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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Schneiden von plastischem Material, insbesondere semiplastischem Porenbeton, umfassend mindestens einen Draht und erste Elemente zum Bewegen des mindestens einen Drahtes reziprok zu seiner Längsrichtung, also in Längsrichtung, sowie zweite Elemente zum Bewegen des Materials quer zur Längsrichtung des mindestens einen Drahtes, also in Querrichtung.
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Geräte zum Schneiden von semiplastischem Porenbeton, auch bezeichnet als „Gasbeton”, sind allgemein bekannt. Seit den 1950er Jahren wird diese Arbeit mit Drähten ausgeführt. Seit den 1970er Jahren werden Schneiddrähte verwendet, die sich in Längsrichtung bewegen. In diesem Zusammenhang wurde festgestellt, dass sich die Mikrokörner (mit einer Größe von 1–100 μm) leichter in den an die Position eines beweglichen Drahtes angrenzenden Bereich bewegen. Dies impliziert eine erhebliche Reduzierung der Belastung der Drähte und eine verbesserte Exaktheit des Schnittes. Auch die Vorbelastung der Drähte kann erhöht werden, was zu einer weiteren Optimierung der Schnittgenauigkeit führt. Mitte der 1980er Jahre kamen Trennmaschinen für semiplastischen Porenbeton auf den Markt, bei denen sich die Schneiddrähte mit einer wesentlich höheren Geschwindigkeit und Frequenz bewegen. Dadurch wird eine noch glattere Schnittfläche erreicht, wodurch das Schneiden tapezierfähiger Blöcke möglich wird, das heißt, die Blöcke können direkt tapeziert werden, ohne dass sie beispielsweise verputzt werden müssen. Darüber hinaus kann der Trennvorgang schneller ablaufen. Eine solche Vorrichtung wird in der
EP-A-0 280 350 beschrieben.
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Die mit den bisher bekannten Geräten und Verfahren hergestellten Schnittflächen sind jedoch nur unzureichend glatt und geschlossen. Sie weisen viele (Mikro-)Risse auf und sind anfällig gegenüber Feuchtigkeit, Pilzen und Verschmutzungen. Deshalb ist die Wahrscheinlichkeit von Abbröckelungen an den Kanten groß, und bei der Bearbeitung der geschnittenen und gehärteten Betonblöcke entstehen große Mengen unerwünschten Staubes. Außerdem ist es nicht immer möglich, die Blöcke oder Bauelemente in ihrer endgültigen Form zu tapezieren, zu streichen oder zu beschichten. Die Präzision und Reproduzierbarkeit der Abmessungen der geschnittenen Blöcke oder Bauelemente entspricht nicht immer den aktuellen, zunehmend strengeren Anforderungen an die Exaktheit und Schnelligkeit der Errichtung von Bauwerken.
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Die kontinuierlichen Beschleunigungen und Verzögerungen sowie die Übergänge von statischer zu dynamischer Reibung zwischen den Drähten und dem Material verursachen im Material und in den Komponenten des Geräts Erschütterungen und Vibrationen. Deren Verminderung ist von größter Wichtigkeit, denn dadurch werden Verschleiß, Brüche und Rissbildungen reduziert. Insbesondere die von den Drähten auf das Material ausgeübten resultierenden Kräfte müssen minimiert werden.
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Darüber hinaus ist es nicht möglich, die aktuellen bekannten Maschinen problemlos an die verschiedenen Wunschgrößen der Blöcke oder der zu trennenden Objekte anzupassen.
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Folglich besteht Bedarf an einer verbesserten Lösung zum Schneiden von plastischem Material, insbesondere semiplastischem Porenbeton, mit der im Vergleich zu Geräten und Verfahren nach dem Stand der Technik glattere, stärker geschlossene Oberflächen erreicht werden können und es möglich ist, präziser, mit weniger Verschleiß an den Komponenten und mit einer geringeren Neigung zu Brüchen des Schneiddrahtes und des Materials zu schneiden. Insbesondere muss es möglich sein, relativ einfach zwischen verschiedenen Größen der Schnittblöcke, Bauelemente und anderer Objekte zu wechseln. Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine solche verbesserte Lösung vorzustellen.
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Deshalb wird mit dieser Erfindung eine Vorrichtung zum Schneiden von plastischem Material, insbesondere semiplastischem Porenbeton, vorgestellt, umfassend das Bewegen von mindestens einem Draht reziprok in seiner Längsrichtung durch erste Elemente, sowie das Bewegen des Materials quer zur Längsrichtung des mindestens einen Drahtes, also in Querrichtung, durch zweite Elemente, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Draht auch durch dritte Elemente reziprok in Querrichtung bewegt wird, sodass nach dem Schneiden ein Draht mindestens noch einmal über Punkte einer Schnittfläche geführt wird.
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Folglich werden die Schnittflächen nach dem Schneiden weiter „gelöst”, verdichtet und verfüllt, wodurch eine glatte, geschlossene Oberfläche mit einer minimalen Anzahl an (Mikro-)Rissen gebildet werden kann. Wie bereits ausgeführt, sind solche Oberflächen wesentlich weniger empfänglich für Feuchtigkeit, Pilze und Schmutz und können ohne Vorbehandlung beispielsweise tapeziert oder beschichtet werden. Mit Blöcken, die auf diese Weise geschnitten wurden, können Bauwerke schneller und präziser errichtet werden. Die Wahrscheinlichkeit eines Abbröckelns der Kanten ist geringer, und beim Bearbeiten der so geschnittenen und gehärteten Porenbetonblöcke entsteht weniger Staub.
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Unter einem „Draht” ist ein beliebiges dünnes Objekt zu verstehen, beispielsweise ein Draht, ein Kabel, ein Messer oder eine andere geeignete Trennvorrichtung, die nicht notwendigerweise einen runden Querschnitt hat. Die (zum Schneiden) in Längsrichtung bewegten Drähte und die (zum weiteren „Lösen”, Verdichten und Verfüllen) in Querrichtung bewegten Drähte sind vorzugsweise die gleichen und bewegen sich folglich dann auch reziprok in beiden Längs- und Querrichtungen. Die ersten und dritten Elemente sind dann generell integral ausgeformt, was jedoch keine Notwendigkeit ist. Beispielsweise ist es auch möglich, dass auf einen ersten Draht (für das Schneiden) ein zweiter Draht (für das weitere „Lösen”, Verdichten und Verfüllen) folgt, oder dass auf einen ersten Draht (für das Schneiden und für das weitere „Lösen”, Verdichten und Verfüllen) ein zweiter Draht (für das weitere „Lösen”, Verdichten und Verfüllen) folgt. Darauf kann optional ein weiterer dritter Draht folgen usw. Ein weiterer Vorteil kann auch darin bestehen, dass die Drähte (für das Schneiden und für das weitere „Lösen”, Verdichten und Verfüllen) weniger belastet werden, da sie sich wiederholt mehr oder weniger frei von Material bewegen oder wenigstens nur in einem Teil der Zeit zum Schneiden eingesetzt werden.
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Der Draht wird oder die Drähte werden vorzugsweise so bewegt, dass die Punkte eines Drahtes eine elliptische, vorzugsweise kreisrunde Bahn beschreiben. Eine kreisrunde Bahn ist mechanisch am einfachsten zu realisieren. Bei einer elliptischen Form kann das Verhältnis aus der für das Schneiden und der für das weitere „Lösen”, Verdichten und Verfüllen aufgewendeten Zeit variiert und optimiert werden. Andere Bewegungen, bei denen Punkte eines Drahtes komplexere Lissajous-Figuren beschreiben, können durch variierte Amplituden, Frequenzen und Phasen veranlasst werden.
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Vorzugsweise n (n ≥ 2) Gruppen von m (m ≥ 1) Drähten werden mit unterschiedlichen Phasen bewegt, vorzugsweise immer mit einer Phasenverschiebung von 2π/n. Dies führt zu einer Verminderung der von den Drähten auf das Material ausgeübten resultierenden Kräfte, sodass weniger Antriebsenergie benötigt wird. Die Hin- und Herbewegungen der Gruppen von Drähten können hierbei also in entgegengesetzter Richtung zu denen anderer Gruppen erfolgen. Im Falle elliptischer oder kreisrunder Bewegungen kann beispielsweise die Hälfte der Drähte eine Drehbewegung ausführen, die der Bewegung der anderen Hälfte entgegengesetzt ist. Die von den Drähten auf das Material ausgeübten resultierenden Momentankräfte sind folglich wesentlich kleiner als im Fall einer synchronen, identischen Bewegung der Drähte, was auch darauf zurückzuführen ist, dass die Übergänge von einer statischen zu einer dynamischen Reibung (und umgekehrt) zwischen den Drähten und dem Material nun immer gruppenweise und damit zeitlich verteilt stattfinden. Dies führt zu weniger Erschütterungen und Vibrationen im Material und in den Komponenten, wodurch das Risiko von Bruch- und Rissbildungen sinkt.
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Die Drähte verlaufen vorzugsweise reziprok in einer Ebene geneigt, und zwar durch vierte Elemente in Querrichtung. Die Drähte (zum Schneiden) werden folglich weniger stark belastet, da jeweils nur ein Teil des Materials geschnitten wird. Bei einer ausreichend großen Neigungsgeschwindigkeit und Neigungsfrequenz wird ein Draht in einem noch größeren Maße zeitweilig immer frei von Material bewegt oder mindestens nur zeitweilig zum Schneiden eingesetzt. Folglich wird es auch möglich, größere Blöcke oder Objekte zu schneiden. Darüber hinaus verlängert sich bei einer ausreichend großen Neigungsgeschwindigkeit und Neigungsfrequenz auch die Anzahl der Fälle, in denen ein Draht (für das weitere „Lösen”, Verdichten und Verfüllen) über einen Punkt einer Schnittfläche geführt wird, was zu einem noch besseren „Lösen”, Verdichten und Verfüllen der Schnittflächen führt.
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Das Gerät kann auch Sychronisationselemente umfassen, beispielsweise zum identischen und synchronen Bewegen der beiden äußeren Enden eines Drahtes oder zum Bewegen von Gruppen von Drähten gleichzeitig mit konstanten Phasenverschiebungen. Beispielsweise wird es durch Verwendung elektrischer Servo- oder Hydraulikmotoren und deren elektronische oder hydraulische Kopplung möglich, die Drähte oder Gruppen von Drähten synchron ohne mechanische Kupplungen und Getriebe anzutreiben. Eine Trennmaschine kann somit problemlos modifiziert werden, sodass sie auch zum Schneiden von Blöcken oder Objekten anderer Größen verwendet werden kann. Dies wird in der folgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung deutlicher. Darüber hinaus kann die Vorrichtung Hydraulikelemente umfassen, beispielsweise einen Hydraulikmotor oder eine Hydraulikkupplung. Durch Verwendung eines Hydraulikantriebs kann eine wesentlich größere Antriebsleistung je Volumeneinheit erreicht werden, sodass die erforderlichen, im Allgemeinen sehr starken Kräfte unter Verwendung relativ kleiner Antriebselemente erzeugt werden können.
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Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen zu einer zufällig gewählten, exemplarischen Ausführungsform erläutert, auf die die Erfindung jedoch nicht begrenzt ist. In den Zeichnungen ist Folgendes dargestellt:
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1 zeigt eine Frontansicht einer bevorzugten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;
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2 zeigt drei Seitenansichten der Vorrichtung nach 1;
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3 zeigt eine exemplarische Ausführungsform der Bewegung von Drähten entsprechend der Erfindung.
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Eine erfindungsgemäße Vorrichtung 1 umfasst einen fixierten ersten Rahmen 2, in dem ein zweiter Rahmen 3 neigbar untergebracht ist. Im zweiten Rahmen 3 sind eine obere Brücke 4a und eine untere Brücke 4b untergebracht, an denen wiederum eine obere Welle 5a und eine untere Welle 5b montiert sind. Die Wellen 5a, 5b sind mit Exzentern versehen, an denen Drähte 6 befestigt sind. Die Neigung des zweiten Rahmens 3 wird in der hier dargestellten Ausführungsform durch Exzenter 7 erreicht, kann aber beispielsweise auch durch Hydraulikzylinder hergestellt werden. Die Einstellung des Abstands zwischen den Wellen 5a, 5b sowie das Spannen der Drähte 6 erfolgt in der hier dargestellten Ausführungsform durch Hydraulikzylinder 8, obwohl zu diesem Zweck auch andere bekannte technische Lösungen zur Verfügung stehen. Durch die Vorrichtung 1 kann mit einer festgelegten Geschwindigkeit v ein semiplastisches Stück Porenbeton 9 zum Schneiden hindurchgeführt werden.
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Kernpunkt der Erfindung ist, dass ein Draht eine Querbewegung mit einer verdichtenden und füllenden Aktion vollzieht. Die Drähte werden veranlasst, sich phasenverschoben und/oder in entgegengesetzten Richtungen zu bewegen, sodass die Kräfte räumlich und zeitlich besser verteilt werden. Dies führt zu einer Reduzierung unerwünschter Erschütterungen und Vibrationen.
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Die Drähte 6 werden in eine Anzahl von Gruppen aufgeteilt, die wiederum mit Phasenverschiebungen, welche relativ zueinander gleichmäßig verteilt sind, angetrieben werden. Jeder Punkt der Drähte 6 vollzieht eine kreisrunde Bewegung, wobei die kreisrunde Bewegung der einen Hälfte der Drähte 6' entgegengesetzt zur Bewegung der anderen Drähte 6'' erfolgt. Folglich sind die von den Drähten 6 auf das Material 9 ausgeübten resultierenden Momentankräfte minimal, und die Erschütterungen und Vibrationen im Material 9 und in den Komponenten der Vorrichtung 1 werden auf ein Minimum reduziert. Darüber hinaus wird in einer solchen Konstellation zum Bewegen der Wellen 5a, 5b weniger Antriebsenergie als in einem phasengleichen Antrieb benötigt.
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Durch das Neigen aller Drähte wird jeweils nur ein Teil des Materials 9 geschnitten. Damit sinkt die auf die Drähte 6 wirkende Belastung. Mit einer ausreichend großen Neigungsgeschwindigkeit und Neigungsfrequenz bewegt sich darüber hinaus jeder Draht 6 frei von Material 9 und noch häufiger. Folglich wird das Schneiden eines größeren Stücks Material 9 möglich. Bei einer ausreichend großen Neigungsgeschwindigkeit und Neigungsfrequenz wird darüber hinaus der Draht 6 auch häufiger über einen bestimmten Punkt der Schnittfläche geführt, was zu einem noch besseren „Lösen”, Verdichten und Verfüllen der Schnittflächen führt. Beim Neigen der Drähte vollzieht selbstverständlich jeder Punkt eines Drahtes relativ zum Material 9 zwei Teilbewegungen, eine drehende und eine neigende.
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Die Vorrichtung 1 umfasst auch Synchronisationselemente, durch die eine synchrone, identische Bewegung der Wellen 5a, 5b veranlasst wird. Zu diesem Zweck können beispielsweise elektrische Servomotoren mit exakt der gleichen Drehzahl genutzt werden, oder aber auch elektronisch oder hydraulisch gekoppelte Hydraulikmotoren, wodurch es möglich wird, die Gruppen von Drähten 6 zwischen den beiden Wellen 5a, 5b synchron und ohne mechanische Kupplungen und Getriebe anzutreiben. Die Vorrichtung 1 kann folglich problemlos auf andere Größen zu schneidender Blöcke oder Objekte eingestellt werden, indem man mithilfe der Hydraulikzylinder 8 den Abstand zwischen den Brücken 4a, 4b verändert. Erfolgt der Antrieb durch Hydraulikmotoren, kann je Volumeneinheit eine wesentlich größere Antriebsenergie erreicht werden, sodass die erforderlichen großen Kraftmomente mit relativ kleinen Antriebsmitteln produziert werden können.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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