DE3933843A1 - Verfahren und vorrichtung zur bearbeitung von steinoberflaechen durch brennen oder stocken - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vor­ richtung zur Behandlung von Steinoberflächen durch Flammenein­ wirkung.

Natursteine werden zum Zwecke der Herstellung ebener Flächen in Platten unterschiedlicher Dicke geschnitten. Werksteine können diese ebenen Flächen bereits aufgrund ihrer Herstellmethode auf­ weisen. Zum Zwecke der besseren Fußläufigkeit und aus architek­ tonischen Gründen werden ihre glatten Oberflächen angerauht. Dieses Anrauhen kann auf rein mechanischem Wege - durch Stocken, aber auch durch thermische Behandlung - durch Flammen erfolgen. Zu letztgenannter Behandlungsweise wurden Maschinen entwickelt, die einen Arbeitstisch aus Rollgängen besitzen, über dem eine einzige hin- und herpendelnde Brenner- oder Stockvorrichtung angebracht ist. Der Vorschub der Steinplatten erfolgt bei diesen Maschinen dergestalt, daß die Rollen immer dann in Bewegung ge­ setzt werden, wenn der Flammenstrahl oder Stockhammer einmal die darunter liegende Fläche passiert hat. Alle auf der Arbeitsebene liegenden Steinplatten werden bei dem Vorschub ruckartig vorbe­ wegt. Diese Bewegung ist in mehrerlei Hinsicht unvorteilhaft. Plötzliches Beschleunigen und Abbremsen führt zu Beschädigungen der Steinplattenränder, Belastungen der Antriebslager, Verzöge­ rungen im Betriebsablauf und ungleicher Oberflächenstruktur (z. B. Streifen), weil dabei durch Drehung der Steinplatten einzelne Punkte stärker und schwächer beflammt werden. Die Rand- und Ober­ flächenqualität leidet darunter. Weiterhin werden die unter dem Brennstrahl liegenden Rollgänge immer dann von der Flamme sehr direkt getroffen, stark belastet und geschädigt, wenn bei dem Weitertransport die Flamme durch die Steinlücken hindurchtritt.

Bei den Stockmaschinen kann es vorkommen, daß der Stockhammer mehrmals die gleiche Fläche trifft. Bei beiden Maschinenarten kann es vorkommen, daß ganze Flächenteile überhaupt nicht be­ rührt werden.

Ein weiterer Nachteil besteht bei diesen Maschinen in der Roll­ gangantriebsmechanik. Die bisher verwendeten Antriebsketten sind so geschaltet, daß immer zwei Rollen über eine Gall′sche Kette miteinander verbunden sind, wobei eine Rolle treibende und ange­ triebene Funktion hat. Da jeder Zahn eines Zahnrades ein ge­ wisses Spiel aufweist, kann die Summe, bei einer entsprechend langen Rollenbahn, zu einem zeitweisen, unbeabsichtigten Still­ stand mit entsprechend schädlichen Folgen führen. Bei bisherigen Brennmaschinen mit einer Brennerdüse ist diese in Richtung der Bewegung des zu bearbeitenden Werkstückes so ausgerichtet, daß durch Schrägstellung - in einem dem jeweils zu bearbeitenden Material angepaßten Anstellwinkel - der sogenannte Abbrand in die Richtung des Transportes wegspritzt. Unvorteilhaft ist weiterhin, daß die bekannten Maschinen jeweils nur einen Support und eine Brennerdüse aufweisen. Der Grund hierfür besteht darin, daß aufgrund des die Brennerdüsen zur Kühlung umgebenden Kühl­ mantels bei der Anordnung mehrerer Düsen nebeneinander die Abstände zwischen diesen Düsen so groß werden, daß unbeab­ sichtigt unbearbeitete Stellen auf den Oberflächen entstehen.

Die vorliegende Erfindung weist gegenüber dem bisherigen Stand der Technik folgende Neuerungen auf:
Es wurde ein neuer, wassergekühlter, um eine horizontale Achse durch Umschaltung drehbarer Düsenstock entwickelt (siehe Abb. 1), bei dem eine Vielzahl von Düsen unmittelbar nebenein­ ander angeordnet werden. Zur Kühlung ist ein wasserdurchströmter Behälter vorhanden, in dessen Boden die Düsen so befestigt sind, daß zu dem zu bearbeitenden Werkstück hin die jeweiligen Düsen­ öffnungen nur durch die Düsenrohrwandungen voneinander getrennt sind. Diese Anordnung hat einerseits den Vorteil, daß mit dem so auf die zu bearbeitende Oberfläche auftreffenden Mehrfach­ flammen-Strahl eine viel größere Fläche als bisher beflammt werden kann. Die Besonderheit der Anordnung des Kühlsystems ermöglicht eine mehrstufige Ausnutzung der Kühlflüssigkeit. Zuerst wird die die Brennerdüsen umschaltende Vorrichtung gekühlt, sodann durchfließt die Kühlflüssigkeit den die Brenner­ düsen tragenden Behälter und trifft dann auf den geflammten Teil der Steinoberflächen. Der weitere Vorteil dieser Düsenanordnung ist, daß zwischen den einzelnen Flammstrahlen keine unbearbei­ teten Flächen entstehen, wenn die Flammen über die Steinober­ flächen geführt werden.

Der Transport der Steinplatten erfolgt stetig stufenlos und nicht mehr ruckartig. Dies wird dadurch erreicht, daß sich der brennertragende Support in die gleiche Richtung bewegt und in der gleichen Geschwindigkeit bewegt wird wie die sich vorwärts bewegenden Steine. Bei der rechtwinklig zur Vorschublinie ver­ laufenden Brennstrahlbewegung in Verbindung mit dem Schlitten beschreiben die Brennerdüsen auf dem Maschinenrahmen bezogen zwar eine Diagonale, hinterlassen aber auf der Steinoberfläche rechtwinklig zur Steinbewegungsrichtung verlaufende Geraden. Wäre nur eine Brennerdüse vorhanden, so wie bei den bisher gebauten Maschinen, so entstünde eine gebrannte Fläche von der Breite des Brennflammenstrahls. Die neue Erfindung geht von der Anordnung von 1 bis 4 und mehr Brennstrahldüsen aus. Die Stel­ lung dieser Düsen ist in einem dem jeweils zu bearbeitenden Material angepaßten und veränderbaren Anstellwinkel so gerich­ tet, daß sie in Richtung der Bewegung des den Support tragenden Schlittens zeigen. Der Abbrand wird durch die Strömungsgeschwin­ digkeit der Gase seitlich von den Oberflächen entfernt.

Hieraus folgt, daß die Stellung der Brennerdüsen zur Oberfläche, nachdem sie die Steinoberflächen in einer Richtung überquert haben, vor dem Zurücklaufen in die Ursprungsposition geändert werden muß. Die Düsen werden daher nach dem Erreichen der End­ position umgeschaltet und weisen nun in die Gegenrichtung. Die Stellung der Brennerdüsen kann in und gegen die Transportrich­ tung des Schlittens gerichtet sein. Die Anordnung mehrerer Düsen hat zudem den Vorteil, daß bei einer Überquerung der zu bearbei­ tenden Oberfläche, gegenüber den bisher gebauten Maschinen, die vielfache Leistung erzielt wird. Da die Steine immer in einer Richtung weiterbewegt werden und die Brennerdüsen nach einer Überquerung in der gegenüberliegenden Richtung stehen, müssen die Brennerdüsen vor der Bewegung in die ursprüngliche Stellung durch Bewegung des Supports in die Ursprungsposition abzüglich eines Teiles der Bearbeitungsbreite zurückgesetzt werden, so daß keine unbearbeitete Fläche zurückbleibt, es sei denn, daß beab­ sichtigt wird, eine gewisse Fläche unbearbeitet zu lassen und dadurch ein bestimmtes Oberflächenmuster zu erreichen. Danach läuft der gleiche Bewegungsvorgang ab wie bei dem Vorlauf, nur daß der Schlitten nun in die entgegengesetzte Richtung zurück­ läuft. Sodann wiederholen sich die Vorgänge: Zurücksetzen des Supports mit Berücksichtigung des Steinvorschubweges, Vorlauf des Supports synchron mit der Steinvorlaufgeschwindigkeit und Querlauf des Schlittens bis in die Gegenposition.

Vorteilhaft ist weiterhin, daß ein Support mit zwei so ange­ ordneten Düsenstöcken ausgerüstet ist, daß durch das Zurücklegen von nur der Hälfte des bisher erforderlichen Schlittenweges die gesamte Rollgangbreite beflammt werden kann. Dieses System ist insbesondere dann vorteilhaft anzuwenden, wenn die Werkstück­ aufgabe des Rollganges geteilt ist.

Die vorliegende Erfindung beinhaltet eine weitere Neuerung, nach der die Rollgänge wassergekühlt, aus hochhitzebeständigem Stahl, oder mit einer hochhitzebeständigen Schutzschicht versehen wer­ den. Da sich die Rollgänge gegenüber der bekannten Technik ständig drehen und nicht mehr ruckartig vorwärtsbewegt werden, ist eine effektive Kühlung der mit den Flammen in Berührung kommenden Rollenoberflächen möglich. Dabei kann das Kühlwasser durch die Rollen der Rollgänge geführt werden, die Rollen der Rollgänge können aber auch in einem Wasserbad laufen. Hierdurch wird eine erheblich längere Lebensdauer für die Rollgänge er­ reicht.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, daß das Kühlwasser, das zum Kühlen der Brennerdüsen benötigt wird, vor­ her den pneumatisch betätigten Düsenumschaltzylinder kühlt, womit der Wasserverbrauch gesenkt wird.

Durch kontinuierlichen Vorschub ohne Stillstandszeiten wird der Gasverbrauch reduziert und die Durchsatzleistung vergrößert. Die vorliegende Erfindung weist als weiteren Vorteil einen Gall′schen Kettentrieb mit nur einer durchgehenden Kette auf. Über diese Kette sind alle Rollgänge mit Antriebsrädern mitein­ ander verbunden und durch Kettenspannvorrichtung mit Kettenbruch­ sicherung mit minimalem Schlupf anzutreiben. Bei Maschinen, die nach der bisher bekannten Art betrieben werden, bleiben bei einem Kettenbruch in Richtung des Triebes die Rollgänge stehen, ohne daß die Antriebssicherung anspricht.

Beide Maschinenarten, die Brennmaschine wie auch die Stock­ maschine, haben eine Formerkennungsvorrichtung aus Grenztastern. In einem koordinaten System werden über der zu erkennenden Fläche Grenztaster so installiert, daß alle geometrischen Flächenformen erkannt werden können. Die Grenztaster werden jeweils vor Beginn der Bearbeitung auf die gewünschte Werkstück­ dicke eingestellt. Die Vorrichtung ist in entsprechender Ent­ fernung vom Brenner installiert, so daß infolge Wärme weder eine Beschädigung erfolgt noch Meßfehler auftreten können. Die Form­ erkennungsvorrichtung schaltet die Brennerdüsen ein und aus und steuert die Bewegungen der Stockhämmer. Sie dient der Einsparung von Energie und verhindert die bisher üblichen Randbeschädigun­ gen der Steinoberflächen. Die Betätigung der Stockhämmer erfolgt über elektrische Hubmagnete oder pneumatische Stellzylinder. Öl­ betätigte Stellglieder sind bei der Steinbearbeitung uner­ wünscht, da bei Leckagen auf den bearbeiteten Oberflächen unerwünschte Verunreinigungen entstehen können.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend anhand der beigefügten Zeichnung im einzelnen erläutert. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 eine Flammvorrichtung in einer Seitenansicht und

Fig. 2 eine Flammvorrichtung in einer perspektivischen Ansicht.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich, wird ein zu bearbeitender Stein 1 auf Rollgängen 2 gefördert, und zwar in einer Richtung senk­ recht zur Zeichenebene der Fig. 1. Oberhalb des Steines befindet sich der Düsenstock 3, der um eine horizontal verlaufende Achse 4 schwenkbar gelagert ist. Hierdurch ist eine Winkelverstellung und Umschaltung des Düsenstocks 3 möglich. An der Oberseite des Düsenstocks 3 wird über eine erste Rohrleitung 5 Sauerstoff und über eine zweite Rohrleitung 6 Gas zugeführt. An der Unterseite des Düsenstocks 3 befinden sich die Düsenöffnungen 7. Der Düsen­ stock 3 ist wassergekühlt, wobei das Kühlwasser durch den Rohr­ stutzen 8 in den Düsenstock eintritt und über den Rohrstutzen 9 aus dem Düsenstock wieder austritt. Das Kühlwasser gelangt an­ schließend auf die Steinoberfläche 10. Die aus den Düsenöffnun­ gen 7 austretende Flamme 11 trifft im Winkel auf die Steinober­ fläche 10 auf.

Die Fig. 2 zeigt die Flammvorrichtung in einer perspektivischen Ansicht. Auf dem Gestell 12 sind die Rollgänge 2 drehbar gela­ gert. Die Steine 1 werden auf den Rollgängen 1 in Transport­ richtung 13 bewegt. Es sind zwei Düsenstöcke 3 vorgesehen. Jeder Düsenstock ist mit einem Schlitten 14 verbunden, der in hori­ zontaler Richtung 15 senkrecht zur Transportrichtung 13 hin- und herbewegbar ist. Der Schlitten befindet sich auf Supports 16, die in Transportrichtung 13 hin- und herbewegbar sind. Durch die Überlagerung der Supportbewegung mit der Schlittenbewegung wird erreicht, daß sich die Flammen 11 relativ zu den Steinen 1 nicht in Transportrichtung bewegen. Die Rollen 2 werden von Kühlwasser 17 durchströmt.

Claims (28)

1. Verfahren und Vorrichtung zur Bearbeitung von Steinober­ flächen durch Brennen oder Stocken, dadurch gekennzeichnet, daß die zu bearbeitenden Werkstücke mit einem umschaltbaren, wassergekühlten, mehrere nebeneinander liegende Düsen auf­ weisenden Düsenstock oder mehrere Stockhämmer aufweisenden Hammerstock geflammt oder gestockt werden, indem die Werk­ stücke auf einem mit bruchüberwachter, ständig gespannter Rollenkette angetriebenen Rollgang an einer Formerkennungs­ stelle vorbeigeführt werden, über wassergekühlte Rollen unter dem Brennraum stufenlos vorwärtsbewegt werden, und unter einem mit Brennerdüsen oder Stockhämmern versehenen, quer zur Bewegungsrichtung der Werkstücke sich bewegenden Schlitten, an dem ein Support in und gegen die Bewegungs­ richtung der Werkstücke bewegt wird, ohne Stillstand programmgesteuert hindurchbewegt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorschubgeschwindigkeit der Werkstücke synchron verläuft mit der Vorschubgeschwindigkeit des brennertragenden Supports.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorschubgeschwindigkeit der Werkstücke in Abhängig­ keit der Formerkennung gesteuert wird.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ein- und/oder Ausschaltung der Brennerdüsen in Abhängigkeit der Formerkennung der Werk­ stücke gesteuert wird.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Sicherheitsabschaltung der Brenner­ düsen in Abhängigkeit der Rollenketten (Gall′schen Kette)- Bruchüberwachung erfolgt.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorschub der Werkstücke stufenlos erfolgt.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Rollen der Rollgänge unter dem Brennerraum wassergekühlt werden.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Rollen der Rollgänge von innen gekühlt werden.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Rollen der Rollgänge von außen gekühlt werden.

10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennerdüsen bezogen auf den Maschinenrahmen eine Diagonalbewegung von einer Seite zur anderen Seite und umgekehrt vollziehen.

11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennerdüsen am Support durch eine gegenüber der Vorschubbewegung der Werkstücke schnellere Rückwärtsbewegung des am Schlitten befestigten Supports in eine neue Ausgangsposition gebracht werden.

12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Anstellwinkel der Brenndüsen der Werkstoffbeschaffenheit der Werkstücke angepaßt werden kann.

13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennerdüsen so gerichtet sind, daß sie den Abbrand seitlich über den Werkstückrand hinweg­ blasen.

14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennerdüsen bei Erreichen der je­ weiligen Endstellung so umgeschaltet werden, daß sie in die entgegengesetzte Richtung zeigen.

15. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß anstelle der Brennerdüsen ein und/oder mehrere Stockhämmer verwendet werden können.

16. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß auf einem und/oder mehreren Rollgängen zur gleichen Zeit Steinoberflächen geflammt und/oder ge­ stockt werden können.

17. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an einem Schlitten ein oder mehrere Supports befestigt werden.

18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Rollgänge unter dem Brennraum über Drehdurchführungen von innen wassergekühlt werden und daß das Kühlwasser über seitliche Öffnungen in den Rollen nach beiden Seiten frei abfließen kann.

19. Vorrichtung nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekenn­ zeichnet, daß über dem Rollgang eine Grenztasterformation im Koordinatensystem angeordnet ist, die die jeweilige Form des daran vorbeigeführten Werkstückes erkennen kann.

20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Brennerdüsenstock über einen pneu­ matisch wirkenden Zylinder gedreht wird, so daß die Brenner­ düsen bei dem Rücklauf des Schlittens in die entgegenge­ setzte Richtung weisen.

21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß der Brennerdüsenstock über einen Dreh­ magneten bewegt wird.

22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß Drehvorrichtung, Düsenstock und Brenner­ düsen wassergekühlt werden.

23. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlwasser die einzelnen Vorrich­ tungen parallel und/oder in Reihenschaltung durchfließt.

24. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzelrollen des Rollganges mit Antriebskettenrädern ausgestattet sind.

25. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Kettenräder über eine gemeinsame Rollenkette angetrieben werden.

26. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Rollenkette über eine Gegenrolle mit Spanngewicht ständig gespannt wird.

27. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß der Spannzustand über einen Grenztaster überwacht wird.

28. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 27, dadurch gekennzeichnet, daß die von dem Support getragenen Stock­ hämmer über Pneumatikzylinder bewegt werden.