DE8915787U1 - Vorrichtung zur Bearbeitung der Oberflächen von Steinen durch Brennen oder Stocken - Google Patents

Description

91-1534 Z-vb 20. März 1991

Hermann Hofmann Riemannstraße 1

6336 Solms-Niederbiel

Vorrichtung zur Bearbeitung der Oberflächen von Steinen durch Brennen oder Stocken

Die Neuerung betrifft eine Vorrichtung zur Bearbeitung der Oberflächen von Steinen durch Brennen oder Stocken nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Natursteine werden zum Zwecke der Herstellung ebener Flächen in Platten unterschiedlicher Dicke geschnitten. Werksteine können diese ebenen Flächen bereits aufgrund ihrer Herstellmethode aufweisen. Zum Zwecke der besseren Fußläufigkeit und aus architektonischen 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 gesetzt 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-

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wegt. Diese Bewegung ist in mehrerlei Hinsicht unvorteilhaft. Plötzliches Beschleunigen und Abbremsen führt zu Beschädigungen der Steinplattenränder, Belastungen der Antriebslager, Verzögerungen im Betriebsablauf und ungleicher Oberflächenstruktur (&zgr;. B. Streifen), weil dabei durch Drehung der Steinplatten einzelne Punkte stärker und schwächer beflammt werden. Die Rand- und Oberflächenqualität 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 berührt werden.

Ein weiterer Nachteil besteht bei diesen Maschinen in der RoIlgangantriebsmechanik. Die bisher verwendeten Antriebsketten sind so geschaltet, daß immer zwei Rollen über eine GaIl'sehe Kette miteinander verbunden sind, wobei eine Rolle treibende und angetriebene Funktion hat. Da jeder Zahn eines Zahnrades ein gewisses Spiel aufweist, kann die Summe, bei einer entsprechend langen Rollenbahn, zu einem zeitweisen, unbeabsichtigten Stillstand 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 Kühlmantels bei der Anordnung mehrerer Düsen nebeneinander die Abstände zwi-

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sehen diesen Düsen so groß werden, daß unbeabsichtigt unbearbeitete Stellen auf den Oberflächen entstehen.

Aus der DE-OS 35 11 841 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Oberflächengestaltung von Betonfertigteilen, insbesondere Betonsteinen, bekannt, bei dem die Oberfläche der Betonfertigteile unmittelbar nach ihrer Herstellung - in frischem, noch nicht abgebundenem Zustand - durch Flammstrahlen behandelt wird.

Aus der DE-PS 37 23 617 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen einer imitierten Solnhofer-Marmorstruktur bekannt, bei dem ein Stockwerkzeug zum Einsatz kommt. Das Stockwerkzeug besitzt eine Vielzahl von Meißelschneiden, die in einer kreisenden Bewegung geführt und zum rhythmischen Tanzen gebracht wird.

Aufgabe der Neuerung ist es, eine Vorrichtung der eingangs angegebenen Art vorzuschlagen, die eine kontinuierliche Bearbeitung der Oberflächen der Steine ermöglicht.

Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst. Das Oberflächenbearbeitungswerkzeug ist an einem in Werkstück-Förderrichtung bewegbaren Support angeordnet, der mit einem quer zur Werkstück-Förderrichtung bewegbaren Schlitten verbunden ist. Sowohl der Support als auch der Schlitten sind jweils hin- und herbewegbar. Hierdurch ist es möglich, den Brenner bzw. das Stockwerkzeug quer zur Förderrichtung der Werkstücke (Steine) zu bewegen. Dieser Querbewegung des Brenners bzw. des Stockwerkzeugs kann eine Bewegung in Förderrichtung der Werkstücke überlagert werden, deren Geschwindigkeit der Geschwindigkeit in Förderrichtung der Werkstücke (Steine) entspricht. Die überlagerte Vorschubgeschwindig-

keit für das Werkzeug in Förderrichtung der Werkstücke ist also im wesentlichen genauso groß wie die Vorschubbewegung der Werkstücke. Hierdurch wird bewirkt, daß die Oberflächen der Werkstücke im Endergebnis genauso bearbeitet werden, wie wenn sie nicht bewegt würden und wie wenn nur eine Querbewegung des Werkzeugs vorhanden wäre. Die Vorschubgeschwindigkeiten sind im wesentlichen gleich groß bzw. synchronisiert: Die überlagerte Vorschubgeschwindigkeit des Werkzeugs ist im wesentlichen genauso groß wie die Werkstück-Vorschubgeschwindigkeit. Eine kontinuierliche Bearbeitung der Werkstückoberflächen wird hierdurch ermöglicht. Ein Anhalten und Beschleunigen der Werkstücke ist nicht mehr erforderlich. Die erfindungsgemäße Vorrichtung arbeitet vielmehr ohne Stillstand bzw. ohne Stillstandszeiten, so daß ein sparsamerer (energiesparender) und schnellerer (effektiverer) Betrieb möglich sind.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Neuerung sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Der Brenner weist vorzugsweise einen Düsenstock mit mehreren in Werkstück-Förderrichtung nebeneinander liegenden Düsen auf. Das Stockwerkzeug weist vorzugsweise einen Hammerstock mit mehreren in Werkstück-Förderrichtung nebeneinander liegenden Stockhämmern, auf.

Die Transportbahn kann aus einem Rollgang mit mehreren parallelen, drehbaren, vorzugsweise gekühlten Rollen bestehen. Die Rollen können von einem Kühlmedium, vorzugsweise Wasser, durchströmt werden. Das Kühlmedium kann vorzugsweise über seitliche Öffnungen in den Rollen nach beiden Seiten frei abfließen.

Vorteilhaft ist es, wenn die Rollenenden von einer gemeinsamen Rollenkette wechselweise umschlungen und angetrieben werden, wo-

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bei die Rollenkette vorzugsweise ständig gespannt und bruchüberwacht ist. Die einzelnen Rollen des Rollganges besitzen an ihren Enden vorzugsweise Antriebskettenräder. Diese werden über eine gemeinsame Rollenkette angetrieben. Die Rollenkette kann über eine Gegenrolle mit Spanngewicht ständig gespannt sein. Der Spannzustand der Rollenkette kann über einen Grenztaster überwacht werden (Bruchüberwachung).

Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung ist gekennzeichnet durch eine Formerkennungsvorrichtung zum Erkennen der Werkstückform, insbesondere der Ausdehnung der Werkstücke in Richtung quer zur Werkstück-Förderrichtung. Über dem Rollgang kann eine Grenztasterformation im Koordinatensystem angeordnet sein, die die jeweilige Form des daran vorbeigeführten Werkstückes erkennen kann.

Vorteilhaft ist es, wenn der Brenner bzw. die Brennerdüsen zur Werkstückoberfläche geneigt angeordnet sind, wobei diese Neigung (Anstellwinkel) vorzugsweise verstellbar und/oder umschaltbar bzw. umkehrbar ist.

Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung ist dadurch gekennzeichnet, daß der Brenner und/oder die Brennerdüsen und/oder der Düsenstock und/oder ggf. die Neigungsverstellungsvorrichtung gekühlt, vorzugsweise wassergekühlt sind. Vorteilhaft ist es, wenn das Kühlwasser die einzelnen Vorrichtungen parallel und/oder in Reihe durchströmt. Es ist also nur ein einziger Kühlkreislauf vorhanden, der alle zu kühlenden Teile erfaßt.

An einem Schlitten können mehrere Supports angeordnet sein.

Die vorliegende Neuerung 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 Abbildung 1), bei dem eine Vielzahl von Düsen unmittelbar nebeneinander 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 Düsenöffnungen nur durch die Düsenrohrwandungen voneinander getrennt sind. Diese Anordnung hat einerseits den Vorteil, daß mit dem so auf die zu bearbeitende Oberfläche auftreffenden Mehrfachflammen-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 Brennerdüsen tragenden Behälter und trifft dann auf den geflammten Teil der Steinoberflächen. Der weitere Vorteil dieser Düsenanordnung ist, daß zwischen den einzelnen Flammstrahlen keine unbearbeiteten Flächen entstehen, wenn die Flammen über die Steinoberflächen 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 verlaufenden 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 Neuerung geht von der Anordnung von 1 bis 4 und mehr Brennstrahldüsen aus. Die Stellung die-

ser Düsen ist in einem dem jeweils zu bearbeitenden Material angepaßten und veränderbaren Anstellwinkel so gerichtet, daß sie in Richtung der Bewegung des den Support tragenden Schlittens zeigen. Der Abbrand wird durch die Strömungsgeschwindigkeit 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 Endposition umgeschaltet und weisen nun in die Gegenrichtung. Die Stellung der Brennerdüsen kann in und gegen die Transportrichtung des Schlittens gerichtet sein. Die Anordnung mehrerer Düsen hat zudem den Vorteil, daß bei einer Überquerung der zu bearbeitenden 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 beabsichtigt 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 zurückläuft. 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 angeordneten 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 Werkstückaufgabe des Rollganges geteilt ist.

Die vorliegende Neuerung beinhaltet eine weitere Neuerung, nach der die Rollgänge wassergekühlt, aus hochhitzebeständigem Stahl, oder mit einer hochhitzebeständigen Schutzschicht versehen werden. 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 erreicht.

Ein weiterer Vorteil der Neuerung ist darin zu sehen, daß das Kühlwasser, das zum Kühlen der Brennerdüsen benötigt wird, vorher 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 Neuerung weist als weiteren Vorteil einen GaIl'sehen Kettentrieb mit nur einer durchgehenden Kette auf. Über diese Kette sind alle Rollgänge mit Antriebsrädern miteinander verbunden und durch Kettenspannvorrichtung mit Kettenbruchsicherung 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 Stockmaschine, 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 Werkstückdicke eingestellt. Die Vorrichtung ist in entsprechender Entfernung vom Brenner installiert, so daß infolge Wärme weder eine Beschädigung erfolgt noch Meßfehler auftreten können. Die Formerkennungsvorrichtung schaltet die Brennerdüsen ein und aus und steuert die Bewegungen der Stockhämmer. Sie dient der Einsparung von Energie und verhindert die bisher üblichen Randbeschädigungen der Steinoberflächen. Die Betätigung der Stockhämmer erfolgt über elektrische Hubmagnete oder pneumatische Stellzylinder. Ölbetätigte Stellglieder sind bei der Steinbearbeitung unerwünscht, da bei Leckagen auf den bearbeiteten Oberflächen unerwünschte Verunreinigungen entstehen können.

Ein Ausführungsbeispiel der Neuerung 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 senkrecht 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 Düsenstock 3 ist wassergekühlt, wobei das Kühlwasser durch den Rohrstutzen 8 in den Düsenstock eintritt und über den Rohrstutzen 9 aus dem Düsenstock wieder austritt. Das Kühlwasser gelangt anschließend auf die Steinoberfläche 10. Die aus den Düsenöffnungen 7 austretende Flamme 11 trifft im Winkel auf die Steinoberfläche 10 auf.

Die Fig. 2 zeigt die Flammvorrichtung in einer perspektivischen Ansicht. Auf dem Gestell 12 sind die Rollgänge 2 drehbar gelagert. Die Steine 1 werden auf den Rollgängen 1 in Transportrichtung 13 bewegt. Es sind zwei Düsenstöcke 3 vorgesehen. Jeder Düsenstock ist mit einem Schlitten 14 verbunden, der in horizontaler 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 (11)

91-1534 Z-vb 20. März 1991 Hermann Hofmann Riemannstraße 1 6336 Solms-Niederbiel Vorrichtung zur Bearbeitung der Oberflächen von Steinen durch Brennen oder Stocken SCHUTZANSPRÜCHE

1. Vorrichtung zum Bearbeiten der vorzugsweise ebenen Oberflächen (10) von Steinen (1) durch Brennen oder Stocken mittels eines Brenners (3) bzw. eines Stockwerkzeuges, bestehend aus

einem Brenner (3) oder einem Stockwerkzeug oder einem sonstigen Oberflächenbearbeitungswerkzeug

und einer Transportbahn zum geradlinigen Fördern von Steinen (D,

dadurch gekennzeichnet,

daß das Oberflächenbearbeitungswerkzeug (3) an einem in Werkstück-Förderrichtung (13) bewegbaren Support (16) angeordnet

ist, der mit einem quer (15) zur Werkstück- Förderrichtung (13) bewegbaren Schlitten (14) verbunden ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Brenner (3) einen Düsenstock mit mehreren in Werkstück-Förderrichtung (13) nebeneinander liegenden Düsen (7) aufweist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Stockwerkzeug einen Hammerstock mit mehreren in Werkstück-Förderrichtung (13) nebeneinander liegenden Stockhämmern aufweist.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Transportbahn aus einem Rollgang mit mehreren parallelen, drehbaren, vorzugsweise gekühlten Rollen (2) besteht.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Rollen (2) von einem Kühlmedium, vorzugsweise Wasser, durchströmt werden und daß das Kühlmedium vorzugsweise über seitliche Öffnungen in den Rollen (2) nach beiden Seiten frei abfließen kann (17).

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Rollenenden von einer gemeinsamen Rollenkette wechselweise umschlungen und angetrieben werden, wobei die Rollenkette vorzugsweise ständig gespannt und bruchüberwacht ist.

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Formerkennungsvorrichtung zum Erkennen der Werkstückform, insbesondere der Ausdehnung der Werk-

stücke (1) in Richtung (15) quer zur Werkstück- Förderrichtung (13).

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2 oder 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Brenner (3) bzw- die Brennerdüsen (7) zur Werkstückoberfläche (10) geneigt angeordnet ist, wobei diese Neigung vorzugsweise verstellbar und/oder umschaltbar bzw. umkehrbar ist.

9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Brenner (3) und/oder die Brennerdüsen (7) und/oder der Düsenstock und/oder ggf. die Neigungsverstellungsvorrichtung gekühlt (8, 9), vorzugsweise wassergekühlt sind.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlwasser die einzelnen Vorrichtungen parallel und/oder in Reihe durchströmt.

11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an einem Schlitten (14) mehrere Supports (16) angeordnet sind.