bei Anwendung der in den un­ tergeordneten Ansprüchen genannten Merkmale.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung und das entsprechen­ de Verfahren können bei nahezu beliebigen Fußbodenbe­ lägen, die aus den verschiedensten Materialien beste­ hen, eingesetzt werden, wobei hierunter nicht nur ebene Fußbodenflächen, sondern auch Treppenstufen zählen, die bekanntermaßen ein höheres Gefahrenpoten­ tial darstellen.

Nach der Lehre der Erfindung, wird die Oberflächen­ strukturierung unter Verwendung mindestens eines La­ serstrahls, der intensitätsgesteuert in mindestens einer Dimension über die zu strukturierende Oberflä­ che bewegt werden kann, ausgebildet. Dabei wird bei einer solchen Vorrichtung zumindestens ein mobiles Teil verwendet, in dem die Elemente zur Führung und Formung des einen Laserstrahls bzw. mehrerer Laser­ strahlen aufgenommen sind.

Erfindungsgemäß können Laserlichtquellen Verwendung finden, die sowohl kontinuierlich, wie auch gepulst betrieben werden. Dabei ist es sicher günstig, einen kontinuierlich betriebenen Laserstrahl zu verwenden, wenn linienförmige Strukturen in den Oberflächen des Fußbodenbelages ausgebildet werden sollen und ein gepulst betriebener Laserstrahl verwendet wird, wenn punktförmige Strukturen ausgebildet werden sollen. Die Auswahl der jeweiligen Laserlichtquelle kann gün­ stigerweise entsprechend dem Fußbodenbelagmaterial und insbesondere unter Berücksichtigung dessen Ab­ sorptionseigenschaften für die Wellenlängen des ver­ wendeten Lasers erfolgen.

Neben CO₂-Lasern sind dies z. B. gütegeschaltete Pulslaser, wie ein Nd:YAG-Laser, der bevorzugt diodengepumpt ist.

Für die Strahlführung und Formung kann auf aus der Lasertechnik bekannte optische Elemente, wie Spiegel­ systeme, Strahlaufweitungsoptiken, Planfeldoptiken, Scanner oder Polygonräder zurückgegriffen werden, wobei diese optischen Elemente bevorzugt so ausgebil­ det bzw. angeordnet sind, daß eine Regelung insbeson­ dere für die Laserstrahlintensität auf der Fußboden­ belagoberfläche möglich ist. Solche Systeme sind aus der Laserbeschriftung bekannt.

Besonders vorteilhaft ist die Verwendung von Licht­ leitfasern zur Übertragung des Laserstrahls bzw. meh­ rerer Laserstrahlen von einer bzw. mehreren Laser­ lichtquellen zum Wirkort. Dies ist besonders günstig, wenn die Vorrichtung aus mehreren Teilen besteht und der Teig der Vorrichtung, in dem die Laserlichtquelle mit den für deren Betrieb erforderlichen Zusatzkom­ ponenten, wie z. B. die Kühlung und Stromversorgung, vom im Anspruch 1 erwähnten mobilen Teil der erfin­ dungsgemäßen Vorrichtung getrennt sind. Ganz beson­ ders vorteilhaft wirkt sich eine solche Ausbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung bei der Bearbeitung von Treppenstufen aus, da die Flexibilität und Hand­ habbarkeit des mobilen Teiles der Vorrichtung, das die Elemente zur Führung und Formung des bzw. der Laserstrahls/-strahlen enthält, sowohl in puncto Mas­ se, wie auch Volumen entsprechend klein ausgebildet werden kann.

Dabei kann dieses mobile Teil über einen eigenen An­ trieb verfügen, mit dem es mit definiert vorgebbarer Geschwindigkeit über die zu strukturierende Oberflä­ che bewegt werden kann, so daß eine Auslenkung des bzw. der Laserstrahls/-strahlen lediglich in einer Dimension ausreicht, um das gewünschte Strukturmuster auf der Oberfläche des Fußbodenbelages auszubilden. Es kann aber auch zusätzlich eine Geschwindigkeits­ messung, beispielsweise mit einem nicht angetriebenen Rad, wie es von Peißler bekannt ist, durchgeführt und das Geschwindigkeitsmeßsignal bei der Steuerung des Laserstrahls berücksichtigt werden. Bei einer solchen Ausbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann ein kontinuierlicher Betrieb erreicht werden. Ähnlich sollte auch bei einem manuellen Betrieb ohne eigenen Antrieb des mobilen Teiles verfahren werden.

Mit der Erfindung kann aber auch so verfahren werden, daß bestimmte Oberflächenbereiche nach entsprechender Positionierung des mobilen Teiles nacheinander in sogenannter Schritt für Schritt Verfahrensweise strukturiert werden. Hierbei ist es dann erforder­ lich, die Ablenkung des Laserstrahls in zwei Dimen­ sionen vorzunehmen. Eine solche Vorgehensweise bietet sich insbesondere dann an, wenn ein entsprechend zu behandelnder Fußbodenbelag aus nahezu gleich dimen­ sionierten Einzelelementen (Platten), die durch Fugen voneinander getrennt sind, strukturiert werden sol­ len.

Für die Steuerung der Bewegung bzw. der Positionie­ rung des mobilen Teiles können am mobilen Teil der erfindungsgemäßen Vorrichtung ein Leit-, Navigations- und/oder Bildverarbeitungssystem vorhanden sein, wo­ bei diese in Verbindung mit einer elektronischen Da­ tenverarbeitungseinheit betrieben werden können. In einer solchen elektronischen Datenverarbeitungsein­ heit können entsprechende Angaben über die Dimension, geometrische Gestaltung und des Materials des Fußbo­ denbelages gespeichert sein und bei der Steuerung der Bewegung des mobilen Teiles der erfindungsgemäßen Vorrichtung und der Laserintensität berücksichtigt werden. Außerdem kann mit Hilfe einer solchen elek­ tronischen Steuerung auch die Form und Dimensionie­ rung der auf der Oberfläche des Fußbodenbelages aus­ gebildeten Struktur beeinflußt werden. Es ist also ohne weiteres möglich, eine Strukturierung in Form von Mikrokratern, die als Verdrängungsraum für gleit­ fördernde Medien wirken, in einer Größe auszubilden, die für das menschliche Auge in einem Abstand von mindestens 1 Meter nicht erkennbar ist und dadurch das optische Bild der Oberfläche nahezu nicht beein­ flußt wird.

Die Strukturierung muß aber zur Erreichung des ge­ wünschten rutschhemmenden Effektes nicht auf der ge­ samten Oberfläche des Fußbodenbelages ausgebildet werden, sondern es können strukturierte Bereiche in Form eines Rasters ausgebildet werden, wobei struktu­ rierte Bereiche von unstrukturierten Bereichen ge­ trennt sind. Die Form der strukturierten Bereiche kann dabei beispielsweise quadratisch bzw. kreisför­ mig sein. Die Abstände zwischen den strukturierten Bereichen sollten jedoch so gewählt werden, daß die Trittsicherheit nahezu so groß ist, wie dies bei ei­ ner vollständig strukturierten Oberfläche der Fall wäre. Eine solche Ausbildung führt zur Verringerung der Bearbeitungszeit eines zu strukturierenden Fußbo­ denbelages.

Die Bearbeitungsgeschwindigkeit kann außerdem erhöht werden, wenn mehrere Laserstrahlen verwendet werden. Dabei ist es aus Kostengründen besonders günstig, den Laserstrahl einer einzigen Laserlichtquelle unter Verwendung von mindestens einem Strahlteiler in min­ destens zwei zur Strukturierung verwendbare Laser­ strahlen aufgeteilt wird/werden. In jüngster Vergan­ genheit sind Strahlteiler bekannt geworden, mit denen es möglich ist, einen Laserstrahl, nicht nur in zwei Teilstrahlen sondern in drei Einzelstrahlen bzw. mit Strahlteilersystemen in noch mehr Einzelstrahlen zu teilen. In jedem Fall müssen jedoch die Teilstrahlen gesondert abgelenkt und geformt werden, um die Struk­ turierung in der gewünschten Form auszubilden.

Neben der nahezu nicht sichtbaren Mikrostrukturierung können aber auch für das menschliche Auge sichtbare Strukturierungen ausgebildet werden, die beispiels­ weise als regelmäßige Muster oder in Form von vorgeb­ baren Bilddarstellungen ausgebildet werden können. Solche Bilddarstellungen können z. B. für Werbezwecke genutzt werden. Durch gezielte Beeinflussung der La­ serstrahlbearbeitung in bezug auf Intensität und Be­ arbeitungszeit ist es ohne weiteres möglich, Bilddar­ stellungen auf der Fußbodenbelagoberfläche zu erhal­ ten, die durch variable Strukturgröße und Struktur­ tiefe einen dreidimensionalen Effekt vermitteln.

An der erfindungsgemäßen Vorrichtung, sollte zumin­ dest am mobilen Teil mindestens ein Abstandsensor vorhanden sein, der den Abstand der Strahlformungs­ elemente, insbesondere für die Fokussierung des La­ serstrahls zur zu strukturierenden Oberfläche mißt und dieses Meßsignal für die Strahlführung und -for­ mung benutzt wird.

Dieser Abstandsensor oder mindestens ein zusätzlicher Abstandsensor kann außerdem benutzt werden, um die Bewegung des mobilen Teiles der erfindungsgemäßen Vorrichtung z;u überwachen bzw. zu steuern. In diesem Falle wird mit solchen Abstandsensoren der Abstand zu Wänden- Gebäudeteilen (z. B. Säulen) oder anderen auf einem Fußboden angeordneten Gegenständen kontinuier­ lich oder diskontinuierlich gemessen wird. Der gemes­ sene tatsächliche Abstand kann mit den gespeicherten Werten verglichen und für die Navigation und Steue­ rung der Bewegung benutzt werden.

Wird lediglich ein oder werden lediglich zwei Ab­ standsenor(en) verwendet, sollte zumindestens einer um mindestens eine Achse drehbar sein und zusätzlich der entsprechende Winkel mittels eines herkömmlichen Drehwinkelgebers bestimmt und bei der Auswertung des Abstandssignales berücksichtigt werden.

Da es insbesondere bei der Strukturierung von minera­ lischen Materialien, wie die verschiedensten Natur­ steine, dazu kommt, daß feste Partikel ausbrechen und mit beträchtlicher Beschleunigung herausgeschleudert werden, ist es günstig, am mobilen Teil der erfin­ dungsgemäßen Vorrichtung eine Schutzvorrichtung für die optischen Elemente zur Führung und Formung des/­ der Laserstrahls/-strahlen in Strahlrichtung anzuord­ nen. Dabei können für die jeweils verwendete Laser­ strahlung transparente Schutzscheiben, die bevorzugt austauschbar sind, verwendet werden. Günstig kann es auch sein, eine Schutzscheibe zu verwenden, in der ein Längsschnitt vorhanden ist, durch den der eindi­ mensional ausgelenkte Laserstrahl ungehindert, d. h. ohne Transmissionsverluste, auf die zu strukturieren­ de Oberfläche gerichtet wird. Dabei sollte die Dicke der Schutzscheibe und die Breite eines solchen Längs­ schnittes so dimensioniert werden, daß keine Partikel des zu strukturierenden Fußbodenbelagmaterials die optischen Elemente erreichen und beschädigen können.

Eine andere Möglichkeit zur Erreichung des Schutzes dieser Elemente besteht darin, daß eine Folie verwen­ det wird, die durch Auf- bzw. Abwicklung auf bzw. von Rollen kontinuierlich transportiert wird. Eine solche transparente Folie ist ausreichend fest und ihre Fle­ xibilität sichert, daß die kinetische Energie der Partikel aufgenommen wird und ein Durchschlagen der Folie ausgeschlossen ist. Die Verwendung einer sol­ chen kontinuierlich bewegten Folie hat außerdem den Vorteil, daß das Transmissionsverhalten nahezu kon­ stant bleibt und eine Beeinträchtigung durch Kratzer bzw. Verschmutzung, wie dies bei transparenten Schutzscheiben der Fall sein kann, ausgeschlossen wird.

Allein oder zusätzlich kann auch ein Absaugsystem für diese Partikel verwendet werden, wobei hier z. B. ein sogenanntes Cross-Jet-Saugsystem verwendet werden kann.

Die Erfindung kann außerdem weiter gebildet werden, in dem ein gesondertes oder das bereits für die Bewe­ gungssteuerung des mobilen Teiles der Vorrichtung erwähnte Bildverarbeitungssystem vorhanden bzw. ver­ wendet wird, um die mittels- der Laserbearbeitung aus­ gebildete Struktur zu erfassen und eine entsprechende Gütekontrolle vorzunehmen.

Insbesondere bei relativ stark reflektierenden Mate­ rialien kann es zur Erhöhung der Bearbeitungsge­ schwindigkeit sinnvoll sein, eine solche Oberfläche vor der Ausbildung der Strukturen mit einer Schicht eines Mediums höherer Absorption, für die verwendete Laserstrahlung, zu versehen. Dabei können Folien, flüssige oder pastöse Mittel temporär auf den zu strukturierenden Fußbodenbelag in relativ kleiner Schichtdicke aufgebracht werden.

Nicht nur in diesem Fall ist es vorteilhaft, die er­ findungsgemäße Vorrichtung mit einer integrierten Reinigungsvorrichtung zu versehen, mit der auch die Partikel, die aus dem Fußbodenbelagmaterial herausge­ brochen sind, entfernt werden können.

Die Reinigung kann durch Verwendung von flüssigen Reinigungsmitteln in Verbindung mit herkömmlichen me­ chanischen Elementen, wie Bürsten oder Schwämmen, aber auch allein bzw. in Kombination mit der Naßrei­ nigung durch eine entsprechende Saugvorrichtung, die wiederum kombiniert mit dem bereits erwähnten Chross- Jet-System wirken kann, erreicht werden.

Bei einer Naßreinigung kann es vorteilhaft sein, die Wärmeenergie des Kühlwassers und/oder der Kühlluft der Laserlichtquelle auszunutzen, wobei hierfür ent­ weder bereits vorhandene Wärmetauscher oder zusätz­ lich anzubringende Wärmetauscher verwendet werden sollen.

Zur Prozeßkontrolle kann am mobilen Teil der erfin­ dungsgemäßen Vorrichtung eine Plasmaüberwachung vor­ handen sein, mit der die Temperatur und/oder die Grö­ ße des durch den Laserstrahl an der Oberfläche ausge­ bildeten Plasmas gemessen und für die Steuerung ins­ besondere der Intensität des Laserstrahles benutzt werden.

Neben den Laserparametern, wie Laserleistung, Puls­ energie, -frequenz und/oder die Laserstrahlparameter, wie Strahlaufweitung, Brennweite, Wirkfleckdurchmesser können allein oder in Verbindung mit der Bearbei­ tungsgeschwindigkeit (Zeilenvorschub, Vorschubge­ schwindigkeit der Vorrichtung eingestellt bzw. gere­ gelt werden. Da es insbesondere bei der Bearbeitung von Natur- bzw. Kunststeinen zu Schwankungen der Re­ flexions- bzw. Absorptionseigenschaften über die zu strukturierende Oberfläche kommt, ist es günstig, ein zusätzliches optisches Meßsystem am mobilen Teil der Erfindungsgemäßen Vorrichtung vorzusehen, mit dem die Reflexion bzw. Absorption ortsaufgelöst bestimmt und bei der Steuerung der Intensität des bzw. der Laser­ strahls/-strahlen berücksichtigt wird.

Nachfolgend soll die Erfindung an zwei Beispielen näher erläutert werden.

Beispiel 1

Dabei soll die erfindungsgemäße Vorrichtung als mobile Anlage zur Erhöhung der Rutschfestigkeit polierter Natursteinoberflächen verwendet werden.

Solche Fußböden sind in den Eingangsbereichen von beispielsweise Banken, öffentlichen Gebäuden, Flughäfen, Hotels u. a.m. aus flächigen Einzelplatten in Formaten von 300.300 mm verlegt. Ein übliches Material ist z. B. Granit.

Eine solche Anlage kann aus mehreren Komponenten, wie mindestens einem Gestell, ggf. mit Fahrwerk und elektrischem Antrieb, Laser, Galvoscanner, Kühlung, Stromversorgung, einer x-y-Verschiebeeinheit, Strahlenschutzeinheit, einer Schutzvorrichtung für die Optik, einem optischen Meßsystem, einer Steuerung für Laser und x-y-Verschiebeeinheit sowie einer CCD- Kamera mit Monitor bestehen.

Als Fahrwerk kann ein dreirädriges mit zwei un­ gelenkten Rädern und einem lenkbaren Rad, von denen günstigerweise mindestens ein Rad, bevorzugt das Lenkbare mit einem Elektromotor angetrieben werden kann, verwendet werden. Zur Lenkung kann eine Deich­ sel, ähnlich wie bei einem Deichselhubwagen verwendet werden. Der Antrieb dient zur Unterstützung der Positionierung und kann allein bzw. gemeinsam mit der Lenkung mittels einer speicherprogrammierbaren Steuerung manipuliert werden.

Laser und Galvoscanner sind hier miteinander verbun­ den und auf einer x-y-Verschiebeeinheit montiert.

Es wird hier ein cw-diodengepumpter q-switch Nd:YAG Festkörperlaser und ein x-y-Galvoscanner mit einer Planfeldoptik und regelbarer Zoom-Optik (Brennweite der Optik 300 mm) verwendet, wobei diese Regelung vorteilhaft in Abhängigkeit des gemessenen Abstandes der Optik zur Fußbodenoberfläche erfolgt, wobei der Abstand bevorzugt optisch gemessen wird. Das Scanfeld ist bei diesem Beispiel 150.150 mm groß. Der Laserstrahl wird mit der Optik auf die Fußbodenoberfläche fokussiert.

Die Laser- und Scannerparameter (z. B. Stromstärke, Pulsfolgefrequenz, Scanngeschwindigkeit) werden entsprechend des Materials, in diesem Fall für die Granitart mittels der Steuerung automatisch einges­ tellt bzw. manuell ausgewählt, wobei die jeweiligen, vorabbestimmten Parameter in der Speichereinheit der speicherprogrammierbaren Steuerung hinterlegt sind.

Feststehende Parameter sind der Punktabstand von 0,4 mm auf der Fußbodenoberfläche und die Größe des Scan­ feldes.

Die x-y-Verschiebeeinheit ist bedingt durch die Scan­ feldgröße so ausgebildet, daß für die Bearbeitung einer Einzelfliese ein Umsetzen in vier verschiedene Positionen erreicht werden kann, ohne daß eine Über­ lappung auftritt, so daß der konstante Abstand der Punkte (Mikrokrater) auch zwischen den jeweils ein­ zeln bearbeiteten Flächen einer Granitfliese ein­ gehalten wird.

Eine verwendbare Strahlenschutzvorrichtung verfügt über ein nach unten offenes Gehäuse, an dessen unteren Kanten elastische Lippen angebracht sind. Das Gehäuse kann in vertikaler Richtung verschiebbar am Gestell angeordnet werden. Vor der Bearbeitung wird das Gehäuse bis zum Boden abgesenkt und überdeckt den gesamten Bearbeitungsbereich (300.300 mm). Das Gehäuse ist mit einem Sicherheitsschalter verbunden, der eine Freigabe des Laserstrahls erst bei ab­ gesenktem Gehäuse erlaubt. Nach der Bearbeitung einer einzelnen Granitfliese kann das Gehäuse angehoben und nach Neupositionierung der Vorrichtung wieder ab­ gesenkt werden, so daß ein größtmöglicher Laserstrahlenschutz (Klasse 1) erreichbar ist.

Mit der CCD-Kamera kann die Positionierung und Über­ wachung der Bearbeitung erleichtert bzw. ermöglicht werden. Dabei erfolgt mit bekannten Mitteln der Bildverarbeitung eine Ausrichtung in bezug auf die Kanten der Einzelfliesen. Für die Überwachung und ggf. die Positionierung kann ein Bildschirm verwendet werden. Im letzten Fall können für die Fliesenkanten entsprechende vorgegebene Linien auf den Bildschirm eingeblendet werden, die in Überdeckung mit den tat­ sächlichen Bildpunkten der Fliesenkanten gebracht werden können.

Als Schutzvorrichtung für die Optik kann ein aus­ tauschbares Schutzglas in Verbindung mit einem Cross- Jet-Saugsystem verwendet werden, mit denen die optischen Elemente vor den Prozeßabprodukten ges­ chützt werden können und der Verschleiß des Schutzglases minimiert werden kann.

Bei diesem Beispiel erfolgt die Bearbeitung diskon­ tinuierlich bei den einzelnen Fliesen, nach entsprechender Positionierung und Weiterbewegung.

Es ist möglich gleichmäßige Muster im bereits genan­ nten Abstandsraster 0,4 mm mit Kraterdurchmessern zwischen 100 bis 400 µm, wobei die Tiefe der Struk­ turen maximal halb so groß sind, zu erzeugen.

Es können aber auch sichtbare Strukturen mit optischen Effekten oder als Informationsträger aus­ gebildet werden, wobei dann die Abmaße der Ein­ zelkrater größer bzw. variabel sein können.

Beispiel 2

Hierbei sollen polierte Natursteinoberflächen, insbesondere aus Granit mit rutschhemmenden Struk­ turen versehen werden, wobei es sich hierbei bevor­ zugt um Treppenstufen handeln soll.

Eine solche Vorrichtung soll ein transportables Ges­ tell aufweisen, auf dem Laser, Kühlung und Stromver­ sorgung angeordnet sind. Desweiteren können eine Steuerung der selbstragenden Einheit und des Lasers, eine taktile Abtastung der Treppenstufenkante und ein Optikschutz verwendet werden.

Außerdem ist eine selbstfahrende Einheit mit Scan­ nerkopf, als mobiler Teil vorhanden, wobei hier bevorzugt vier Räder mit einem Elektroantrieb verwen­ det werden können. Die Räder können schräg zur Fahrtrichtung ausgerichtet sein, um ein Andrücken der taktilen Kantenabtastung zu erreichen. Die beiden der Treppenkante am nächsten liegenden Räder können an­ getrieben und um einen festen Winkel zur Fahrtrich­ tung verdreht sein.

Die beiden anderen Räder können frei beweglich befes­ tigt sein.

Auf dem Fahrwerk mit den Rädern ist der Galvoscan­ nerkopf befestigt. Die Strahlübertragung erfolgt über Lichtleitfaser und der Scanner führt die Bewegung des Laserstrahles orthogonal zur Fahrtrichtung aus, so daß die Struktur in zwei Dimensionen auf der Oberfläche der Treppenstufe ausgebildet werden kann, wenn sich das Fahrwerk parallel zur Trep­ penstufenkante bewegt.

Außerdem ist ein Meßrad zur Bestimmung der Antriebsgeschwindigkeit vorhanden und das Geschwin­ digkeitsmeßsignal kann für die Steuerung bzw. Regelung von Laser und Scanner (Scangeschwindigkeit und Pulsfolgefrequenz) benutzt werden. Dadurch kann z. B. ein konstanter Punktabstand im Raster erreicht werden.

Mit der taktilen Kantenabtastung wird der mobile Teil parallel zur Treppenkante bewegt und es können verschiedene Treppenformen bearbeitet werden.

Es werden wieder ein Glavoscanner mit Planfeldoptik (Brennweite der Optik 160 mm) verwendet. Die Größe des Scanfeldes beträgt 100.100 mm, so daß zumindest der besonders gefährliche Kantenbereich einer Trep­ penstufe in einem Arbeitsgang strukturiert werden kann.

Die Breite der Bearbeitungsspur kann auch variabel eingestellt werden.

Es kann wieder ein cw-diodengepumpter q-switch Nd:YAG-Festkörperlaser in Verbindung mit einer speicherprogrammierbaren Steuerung, wie sie bereits beim Beispiel 1 beschrieben wurde, verwendet werden.

Für den Schutz der optischen Elemente kann wieder ein austauschbares Schutzglas und für den Strahlenschutz eine Kapselung verwendet werden.

Mit einer solchen Vorrichtung kann die Bearbeitung kontinuierlich erfolgen.

Es kann wieder ein gleichmäßiges Punktraster mit den Raster- und Strukturmaßen nach Beispiel 1 erzeugt werden. Die Breite einer Bearbeitungsspur kann z. B. 60 mm betragen und in einem Abstand von ca. 5 mm von der Treppenstufenkante ausgebildet werden, was ggf. für die gewünschte Rutschhemmung durch Ausbildung lediglich einer solchen Spur je Treppenstufe aus­ reichend sein kann.

Claims (25)

1. Vorrichtung zur Oberflächenstrukturierung von verlegten Fußbodenbelägen, mit mindestens einem Laserstrahl, der intensitätsgesteuert mindestens eindimensional über die zu strukturierende Ober­ fläche bewegbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest die Elemente zur Führung und For­ mung des/der Laserstrahls/-strahlen in einem mobilen Teil der Vorrichtung aufgenommen sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der zu strukturierenden Oberfläche und optischen Ele­ menten zur Führung und Formung des/der Laser­ strahls/-strahlen in Strahlrichtung eine für die verwendete Laserstrahlung transparente Schutz­ vorrichtung angeordnet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzvorrich­ tung eine austauschbare Schutzscheibe, eine mit einem Längsschnitt versehene Schutzscheibe, eine Folie, ein Cross-Jet-System und/oder ein Absaug­ system ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Übertragung des-

/der Laserstrahls/-strahlen zumindest teilweise über Lichtleitfaser erfolgt.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der/die Laser­ strahl/-strahlen und/oder der mobile Teil der Vorrichtung gesteuert über die zu strukturieren­ de Oberfläche führ- bzw. bewegbar ist/sind.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der/die Laser­ strahl/-strahlen in Abhängigkeit der Geschwin­ digkeit oder der Position des mobilen Teiles der Vorrichtung gesteuert ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Strahl einer Laserlichtquelle mittels mindestens eines Strahlteilers in mindestens zwei zur Strukturie­ rung verwendbare Laserstrahlen aufteilbar ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Laserlichtquelle ein gepulster Laser ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlübertra­ gung mittels Spiegelsystem und/oder Lichtleitfa­ ser erfolgt.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß zur Steuerung der Bewegung/Positionierung des mobilen Teiles der Vorrichtung ein Leit-, Navigations- und/oder Bildverarbeitungssystem vorhanden ist/sind.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Ab­ standsensor am mobilen Teil der Vorrichtung vor­ handen ist.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß zur Prozeßkontrolle eine Plasmakontrolle vorhanden ist.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß ein die ausgebildete Struktur erfassendes Bildverarbeitungssystem vorhanden ist.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß eine die struktu­ rierte Oberfläche reinigende Vorrichtung inte­ griert ist.

15. Verfahren zur Oberflächenstrukturierung von ver­ legten Fußbodenbelägen mit mindestens einem La­ serstrahl, der intensitätsgesteuert mindestens eindimensional über die zu strukturierende Ober­ fläche bewegbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein mobiles Teil einer Vorrichtung, in dem zumindest die Elemente zur Führung und Formung des Laserstrahls aufgenommen sind, definiert über die zu strukturierende Oberfläche bewegt oder dort positioniert wird und der/die Laser­ strahl(en) in Abhängigkeit der Geschwindigkeit oder Position gesteuert wird.

16. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Fokussierung auf die zu strukturierende Oberfläche in Abhängig­ keit zum gemessenen Abstand, der zu strukturie­ renden Oberfläche geregelt wird.

17. Verfahren nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Ausbildung der Strukturen eine Schicht aus einem Medium höherer Absorption für die verwendete Laser­ strahlung temporär auf die zu strukturierende Oberfläche aufgebracht wird.

18. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche nach der Ausbildung der Strukturen gereinigt wird.

19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß zur Reinigung die Wärmeenergie des Kühlwassers und/oder der Kühl­ luft der Laserlichtquelle verwendet wird.

20. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Ausbildung der Strukturierung die Zusammensetzung des zu strukturierenden Materials bezüglich der Absorp­ tions- bzw. Reflexionseigenschaften bestimmt wird und die Laserparameter entsprechend gere­ gelt werden.

21. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Strukturierung in Form von Mikrokratern, die als Verdrängungs­ raum für gleitfördernde Medien wirken, in einer Größe ausgebildet werden, die für das menschli­ che Auge in einem Abstand von mindestens 1 Meter nicht erkennbar sind und so das optische Bild der Oberfläche nahezu nicht beeinflussen.

22. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Strukturierung in vorgebbaren Rastern ausgebildet wird, wobei strukturierte Bereiche und unstrukturierte Be­ reiche alternierend angeordnet werden.

23. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Strukturierung in Form vorgebbarer, zweidimensionaler Bilddar­ stellungen ausgebildet wird.

24. Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß für die Bilddarstel­ lungen durch Beeinflussung der Strukturgröße und Strukturtiefe ein dreidimensionaler Effekt er­ reicht wird.