Halte- und Positioniervorrichtung für die Bearbeitung harter Stoffe

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.

Beschreibung

[0001] 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.

[0002] 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.

[0003] 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.

[0004] 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.

[0005] 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.

[0006] Vorstehende Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen gehen aus den Unteransprüchen hervor.

[0007] 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.

[0008] 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.

[0009] 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.

[0010] 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.

[0011] 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).

[0012] 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.

[0013] 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.

[0014] 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.

[0015] 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.

[0016] 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).

[0017] 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.

[0018] 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.

[0019] 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.

[0020] 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.

[0021] 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.

[0022] 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.

[0023] 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.

[0024] 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.

[0025] 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.

[0026] 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.

[0027] 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.

[0028] 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.

[0029] 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.

[0030] 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%.

[0031] 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.

[0032] 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.

[0033] 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.

[0034] 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.

[0035] 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.

[0036] 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.

[0037] 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.

[0038] 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.

[0039] 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.

[0040] Das Verbindungsteil 180 verbindet die Hammermaschine 220 mit der Halte- und Positioniereinheit 100.

[0041] 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.

[0042] 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.

[0043] 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.

[0044] 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.

[0045] 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.

[0046] 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.

[0047] 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.

[0048] 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.

[0049] 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.

[0050] 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.

[0051] Figur 5 zeigt eine Unteransicht der Ansaugplatte 112 mit dem Dichtring 113 und Unterteilungen 114, die durch die Bildung von Luftkanälen den Ansaugvorgang begünstigen.

Ansprüche

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.

Zeichnung