Vorrichtung zur materialabhebenden Bearbeitung von Werkstücken und Anwendung dieser Vorrichtung

Abstract

 Eine Vorrichtung zur Herstellung von Rillen in der Oberfläche von Werkstücken weist einen Lagerteil (1) auf, an dem von drehbar gelagerten Kettenrädern (2′) und eine gekrümmte Führungsfläche (5) aufweisenden Gleitschuhen (2˝) bestehende Umlenkeinrichtungen für eine Rollenkette (6) angeordnet sind. Wenigstens eines der Kettenräder (2′) ist angetrieben, wodurch die Rollenkette (6) in Umlaufbewegung versetzt wird. Der Verlauf der Rollenkette (6) in ihrer Bewegungsebene wird durch die Ausbildung und Anordnung der Umlenkeinrichtungen (2′,2˝) bestimmt.
Von der Rollenkette (6) stehen senkrecht zur Bewegungsebene desselben materialabhebende Werkzeuge (7) ab, mittels welchen in die Oberfläche eines Werkstückes Rillen mit einem gekrümmten Verlauf einge­arbeitet werden. Die Konfiguration dieser Rillen kann durch Ausbildung und Anordnung der Umlenkeinrichtungen (2′,2˝) beliebig verändert werden.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur materialabheben­den Bearbeitung von auf einer Abstützung angeordneten Werkstücken, ins­besondere aus Stein, mit einem endlosen, über eine Antriebseinrichtung antreibbaren, umlaufenden Trägerkörper, der über an einem Lagerteil an­geordnete Umlenkeinrichtungen geführt ist und von dem materialabhebende Werkzeuge senkrecht zur Bewegungsebene des Trägerkörpers abstehen, wobei die zu bearbeitende Fläche des auf der Abstützung angeordneten Werkstückes und der Lagerteil relativ zueinander während des Bearbei­tungsvorganges in Richtung der abstehenden Werkzeuge verschiebbar ange­ordnet sind. Ferner betrifft die Erfindung die Anwendung einer solchen Vorrichtung.

[0002] Für die Herstellung eines Flächenheizelementes ist es bereits bekannt, in eine Platte, insbesondere eine Steinplatte, mäander­förmige Rillen einzuarbeiten, in die ein Heizelement eingelegt wird, wobei nach dem Einlegen des Heizelementes die eingearbeiteten Rillen, beispielsweise durch ein Kunstharzmaterial oder auch durch eine über die Rillen gelegte weitere Platte, verschlossen werden. Als Heizelement wird hiebei ein elektrischer Heizleiter oder ein von einem Wärmeträgermedium durchströmtes Rohr verwendet.

[0003] Bei einem aus der EP-B-25 959 bekanntgewordenen Verfahren werden mittels eines kreisringförmigen Schneidkopfes mehrere nebenein­ander angeordnete, sich überschneidende kreisringförmige Rillen in die Oberfläche der Platte eingeschnitten, die jedoch nur teilweise zum Ein­legen des Heizelementes benötigt werden. Dies bewirkt eine Steigerung der Produktionskosten, eine zusätzliche Abnützung des Schneidkopfes und eine unnötige Schwächung der Platte.

[0004] Aus der DE-A-36 25 292 ist ein Verfahren bekannt geworden, bei welchem in diese Platte mittels eines Werkzeuges einander kreuzende gerade verlaufende Rillen eingearbeitet werden, wobei die sich kreuzen­den Eckbereiche der Rillen mittels eines Fräswerkzeuges abgerundet wer­den. Diese Vorgangsweise ist arbeitsaufwendig, benötigt den Einsatz ver­schiedener Werkzeuge für die Herstellung der gerade verlaufenden Rillen einerseits und für die Herstellung der Abrundungen andererseits und er­möglicht zwischen den Umlenkstellen für das Heizelement lediglich eine geradlinige Anordnung desselben. Für eine größere Wärmeübertragungs­ fläche ist es jedoch vorteilhaft, den gesamten Verlauf der Rillen mäan­derförmig auszubilden.

[0005] Es sind weiters Steinsägen bekannt, mittels welchen im Ge­steinsmaterial gerade Schnitte hergestellt werden können. Diese Stein­sägen bestehen aus einem flexiblen Trägerband, an dessen Schmalseite in gegenseitigem Abstand hintereinander angeordnete Diamantsegmente befestigt sind, die eine untere, im wesentlichen parallel zur Oberfläche des zu sägenden Gesteinsblocks liegende Schnittfläche aufweisen (DE-A-­30 26 980). Mit derartigen Steinsägen läßt sich kein gekrümmter Schnitt herstellen, da im Bereich der Umlenkstellen das Trägerband beim Bear­beitungsvorgang instabil wird und seitliche auszuknicken versucht.

[0006] Die US-A-1 695 364 offenbart eine Steinsäge, mittels welcher gekrümmte Schnitte hergestellt werden können. Hiebei wird einem Säge­blatt durch eng nebeneinander angeordnete Führungsrollen die gewünschte, dem herzustellenden Schnitt entsprechende Krümmung erteilt und mittels eines Riemens zu hin- und hergehender Bewegung angetrieben. Nachteilig ist bei dieser Ausführungsform, daß eine großflächige Bearbeitung von Gesteinsmaterial, beispielsweise die Herstellung in sich geschlossener Nuten in der Gesteinsoberfläche, wie sie bei Flächenheizelementen erfor­derlich sind, nicht möglich ist, die Länge des herzustellenden Schnittes ist vielmehr auf die Länge des Sägeblattes beschränkt. Außerdem besteht auch bei dieser bekannten Anordnung die Gefahr, daß das Sägeblatt beim Schneidvorgang seitlich ausknickt, sodaß, wie bereits erwähnt, eine große Anzahl eng nebeneinander angeordneter Führungsrollen für das Säge­blatt vorgesehen werden muß, um ein solches seitliches Ausknicken zu vermeiden. Diese große Anzahl von Führungsrollen verteuert die Vorrichtung, erschwert den Einstellvorgang und erhöht vor allem die auf das Sägeblatt wirkenden Reibungskräfte, wodurch der Antrieb desselben erschwert und der Verschleiß vergrößert wird.

[0007] Die vorliegende Erfindung hat sich zur Aufgabe gestellt, eine Vorrichtung zur materialabhebenden Bearbeitung von Werkstücken, insbesondere aus Stein, zu schaffen, mittels welcher diese Werkstücke in beliebiger gekrümmter Formgebung auf einfache und sichere Weise bear­beitet werden können, wobei insbesondere auch in sich geschlossene For­men hergestellt werden können. Die Bearbeitung kann hierbei dadurch er­folgen, daß in eine Fläche des Werkstückes Rillen, Nuten od.dgl. einge­fräst werden, aber auch dadurch, daß dem betreffenden Werkstück durch die Bearbeitung eine bestimmte Formgebung, insbesondere eine bestimmte Umrandung, erteilt wird. Im ersten Fall dringen die materialabhebenden Werkzeuge nur über einen Teil der Dicke des Werkstückes in dieses ein, im zweiten Fall durchtrennen die materialabhebenden Werkzeuge das Werk­stück zumindest teilweise.

[0008] Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung vor, daß der Trägerkörper aus einer Rollenkette besteht, die über ihre ganze Länge mit den Werkzeugen bestückt ist, daß die Umlenkeinrichtungen von Ketten­rädern und/oder Gleitschuhen gebildet sind, auf welchen die Rollen der Rollenkette abrollen, und welche zumindest teilweise auf dem Lagerteil verstellbar und fixierbar angeordnet sind. Als materialabhebende Werkzeuge können Schneid-, Fräs- und Schleifwerkzeuge bekannter Art, insbesondere diamantbesetzte Werkzeuge, Verwendung finden.

[0009] Die Ausbildung des Trägerkörpers aus einer Rollenkette, deren Rollen an Kettenrädern und/oder Gleitschuhen abrollen, gewähr­leistet eine hinreichende Stabilität des Trägerkörpers beim Bearbei­tungsvorgang auch bei Herstellung komplizierter Formen, welche ein oft­maliges Umlenken des Trägerkörpers bedingen. Die Kettenräder und/oder Gleitschuhe müssen daher nur an jenen Stellen angeordnet werden, wo die Rollenkette umgelenkt wird, also ihre Richtung ändert, und auch dort lediglich an einer Seite der Rollenkette, diese muß somit auch an den Umlenkstellen nicht beidseitig abgestützt werden, um die Stabilität beim Bearbeitungsvorgang zu gewährleisten. Dadurch, daß die Kettenräder und/oder Gleitschuhe zumindest teilweise auf dem Lagerteil verstellbar und fixierbar angeordnet sind, lassen sich mit derselben Vorrichtung verschiedene Formgebungen im zu bearbeitenden Werkstück ohne Schwierig­keiten herstellen, wobei dadurch, daß diese Kettenräder bzw. Gleitschuhe lediglich an den Umlenkstellen an einer Seite der Rollenkette angeordnet sind, also in verhältnismäßig geringer Anzahl vorgesehen sind, die Ver­stellung rasch durchgeführt werden kann.

[0010] Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist somit einfach in ihrem Aufbau, betriebssicher und ermöglicht die Herstellung verschiedenster Krümmungen in einem einzigen Arbeitsvorgang.

[0011] Zweckmäßig ist zumindest eines der Kettenräder von der An­triebseinrichtung antreibbar, sodaß der Antrieb auf einfache Weise er­folgen kann.

[0012] Weiters ist es vorteilhaft, wenn der Lagerteil aus einer parallel zur bearbeitenden Fläche des auf der Abstützung angeordneten Werkstückes angeordneten Platte besteht, auf der die Kettenräder bzw. Gleitschuhe auf einfache Weise gelagert werden können.

[0013] Reicht die Verstellmöglichkeit der auf einer solchen Platte gelagerten Kettenräder bzw. Gleitschuhe nicht aus, um eine bestimmte Be­arbeitung des Werkstückes zu ermöglichen, so kann der Lagerteil mit den Umlenkeinrichtungen ausgewechselt werden, es können somit entsprechend der jeweils gewünschten Formgebung des Bearbeitungsvorganges verschie­dene Lagerteile mit verschiedenen Umlenkeinrichtungen verwendet werden.

[0014] Die erfindungsgemäße Vorrichtung wird vorzugsweise zur Her­stellung eines Flächenheizelementes, bei dem in einer vorzugsweise aus Stein bestehenden Trägerplatte zumindest teilweise eine Krümmung aufwei­sende Rillen eingearbeitet werden, in die ein Heizelement eingelegt wird, angewendet.

[0015] In der Zeichnung ist die Erfindung anhand von Ausführungs­beispielen schematisch veranschaulicht. Fig.1 zeigt einen Schnitt durch die erfindungsgemäße Vorrichtung nach der Linie I - I in Fig.2 und Fig .2 stellt eine Unteransicht nach der Linie II - II in Fig.1 dar. Fig.3 zeigt einen Schnitt durch eine zweite Ausführungsform der erfindungsge­mäßen Vorrichtung nach der Linie III - III in Fig.1 und Fig.4 stellt eine Unteransicht der Vorrichtung nach der Linie IV - IV in Fig.3 dar. Fig.5 zeigt eine Draufsicht auf ein mit der erfindungsgemäßen Vorrich­tung bearbeitetes Werkstück und Fig.6 einen Schnitt nach der Linie VI - VI in Fig.5. Die Fig.7 - 12 stellen verschiedene Formen von Rillen dar, die mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung hergestellt werden können.

[0016] Im folgenden wird die erfindungsgemäße Vorrichtung im Zu­sammenhang mit der Herstellung eines Flächenheizelementes beschrieben, wobei in eine Platte, vorzugsweise aus Stein, zumindest teilweise eine Krümmung aufweisende Rillen eingearbeitet werden, in die ein Heizelement, beispielsweise ein mit elektrischer Energie gespeister Heizdraht, oder ein von einem Wärmeträgermedium durchflossener Schlauch, eingelegt wird. Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann aber auch zur Her­stellung einer gekrümmten Umfangsfläche eines vorzugsweise plattenförmigen Werkstückes verwendet werden.

[0017] Die in den Fig.1 bis 4 dargestellte Vorrichtung weist einen aus einer Platte bestehenden Lagerteil 1 auf, an dem Umlenkeinrichtungen 2′,2˝ verstellbar angeordnet sind. Die Umlenkeinrichtungen 2′ sind von Kettenrädern gebildet, die mit Wellen 3 drehfest verbunden sind, welche im Lagerteil über schematisch angedeutete Lager 4 gelagert sind. Wenig­stens eine der Wellen 3 ist mit einer nicht dargestellten Antriebsein­ richtung, beispielsweise mit einem elektrischen oder pneumatischen Ge­triebemotor verbunden, sodaß das auf dieser Welle 3 sitzende Kettenrad 2′ angetrieben ist.

[0018] Die Umlenkeinrichtung 2˝ besteht aus einem am Lagerteil 1 befestigten Gleitschuh, der mit einer gekrümmten Führungsfläche 5 ver­sehen ist.

[0019] An den Kettenrädern 2′ sowie an der gekrümmten Führungsflä­che 5 des Gleitschuhes 2˝ rollen die Rollen einer endlosen, in der Zeichnung lediglich schematisch dargestellten Rollenkette 6 ab, die durch die nicht dargestellte Antriebseinrichtung zu einer Umlaufbewegung angetrieben wird.

[0020] Der Verlauf der Rollenkette 6 in der Bewegungebene und somit in der Ebene des plattenförmigen Lagerteiles 1 wird, wie aus den Fig.2 und 4 ersichtlich ist, durch die Ausbildung und Anordnung der Umlenk­einrichtungen 2′,2˝ bestimmt.

[0021] Senkrecht zur Bewegungsebene der Rollenkette 6 stehen von dieser an der dem Lagerteil 1 entgegengesetzten Seite materialabhebende Werkzeuge 7 ab. Diese Werkzeuge können an sich bekannte, für eine Bear­beitung des entsprechenden Werkstückes geeignete Schneid-, Fräs- oder Schleifwerkzeuge, bei der Bearbeitung von Stein beispielsweise diamantbesetzte Werkzeuge sein.

[0022] Vorzugsweise sind diese Werkzeuge 7 an den Gelenkbolzen der Rollenkette befestigt, es können aber auch die Rollen mit Befestigungseinrichtungen für diese Werkzeuge 7 versehen sein.

[0023] Das beim beschriebenen Ausführungsbeispiel vorzugsweise aus Stein bestehende plattenförmige Werkstück 8, auf dessen Oberfläche 9 mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung Rillen eingearbeitet werden sollen, ist auf einer Abstützung 10 angeordnet, die den senkrecht zur Bewegungsebene der Rollenkette 6 abstehenden Werkzeugen 7 gegenüberliegend vorgesehen ist.

[0024] Zur Herstellung der Rillen in der Oberfläche 9 des Werkstückes 8 wird zunächszt die Rollenkette 6 mittels der nicht dargestellten Antriebseinrichtung in Umlaufbewegung versetzt, sodaß auch die Werkzeuge 7 umlaufen, und zwar entlang einer Umlaufbahn, die durch die Umlenkeinrichtungen 2′, 2˝ bestimmt ist. Anschließend wird die Abstützung 10 zusammen mit dem darauf befindlichen plattenförmigen Werkstück 8 in Richtung zu den umlaufenden Werkzeugen 7 verschoben, bis die Schneiden der Werkzeuge 7 die Oberfläche 9 des Werkstückes berühren. Bei einer weiteren Verschiebung werden in diese Oberfläche 9 Rillen eingearbeitet, deren Konfiguration der Umlaufbahn der Rollenkette 6 entspricht. Die Tiefe der Rillen wird durch die Größe der Verschiebung der Abstützung 10 bestimmt und kann somit beliebig variiert werden. Er­folgt eine so große Verschiebung der Abstützung 10, daß sich die einge­arbeiteten Rillen über die ganze Dicke des Werkstückes 8 erstrecken, also dieses durchtrennen, so werden mittels der erfindungsgemäßen Vor­richtung aus dem Werkstück Teile herausgeschnitten, deren Umriß der Um­laufbahn der Rollenkette 6 entspricht.

[0025] Selbstverständlich ist es möglich, zur Herstellung der Rillen nicht die Abstützung 10 zusammen mit dem Werkstück 8 in Richtung zu den Werkzeugen 7 zu verschieben, sondern die Abstützung 10 fest­stehend auszubilden und den Lagerteil 1 mit der darauf gelagerten Rollenkette 6 und den mit dieser Rollenkette verbundenen Werkzeugen 7 in Richtung zum auf der Abstützung 10 befindlichen Werkstück 8 zu verschie­ben.

[0026] Um die Umlaufbahn der Rollenkette 6 und damit die Konfigura­tion der hergestellten Rillen innerhalb bestimmter Grenzen zu verändern, sind die Umlenkeinrichtungen 2′,2˝ auf dem Lagerteil 1 verstellbar an­geordnet. Zu diesem Zweck kann beispielsweise die Anordnung der Lager 4 im Bereich von im Lagerteil 1 angeordneten Schlitzen verändert werden. Zweckmäßig ist es jedoch, in diesem Fall den Lagerteil 1 mit den Umlenk­einrichtungen 2′,2˝ auswechselbar anzuordnen, also mehrere Lagerteile 1 mit den darauf befindlichen Einrichtungen für die verschiedenen herzu­stellenden Konfigurationen der Rillen vorrätig zu halten und jeweils den betreffenden Lagerteil 1 zu verwenden.

[0027] Die Fig.5 und 6 zeigen in Draufsicht und im Schnitt eine Platte eines Flächenheizelementes, in deren Oberfläche mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung mäanderformig verlaufende Rillen 11 ein­gearbeitet sind, in die ein Heizelement 12 eingelegt ist. Nach dem Ein­legen des Heizelementes 12 werden die Rillen 11 vorzugsweise verschlossen.

[0028] Die Fig. 7 bis 12 zeigen eine Auswahl von Konfigurationen von Rillen, die mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung hergestellt werden können. Selbstverständlich sind hier noch weitere Abänderungen möglich. Durch Anordnung mehrerer, einander teilweise überlappender Ril­len gleicher oder verschiedener Konfigurationen können die verschieden­artigsten Muster hergestellt werden.

Ansprüche

1. Vorrichtung zur materialabhebenden Bearbeitung von auf einer Abstützung (10) angeordneten Werkstücken (8), insbesondere aus Stein, mit einem endlosen, über eine Antriebseinrichtung antreibbaren, umlaufenden Trägerkörper (6), der über an einem Lagerteil (1) angeord­nete Umlenkeinrichtungen (2′,2˝) geführt ist, und von dem materialab­hebende Werkzeuge (7) senkrecht zur Bewegungsebene des Trägerkörpers (6) abstehen, wobei die zu bearbeitende Fläche (9) des auf der Abstützung (10) angeordneten Werkstückes (8) und der Lagerteil (1) relativ zuein­ander während des Bearbeitungsvorganges in Richtung der abstehenden Werkzeuge (7) verschiebbar angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Trägerkörper (6) aus einer Rollenkette besteht, die über ihre ganze Länge mit den Werkzeugen (7) bestückt ist, daß die Umlenkeinrichtungen von Kettenrädern (2′) und/oder Gleitschuhen (2˝) gebildet sind, auf welchen die Rollen der Rollenkette (6) abrollen, und welche zumindest teilweise auf dem Lagerteil (1) verstellbar und fixierbar angeordnet sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eines der Kettenräder (2′) von der Antriebseinrichtung antreibbar ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens einer der Gleitschuhe (2˝) mit einer gekrümmten Führungsfläche (5) versehen ist, auf der die Rollen der Rollenkette (6) abrollen.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Lagerteil (1) aus einer parallel zur bearbeiten­den Fläche des auf der Abstützung angeordneten Werkstückes (8) angeord­neten Platte besteht.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge­kennzeichnet, daß der Lagerteil (1) mit den Umlenkeinrichtungen (2′ ,2˝) auswechselbar angeordnet ist.

6. Anwendung der Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis zur Herstellung eines Flächenheizelementes, bei dem in einer vorzugs­weise aus Stein bestehenden Platte zumindest teilweise eine Krümmung aufweisende Rillen (11) eingearbeitet wurden, in die ein Heizelement (12) eingelegt wird.

Zeichnung