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Vorrichtung zum Schleifen und Polieren der Oberfläche von Werkstücken
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zum Schleifen und Polieren der Oberfläche von Werkstücken nach Patent Nr. 223 059, bei dem Kügelchen aus Elastomeren oder ther- moplastischen Kunststoffen mittels zweier im Abstand des Kugeldurchmessers von einander entfernter, die Kugeln zwischen sich rollender Schleuderorgane gemeinsam mit einem Schleif- und Poliermittel auf die Oberfläche des Werkstückes geschleudert werden.
Es ist bekannt, auf der Oberfläche eines Werkstückes aus Metall od. ähnl. Material eine polierte
Oberfläche durchAufschleudern von zerkleinertem, elastischem Material zu erhalten, u. zw. in der Wei- se, dass eine Relativbewegung zwischen der zu behandelnden Oberfläche und der Oberfläche der aufge- schleuderten Stücke entsteht, wobei ein Poliermittel beigefügt wird.
In der bekannten Ausführung wird zerkleinertes, elastisches Material in der Form von Kügelchen auf die Oberfläche der Werkstücke in kombinierter, linearer und nichtlinearer Bewegung aufgeschleudert. Die
Kügelchen machen während der Flugbewegung in der Richtung auf das Werkstück eine Drallbewegung.
Gleichzeitig wird ein Schleifmittel auf die Oberfläche des Werkstückes aufgebracht, so dass die auftref- fenden Kügelchen mit ihrer Drehung und gemeinsam mit dem Schleifmittel die Oberfläche des Werkstükkes polieren.
Das vorgenannte, bekannte verfahren wird mittels einer ebenfalls bekannten Vorrichtung durchgeführt. Diese Vorrichtung besteht aus einem Schleuderrad mit radial angeordneten Schaufeln, welches mit hoher Drehzahl um eine zentrale Achse gedreht wird. Dieses Schleuderrad erteilt dem zerkleinerten, elastischen Material, welches die Form von Kügelchen aufweist, eine Schleuderbewegung. Bei dieser Vorrichtung ist der Drall eine Funktion der linearen Geschwindigkeit der Teilchen, wobei es schwierig ist, das Verhältnis zwischen der linearen Schleuderbewegung und der nichtlinearen Drehbewegung gemäss den verschiedenen Zwecken zu verändern.
Die Erfindung unterscheidet sich von der bisher verwendeten Vorrichtung, vor allem dadurch, dass die beiden Schleuderorgane mit verschiedenen Oberflächengeschwindigkeiten angetrieben sind.
Durch die Erfindung ist es möglich, Kügelchen aus elastischem Material in geradliniger Bewegung auf die Oberfläche eines Werkstückes zum Zwecke eines Schleifvorganges oder eines Poliervorganges zu schleudern, wobei gleichzeitig den Kügelchen ein Drall, d. h. eine Drehbewegung erteilt werden kann.
Durch die Erfindung ist es ferner möglich, eine bestimmte Kombination einer geradlinigen Bewegung und einer Drehbewegung dadurch zu erzeugen, dass die Kügelchen von zwei Flächen. welche in einem Abstand voneinander angeordnet sind, erfasst und beschleunigt werden. Durch Veränderung der Obertlächengeschwin- digkeit einer oder beider Flächen ist es möglich, die geradlinige Bewegung sowie die Drehbewegung der Kügelchen in jedem gewünschten Mass zu beeinflussen.
Die Steuerung der geradlinigen Bewegung und der Drehbewegung der Kügelchen gemäss der Erfindung ist deshalb einfach, weil die geradlinige Bewegung abhängig ist von der Differenz der Oberflächengeschwindigkeiten der beiden Flächen und die Drehbewegung abhängig ist von der Summe der beiden Ober-
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flächengeschwindigkeiten. Die Zeichnung zeigt Ausführungsbeispiele der Erfindung, u. zw. gibt Fig. l eine perspektivische Darstellung einer ersten Ausführungsform, Fig. 2 eine perspektivische Darstellung einer zweiten Ausführungsform und Fig. 3 eine perspektivische Darstellung einer dritten Ausführungsform wieder.
In Fig. l ist eine Ausführungstorm dargestellt, bei welcher zur Beschleunigung der Kügelchen zo ein
Paar endloser Bänder 40 und 42 verwendet wird, bei denen das innere Trum 44 des einen Bandes 40 in einem Abstand vom inneren Trum 46 des zweiten Bandes 42 angeordnet ist, der dem Durchmesser der Kügelchen. : 30 entspricht.
Jedes Band bewegt sich über ein Paar Rollen, das Band 40 über die Rollen 48 und 50 und das Band 42 über die Rollen 52 und 54. Mindestens eine der Rollen von jedem der vorerwähnten Paare ist mit einer nicht dargestellten Antriebsvorrichtung verbunden, um jedem Band eine bestimmte Umfangsgeschwindig- keit zu erteilen. Dabei ist die Umfangsgeschwindigkeit des Bandes 40 von der Umfangsgeschwindigkeit des
Bandes 42 verschieden.
Die Kügelchen 30 bestehen aus einem elastischen Material. Sobald die Kügelchen 30 in den Zwi- schenraumzwischendenBändern 40 und 42 gelangen, tritt die Oberfläche der Kügelchen 30 mit der Ober- fläche der Bänder 40,42 in Berührung. Der Antrieb der Bänder 40,42 erfolgt über die Rollen 48 und 52 bzw. 50 und 54 in bekannter Weise durch nicht dargestellte Mittel, beispielsweise einen elektrischen oder andern Motor.
Die Verbindung zwischen dem nicht dargestellten Motor und den Rollen kann durch Riemen und
Scheiben erfolgen, wobei die Scheiben an einem Ende der Rollen an deren Achse aufgesetzt sind. Es können aber auch andere Mittel, beispielsweise Zahnradgetriebe oder zwei einzelne Motoren zum An- trieb der Rollen verwendet werden. Bei Verwendung von zwei einzelnen Motoren können die Rollen un- abhängig voneinander in Drehung versetzt werden.
Die Rollen 48 und 52 werden in derselben Drehrichtung, beispielsweise im Uhrzeigersinn angetrie- ben, wie in Fig. l durch Pfeile angedeutet. Jede der angetriebenen Rollen kann aber auch im Gegenuhr- zeigersinn gedreht werden. Zweckmässigerweise wird die eine Rolle, beispielsweise die Rolle 48 mit hö- herer Drehzahl angetrieben, so dass deren Umfangsgeschwindigkeit höher ist als diejenige der Rolle 52.
Der Geschwindigkeitsunterschied zwischen den beiden Bändern 42 und 40 kann auf verschiedene Weise erreicht werden, beispielsweise durch Anordnung verschieden grosser Rollen, die in Antriebsverbindung mit einem Motor stehen, ferner durch Anordnung eines zwischen einem Motor und den beiden Rollen
48 und 52 geschalteten Getriebes, oder durch die Verwendung von zwei Elektromotoren, wobei jeder einzelne Motor mit der Rolle eines Bandes in Antriebsverbindung steht.
Unter der Voraussetzung, dass die Geschwindigkeiten der beiden Bänder 40 und 42 verschieden sind, werden die Kügelchen 30 beim Eintritt in den Zwischenraum zwischen den Bändern 40 und 42 in eine geradlinige Bewegung versetzt, u. zw. mit einer Geschwindigkeit, welche abhängig ist vom Unterschied der
Geschwindigkeiten der Bänder 40 und 42. Die Kügelchen 30 bewegen sich zwischen den Bändern in einer geradlinigen Bahn. Die Geschwindigkeit, mit welcher sich die Kügelchen 30 auf der geradlinigen Bahn bewegen, steht in einer Beziehung zur Beschleunigungskraft, welche den Kügelchen während der Berührung mit den beiden Bändern erteilt wird.
Gleichzeitig wird den Kügelchen während der Berührung mit den sich in entgegengesetzter Richtung bewegenden Oberflächen der beiden Bänder einer Drehbewegung erteilt. Diese Drehbewegung ist abhäl1"' gig von der Summe der Oberflächengeschwindigkeit der beiden Bänder. Die Kügelchen 30 erhalten demzufolge während ihrer Berührung mit den beiden Bändern 40 und 42 eine Bewegung in geradliniger Richtung sowie eine Drehbewegung.
Unter dem Einfluss dieser beiden Bewegungen erreichen die Kügelchen 30 das Werkstück 32, dessen Oberfläche zu polieren oder in anderer Weise zu bearbeiten ist. Die Geschwindigkeit der geradlinigen Bewegung der Kügelchen 30 kann erhöht werden, indem man die OberflächengeschwindigkeitdesBandes 40 im Vergleich zur Oberflächengeschwindigkeit des Bandes 42 erhöht oder indem man die Oberflächengeschwindigkeit des Bandes 42 im Vergleich zu derjenigen des Bandes 40 vermindert. Man kann den Unterschied der beiden Oberflächengeschwindigkeiten der Bänder 40 und 42 auch in anderer Weise erhöhen. Die Geschwindigkeit der linearen Bewegung der Kügelchen kann vermindert werden, indem man den Unterschied der Oberflächengeschwindigkeiten der beiden Bänder vermindert.
Dasselbe Ergebnis kann erreicht werden, indem man die Geschwindigkeit der Oberfläche des einen Bandes gegenüber dem des andern erniedrigt oder erhöht, jedoch immer mit einem Überschuss der Geschwindigkeit bei demjenigen Band, dessen Oberfläche sich in der Richtung der Bewegung der Kügelchen dreht.
Die Drehbewegung der Kügelchen kann erhöht werden, ohne Erhöhung der geradlinigen Bewegung durch Erhöhung der Oberflächengeschwindigkeit beider Bänder. Die Drehbewegung der Kügelchen kann
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herabgesetzt oder vermindert werden durch Herabsetzung der Oberflächengeschwindigkeit beider Bänder.
Die Drehbewegung und die geradlinige Bewegung können erhöht werden durch die Erhöhung der Ober- flächengeschwindigkeit nur eines Bandes. Die Drehbewegung kann erhöht werden bei gleichzeitiger Ver- minderung der Linearbewegung durch Erhöhung der Oberflächengeschwindigkeit des andern Bandes.
Aus der vorstehenden Beschreibung geht hervor, dass durch die Steuerung der Oberflächengeschwin- digkeit der Bänder ein grosser Bereich in der Wahl der Geschwindigkeit der geradlinigen Bewegung und der Drehbewegung möglich ist. Durch Steuerung der Oberflächengeschwindigkeiten der beiden Bänder ist es auch möglich, die Geschwindigkeit der geradlinigen Bewegung der Kügelchen zu verändern, ohne ent- sprechende Veränderung der Drehbewegung der Kügelchen.
Die Bänder können von beliebiger Breite sein, um ein Werkstück von entsprechender Oberfläche in der ganzen Breite zu erfassen. Die Oberfläche der Bänder wird aus einem Werkstoff hergestellt, welcher einen hohen Reibungskoeffizienten hat und gleichzeitig verschleissfest ist. Dadurch wird eine gute Mit- nahme der Kügelchen durch die Bänder im Moment der Berührung erreicht. Die Oberfläche der Bänder kann glatt sein, wie in den Fig. l, 2 und 3 dargestellt. Die Bänder können auch mit einer aufgerauh- ten Oberfläche oder mit Rinnen versehen sein, um den Reibungskoetiizienten zwischen den Bändern und den Kügelchen zu vergrössern.
Die Kügelchen 30 werden in der gewünschten Menge auf den Spalt zwischen den Bändern verteilt.
Das Band mit der grösseren Oberflächengeschwindigkeit beeinflusst die Richtung der geradlinigen Bewe- gung der Kügelchen zwischen den Bändern. Wenn beide Bänder in der gleichen Richtung bewegt werden, so ist die geradlinige Bewegung abhängig vom Unterschied der Oberflächengeschwindigkeiten, während die Drehbewegung, d. h. der Drall der Kügelchen, abhängig ist von der Summe der Oberflächengeschwin- digkeiten.
Wenn die Bänder mit entgegengesetztem Drehsinn drehen, so ist die Geschwindigkeit der geradlini- gen Bewegung, welche den Kügelchen erteilt wird, abhängig von der Summe der Oberflächengeschwin- digkeiten der beiden Bänder, während der Drall proportional der Differenz der Oberflächengeschwindig- keiten der beiden Bänder ist. Die Kügelchen 30 werden durch die sich bewegenden Bänder auf das Werk- stück 32 geschleudert, wobei die Kügelchen gleichzeitig eine geradlinige und eine Drallbewegung aus- führen.
Wie bereits bekannt, kann Schleifmittel auf die Oberfläche des Werkstückes aufgebracht werden.
Das Schleifmittel kann aber auch gemeinsam mit den Kügelchen auf das Werkstück aufgeschleudert werden. Es ist auch möglich, das Schleifmittel dem Werkstoff, aus dem die Kügelchen gefertigt sind, beizufügen.
Nachdem durch das Beispiel der Fig. l die theoretische Grundlage des Verfahrens erklärt worden ist, folgt nur eine Beschreibung von zwei weiteren Varianten der Erfindung.
Fig. 2 zeigt eine erfindungsgemässe Ausführungsform einer Vorrichtung. Hiebei ist ein endloses Band 60 angeordnet, welches durch zwei Walzen 62 und 64 geführt ist. Auf der andern Seite der Vorrichtung sind zwei Walzen 66 und 68 angeordnet, deren Achsen parallel zu den Achsen der Walzen 62 und 64 stehen. Über die Walzen 66 und 68 ist kein Band gelegt ; deren Oberflächen treten in unmittelbare Berührung mit den zu beschleunigenden Kügelchen. Der Abstand zwischen der Oberfläche des Bandes 60 und der Oberfläche der Walzen 66 und 68 entspricht dem Durchmesser der aus elastischem Material bestehenden Kügelchen, welche sich zwischen den Walzen 66 und 68 und dem endlosen Band 60 hindurch bewegen.
Wie schon in den vorbeschriebenen Ausführungsformen erklärt, sind die Walzen 66 und 68 mit einem Motor verbunden und treiben mit ihrer Oberfläche die Kügelchen auf ihre Bahn gegen das Werkstück 32.
Die Oberflächengeschwindigkeit des endlosen Bandes 60 wird vorzugsweise grösser gewählt als diejenige der Walzen 66 und 68, damit die Kügelchen in Richtung der Bewegung des Bandes 60 vorwärtsbewegt werden. Die geradlinige Geschwindigkeit der Kügelchen entspricht der Differenz der Oberflächengeschwindigkeit des Bandes 60 und der Walzen 66 und 68. Die Drehbewegung, d. h. der Drall der Kügelchen, ist proportional der Summe der beiden Oberflächengeschwindigkeiten. Die Ausführungsform von Fig. 2 zeigt eine Anordnung mit zwei Walzen 66 und 68. Es ist jedoch möglich, nur eine Walze oder mehr als zwei Walzen zu verwenden.
Gemäss der Erfindung kann jede der Walzen für sich allein oder alle Walzen, welche in Fig. 2 mit B und D bezeichnet sind, durch Bänder, die in den Fig. l und 2 mit E bezeichnet sind, ersetzt werden. Gemäss der Erfindung kann die Oberflächengeschwindigkeit dieser Walzen und/oder Bänder so gewählt werden, dass die günstigsten Bedingungen für die Beschleunigung der Kügelchen erreicht werden.
BeidenAusführungsformen von den Fig. l und 2 sind die Achsen der Walzen parallel angeordnet. Die
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Erfindung lässt sich jedoch auch anwenden, wenn die Achsen der Walzen nicht parallel zueinander an- geordnet sind, sondern beispielsweise in der Art und Weise von Fig. 3. Mit einer Ausführungsform gemäss
Fig. 3 ist es möglich, die Kügelchen in verschiedenen Richtungen in die Vorrichtung einzuführen und aus der Vorrichtung herauszuführen.
In Fig. 3 sind Walzen 70 und 72 auf derEinführungsseite der Vorrichtung, um horizontale Achsen dreh- bar, wogegen die Walzen 74 auf der Austrittsseite der Vorrichtung um eine senkrechte Achse drehbar sind.
Die beiden Bänder 75 und 76 sind geschränkt, d. h. um 900 verdreht. Die Öffnung, durch welche Kügel- chen eingeführt werden, liegt horizontal, wogegen die Öffnung, durch welche die Kügelchen ausgesto- ssen werden, vertikal liegt.
Zwischen diesen beiden Öffnungen liegen die Oberflächen der beiden Bänder 75 und 76 parallel zu- einander und erfassen die Kügelchen während der ganzen Zeit des Durchlaufes. Während in der in Fig. 3 dargestellten Vorrichtung die Achsen der Walzen beim Eintritt senkrecht stehen zu den Achsen der Wal- zen beim Austritt, kann gemäss der Erfindung der Winkel zwischen diesen beiden Achsen auch kleiner oder grösser als 900 gewählt werden. Voraussetzung für eine Verschränkung der Bänder in einem Winkel von mehr oder weniger als 900 bildet die Verwendung von Bändern, deren Länge auf der einen Seite des
Bandes grösser ist als auf der andern Seite. Auch bei dieser Ausführungsform kann das eine Band, bei- spielsweise das Band 75 mit höherer Umfangsgeschwindigkeit umlaufen, als das andere Band.
Dabei er- gibt sich eine Geschwindigkeit der geradlinigen Bewegung der Kügelchen, welche abhängig ist von der
Differenz der Oberflächengeschwindigkeiten der beiden Bänder 75 und 76 und eine Drehbewegung der
Kügelchen, welche proportional der Summe der Oberflächengeschwindigkeiten der beiden Bänder ist.
In der Praxis hat sich gezeigt, dass durch die Anpassungsfähigkeit des Beschleunigungsvorganges und die Möglichkeit, den Kügelchen eine hohe Drehbewegung zu erteilen, bevor dieselben mit der zu be- handelden Oberfläche in Berührung kommen, erhebliche Vorteile erreicht werden können. Ein weite- rer Vorteil besteht in der Veränderung der Geschwindigkeit der geradlinigen Bewegung und der Drehbe- wegung im Sinne einer Erhöhung oder Erniedrigung einer der Geschwindigkeiten gegenüber der andern oder beider Geschwindigkeiten zur Erzielung besonderer Bedingungen.
Durch die Erfindung ist es möglich, Kügelchen aus elastischem Material in geradliniger Bewegung auf die Oberfläche eines Werkstückes zum Zwecke eines Schleifvorganges oder eines Poliervorganges zu schleudern, wobei gleichzeitig den Kügelchen ein Drall, d. h. eine Drehbewegung erteilt werden kann.
Durch die Erfindung ist es ferner möglich, eine bestimmte Kombination einer geradlinigen und einer
Drehbewegung dadurch zu erzeugen, dass die Kügelchen von zwei Flächen, welche in einem Abstand von- einander angeordnet sind, erfasst und beschleunigt werden. Durch Veränderung der Oberflächengeschwin- digkeit einer oder beider Flächen ist es möglich, die geradlinige Bewegung sowie die Drehbewegung der
Kügelchen in jedem gewünschten Mass zu beeinflussen. Die Steuerung der geradlinigen Bewegung und der Drehbewegung der Kügelchen gemäss der Erfindung ist deshalb einfach, weil die geradlinige Bewegung abhängig ist von der Differenz der Oberflächengeschwindigkeiten der beiden Flächen und die Drehbewegung abhängig ist von der Summe der beiden Oberflächengeschwindigkeiten.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zum Schleifen und Polieren der Oberfläche von Werkstücken, bei dem Kügelchen aus Elastomeren oder thermoplastischen Kunststoffen mittels zweier im Abstand des Kugeldurchmessers voneinander entfernter, die Kugeln zwischen sich rollender Schleuderorgane gemeinsam mit einem Schleif-und Poliermittel auf die Oberfläche des Werkstückes geschleudert werden, nach Patent Nr. 223 059, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Schleuderorgane mit verschiedenen Oberflächengeschwindigkeiten angetrieben sind.