Fertigungsanlage für zweischalige Mauersteine

Abstract

 Eine Fertigungsanlage für zweischalige Mauersteine (42) bestehend aus einer Wärmedämmlage (1) und einer für die statische Festigkeit des Mauersteins (42) sorgenden Traglage (41), weist folgende, über eine Fördereinrichtung (2.1 bis 2.4) verbundene Stationen auf:
- eine Aufgabestation (6), in der die Wärmedämmlage bildende poröse Dämmkörper (1) auf die Fördereinrichtung (2.1) aufgelegt werden,
- eine erste Befräsungsstation (8), in der die einander abgewandten Längs- oder Querseiten (7, 21) des Dämmkörpers (1) mit einer Nut (22) und Feder (23) versehen werden,
- eine zweite Befräsungsstation (19), in der die einander abgewandten Quer- oder Längsseiten (21, 7) des Dämmkörpers (1) ebenfalls mit einer Nut (22) und Feder (23) versehen werden,
- eine Bemörtelungsstation (35) zum Aufbringen einer Klebermörtelschicht (36) auf die Oberseite (34) des Dämmkörpers (1), und
- eine Montagestation (39), in der mittels eines Handhabungsautomaten (40) ein die Traglage bildender Tragkörper (41) auf den mit einer Klebemörtelschicht (36) belegten Dämmkörper (1) unter seitlichem Angreifen von Ausrichteinheiten (43, 44, 45, 50) an den Dämm- (1) und Tragkörper (41) lagegenau aufgesetzt wird.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Fertigungsanlage für zweischalige Mauersteine, die aus einer Wärmedämmlage und einer für die statische Festigkeit des Mauersteins sorgenden Traglage bestehen.

[0002] Im Zuge immer höherer Anforderungen an den Wärmeschutz bei Gebäuden genügen herkömmliche Mauersteine, wie Lochziegel oder Porenbetonsteine, in der Regel nicht mehr, um die geforderten Wärmedämmwerte zu erreichen. Lösungsansätze für diese Problematik bestehen darin, Mauersteine mehrschalig auszubilden, wobei hochwärmedämmende Lagen, die aufgrund ihrer hohen Porosität in aller Regel keine ausreichende statische Festigkeit aufweisen, mit entsprechenden Traglagen aus einem ausreichend stabilen Material kombiniert werden. Insoweit erfordern derartige Mauersteine einen erhöhten Fertigungsaufwand, den es gilt, bei einem an sich niederpreisigen Massenprodukt, wie es ein Baustein dem Grunde nach darstellt, durch automatisierte Herstellung in möglichst engen Grenzen zu halten.

[0003] Darüber hinaus werden im Hinblick auf die Verbesserung des Wärmedämmwertes eines solchen Mauersteines oft konstruktive Details integriert, die für weitere, wenn auch geringfügige Verbesserungen des Wärmedämmverhaltens sorgen. Als Beispiel sind über Boden-, Seiten- und Deckflächen umlaufende Nut- und Feder-Systeme zu nennen, die für eine Verzahnung der einzelnen Mauersteine mit den benachbarten Steinen und somit für eine Erschwerung des Wärmeflusses in Dickenrichtung des Mauerwerkes sorgen.

[0004] Vor diesem geschilderten Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Fertigungsanlage für derartige zweischalige Mauersteine anzugeben, mit deren Hilfe eine besonders rationelle Steinfertigung ermöglicht wird.

[0005] Diese Aufgabe wird durch im Kennzeichnungsteil des Anspruches 1 angegebene Konzeption der Fertigungsanlage mit mehreren, über eine Fördereinrichtung verbundenen Stationen wie folgt gelöst:

• eine Aufgabestation, in der die Wärmedämmlage bildende poröse Dämmkörper auf die Fördereinrichtung aufgelegt werden,
• eine erste Befräsungsstation, in der die einander abgewandten Längs- oder Querseiten des Dämmkörpers mit einer Nut und Feder versehen werden,
• eine zweite Befräsungsstation, in der die einander abgewandten Quer- oder Längsseiten des Dämmkörpers ebenfalls mit einer Nut und Feder versehen werden,
• eine Bemörtelungsstation zum Aufbringen einer Klebermörtelschicht auf die Oberseite des Dämmkörpers, und
• eine Montagestation, in der mittels eines Handhabungsautomaten ein die Traglage bildender Tragkörper auf den mit einer Klebemörtelschicht belegten Dämmkörper unter seitlichem Angreifen von Ausrichteinheiten an den Dämm- und Tragkörper lagegenau aufgesetzt wird.

[0006] Die derart ausgestaltete Fertigungsanlage hat erkennbar den Vorteil, dass ein zweischaliger Mauerstein einschließlich Detaillösungen, nämlich das umlaufende Nut- und Feder-System, komplett vollautomatisch gefertigt werden kann. Manuelle Eingriffe sind allenfalls bei der Beschickung der Fertigungsanlage mit den Dämmkörpern am Beginn des Fertigugsprozesses nötig. Der am Ende der Fertigungsanlage verfügbare komplette Mauerstein kann bevorzugtermaßen durch den in der Montagestation vorgesehenen Handhabungsautomaten weggehoben und beispielsweise auf Paletten abgestapelt werden. Der gleiche Handhabungsautomat kann auch dafür sorgen, dass durch entsprechende Beaufschlagung des Tragkörpers der für die Erzielung einer gewissen Haftfestigkeit zwischen dem Dämmkörper und dem darauf aufgesetzten Tragkörper notwendige Druck aufgebracht wird. Der Handhabungsautomat erfüllt also eine vorteilhafte Mehrfachfunktion.

[0007] Als weiterer Vorzug der erfindungsgemäßen Fertigungsanlage sind die in die Montagestation integrierten Ausrichteinheiten für Dämm- und Tragkörper zu nennen. Diese sorgen dafür, dass diese beiden Komponenten in der Montagestation lagegenau aufeinander gesetzt werden, so dass eine Nachbearbeitung des Mauersteins, beispielsweise durch Planfräsen der aus seitlichen Flächen der beiden Körper zusammengesetzten Seiten des Mauersteins entfallen kann.

[0008] In den abhängigen Ansprüchen sind vorteilhafte Weiterbildungen der Fertigungsanlage angegeben, deren Merkmale, Einzelheiten und Vorteile sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der beigefügten Zeichnungen ergeben. Es zeigen:

Fig. 1

eine Gesamtansicht einer Fertigungsanlage für zweischalige Mauersteine von oben,

Fig. 2

eine Seitenansicht der ersten Befräsungsstation der Fertigungsanlage gemäß Pfeilrichtung II nach Fig. 1,

Fig. 3

eine Seitenansicht der zweiten Befräsungsstation der Fertigungsanlage gemäß Pfeilrichtung III nach Fig. 1,

Fig. 4

eine teilweise Seitenansicht der Fertigungsanlage gemäß Pfeilrichtung IV nach Fig. 1,

Fig. 5

eine Draufsicht dieses Teils der Fertigungsanlage gemäß Pfeilrichtung V nach Fig. 4, und

Fig. 6

eine Ansicht der Montagestation der Fertigungsanlage gemäß Pfeilrichtung VI nach Fig. 5.

[0009] Anhand von Fig. 1 soll ein Überblick über die einzelnen Stationen der Fördereinrichtung gegeben werden. Grundsätzlich erfolgt dabei der Transport der im Wesentlichen flach-quaderförmigen Dämmkörper 1 des herzustellenden Mauersteins durch vier Förderbänden 2.1, 2.2, 2.3 und 2.4, von denen die Förderbänder 2.1, 2.2 und 2.3 aufeinanderfolgend jeweils in einem rechten Winkel zueinander stehen und somit eine U-Konfiguration bilden. Das letzte Förderband 2.4 schließt sich an das Band 2.3 linear an. Die Förderbänder 2.1 bis 2.4 sind jeweils in üblicher Weise über Umlenkrollen 3 und Stützrollen 4 geführt, die an einem Maschinengestell 5 gelagert und in geeigneter Weise angetrieben sind.

[0010] In der Aufgabestation 6 am Beginn des ersten Förderbandes 2.1 werden entweder manuell oder mit einer nicht gezeigten Beschickungseinrichtung die Dämmkörper 1 mit ihrer Flachseite nach unten und mit einer Ausrichtung der schmalen Längsseiten 7 in vertikaler Richtung und parallel zur Förderrichtung F 1 des Förderbandes 2.1 aufgelegt.

[0011] Entlang dieses Förderbandes 2.1 folgt dann die erste Befräsungsstation 8, die an einem Stationsgestell 9 mit Rahmen 10 zum Einen beiderseits des Förderbandes 2.1 in einer definierten Höhe angeordnete Fräswerkzeuge 11 aufweist. Diese sind an schwenkbaren Armen 12 gehalten, die in einem definierten Winkel zur Förderrichtung F 1 positionierbar sind. Damit erfolgt die Einstellung der Fräswerkzeuge 11 auf die Querdimension des Dämmkörpers 1 und die entsprechende Tiefe der Nut 13 bzw. Feder 14 an den Längsseiten 7 der Dämmkörper 1.

[0012] Jeder Dämmkörper 1 wird durch diese Befräsungsstation 8 mithilfe des Förderbandes 2.1 entlang der Fräswerkzeuge 11 transportiert, wobei zur Führung seitlich und oberhalb des Förderweges der Dämmkörper 11 angeordnete endlose Führungsbänder 15 vorgesehen sind. Aufgrund der dortigen Förderrichtung F 1 parallel zur Längserstreckung der Dämmkörper 1 reichen diese Maßnahmen für einen sauberen Transport des Dämmkörpers 1 durch die Befräsungsstation 8 aus.

[0013] Am Ende des Förderbandes 2.1 wird mithilfe einer Schubeinrichtung 17, die durch einen Kolben-Zylinder-Antrieb 18 betätigt wird, der Dämmkörper 1 auf das nachfolgende Förderband 2.2 geschoben. Hierbei liegt die Förderrichtung F2 nun parallel zur Querrichtung des Dämmkörpers 1.

[0014] Das Förderband 2.2 befördert den Dämmkörper 1 dann in die zweite Befräsungsstation 19, in der mithilfe seitlicher Fräswerkzeuge 20 die einander abgewandten schmalen Querseiten 21 der Dämmkörper 1 mit einer Nut 22 bzw. Feder 23 versehen werden. Da in dieser Frässtellung die Dämmkörper 1 empfindlicher gegen ein Verdrehen um ihre vertikale Achse sind, wird der Durchlauf der Dämmkörper 1 durch die Befräsungsstation 19 durch zusätzliche, endlos umlaufene Antriebsbänder 24, 25 unterstützt. Die seitlichen Antriebsbänder 24 greifen dabei an der Stirnfläche der Feder bzw. der der Nut benachbarten Seitenwangen an.

[0015] In Fig. 2 und 3 sind im Übrigen deutlich die Fräswerkzeuge 11 zu erkennen, wie sie bei den Befräsungsstationen 8, 19 zum Einsatz kommen. Zur Herstellung der Nut 13, 22 wird ein einteiliger Fräskopf 26 verwendet. Die Ausführung der Feder 14, 23 an der gegenüberliegenden Seite des Dämmkörpers 1 übernehmen zwei übereinander angeordnete Fräsköpfe 27, 28, die zwischen sich die Feder 14, 23 stehen lassen.

[0016] Alle Komponenten der zweiten Befräsungsstation 19 sind wiederum an einem Stationsgestell 29 mit entsprechendem Rahmen 30 angeordnet. Alle Lager- und Antriebseinheiten, wie Motoren usw. sind in der Zeichnung lediglich angedeutet und bedürfen keiner detaillierten Erläuterung.

[0017] Wie aus Fig. 1 und 4 deutlich wird, schließt sich dem Förderband 2.2 wiederum in einem rechten Winkel das Förderband 2.3 an, wobei die Übergabe der Dämmkörper 1 wiederum durch eine Schubeinrichtung 31 mit Kolben-Zylinder-Antrieb 32 erfolgt. Die Dämmkörper 1 werden damit auf das Förderband 2.3 in einer Ausrichtung geschoben, bei der die Längsrichtung wieder parallel zur Förderrichtung F3 des Förderbandes 2.3 liegt.

[0018] Als erste Station am Förderband 2.3 ist eine Absaugstation 33 vorgesehen, die die Dämmkörper 1 insbesondere auf ihrer Oberseite 34 vom Frässtaub aus den Befräsungsstationen 8, 19 und von weiteren, gegebenenfalls vorhandenen Fremdkörpern befreit.

[0019] Es schließt sich eine Bemörtelungsstation 35 an, mit deren Hilfe eine dünne Klebemörtelschicht 36 auf die Oberseite 34 der Dämmkörper 1 aufgebracht wird. Dazu wird in einem Art Vorratstrichter 37 ein Zementmörtel bereit gehalten, der über einen schmalen, in Querrichtung des Dämmkörpers 1 über die Oberseite 34 verlaufenden Austragsschlitz 38 ausgebracht wird.

[0020] Schließlich folgt dem Förderband 2.3 nach der Bemörtelungsstation 35 das Förderband 2.4 mit gleich bleibender Förderrichtung F4, an dem die den Abschluss der Fertigungsanlage bildende Montagestation 39 ausgebildet ist. In dieser Montagestation 39 wird mit Hilfe eines Mehrachsen-Roboters 40 der ebenfalls flach-quaderförmige Tragkörper 41 des zweischaligen Mauersteins 42 (siehe Fig. 4 und 6) aufgesetzt. Bei dem Tragkörper 41 handelt es sich beispielsweise um einen üblichen Kalksandstein.

[0021] In der Montagestation 39 sind am Ende des Förderbandes 2.4 und seitlich davon jeweils Ausrichteinheiten 43 bis 45 vorgesehen, die - wie aus einer Zusammenschau der Fig. 5 und 6 deutlich wird - jeweils von zwei horizontalen, paarweise übereinander angeordneten Ausrichtbalken 46 gebildet werden, wobei der untere Balken jeweils knapp unterhalb der Oberseite 34 des Dämmkörpers 1, der obere Ausrichtbalken 47 in vertikaler Richtung fluchtend darüber oberhalb der Unterseite 48 des Tragkörpers 41 angeordnet sind. Die Ausrichteinheit 43 auf der einen Seite kann dabei, wie aus Fig. 6 deutlich wird, horizontal nach innen gegen Dämm- und Tragkörper 1, 41 gefahren werden. Die gegenüberliegende Ausrichteinheit 44 ist schwenkbar gelagert, um so schnell zwischen der durchgezogen gezeichneten zurückgezogenen Stellung und der gestrichelt gezeichneten Anschlagstellung mithilfe des Kolben-Zylinder-Antriebs 49 verschoben werden zu können.

[0022] Die allseitige Ausrichtung von Tragkörper 41 zu Dämmkörper 1 wird durch die vierte Ausrichteinheit 50 komplettiert, die dem in die Montagestation 39 eingeschobenen Dämmkörper 1 nachgeordnet und von hinten an diesen anschwenkbar ist. Dazu sind die entsprechenden Ausrichtbalken 46, 47 an einem Ausleger 51 angeordnet, der über einen Kolben-Zylinder-Antrieb 52 ein- und ausschwenkbar ist.

[0023] Die Vereinigung von Dämmkörper 1 und Tragkörper 41 ist anhand der Fig. 4 bis 6 wie folgt zu erläutern:

[0024] Der mit der Klebenmörtelschicht 36 versehene Dämmkörper 1 wird in die Montagestation 39 in eine vorläufige Sollposition eingefahren. Die Ausrichteinheiten 43, 44, 45, 50 richten dann den Dämmkörper 1 kurz in die endgültige Sollposition aus, indem jeweils die unteren Ausrichtbalken 46 den Dämmkörper 1 beaufschlagen. Anschließend wird von einem Vorrat her der vorgefertigte Tragkörper 41 mithilfe eines am Mehrachsen-Roboters 40 montierten Sauggreifers 53 von oben aufgesetzt (siehe Pfeil 54 in Fig. 4). Mithilfe eines Ausrichthubes der Ausrichteinheiten 43, 44, 45, 50 wird der Tragkörper 41 exakt zum Dämmkörper 1 in vertikaler Fluchtung positioniert. Gleichzeitig übt der Mehrachsen-Roboter 40 einen Anpressdruck (Pfeil 55 in Fig. 6) auf die Einheit aus, um die Haftvermittlung zwischen Dämmkörper 1 und Tragkörper 41 über die Klebemörtelschicht 36 zu unterstützen. Hierzu genügt eine relativ kurze Druckzeit, wonach der gesamte Mauerstein 42 freigegeben und mithilfe des Sauggreifers 53 vom Förderband 2.4 abgehoben werden kann (siehe Pfeil 56 in Fig. 6). Der Mehrachsen-Roboter 40 stapelt dann - wie nicht näher in den Zeichnungen dargestellt ist - den Mauerstein 42 auf einer Palette versandfertig ab.

Ansprüche

1. Fertigungsanlage für zweischalige Mauersteine (42) bestehend aus einer Wärmedämmlage (1) und einer für die statische Festigkeit des Mauersteins (42) sorgenden Traglage (41),
gekennzeichnet durch folgende, über eine Fördereinrichtung (2.1 bis 2.4) verbundene Stationen:

- eine Aufgabestation (6), in der die Wärmedämmlage bildende poröse Dämmkörper (1) auf die Fördereinrichtung (2.1) aufgelegt werden,

- eine erste Befräsungsstation (8), in der die einander abgewandten Längs- oder Querseiten (7, 21) des Dämmkörpers (1) mit einer Nut (22) und Feder (23) versehen werden,

- eine zweite Befräsungsstation (19), in der die einander abgewandten Quer- oder Längsseiten (21, 7) des Dämmkörpers (1) ebenfalls mit einer Nut (22) und Feder (23) versehen werden,

- eine Bemörtelungsstation (35) zum Aufbringen einer Klebermörtelschicht (36) auf die Oberseite (34) des Dämmkörpers (1), und

- eine Montagestation (39), in der mittels eines Handhabungsautomaten (40) ein die Traglage bildender Tragkörper (41) auf den mit einer Klebemörtelschicht (36) belegten Dämmkörper (1) unter seitlichem Angreifen von Ausrichteinheiten (43, 44, 45, 50) an den Dämm- (1) und Tragkörper (41) lagegenau aufgesetzt wird.

2. Fertigungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämmkörper (1) mit ihrer Flachseite auf die als Förderband (2.1) ausgestaltete Fördereinrichtung derart gelegt werden, dass ihre schmalen Längsseiten (7) vertikal und parallel zur Förderrichtung (F1) ausgerichtet sind.

3. Fertigungsanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in der ersten Befräsungsstation (8) in die schmalen Längsseiten (7) des Dämmkörpers (1) mit Hilfe seitlich vom Förderweg angeordneter Fräswerkzeuge (20) jeweils eine Nut (22) und Feder (23) eingefräst werden, wobei der Dämmkörper (1) durch das Förderband (2.1, 2.2) transportiert und über endlos umlaufende Führungsbänder (15, 16) geführt wird.

4. Fertigungsanlage nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der ersten und der zweiten Befräsungsstation (8, 19) die Ausrichtung des Dämmkörpers (1) auf der Fördereinrichtung (2.1, 2.2) derart gedreht wird, dass seine schmalen Querseiten (21) vertikal und parallel zur Förderrichtung (F2) ausgerichtet sind.

5. Fertigungsanlage nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der zweiten Befräsungsstation (19) in die schmalen Querseiten (21) des Dämmkörpers (1) mit Hilfe seitlich vom Förderweg angeordneter Fräswerkzeuge (20) jeweils eine Nut (22) und Feder (23) eingefräst werden, wobei der Dämmkörper (1) durch das Förderband (2.2) und zusätzliche, endlos umlaufende Antriebsbänder (24, 25) transportiert wird, die an der Stirnfläche der Feder (23) oder der die Nut (22) flankierenden Seitenwangen des Dämmkörpers (1) angreifen.

6. Fertigungsanlage nach einem der vorgenannten Ansprüche, gekennzeichnet durch eine nach den Befräsungsstationen (8,19) und vor der Bemörtelungsstation (35) angeordnete Absaugstation (33) für die Dämmkörper (1).

7. Fertigungsanlage nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der der Montagestation (39) zugeordnete Handhabungsautomat (40) ein mit einem Sauggreifer (53) ausgerüsteter Mehrachsen-Roboter ist.

8. Fertigungsanlage nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausrichthilfen (43, 44, 45, 50) durch seitlich über Kolben-Zylinder-Antrieb (49, 52) einfahrbare oder einschwenkbare Ausrichtbalken (46) gebildet sind, die jeweils horizontal und paarweise übereinander die in Flucht zu bringenden Seitenflächen (7, 21) von Dämmkörper (1) und Tragkörper (41) beaufschlagen.

9. Fertigungsanlage nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mit Hilfe des Handhabungsautomaten (40) der Tragkörper (41) auf den Dämmkörper (1) mit einer Anpresskraft (55) zur Erzielung einer zumindest für die Ausgabe des gefertigten Mauersteins (42) aus der Fertigungsanlage ausreichende Haftung zwischen diesen beiden Körpern (41, 1) aufsetzbar ist.

10. Fertigungsanlage nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der gefertigte Mauerstein (42) mit Hilfe des Handhabungsautomat (40) aus der Fertigungsanlage entnommen und abgestapelt wird.

Zeichnung