EP1252996A1 - Halte- und Positioniervorrichtung für die Bearbeitung harter Stoffe - Google Patents

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EP1252996A1
EP1252996A1 EP01121762A EP01121762A EP1252996A1 EP 1252996 A1 EP1252996 A1 EP 1252996A1 EP 01121762 A EP01121762 A EP 01121762A EP 01121762 A EP01121762 A EP 01121762A EP 1252996 A1 EP1252996 A1 EP 1252996A1
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EP
European Patent Office
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unit
holding
machine
pressure
positioning
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EP01121762A
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EP1252996B1 (de
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Martin Miedl
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Miedl Martin
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Miedl Martin
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B7/00—Machines or devices designed for grinding plane surfaces on work, including polishing plane glass surfaces; Accessories therefor
    • B24B7/20—Machines or devices designed for grinding plane surfaces on work, including polishing plane glass surfaces; Accessories therefor characterised by a special design with respect to properties of the material of non-metallic articles to be ground
    • B24B7/22—Machines or devices designed for grinding plane surfaces on work, including polishing plane glass surfaces; Accessories therefor characterised by a special design with respect to properties of the material of non-metallic articles to be ground for grinding inorganic material, e.g. stone, ceramics, porcelain
    • B24B7/226—Machines or devices designed for grinding plane surfaces on work, including polishing plane glass surfaces; Accessories therefor characterised by a special design with respect to properties of the material of non-metallic articles to be ground for grinding inorganic material, e.g. stone, ceramics, porcelain in which the tool is supported by the workpiece
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B28—WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
    • B28D—WORKING STONE OR STONE-LIKE MATERIALS
    • B28D1/00—Working stone or stone-like materials, e.g. brick, concrete or glass, not provided for elsewhere; Machines, devices, tools therefor
    • B28D1/26—Working stone or stone-like materials, e.g. brick, concrete or glass, not provided for elsewhere; Machines, devices, tools therefor by impact tools, e.g. by chisels or other tools having a cutting edge
    • B28D1/265—Scabbling machines or scabbling tools

Definitions

  • the present invention relates to a holding and positioning device for holding and positioning tools and / or machines.
  • the tools and / or Machines are used in particular to process hard materials, in particular Processing of stone and / or building material surfaces.
  • the holding and positioning device serves in particular to hold and position the tools and / or Machines on flat structures, e.g. Stone surfaces or building material surfaces, especially concrete surface or other surfaces with a comparable Degree of roughness.
  • the surfaces are preferably flat, but can for example also have a curvature.
  • the tools and / or machines are used in particular to structure the surface of the hard material.
  • structures are introduced the stonemasonry techniques of sticking, harrowing, sharpening, Corrugation, grinding and bossing correspond. But it can also, for example Drill holes are made in the hard material.
  • the object of the invention is to provide a holding and positioning device, which makes the stonemason's job easier and allows him the quality of the surface structures to optimize.
  • the invention relates to a holding and positioning device for holding and positioning of tools and / or machines used to process hard materials, serve in particular the processing of stone and / or building material surfaces.
  • Hardness Substances are in particular substances with the degree of hardness of concrete or stone, in particular Granite.
  • the hardness that is, the resistance that the material offers Penetration of another, harder body opposed, higher than that of limestone or plaster.
  • the hardness is higher than with materials on the Mohs hardness scale with hardness level 1, preferably higher than for materials with a hardness level higher than 2, particularly preferably higher than 3 or 4 or 5.
  • the holding and positioning device preferably comprises a holding unit which a surface can be attached.
  • the surface can be smooth or rough and even or be curved. It is preferably the same surface that is produced by means of the Holding and positioning device to be processed.
  • the holding and positioning device preferably further comprises a positioning unit to which a tool and / or a machine can be attached is and which is configured to the tool and / or the machine 210 relative to the Positioning the holding unit 110 variably.
  • the distance between a section of the Positioning unit, where the tool and / or the machine can be attached, and the The section of the positioning unit which is connected to the holding unit is therefore preferred adjustable and changeable. This makes the position of one attached Tool and / or an attached machine relative to the position of the holding unit variable.
  • the positioning unit Due to the mechanically fixed connection of the positioning unit with the holding unit and in that the positioning unit is designed such that a Tool or a machine can be attached to it, a user of this device essential when guiding the tool for surface processing relieved, because the positioning and holding device the tool or the machine at least predominantly. This is a much more precise surface treatment possible.
  • the holding unit is preferably provided with a fastening section, which is releasably attachable to the surface.
  • the fastening section trained so that he has at least partially positive contact with the surface can die.
  • the fastening section is preferably designed such that that it is bonded to the surface or structure. Adhesion is preferably achieved by fluid pressure and / or negative pressure. Preferably this negative pressure is generated in a room that is both with the surface or the structure and also with the fastening section or the holding unit connected is. In particular, this space is defined by the fastening section and bounded by a surface section in the adherent state.
  • the fastening section preferably comprises a cover covering this space.
  • the Cover can be designed as a cap or plate that wraps around the room and especially for positive contact with a structure of the surface is designed so as to achieve a closed space in the event of sticking.
  • the room can be an empty space or a space that has several interconnected subspaces that are in the adherent state are connected to both the surface and the fastening section.
  • the negative pressure can be generated, for example, by pumping or by means of a pressure fluid that creates a negative pressure due to a nozzle effect.
  • the Vacuum can also be achieved by displacing air from the room displaced and the displaced air is released to the outside via a valve that The valve is then closed and the displaced space is released again.
  • a pump for generating the negative pressure can also be placed in the holding and positioning device to get integrated.
  • edges of the cover which enclose the above-mentioned space, preferably designed to be malleable (e.g. rubber ring).
  • the positioning unit preferably comprises a device for adjusting the distance between the surface and the mounting portion of the positioning unit to which the tool and / or the machine is attached.
  • This distance adjustment device can, for example, in turn be operated using a pressure fluid, a pressure cylinder cover, for example, against an elastic force (e.g. Spring force) and thereby adjusts the distance, for example by using tappet connected to the displaced pressure cylinder cover is moved.
  • an elastic force e.g. Spring force
  • the positioning unit can have an arm at the end of it the machine or the tool is attached, the arm being flexible in particular is designed to be elastically bendable. Using an adjustment mechanism (e.g. tooth edges or telescopic mechanics) this arm can then be changed in its position, to adjust the distance to the surface.
  • a combined can also be used in this way Pressure and distance adjustment device can be realized.
  • Pressure and distance adjustment device can be realized.
  • a spacer on the section the positioning unit, which is connected to the holding unit is.
  • the distance of the tool is then also determined by means of the distance device or the machine to the surface.
  • the pressurized fluid supply device can be, for example, by means of compressors and / or a gas bottle etc. can be realized in particular gas or a liquid preferably with a pressure greater than the atmospheric pressure of the invention Holding and positioning device feed.
  • the pressurized fluid is preferably used to achieve the adhesive effect of the holding unit, for example by means of a nozzle effect air between the space enclosed by the holding unit of the holding unit and the surface is sucked in, thereby reducing the negative pressure produce.
  • the pressurized fluid can also be used as an elastic means to to implement the above-mentioned pressure unit, for example by a pressure cylinder is used.
  • the pressure fluid can also be used, to implement the adjustable spacing device.
  • controlling the Pressure is, for example, the expansion of the impression cylinder against an elastic one Means (e.g. spring) set or a mechanism for distance adjustment controlled.
  • the present invention also relates to a processing machine which the aforementioned Holding and positioning device includes and additionally a machine unit includes.
  • the machine unit can be a pneumatic hammer, hand grinder, Rotary grinders, drilling machines, milling cutters, cleaning devices, in particular Surface cleaning devices (also window cleaning devices, if it is the surface to be treated is a window).
  • the processing machine will also be called a surface processing machine called simplifying, it should be noted that the production of wells in the fabric, e.g. of boreholes by means of a drilling machine is thus included.
  • the pressure is preferably adjustable.
  • the pressure device includes an elastic Medium, this can be done, for example, by changing the elasticity of the elastic Be accomplished by.
  • the elasticity of the elastic means can, for example in the case of an air cylinder by changing the pressure in the Air cylinders to be changed.
  • the pressure can be increased as a result that the distance between the mounting portion of the positioning unit and the surface is changed so that there is increased compression of the elastic By means of leads, which in turn increases the pressure.
  • the machine unit is used to process the surface.
  • the surface treatment takes place by movements of the processing tool relative to the surface or to the substance in order to transfer machining energy to it, in particular through impact movements and / or rotational movements (e.g. grinding or rubbing movements) a machining tool made by the machine unit and impact energy or frictional energy on the surface to be processed brings.
  • machining pressure a pressure device provided that it allows variable, especially without the use of physical Force to set the pressure (hereinafter referred to as "machining pressure") that the Applies the processing tool to a surface during processing.
  • the pressure device is part of the positioning unit with the Holding unit connected, which is a fixed attachment of the surface processing machine allowed.
  • the pressure device is in particular between the holding unit and the processing tool (in particular the machine unit), wherein the holding unit supports the pressure unit so that it can process printing can apply to the processing tool.
  • the pressure device is designed for example as a compressed air cylinder, the pressure device mechanically conveys the pressure on the processing tool. Because the pressure device is preferably connected to the holding unit such that the distance fixed to the surface or fixed by means of the spacer and since the holding unit is stationary when fastened, a pressure in Direction to be applied to the surface treatment tool.
  • the pressure device can, as mentioned, apply pressure via a fluid, for example Air or gas or a liquid, i.e. hydraulically on the processing tool exercise. Pressure is also exerted via mechanical means, such as Springs possible, which are stored, for example, in a viscous environment can. Also an adjustment of the relative position between the pressure device and the holding unit can be used to change the machining pressure.
  • the change in position preferably includes a change perpendicular to the machining surface.
  • the position or a variety of positions preferably by means of a mechanism, in particular a snap-in mechanism, or Locking mechanism can be adjusted gradually or continuously. This can in particular with an elastic connection between the holding unit and the machining tool be coupled.
  • the processing pressure can finally also be set for fine adjustment, for example by means of the piezo effect become.
  • Valves and pressure limiters when setting the processing pressure by means of fluids or electric motors, in particular combined with electric or steaming elements when changing the relative position of the pressure device and holding unit etc. are used.
  • the editing tool preferably variable in position.
  • the change of position preferably comprises a change at least approximately parallel to the one to be processed Surface.
  • This is preferably carried out by means of the positioning unit is in particular mechanically and / or electrically designed to the position of the machining tool to change relative to a mounting portion of the holding unit.
  • the holding unit is with the attachment portion with the surface of a Structure (for example, the surface to be processed, wall or vehicle) can be attached.
  • the positioning unit can include rails, turntables, telescopic sections, scissor sections, Hinges, gears, racks, belts, bands, Celts, etc. include to the relative position between the machining tool and the fastening portion to change.
  • the above-mentioned fastening section can be designed so that it is passively one Attachment to a surface allowed.
  • the fastening section preferably comprises Fasteners, such as threaded holes, screws, clamps etc.
  • the fastener is a suction fastener, that by forming a vacuum between the Fastening section and the surface of a structure adhering to the fastening section caused on the surface.
  • the pressure device can be controlled by means of a pressure fluid become.
  • the machine unit can also be driven by means of a pressure fluid become.
  • a common pressurized fluid supply unit is preferred provided that to both the machine unit and the pressure device supplies a pressure fluid.
  • the pressurized fluid supply unit preferably comprises a pressure setting device, such as a pressure relief valve, and / or a pressure fluid distributor.
  • the holding unit and in particular the fastening section or the cover can also be designed so that in the case of a curved Surface can adhere to this.
  • the cover is designed, for example, that the edges that come into positive contact with the surface in their curvature follow the curvature of the surface. This is preferably the The shape or curvature of the edges is adjustable.
  • the positioning unit can also in this case with curved sections (boom or telescopic arms or Rails etc.) can be formed, so without the need for distance adjustment to be able to edit the surface.
  • the holding and positioning device can also be used as a moving holding and positioning device be trained.
  • the holding and positioning device preferably at least two holding units on different holding sections the positioning unit are provided.
  • the relative position between them Holding sections are preferably adjustable. Now is a holding section with a Structure or surface firmly connected and the other detached, so the relative position between the fixed holding unit and the released holding unit be changed by means of the positioning unit. Then the released holding unit at another point firmly attached to the surface. Then the former Holding unit detached from the surface and in the vicinity of the second holding unit by means of the positioning unit moves and then firmly connected to the surface etc. In this way, gradual hiking can be achieved.
  • This gradual hiking is preferably also controlled by computer and / or remotely controlled.
  • the same applies to the positioning unit, which is also preferred can be remotely controlled and / or controlled by computer, in order to position the To start the tool or the machine.
  • the holding and positioning device can also be provided with pressure sensors, to monitor the pressure and report back. Depending on that The pressure can then be readjusted, so that at any time to ensure a constant pressure.
  • the invention further relates to a method for processing a hard material, in particular for processing stone and / or building material surfaces with the above Processing machine.
  • the processing machine is preferably used with the aid of the holding unit on a structure or surface, in particular attached to the surface to be processed.
  • the machine unit and / or that Tool is then by means of the positioning unit at the point to be machined hard material positioned and then in place by means of the machine unit or machined the tool.
  • the Freedom of movement of the positioning unit largely exploited. Do you want another Process part of the surface, preferably on the machined surface section connected, but which can no longer be reached or which one no longer wants to reach, the holding unit is released and in another place placed, which allows processing of the next surface section.
  • the invention also relates to a processed fabric by the above Procedure was processed. This is especially true for edits that have a Movement parallel to the surface, in particular a rotating and / or grinding movement require. Especially with these movements, a uniform surface profile cannot be manually especially not with uniform roughness or more uniform Machining depth and processing quality and optics can be achieved. This is just possible by the processing machine according to the invention, which according to the above Process was used and in particular a uniform during processing Expression guaranteed.
  • the depressions and / or roughness of the surface in particular, varies less than 30%, 10%, 3% or 1%.
  • the surface processing machine shown in Figure 1 comprises a holding and Positioning unit 100 and a hammer unit 200.
  • the hammer unit 200 is preferably rigidly connected to the holding and positioning unit 100. It is also an elastic formation possible, for example by moving the connection adjust the pressure perpendicular to the surface.
  • the holding unit comprises a fastening section 110, which is preferably on a any structure can be attached.
  • This structure is preferably the surface to be machined.
  • the fastening section can also be attached to a not to be machined structure or surface, such as a house wall or a floor, a ceiling or a vehicle, in particular Construction vehicle.
  • the fastening section can be by (external) fastening means, such as Screws, nails, clamps, etc. are attached to the structure.
  • a vacuum suction device is provided as a fastening means.
  • the vacuum suction device consists of a suction plate 112, which with a Has sealant (for example rubber ring) on the surface side that the Structure facing, to which the surface processing machine to be attached is. If the suction plate is pressed onto the surface, a cavity is formed, that of the sealant 113, the suction plate and the surface of the structure 300 is surrounded or is formed. Will the suction plate to the surface of the structure 300 pressed and thereby compressing the sealant 113, the air from the escape through a valve or an opening 114 or alternatively via the valve or the opening 114 by a suitable suction device (e.g. Nozzle).
  • a suitable suction device e.g. Nozzle
  • the suction plate 112 can be of any geometric shape. In particular, that of structure 300 facing surface of the suction plate, for example, by milling out the Form a concave surface or other recess. That way attachment to non-planar surfaces of structure 300 is also possible.
  • the Suction device 112 is preferably connected to a turntable via connecting means 115 120 connected.
  • the turntable 120 includes a lower turntable 120a and one upper rotating plate 120b, which are preferably rotatable relative to one another about an axis 122 are.
  • the angle of rotation is preferably up to 360 °.
  • any other designed rotating means for example spherical Rotating means or pivoting means, such as hinges, are used to allow movement in a plane that is preferably parallel to the surface of the structure to be processed.
  • the rotating means is preferably both with the suction means 112 and with the Bearing 130 connected.
  • the lower rotary plate 120 is with the connecting means 115 connected and the upper rotating plate 120b is connected to the bearing 130 connected.
  • the bearing 130 stores a displacement means 140, for example a rail.
  • An adjustment means is provided with the displacement means, which is preferably rigid 150 connected via webs 151.
  • the adjustment means 150 is in the embodiment shown simply designed as a handle and allows the hammer unit to be positioned and thereby the surface-working hammer tool 210 an operator at a desired location.
  • the adjustment means 150 and the webs 151 increases the torsional rigidity.
  • the adjusting means can also be constructed mechanically.
  • electric motors be provided which move the positioning unit 120, 130, 140 and 150, so as to determine the desired position for the hammer tool 210.
  • the electric motors can control the rotating means 120 to move it in bring a desired angular position, and / or the displacement means 140 to to bring it into a desired shift position. That way for example computer-controlled and / or remote-controlled the surface with the Hammer tool 210 are driven, so as to have an exact surface profile in the structure 300 to be machined.
  • the Processing pressure controlled by a control device for example computer be, for example, the pressure on the pressure cylinder by means of the control device is regulated. This is a controllable design of the surface profile possible in all three dimensions.
  • a toothed ring can be provided on the rotating plate 120, which is connected to another ring gear that is rotated by an electric motor, and so on adjust the angular position of the turntable.
  • the displacement means can accordingly 140 (e.g. rail) can be provided with a rack, which is also with a ring gear that is driven by an electric motor, and so on adjust the displacement position of the displacement means 140 by rotating the ring gear.
  • the connecting part 180 connects the hammer machine 220 to the holding and positioning unit 100th
  • the displacement means 140 and the rotation means 120 together form a positioning unit, which in the embodiment shown shifting the hammer tool enable in a level to any location on the level.
  • the Positioning unit can, however, also comprise a means for a further degree of freedom to open the movement of the hammer tool, namely perpendicular to the previously described level, i.e. away or towards the surface to be processed. This can be accomplished, for example, by a telescopic device, for example is interposed between the rotating means 120 and the bearing 130. On surfaces that are not planar can also be processed in this way, for example curved or spherical surfaces. Because of the invention The pressure device is also a constant processing pressure in this case, if desired, guaranteed.
  • the rod is extended 242 to adjust the distance of the tool 210 to the surface.
  • the position rod 242 is adjusted by the pressure in air cylinder 240. there acts on the rod 242 via a spring (elastic means) a restoring force that it pushes into the impression cylinder 240 or the impression cylinder is driven by the Vacuum, if there is no spring, contracted.
  • the Pressure relief valve 234 is thus the distance of the tool 240 from the surface adjustable, since the position of tool 210 is directly related to that of tool 210 facing end of the rod 242 is coupled.
  • the coupling takes place via a sliding element 221 that adjusts how far the tool 210 from the housing 220 Hammer machine is removed.
  • the housing 220 of the hammer machine is with the Connecting part 180 connected to the positioning unit 100 and thus represents one Attachment section. This attachment section is also via threaded rods 244 the pressure cylinder is mechanically connected.
  • the dash-dotted line represents the course of the compressed air line. It does not run only to the compressed air cylinder 240, but also to a compressed air connection 222 of the Hammer machine 220.
  • the pressure device and / or the distance adjustment device is preferably such arranged as shown in Fig. 1 (front view) and Fig. 2 (rear view), namely farther from the surface than an adjustment means 140 for changing the Position parallel to the surface, between the holding unit and the tool or the machine is arranged. This way the arrangement designed as compact as possible.
  • the wheels 161 and 162 on the left and right edges of the embodiment shown serve to make the surface processing machine easier to move.
  • the Wheels 161 and 162 preferably roll over the surface to be machined. If the wheel 162 is connected to the displacement means 150, the wheel 161 is connected to the Hammer machine 220 connected, more precisely to the housing of the hammer machine 220.
  • Hammer tool 210 moves relative to the housing of the hammer machine 220 due to the force exerted by the hammer machine 220 on the hammer tool 210 is formed.
  • the direction of movement is preferably perpendicular to the working surface and the type of movement is preferably striking.
  • the movement can be overlaid, for example, with a rotary movement his.
  • the hammer tool can be used, for example, as a conventional pneumatic hammer be trained.
  • the hammer machine can of course also be operated electrically or hydraulically.
  • the actuation takes place via a fluid, preferably Air.
  • the compressed air connection 170 is in the embodiment shown at the right end of the displacement means 140.
  • the fluid line or compressed air line becomes a by the displacement means along the dash-dotted line 2/2-way valve guided. This has two connections, one for the compressed air supply and one for the compressed air delivery and two switch positions. This will enables switching on and off.
  • the compressed air is after the 2/2-way valve via a distributor (not shown) on the one hand via a branch to the pressure cylinder 240 and on the other hand stirred via another branch to the hammer tool 220.
  • the pressure relief valve allows a variable Setting the internal pressure in the pressure cylinder 240.
  • Setting the Internal pressure in the pressure cylinder 240 can be via a pressure transmitter or rod 242 the pressure built up in the pressure cylinder 240 is transferred to the hammer tool 210 become. This makes it possible to adjust the pressure applied by the hammer tool 210 is exerted on the surface.
  • the structure of the hammer unit 200 is shown more clearly in FIGS. 3a and 3b.
  • the two compressed air branches are designated 230a and 230b.
  • the impression cylinder 240 is rigidly connected to the housing of the hammer machine 220 via threaded rods 244.
  • the second compressed air branch 230b is at 225 with the pressure connection 222 of the hammer machine 220 connected.
  • the distance between the housing of the hammer machine 220 and the front end of the hammer tool 210 is in Figure 3a with D1 designated and in Figure 3b with D2. As shown, this distance is variable. The same thing hits for the distance H1 and H2 between the impression cylinder and a movable one Part 221 too.
  • the pressure cylinder 240 takes over the function of the body or the shoulder of the Steinmetzes, because this mediates one via the pressure transmitter or rod 242 Pressure corresponding to the internal pressure of the pressure cylinder on the movable hammer tool out.
  • the stronger this pressure the more with a grinding movement or rotary motion removed from the surface.
  • the practice Hammer machine both a percussion and a rotary motion to make a special one to create a beautiful surface profile.
  • Figure 4 shows a side view along line A-A of Figure 1 and shows in particular the mounting of the rail 140 in the bearings 130.
  • Figure 5 shows a bottom view of the suction plate 112 with the sealing ring 113 and Subdivisions 114 caused by the formation of air channels the suction process favor.

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Abstract

Halte- und Positioniervorrichtung zum Halten und Positionieren von insbesondere mindestens einem Werkzeugen und/oder mindestens einer Maschine für die Bearbeitung von Oberflächen und/oder harten Stoffen, insbesondere zur Bearbeitung von Stein- und/oder Baustoffoberflächen, mit einer Halteeinheit (110), die an einer Oberfläche (300) befestigbar ist und mit einer Positioniereinheit (120, 130, 140, 240, 242), die mit der Halteeinheit verbunden ist und an die das Werkzeug und/oder die Maschine anbringbar ist und die ausgebildet ist, um das Werkzeug und/oder die Maschine (210) relativ zur Halteeinheit (110) variabel zu positionieren. <IMAGE>

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Halte- und Positioniervorrichtung zum Halten und Positionieren von Werkzeugen und/oder Maschinen. Die Werkzeuge und/oder Maschinen dienen insbesondere der Bearbeitung von harten Stoffen, insbesondere der Bearbeitung von Stein- und/oder Baustoffoberflächen. Die Halte- und Positioniervorrichtung dient insbesondere dem Halten und Positionieren der Werkzeuge und/oder Maschinen an flächigen Strukturen, wie z.B. Steinoberflächen oder Baustoffoberflächen, insbesondere Betonoberfläche oder andere Oberflächen mit einem vergleichbaren Rauigkeitsgrad. Die Flächen sind vorzugsweise eben, können aber beispielsweise auch eine Krümmung aufweisen.
Die Werkzeuge und/oder Maschinen dienen insbesondere dazu, Strukturen in die Oberfläche des harten Stoffes einzubringen. Insbesondere werden Strukturen eingebracht, die den Steinmetzbearbeitungstechniken des Stockens, Scharrierens, Spitzens, Riffelns, Schleifens und Bossierens entsprechen. Es können aber beispielsweise auch Bohrlöcher in den harten Stoff eingebracht werden.
Die Bearbeitung von harten Oberflächen, insbesondere die Steinbearbeitung und Betonbearbeitung stellt an den Steinmetz zum Einen hohe körperliche Anforderungen, da die Schlage absorbiert werden müssen und ein schwerer Hammer mit vier bis sieben Kilogramm gehalten werden muss, und zum Anderen hohe feinmotorische Ansprüche, da regelmäßige Strukturen mit gleichmäßiger Tiefe von den Auftraggebern gefordert werden.
Insbesondere ist es für den Steinmetz nicht möglich, bei Oberflächenbearbeitungstechniken, die einen konstanten Andruck bei gleichzeitiger Bewegung parallel zur Oberfläche (z. B. sich drehender Stöße) erfordern, diesen konstanten Andruck für die gesamte Fläche aufrechtzuerhalten. Deshalb können harte Baustoffe mit einem gleichmäßigen und konstanten Oberflächenprofil mittels derartiger Oberflächenbearbeitungstechniken, derzeit nicht erzeugt werden.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Halte- und Positioniervorrichtung bereitzustellen, die dem Steinmetz seine Arbeit erleichtert und es ihm erlaubt, die Qualität der Oberflächenstrukturen zu optimieren.
Vorstehende Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen gehen aus den Unteransprüchen hervor.
Die Erfindung betrifft eine Halte- und Positioniervorrichtung zum Halten und Positionieren von Werkzeugen und/oder Maschinen, die der Bearbeitung von harten Stoffen, insbesondere der Bearbeitung von Stein- und/oder Baustoffoberflächen dienen. Harte Stoffe sind dabei insbesondere Stoffe mit dem Härtegrad von Beton oder Stein, insbesondere Granit. Insbesondere ist die Härte, also der Widerstand, den der Stoff dem Eindringen eines anderen, härteren Körpers entgegensetzt, höher als bei Kalkstein oder Gips. Insbesondere ist die Härte höher als bei Materialien der Mohsschen Härteskala mit Härtestufe 1, vorzugsweise höher als bei Materialen mit einer Härtestufe höher als 2, besonders vorzugsweise höher als 3 oder 4 oder 5.
Die Halte- und Positioniervorrichtung umfasst vorzugsweise eine Halteeinheit, die an einer Oberfläche befestigbar ist. Die Oberfläche kann glatt oder rau und eben oder gekrümmt sein. Vorzugsweise handelt es sich um dieselbe Oberfläche, die mittels der Halte- und Positioniervorrichtung bearbeitet werden soll.
Die erfindungsgemäße Halte- und Positioniervorrichtung umfasst weiterhin vorzugsweise eine Positioniereinheit, an die ein Werkzeug und/oder eine Maschine anbringbar ist und die ausgebildet ist, um das Werkzeug und/oder die Maschine 210 relativ zur Halteeinheit 110 variabel zu positionieren. Der Abstand zwischen einem Abschnitt der Positioniereinheit, wo das Werkzeug und/oder die Maschine anbringbar ist, und dem Abschnitt der Positioniereinheit, der mit der Halteeinheit verbunden ist, ist somit vorzugsweise einstellbar und veränderbar. Dadurch ist die Position eines angebrachten Werkzeuges und/oder einer angebrachten Maschine relativ zur Position der Halteeinheit veränderbar. Durch die mechanisch feste Verbindung der Positioniereinheit mit der Halteeinheit und dadurch, dass die Positioniereinheit so ausgebildet ist, dass ein Werkzeug oder eine Maschine daran anbringbar ist, wird ein Benutzer dieser Vorrichtung bei der Führung des Werkzeuges zur Oberflächenbearbeitung wesentlich entlastet, da die Positionier- und Haltevorrichtung das Werkzeug bzw. die Maschine zumindest überwiegend trägt. Dadurch ist eine wesentlich präzisere Oberflächenbearbeitung möglich.
Um die Halteeinheit an der Oberfläche zu befestigen, sind verschiedene Möglichkeiten denkbar. Vorzugsweise ist die Halteeinheit mit einem Befestigungsabschnitt versehen, der lösbar an der Oberfläche befestigbar ist. Vorzugsweise ist der Befestigungsabschnitt so ausgebildet, dass er zumindest teilweise einen formschlüssigen Kontakt mit der Oberfläche eingehen kann. Vorzugsweise ist der Befestigungsabschnitt so ausgebildet, dass er mittels Haften mit der Oberfläche oder der Struktur verbunden wird. Vorzugsweise wird das Haften durch Fluiddruck und/oder Unterdruck erzielt. Vorzugsweise wird dieser Unterdruck in einem Raum erzeugt, der sowohl mit der Oberfläche bzw. der Struktur als auch mit dem Befestigungsabschnitt bzw. der Halteeinheit verbunden ist. Insbesondere wird dieser Raum durch den Befestigungsabschnitt und im anhaftenden Zustand durch einen Oberflächenabschnitt umgrenzt. Der Befestigungsabschnitt umfasst vorzugsweise eine Abdeckung, die diesen Raum abdeckt. Die Abdeckung kann als Kappe oder Platte ausgebildet sein, die den Raum umschleißt und insbesondere für einen formschlüssigen Kontakt mit einer Struktur der Oberfläche ausgebildet ist, um so einen geschlossenen Raum im Falle des Anhaftens zu erzielen. Bei dem Raum kann es sich um einen Leerraum handeln oder um einen Raum, der mehrere untereinander verbundene Unterräume aufweist, die im haftenden Zustand sowohl mit der Oberfläche als auch mit dem Befestigungsabschnitt verbunden sind. Der Unterdruck kann beispielsweise durch Abpumpen erzeugt werden oder mittels eines Druckfluids, das auf Grund eines Düseneffekts einen Unterdruck erzeugt. Der Unterdruck kann auch mittels Verdrängung erzielt werden, indem Luft aus dem Raum verdrängt und die verdrängte Luft über ein Ventil nach außen abgegeben wird, das Ventil dann verschlossen wird und der verdrängte Raum wieder freigegeben wird. Eine Pumpe zur Erzeugung des Unterdrucks kann auch in die Halte- und Positioniervorrichtung integriert werden.
Um einen formschlüssigen Kontakt zwischen der Halteeinheit und der Struktur, an der sie befestigt werden soll, bzw. der Oberfläche zu erzielen, sind Ränder der Abdeckung, die den oben genannten Raum umschließen, vorzugsweise formbar ausgebildet (beispielsweise Gummiring).
Die Positioniereinheit umfasst vorzugsweise eine Einrichtung zum Einstellen des Abstands zwischen der Oberfläche und dem Anbringabschnitt der Positioniereinheit, an der das Werkzeug und/oder die Maschine angebracht wird. Diese Abstandseinstelleinrichtung kann beispielsweise wiederum mittels eines Druckfluids betrieben werden, wobei sich ein Druckzylinderdeckel beispielsweise gegen eine elastische Kraft (z.B. Federkraft) ausdehnt und dadurch den Abstand einstellt, indem beispielsweise ein mit dem verlagerten Druckzylinderdeckel verbundener Stößel verschoben wird. Ein besonderer Vorteil dieser Ausführungsform liegt darin, dass der Druckzylinder gleichzeitig elastische oder dämpfende oder Druckkraft ausübende Eigenschaften hat. Dadurch wird kompakt sowohl eine Abstandsverstelleinrichtung als auch eine Andruckeinrichtung bereitgestellt.
Als elastisches Mittel bzw. Glied kann natürlich nicht nur ein Druckluftzylinder verwendet werden, sondern können auch Federn oder Blattfedern oder verbiegbares Metall oder Metallgestänge etc. verwendet werden, die bei einer Verlagerung auf Grund einer Krafteinwirkung durch das Werkzeug bzw. die Maschine eine Gegenkraft ausüben, um so das Werkzeug bzw. die Maschine an die Oberfläche anzudrücken. Beispielsweise kann hierzu die Pqsitioniereinheit einen Arm aufweisen, an dessen Ende die Maschine bzw. das Werkzeug angebracht ist, wobei der Arm flexibel insbesondere elastisch verbiegbar ausgestaltet ist. Mittels einer Verstellmechanik (z.B. Zahnränder oder Teleskopmechanik) kann dann dieser Arm in seiner Position geändert werden, um den Abstand zur Oberfläche einzustellen. Auch auf diese Weise kann eine kombinierte Andruck- und Abstandsverstelleinrichtung realisiert werden. Selbstverständlich können natürlich auch die Abstandseinrichtung und die Andruckeinrichtung getrennt ausgebildet werden. So kann beispielsweise eine Abstandseinrichtung an dem Abschnitt der Positioniereinheit angebracht werden, der mit der Halteeinheit verbunden ist. Durch Veränderung des Abstandes zwischen der Halteeinheit und der Positioniereinheit mittels der Abstandseinrichtung wird dann auch der Abstand des Werkzeugs bzw. der Maschine zur Oberfläche eingestellt. Auch kann an diesem Ort oder irgendwo dazwischen ein elastisches Glied oder Dämpfungsglied vorgesehen werden, um eine Andruckeinrichtung zu realisieren.
Die Druckfluidzuführeinrichtung kann beispielsweise mittels Kompressoren und/oder einer Gasflasche usw. realisiert werden, um insbesondere Gas oder eine Flüssigkeit bevorzugt mit einem Druck größer als der Atmosphärendruck der erfindungsgemäßen Halte- und Positioniervorrichtung zuzuführen. Das Druckfluid dient vorzugsweise dazu, die haftende Wirkung der Halteeinheit zu erzielen, indem beispielsweise mittels eines Düseneffekts Luft aus dem von der Halteeinheit umschlossen Raum zwischen der Halteeinheit und der Oberfläche angesaugt wird, um dadurch den Unterdruck zu erzeugen.
Gleichzeitig kann das Druckfluid auch als elastisches Mittel verwendet werden, um die oben genannte Andruckeinheit zu realisieren, indem beispielsweise ein Druckzylinder verwendet wird. Gleichzeitig kann auch noch das Druckfluid verwendet werden, um die einstellbare Abstandseinrichtung zu realisieren. Durch Steuerung des Drucks wird beispielsweise die Ausdehnung des Druckzylinders gegen ein elastisches Mittel (z.B. Feder) eingestellt oder eine Mechanik zur Abstandseinstellung gesteuert.
Die vorliegende Erfindung betrifft auch eine Bearbeitungsmaschine, die die vorgenannte Halte- und Positioniervorrichtung umfasst und zusätzlich eine Maschineneinheit umfasst. Bei der Maschineneinheit kann es sich um Drucklufthammer, Handschleifmaschinen, Drehschleifmaschinen, Bohrmaschinen, Fräser, Reinigungsgeräte, insbesondere Oberflächenreinigungsgeräte (auch Fensterreinigungsgeräte, falls es sich bei der zu behandelnden Oberfläche um Fenster handelt).
Die Bearbeitungsmaschine wird im Folgenden auch Oberflächenbearbeitungsmaschine vereinfachend genannt, wobei zu vermerken ist, dass auch die Herstellung von Vertiefungen im Stoff, z.B. von Bohrlöchern mittels einer Bohrmaschine damit umfasst ist.
Der Andruck ist vorzugsweise einstellbar. Umfasst die Andruckeinrichtung ein elastisches Mittel, so kann dies beispielsweise durch Veränderung der Elastizität des elastischen Mittels bewerkstelligt werden. Die Elastizität des elastischen Mittels kann beispielsweise im Falle eines Druckluftzylinders durch Änderung des Drucks in dem Druckluftzylinder geändert werden. Alternativ kann auch der Druck dadurch erhöht werden, dass der Abstand zwischen dem Anbringabschnitt der Positioniereinheit und der Oberfläche geändert wird, so dass es zu einer verstärkten Kompression des elastischen Mittels führt, wodurch wiederum der Andruck erhöht wird.
Die Maschineneinheit dient zur Bearbeitung der Oberfläche. Die Oberflächenbearbeitung erfolgt dabei durch Bewegungen des Bearbeitungswerkzeugs relativ zur Oberfläche bzw. zu dem Stoff, um Bearbeitungsenergie darauf zu übertragen, insbesondere durch Schlagbewegungen und/oder Rotationsbewegungen (z. b. Schleif- bzw. Reibbewegungen) eines Bearbeitungswerkzeugs, das von der Maschineneinheit getätigt wird und Schlagenergie oder Reibungsenergie auf die zu bearbeitende Oberfläche bringt. Im Gegensatz zu manuell betätigten Einrichtungen, ist eine Andruckeinrichtung vorgesehen, die es erlaubt, variabel, insbesondere ohne Einsatz körperlicher Kraft, den Druck (im Folgenden "Bearbeitungsdruck" genannt) einzustellen, den das Bearbeitungswerkzeug während der Bearbeitung auf eine Oberfläche aufbringt. Um dies zu ermöglichen, ist die Andruckeinrichtung als Teil der Positioniereinheit mit der Halteeinheit verbunden, die eine ortsfeste Befestigung der Oberflächenbearbeitungsmaschine erlaubt. Die Andruckeinrichtung ist insbesondere zwischen der Halteeinheit und dem Bearbeitungswerkzeug (insbesondere der Maschineneinheit) zwischengeschaltet, wobei die Halteeinheit die Andruckeinheit abstützt, so dass diese einen Bearbeitungsdruck auf das Bearbeitungswerkzeug aufbringen kann. Die Andruckeinrichtung ist beispielsweise als ein Druckluftzylinder ausgebildet, wobei die Andruckeinrichtung den Druck auf das Bearbeitungswerkzeug mechanisch vermittelt. Da die Andruckeinrichtung vorzugsweise so mit der Halteeinheit verbunden ist, dass der Abstand zur Oberfläche fixiert oder mittels der Abstandseinrichtung fest einstellbar ist und da die Halteeinheit im befestigten Zustand ortsfest ist, kann so ein Druck in Richtung auf das Oberflächenbearbeitungswerkzeug ausgeübt werden.
Die Andruckeinrichtung kann den Druck wie erwähnt über ein Fluid, wie zum Beispiel Luft oder Gas oder eine Flüssigkeit, also hydraulisch auf das Bearbeitungswerkzeug ausüben. Auch ist eine Druckausübung über mechanische Mittel, wie zum Beispiel Federn möglich, die beispielsweise in einer viskosen Umgebung gelagert sein können. Auch eine Verstellung der Relativposition zwischen der Andruckeinrichtung und der Halteeinheit kann zur Änderung des Bearbeitungsdruckes eingesetzt werden. Die Positionsänderung umfasst vorzugsweise eine Änderung senkrecht zur Bearbeitungsoberfläche. Zu diesem Zweck, kann die Position oder eine Vielzahl von Positionen vorzugsweise mittels einer Mechanik, insbesondere einer Einrastmechanik, oder Verriegelungsmechanik stufenweise oder kontinuierlich einstellbar sein. Dies kann insbesondere mit einer elastischen Verbindung zwischen Halteeinheit und Bearbeitungswerkzeug gekoppelt werden. Durch Annähern (der elastischen Verbindung) an die zu bearbeitende Oberfläche erhöht sich auf Grund der Elastizität und der von der Oberfläche ausgeübten Gegenkraft der Bearbeitungsdruck. Der Bearbeitungsdruck kann schließlich auch zur Feineinstellung beispielsweise mittels des Piezoeffekts eingestellt werden. Die oben genannten verschiedenen Möglichkeiten der Druckausübung können miteinander kombiniert werden.
Um den Druck variabel einzustellen, können je nach Art der Druckausübung beispielsweise Ventile und Druckbegrenzer bei einer Einstellung des Bearbeitungsdrucks mittels Fluiden oder Elektromotoren insbesondere kombiniert mit elektrischen oder dampfenden Elementen bei einer Veränderung der Relativposition von Andruckeinrichtung und Halteeinheit etc. eingesetzt werden.
Um die Oberfläche gemäß einem vorgegebenen Profil zu bearbeiten, ist das Bearbeitungswerkzeug vorzugsweise in seiner Position veränderlich. Die Positionsänderung umfasst vorzugsweise eine Änderung zumindest in etwa parallel zur zu bearbeitenden Oberfläche. Dies wird vorzugsweise mittels der Positioniereinheit durchgeführt, die insbesondere mechanisch and/oder elektrisch ausgebildet ist, um die Position des Bearbeitungswerkzeugs relativ zu einem Befestigungsabschnitt der Halteeinheit zu verändern. Die Halteeinheit ist mit dem Befestigungsabschnitt mit der Oberfläche einer Struktur (beispielsweise die zu bearbeitende Oberfläche, Wand oder Fahrzeug) befestigbar. Die Positioniereinheit kann Schienen, Drehteller, Teleskopabschnitte, Scherenabschnitte, Scharniere, Zahnräder, Zahnstangen, Riemen, Bänder, Kelten usw. umfassen, um die Relativposition zwischen dem Bearbeitungswerkzeug und dem Befestigungsabschnitt zu verändern.
Der oben genannte Befestigungsabschnitt kann so ausgebildet sein, dass er passiv eine Befestigung an einer Oberfläche erlaubt. Vorzugsweise umfasst der Befestigungsabschnitt Befestigungsmittel, wie beispielsweise Gewindelöcher, Schrauben, Zwingen usw. Besonders vorzugsweise handelt es sich bei dem Befestigungsmittel um ein Ansaugbefestigungsmittel, das mittels der Ausbildung eines Unterdrucks zwischen dem Befestigungsabschnitt und der Oberfläche einer Struktur das Haften des Befestigungsabschnitts an der Oberfläche bewirkt.
Wie bereits oben erwähnt, kann die Andruckeinrichtung mittels eines Druckfluids gesteuert werden. Ebenfalls kann die Maschineneinheit mittels eines Druckfluids angetrieben werden. Vorzugsweise ist hierzu eine gemeinsame Druckfluidzuführeinheit vorgesehen, die sowohl zu der Maschineneinheit als auch zu der Andruckeinrichtung ein Druckfluid zuführt. Im Falle der Andruckeinheit dient dieses zur Einstellung des Bearbeitungsdrucks und im Falle der Maschineneinheit zum Antreiben des Bearbeitungswerkzeugs. Um den für die verschiedenen Zwecke erforderlichen und meist unterschiedlichen Druck bereitzustellen, umfasst die Druckfluidzuführeinheit vorzugsweise eine Druckeinstelleinrichtung, wie zum Beispiel ein Druckbegrenzungsventil, und/oder einen Druckfluidverteiler.
Die Halteeinheit und insbesondere der Befestigungsabschnitt bzw. die Abdeckung (Kappe oder Platte) kann auch so ausgebildet sein, dass sie im Falle einer gekrümmten Oberfläche an dieser haften kann. Dazu ist beispielsweise die Abdeckung so ausgebildet, dass sich die Ränder, die formschlüssig mit der Oberfläche in Kontakt treten, in ihrer Krümmung der Krümmung der Oberfläche folgen. Vorzugsweise ist hierzu die Form oder Krümmung der Ränder verstellbar ausgebildet. Auch kann die Positioniereinheit in diesem Fall mit gekrümmten Abschnitten (Ausleger oder Teleskoparme oder Schienen etc.) ausgebildet sein, um so ohne das Erfordernis der Abstandsverstellung die Oberfläche bearbeiten zu können.
Auch kann die Halte- und Positioniervorrichtung als wandernde Halte- und Positioniervorrichtung ausgebildet sein. Hierzu weist die Halte- und Positioniervorrichtung vorzugsweise mindestens zwei Halteeinheiten auf, die an unterschiedlichen Halteabschnitten der Positioniereinheit vorgesehen sind. Die Relativposition zwischen diesen Halteabschnitten ist vorzugsweise einstellbar. Ist nun ein Halteabschnitt mit einer Struktur bzw. Oberfläche fest verbunden und der andere gelöst, so kann die Relativposition zwischen der fest verbundenen Halteeinheit und der gelösten Halteeinheit mittels der Positioniereinheit verändert werden. Danach wird die gelöste Halteeinheit an einer anderen Stelle mit der Oberfläche fest verbunden. Dann wird die erstere Halteeinheit von der Oberfläche gelöst und in die Nähe der zweiten Halteeinheit mittels der Positioniereinheit bewegt und dann wieder mit der Oberfläche fest verbunden usw. Auf diese Art und Weise kann ein schrittweises Wandern erzielt werden. Dieses schrittweise Wandern ist vorzugsweise ebenfalls mittels Computer steuerbar und/oder fernbedienbar. Dasselbe gilt für die Positioniereinheit, auch diese ist vorzugsweise fernbedienbar und/oder mittels Computer steuerbar, um so beliebige Positionen des Werkzeugs bzw. der Maschine anfahren zu können.
Die Halte- und Positioniervorrichtung kann weiter mit Drucksensoren versehen werden, um den Andruck zu überwachen und rückzumelden. In Abhängigkeit von dem festgestellten Druck kann dann der Andruck nachgeregelt werden, um so jederzeit einen konstanten Andruck zu gewährleisten.
Handelt es sich um eine schlagende Bewegung des Werkzeugs bzw. der Maschine, die das Werkzeug treibt, so sind vorzugsweise die Auslenkung des Schlagens des Werkzeugs und/oder die Schlaggeschwindigkeit und/oder Schlagfrequenz und/oder Drehzahl und/oder sonstige Relativbewegungsparameter (relativ zum Stoff/der Oberfläche) steuerbar, insbesondere fernbedienbar und/oder durch Computer steuerbar. Vorzugsweise erfolgt die Einstellung zumindest eines dieser Parameter (insbesondere automatisch, z. B. gesteuert durch einen Computer) in Abhängigkeit von dem eingestellten und/oder gemessenen Andruck, um das optimale Ergebnis zu erzielen.
Die Erfindung betrifft weiter ein Verfahren zur Bearbeitung eines harten Stoffes, insbesondere zur Bearbeitung von Stein- und/oder Baustoffoberflächen mit der oben genannten Bearbeitungsmaschine. Dazu wird vorzugsweise die Bearbeitungsmaschine unter Zuhilfenahme der Halteeinheit an einer Struktur bzw. Oberfläche, insbesondere der zu bearbeitenden Oberfläche angebracht. Die Maschineneinheit und/oder das Werkzeug wird dann mittels der Positioniereinheit bei der zu bearbeitenden Stelle des harten Stoffes positioniert und an der Stelle dann mittels der Maschineneinheit bzw. dem Werkzeug bearbeitet. Durch Änderung der Position während des Bearbeitens der Oberfläche oder durch schrittweises Ändern der Position und sich anschließender Bearbeitung der Oberfläche wird die Oberfläche bearbeitet. Vorzugsweise wird dabei die Bewegungsfreiheit der Positioniereinheit weitgehend ausgenutzt. Will man einen anderen Teil der Oberfläche bearbeiten, der sich vorzugsweise an dem bearbeiteten Oberflächenäbschnitt anschließt, der aber nicht mehr erreicht werden kann oder den man nicht mehr erreichen will, so wird die Halteeinheit gelöst und an einer anderen Stelle platziert, die eine Bearbeitung des nächsten Oberflächenabschnittes erlaubt.
Die Erfindung betrifft auch einen bearbeiteten Stoff, der durch das oben genannte Verfahren bearbeitet wurde. Dies trifft insbesondere für Bearbeitungen zu, die eine Bewegung parallel zur Oberfläche, insbesondere eine Dreh- und/oder Schleifbewegung erfordern. Gerade bei diesen Bewegungen kann manuell kein gleichmäßiges Oberflächenprofil, insbesondere nicht mit gleichmäßiger Rauheit oder gleichmäßiger Bearbeitungstiefe und Bearbeitungsqualität und Optik erzielt werden. Dies ist nur durch die erfindungsgemäße Bearbeitungsmaschine möglich, die gemäß dem obigen Verfahren eingesetzt wurde und während der Bearbeitung insbesondere einem gleichmäßigen Ausdruck gewährleistet. Die Vertiefungen und/oder Rauheit der Oberfläche variiert insbesondere weniger als 30%, 10%, 3% oder 1%.
Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung gehen aus der folgenden detaillierten Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung hervor, die im Zusammenhang mit den Figuren erläutert wird.
Figur 1
zeigt eine Frontansicht in der Ausführungsform der erfindungsgemäßen Oberflächenbearbeitungsmaschine;
Figur 2
zeigt eine Rückansicht der Ausführungsform der Figur 1;
Figur 3a
zeigt einen linken, aktiven Teil der Ausführungsform der Figur 1 vergrößert;
Figur 3b
zeigt die Ausführungsform der Figur 3a aus der mit B bezeichneten Richtung;
Figur 4
zeigt eine Schnittansicht entlang der Linie A-A der Figur 1;
Figur 5
zeigt eine Unteransicht der Ansaugplatte.
Die in Figur 1 gezeigte Oberflächenbearbeitungsmaschine umfasst eine Halte- und Positioniereinheit 100 und eine Hammereinheit 200. Die Hammereinheit 200 ist vorzugsweise starr mit der Halte- und Positioniereinheit 100 verbunden. Es ist aber auch eine elastische Ausbildung möglich, um beispielsweise durch eine Bewegung der Verbindung senkrecht zur Oberfläche den Andruck einzustellen.
Die Halteeinheit umfasst einen Befestigungsabschnitt 110, der vorzugsweise an einer beliebigen Struktur befestigbar ist. Bei dieser Struktur handelt es sich vorzugsweise um die zu bearbeitende Oberfläche. Alternativ kann der Befestigungsabschnitt auch an einer nicht zu bearbeitenden Struktur oder Oberfläche befestigt werden, wie zum Beispiel einer Hauswand oder einem Boden, einer Decke oder auch einem Fahrzeug, insbesondere Baufahrzeug.
Der Befestigungsabschnitt kann durch (externe) Befestigungsmittel, wie zum Beispiel Schrauben, Nägel, Zwingen usw. an der Struktur befestigt werden. Bevorzugt umfasst der Befestigungsabschnitt aber bereits Befestigungsmittel. Bei der in Figur 1 gezeigten Ausführungsform ist eine Vakuumsaugvorrichtung als Befestigungsmittel vorgesehen.
Die Vakuumsaugvorrichtung besteht aus einer Ansaugplatte 112, die mit einem Dichtmittel (beispielsweise Gummiring) an der Oberflächenseite aufweist, die der Struktur zugewandt ist, an dem die Oberflächenbearbeitungsmaschine zu befestigen ist. Wird die Ansaugplatte an die Oberfläche angedruckt, so bildet sich ein Hohlraum, der von dem Dichtmittel 113, der Ansaugplatte und der Oberfläche der Struktur 300 umgeben ist bzw. gebildet wird. Wird die Ansaugplatte an die Oberfläche der Struktur 300 angedrückt und dabei das Dichtmittel 113 komprimiert, so kann die Luft aus dem genannten Raum durch ein Ventil oder eine Öffnung 114 entweichen oder alternativ über das Ventil oder die Öffnung 114 durch eine geeignete Saugeinrichtung (z. B. Düse) abgesaugt werden. Danach wird beispielsweise das Ventil geschlossen oder beispielsweise beständig Luft über eine Öffnung bzw. das Ventil abgesaugt, so dass sich eine Saughaftung der Platte an der Struktur 300 ergibt. Die Ansaugplatte 112 kann von beliebiger geometrischer Form sein. Insbesondere kann die der Struktur 300 zugewandte Oberfläche der Ansaugplatte einen zum Beispiel durch Ausfräsen der Platte konkave Oberfläche oder sonstige Vertiefung bilden. Auf diese Art und Weise ist auch eine Befestigung an nichtplanen Oberflächen der Struktur 300 möglich. Die Ansaugeinrichtung 112 ist über Verbindungsmittel 115 vorzugsweise mit einem Drehtisch 120 verbunden. Der Drehtisch 120 umfasst eine untere Drehplatte 120a und eine obere Drehplatte 120b, die gegeneinander vorzugsweise um eine Achse 122 drehbar sind. Der Drehwinkel beträgt vorzugsweise bis zu 360°. Neben einer Drehplatte können natürlich beliebig andere gestaltete Drehmittel, beispielsweise kugelförmige Drehmittel oder Schwenkmittel, wie zum Beispiel Scharniere eingesetzt werden, um eine Bewegung in einer Ebene zu ermöglichen, die vorzugsweise parallel zur Oberfläche der zu bearbeitenden Struktur ist.
Das Drehmittel ist vorzugsweise sowohl mit dem Ansaugmittel 112 als auch mit dem Lager 130 verbunden. Im gezeigten Fall ist die untere Drehplatte 120 mit dem Verbindungsmittel 115 verbunden und die obere Drehplatte 120b ist mit dem Lager 130 verbunden. Das Lager 130 lagert ein Verschiebemittel 140, beispielsweise eine Schiene. Durch Verschieben des Verschiebemittels wird der Abstand zwischen dem Befestigungsort, d.h. dem Ort des Befestigungsabschnittes 110 und der Hammereinheit 200 verändert. Auf diese Art und Weise sind zusammen mit der Dreheinheit sämtliche Freiheitsgrade zur Bewegung der Hammereinheit verfügbar, die zum Abfahren einer zu bearbeitenden Oberfläche erforderlich sind. Natürlich kann eine beliebige andere Positionsmechanik verwendet werden, die diese Freiheitsgrade gewährleistet.
Mit dem Verschiebemittel, das vorzugsweise starr ausgebildet ist, ist ein Verstellmittel 150 über Stege 151 verbunden. Das Verstellmittel 150 ist in der gezeigten Ausführungsform einfach als Handgriff ausgebildet und erlaubt die Positionierung der Hammereinheit und dadurch des oberflächebearbeitenden Hammerwerkzeugs 210 durch eine Bedienperson an einem gewünschten Ort. Außerdem wird durch das Verstellmittel 150 und die Stege 151 die Verwindungssteifigkeit erhöht.
Das Verstellmittel kann auch maschinell ausgebildet sein. Beispielsweise können Elektromotoren vorgesehen sein, die die Positioniereinheit 120, 130, 140 und 150 verlagern, um so die gewünschte Position für das Hammerwerkzeug 210 festzulegen. Beispielsweise können die Elektromotoren das Drehmittel 120 ansteuern, um es in eine gewünschte Winkelposition zu bringen, and/oder das Verschiebemittel 140, um es in eine gewünschte Verschiebeposition zu bringen. Auf diese Art und Weise kann beispielsweise computergesteuert und/oder ferngesteuert die Oberfläche mit dem Hammerwerkzeug 210 abgefahren werden, um so ein exaktes Oberflächenprofil in die zu bearbeitende Struktur 300 einzubringen. Alternativ oder zusätzlich kann auch der Bearbeitungsdruck mittel einer Steuereinrichtung, beispielsweise Computer gesteuert werden, indem beispielsweise der Druck auf den Druckzylinder mittels der Steuereinrichtung geregelt wird. Dadurch ist eine steuerbare Gestaltung des Oberflächenprofils in allen drei Dimensionen möglich.
Beispielsweise kann an der Drehplatte 120 ein Zahnkranz vorgesehen werden, der mit einem anderen Zahnkranz kämmt, der durch einen Elektromotor gedreht wird, um so die Winkelposition der Drehplatte einzustellen. Entsprechend kann das Verschiebemittel 140 (beispielsweise Schiene) mit einer Zahnstange versehen werden, die ebenfalls mit einem Zahnkranz kämmt, der über einen Elektromotor getrieben wird, um so die Verschiebeposition des Verschiebemittels 140 durch Drehen des Zahnkranzes einzustellen.
Das Verbindungsteil 180 verbindet die Hammermaschine 220 mit der Halte- und Positioniereinheit 100.
Das Verschiebemittel 140 und das Drehmittel 120 bilden zusammen eine Positioniereinheit, die bei der gezeigten Ausführungsform ein Verlagern des Hammerwerkzeugs in einer Ebene zu einem beliebigen Ort der Ebene ermöglichen. Alternativ können natürlich auch andere Mittel zur Positionseinstellung verwendet werden, wie zum Beispiel Teleskoprohre oder Scherzangen und die bereits oben erwähnten Scharniere. Die Positioniereinheit kann aber auch ein Mittel umfassen, um einen weiteren Freiheitsgrad zur Bewegung des Hammerwerkzeugs zu öffnen, nämlich senkrecht zu der bisher beschriebenen Ebene, also weg oder hin zu der zu bearbeitenden Flache. Dies kann beispielsweise durch eine Teleskopeinrichtung bewerkstelligt werden, die beispielsweise zwischen dem Drehmittel 120 und dem Lager 130 zwischengeschaltet ist. Auf diese Art und Weise lassen sich auch Oberflächen bearbeiten, die nicht plan sind, beispielsweise gekrümmte oder kugelförmige Oberflächen. Auf Grund der erfindungsgemäßen Andruckeinrichtung ist auch in diesem Fall ein konstanter Bearbeitungsdruck, falls erwünscht, gewährleistet.
Bei der in Fig. 1 und 2 gezeigten Ausführungsform dient das Ausfahren des Stabes 242 dazu, den Abstand des Werkzeugs 210 zur Oberfläche einzustellen. Die Position des Stabes 242 wird durch den Druck in dem Druckluftzylinder 240 eingestellt. Dabei wirkt auf den Stab 242 über eine Feder (elastisches Mittel) eine Rückstellkraft, die ihn in den Druckzylinder 240 hineindrückt oder der Druckzylinder wird alleine durch den Unterdruck, falls keine Feder vorhanden ist, zusammengezogen. Je größer der Druck in dem Druckzylinder 240 ist, um so weiter ist der Stab 242 ausgefahren. Durch das Druckbegrenzungsventil 234 ist somit der Abstand des Werkzeugs 240 zur Oberfläche einstellbar, da die Lage des Werkzeugs 210 direkt mit dem zu dem Werkzeug 210 weisenden Ende des Stabs 242 gekoppelt ist. Die Kopplung erfolgt über ein Verschiebeelement 221, das einstellt, wie weit das Werkzeug 210 von dem Gehäuse 220 der Hammermaschine entfernt ist. Das Gehäuse 220 der Hammermaschine ist mit dem Verbindungsteil 180 mit der Positioniereinheit 100 verbunden und stellt somit einen Anbringabschnitt dar. Mit diesem Anbringabschnitt ist auch über Gewindestangen 244 der Druckzylinder mechanisch verbunden.
Die strichpunktierte Linie stellt den Verlauf der Druckluftleitung dar. Diese läuft nicht nur zu dem Druckluftzylinder 240, sondern auch zu einem Druckluftanschluss 222 der Hammermaschine 220.
Vorzugsweise ist die Andruckeinrichtung und/oder die Abstandsverstelleinrichtung so angeordnet, wie in Fig. 1 (Frontansicht) und Fig. 2 (Rückansicht) gezeigt ist, nämlich weiter entfernt von der Oberfläche als ein Verstellmittel 140 zur Veränderung der Position parallel zur Oberfläche, das zwischen der Halteeinheit und dem Werkzeug bzw. der Maschine angeordnet ist. Auf diese Art und Weise wird die Anordnung möglichst kompakt gestaltet.
Die Räder 161 und 162 am linken und rechten Rand der gezeigten Ausführungsform dienen der leichteren Verschiebbarkeit der Oberflächenbearbeitungsmaschine. Die Räder 161 und 162 rollen vorzugsweise über die zu bearbeitende Oberfläche. Wenn das Rad 162 mit dem Verschiebemittel 150 verbunden ist, ist das Rad 161 mit der Hammermaschine 220 verbunden, genauer mit dem Gehäuse der Hammermaschine 220. Das Hammerwerkzeug 210 bewegt sich relativ zu dem Gehäuse der Hammermaschine 220 auf Grund der Kraft, die von der Hammermaschine 220 auf das Hammerwerkzeug 210 ausgebildet wird. Die Bewegungsrichtung ist dabei vorzugsweise senkrecht zur bearbeitenden Oberfläche und die Bewegungsart ist vorzugsweise schlagend. Zusätzlich kann die Bewegung beispielsweise mit einer Drehbewegung überlagernd sein. Das Hammerwerkzeug kann beispielsweise als herkömmlicher Drucklufthammer ausgebildet sein.
Die Hammermaschine kann natürlich auch elektrisch oder hydraulisch betrieben werden. in der gezeigten Ausführungsform erfolgt die Betätigung über ein Fluid, vorzugsweise Luft. Der Druckluftanschluss 170 befindet sich bei der gezeigten Ausführungsform am rechten Ende des Verschiebemittels 140. Die Fluidleitung oder Druckluftleitung wird durch das Verschiebemittel entlang der strichpunktierten Linie zu einem 2/2-Wegeventil geführt. Dieses hat zwei Anschlüsse, einen für die Druckluftzuführ und einen für die Druckluftabgabe sowie zwei Schaltstellungen. Dadurch wird das Ein- und Ausschalten ermöglicht. Die Druckluft wird nach dem 2/2-Wegeventil über einen Verteiler (nicht gezeigt) einerseits über einen Zweig zu dem Druckzylinder 240 und andererseits über einen weiteren Zweig zu dem Hammerwerkzeug 220 gerührt. In dem erstgenannten Zweig ist ein Druckbegrenzungsventil 234 und danach ein Manometer 236 in Reihe geschaltet. Das Druckbegrenzungsventil erlaubt eine variable Einstellung des Innendrucks in dem Druckzylinder 240. Durch die Einstellung des Innendrucks im Druckzylinder 240 kann über einen Druckübertrager bzw. Stab 242 der im Druckzylinder 240 aufgebaute Druck auf das Hammerwerkzeug 210 übertragen werden. Dadurch ist es möglich, den Andruck einzustellen, der von dem Hammerwerkzeug 210 auf die Oberfläche ausgeübt wird.
Der Aufbau der Hammereinheit 200 ist in Figur 3a und 3b deutlicher gezeigt. Die beiden Druckluftzweige sind mit 230a und 230b bezeichnet. Der Druckzylinder 240 ist über Gewindestangen 244 starr mit dem Gehäuse der Hammermaschine 220 verbunden.
Der zweite Druckluftzweig 230b ist bei 225 mit dem Druckanschluss 222 der Hammermaschine 220 verbunden. Der Abstand zwischen dem Gehäuse der Hammermaschine 220 und dem Vorderende des Hammerwerkzeugs 210 ist in Figur 3a mit D1 bezeichnet und in Figur 3b mit D2. Wie gezeigt, ist dieser Abstand variabel. Dasselbe trifft für den Abstand H1 und H2 zwischen den Druckzylinder und einem beweglichen Teil 221 zu.
Der Druckzylinder 240 übernimmt die Funktion des Körpers oder der Schulter des Steinmetzes, denn dieser übt vermittelt über den Druckübertrager bzw. Stab 242 einen Druck entsprechend dem Innendruck des Druckzylinders auf das bewegliche Hammerwerkzeug aus. Je stärker dieser Druck ist, desto mehr wird bei einer Schleifbewegung oder Drehbewegung von der Oberfläche abgetragen. Vorzugsweise übt die Hammermaschine sowohl eine Schlag- als auch eine Drehbewegung aus, um ein besonders schönes Oberflächenprofil zu erzeugen.
Figur 4 zeigt eine Seitenansicht entlang der Linie A-A der Figur 1 und zeigt insbesondere die Lagerung der Schiene 140 in den Lagern 130.
Figur 5 zeigt eine Unteransicht der Ansaugplatte 112 mit dem Dichtring 113 und Unterteilungen 114, die durch die Bildung von Luftkanälen den Ansaugvorgang begünstigen.

Claims (12)

  1. Halte- und Positioniervorrichtung zum Halten und Positionieren von insbesondere mindestens einem Werkzeugen und/oder mindestens einer Maschine für die Bearbeitung von Oberflächen und/oder harten Stoffen, insbesondere zur Bearbeitung von Stein- und/oder Baustoffoberflächen,
    mit einer Halteeinheit (110), die an einer Oberfläche (300) befestigbar ist;
    eine Positioniereinheit (120, 130, 140, 240, 242), die mit der Halteeinheit verbunden ist und an die das Werkzeug und/oder die Maschine anbringbar ist und die ausgebildet ist, um das Werkzeug und/oder die Maschine (210) relativ zur Halteeinheit (110) variabel zu positionieren.
  2. Halte- und Positioniervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Halteeinheit ausgebildet ist, durch Unterdruck an der Oberfläche zu haften.
  3. Halte- und Positioniervorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Halteeinheit eine luftdichte Abdeckung mit einer Luftabgabeöffnung aufweist, wobei die Abdeckung bei Anlage an die Oberfläche zwischen sich und der abgedeckten Oberfläche einen Raum einschließt, aus dem über die Luftabgabeöffnung Luft zur Erzeugung eines Unterdrucks entweichen kann.
  4. Halte- und Positioniervorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Ränder der Abdeckung, die bei Anlage der Abdeckung an die Oberfläche diese kontaktieren, verformbar ausgebildet sind.
  5. Halte- und Positioniervorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, mit einer Ansaugund/oder Absaug- und/oder Verdrängungseinheit, die Luft aus dem Raum ansaugt und/oder absaugt und/oder verdrängt.
  6. Halte- und Positioniervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Positioniereinheit zur Einstellung des Abstandes zwischen der Oberfläche und dem an der Positioniereinheit angebrachten Werkzeug und/oder der angebrachten Maschine ausgebildet ist.
  7. Halte- und Positioniervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Positioniereinheit eine Andruckeinheit zum Erzeugen eines Bearbeitungs-Andrucks umfasst, wobei vorzugsweise die Andruckeinheit ein elastisches Mittel umfasst, das so angeordnet ist, dass es gegen eine Bewegung eines angebrachten Werkzeugs und/oder einer angebrachten Maschine weg von der Oberfläche eine Kraft ausübt, wobei vorzugsweise die Kraft einstellbar ist und wobei vorzugsweise die Andruckeinheit zur Einstellung des Abstandes zwischen der Oberfläche und an der Positioniereinheit angebrachtem Werkzeug und/oder angebrachter Maschine ausgebildet ist, indem die räumliche Ausdehnung des elastischen Mittels verändert wird.
  8. Halte- und Positioniervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Druckfluidzuführeinheit (170, 232 ,234 ,236), die ein Druckfluid zu der Positioniereinheit zur Einstellung des Bearbeitungs-Andrucks und/oder Abstandes zwischen der Oberfläche und an der Positioniereinheit angebrachtem Werkzeug und/oder angebrachter Maschine und/oder zur Halteeinheit zur Erzeugung des Unterdrucks zuführt.
  9. Bearbeitungsmaschine für die Bearbeitung einer Oberfläche und/oder von harten Stoffen, insbesondere zur Bearbeitung von Stein- und/oder Baustoffoberflächen, mit der Halte- und Positioniervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, und mit einer Maschineneinheit (200) zur Bearbeitung der Oberfläche und/oder des harten Stoffes, die an der Positioniereinheit angebracht ist, wobei die Maschineneinheit ein Werkzeug (210) betätigen kann und insbesondere das Werkzeug in eine Schlag- und/oder Dreh und/oder Bohrund/oder Hin- und Herbewegung versetzen kann.
  10. Verfahren zur Bearbeitung einer Oberfläche und/oder eines harten Stoffes, insbesondere zur Bearbeitung von Stein- und/oder Baustoffoberflächen, mittels der Bearbeitungsmaschine nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch folgende Schritte:
    a) die Bearbeitungsmaschine wird mittels der Halteeinheit an einer Struktur, vorzugsweise am zu bearbeitenden Stoff und/oder der zu bearbeitenden Oberfläche insbesondere mittels Unterdruckhaftung befestigt;
    b) die Maschineneinheit wird mittels der Positioniereinheit bei der zu bearbeitenden Stelle des Stoffes und/oder der Oberfläche positioniert und der Stoff und/oder die Oberfläche wird bearbeitet;
    c) durch Veränderung der zu bearbeitenden Stelle mittels der Positioniereinheit wird ein Flächenabschnitt des Stoffes und/oder die Oberfläche bearbeitet;
    vorzugsweise werden zur Bearbeitung einer Fläche, die die Reichweite der Positioniereinheit überschreitet, noch die folgenden Schritte durchgeführt:
    d) die Bearbeitungsmaschine wird insbesondere durch Aufhebung des Unterdrucks gelöst und an einer anderen Stelle gemäß Schritt ) befestigt, um so einen noch unbearbeitete Flächenabschnitt durch Wiederholung der Schritte b) und c) zu bearbeiten.
  11. Bearbeiteter harter Stoff, insbesondere Stein- und/oder Baustoff dessen Oberfläche bearbeitet wurde, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bearbeitung des Stoffes das Verfahren nach Anspruch 10 durchgeführt wurde, wobei insbesondere die Oberfläche durch eine Dreh- und/oder Schleifbewegung, insbesondere parallel zur Oberfläche, insbesondere unter konstantem Andruck mittels der Bearbeitungsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 9 bearbeitet wurde, wobei die Oberfläche insbesondere gleichmäßige Vertiefungen und/oder eine gleichmäßige Rauheit aufweist.
  12. Verwendung einer Halte- und Positioniervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9 zum Halten und Positionieren von Maschinen und/oder Werkzeugen bei der Bearbeitung von Oberflächen und/oder harten Stoffen, insbesondere von Stein- und/oder Baustoffoberflächen.
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