CN105102186B - 用于对工件进行表面加工的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于对工件进行表面加工的方法，其中，使工件相对于由研磨或抛光颗粒组成的散粒物料运动。在此，工件相对于颗粒散粒物料围绕至少一个轴线旋转，其中，工件相对于由研磨和/或抛光颗粒组成的散粒物料加速到不同的旋转速度。为了直接在工件表面上实现工件相对于颗粒的总是相对较高的旋转速度，本发明规定，容纳工件或者由研磨或抛光材料组成的散粒物料的容器在最高为5s的周期循环中在第一旋转速度与第二旋转速度之间来回地加速和/或在连续的加速度下以连续不同的旋转速度旋转。本发明还涉及一种适用于实施这种方法的设备，如拖曳磨光机或浸渍磨光机，其包括控制装置，所述控制装置设置用于在运行期间以前述类型的旋转速度特性加载其工件夹持器的旋转驱动器或者其用于容纳颗粒散粒物料的容器，工件能够夹紧在工件夹持器上。

Description

用于对工件进行表面加工的方法和设备
本发明涉及一种用于对工件进行表面加工的方法，其中，使工件相对于由研磨或抛光颗粒组成的散粒物料运动，其中，工件相对于由研磨或抛光颗粒组成的颗粒散粒物料围绕至少一个轴线旋转，其中，工件相对于由研磨和/或抛光颗粒组成的散粒物料加速到不同的旋转速度。本发明还涉及一种尤其适用于执行这种方法的用于通过使工件相对于由研磨和/或抛光颗粒组成的散粒物料运动而对工件进行表面加工的设备，所述设备具有至少一个用于可拆卸地固定待加工工件的工件夹持器和必要时具有用于容纳研磨和/或抛光颗粒的容器，其中，所述工件夹持器和/或容器配置有至少一个旋转驱动器并且所述设备还包括按程序技术设置的控制装置，所述控制装置至少能够控制工件夹持器的旋转驱动器和/或容器的旋转驱动器。
这种用于在使用颗粒状的研磨和/或抛光介质的情况下对工件进行表面加工的设备例如以所谓拖曳磨光机或浸渍磨光机的形式已知。它们的工作方式的基础是，将待加工工件浸入处于容器内的由研磨和/或抛光颗粒组成的散粒物料中，并且使工件尤其旋转式地以及必要时也平移式地相对于颗粒运动，由此根据颗粒种类研磨和/或抛光工件表面。拖曳磨光机和浸渍磨光机是滑动研磨机的特殊形式，其中，待加工工件例如可单独地夹紧在一个或多个可借助旋转驱动器围绕其轴线旋转的工件夹持器上。为了使工件平移式地相对于研磨和/或抛光颗粒运动，已知的拖曳磨光机经常包括通常旋转的部分，其形式基本上为例如驱动地通过适当的传动机构旋转驱动的盘，工件夹持器直接地或者例如通过提升装置间接地固定在所述盘上。这尤其相对于拖曳磨光机的旋转部分的旋转轴线偏心地进行。如果拖曳磨光机的这个部分(即所谓的盘)旋转，则固定于其上的工件夹持器形成轨道曲线。由工件夹持器运载的工件在此浸入工作容器内，所述工作容器用由颗粒状的研磨或抛光颗粒组成的散粒物料填充，通常添加液态的加工介质，如水、表面活性剂等。由于工件相对于颗粒的相对运动，以滑动研磨加工的形式实现了其表面加工。这种拖曳磨光机例如由DE102 04 267 C1、DE 200 05 361 U1和DE 10 2010 052 222 A1已知。
由DE 10 2011 103 606 A1和DE 10 2009 021 824 A1已知其它用于对较大工件、尤其是涡轮形式的工件进行表面加工的设备，它们包括旋转驱动的工件夹持器，其浸入固定的容纳颗粒散粒物料的容器中。配属于工件夹持器的运动单元用于使工件围绕其轴线进行旋转或交替地运动或者使工件在研磨颗粒中(旋转地并且振动地)以变化的旋转速度和浸入深度进行不同的运动。
作为对夹紧在工件夹持器上的工件本身的平移运动的备选或补充，容纳加工介质的容器也可以相对于例如本身至少围绕其自身轴线旋转的工件运动，例如围绕自身轴线和/或沿着例如形式为圆形轨道的轨道曲线运动。如果只有容器运动并且工件本身不进行平移运动，则这也称为“浸渍研磨”或者“浸渍抛光”，因此其是拖曳磨光的特殊形式。
现代为了对工件进行表面加工普遍使用的设备，如前述类型的浸渍和/或拖曳磨光机为了自动化地运行通常包括按编程技术设置的控制装置，其至少能够按照可在输入装置中输入的不同转速、运动速度和加工时长控制工件夹持器的旋转驱动器以及必要时也能控制工件夹持器的平移驱动器和/或容器的(旋转)驱动器。
DE 10 2011 015 750 A1描述了另一种用于表面加工工件的方法和设备，其尤其设置用于无破坏地加工非常敏感的工件，尤其是公差非常小的光学透镜形式的工件。在这种情况下，工件夹持器由程序控制的机械手如工业机器人运载，以便在加工期间使夹紧在工件夹持器上的工件围绕多个不同的轴线翻转并且在此改变在容器中运动的研磨和/或抛光颗粒相对于工件的不连续表面区域的撞击角并且因此能够针对相应的工件表面区域实现期望的研磨和/或抛光作用。机械手能够按照期望连续地使夹紧在工件夹持器上的工件以恒定的或者可调节的不同旋转速度和/或旋转方向围绕工件夹持器的轴线旋转和/或在由研磨和/或抛光颗粒组成的散粒物料内平移式地运动或者使工件浸入散粒物料内。容器本身可以包括受控的旋转驱动器，以便使其分别以期望的旋转速度旋转并且改变颗粒相对于工件的撞击速度。
在按照本发明所属类型的研磨或抛光方法中使用的研磨和/或抛光颗粒通常原则上可以根据待加工工件具有各不相同的特性并且例如源于自然(例如源于有机材料，如核桃壳或者椰子壳、木材、樱桃核等)、源于矿产(如源于硅酸盐、氧化物等)和/或源于合成材料(如源于塑料)。此外如上所述可行的是，干燥地或者在添加液态加工介质、例如水(其可掺杂有添加剂如表面活性剂)的情况下以湿加工的形式进行滑动研磨加工。
然而业已证明，在与工件穿过研磨和/或抛光颗粒的平移运动叠加的工件围绕工件夹持器的旋转运动(可能沿顺时针方向也可能沿逆时针方向，也就是沿不同的旋转方向)中，可能至少局部地进行不能让人满意的工件表面加工，尤其针对具有相对复杂的几何形状、如具有槽、侧凹或者具有或多或少的较大空腔、凹处等的工件会出现这种情况。原因主要在于，颗粒在相对于颗粒散粒物料旋转的工件附近被后者带动，因此颗粒散粒物料相对于工件在工件表面上的相对运动明显小于工件本身的旋转速度(或者小于与容器共同旋转的颗粒散粒物料的旋转速度)。如上所述，这特别适用于以下情况，即工件配设有表面结构如槽或侧凹等或者工件具有一个或多个较大的空腔或凹处，在加工期间颗粒散粒物料可沉积其中并且被旋转的工件带动。
在现有技术中，主要尝试通过以下方式解决这个问题，即，使工件以尽可能高的旋转速度旋转，然而这要求较高的驱动技术耗费并且限制了最大转速。此外业已证明，在工件以较高的旋转速度沿顺时针或者逆时针旋转时，简单地转换旋转方向也不能完全解决这个问题。关于相对较大的工件空腔或凹处，如在工件的形式为瓶子或者其它容器或具有成型腔的模具的情况下，非常高的旋转速度也只能在(过)长的加工时间之后才能实现包围这些工件空腔或凹处的内壁的令人满意的表面加工。
DE 20 2009 008 070 U1描述了一种设置用于拖曳磨光机的工件夹持器，其能够旋转的工件支架(待加工的工件可张紧在其上)以5°至35°之间的倾斜角相对于工件夹持器本身的张紧装置布置，其中，倾斜角尤其可以在上述角度范围与0°的角度(垂直布置)之间调节。以此方式，以有效的方式减少了颗粒在槽或侧凹中的沉积，因为颗粒由于本身运行期间的倾斜旋转轴线又从工件的这种表面结构中排出。然而在此也存在前述的形成速度梯度的问题，其中，颗粒越靠近工件，颗粒相对于旋转工件的相对速度越小。
因此，本发明所要解决的技术问题在于，以简单且成本低廉的方式这样对本文开头所述类型的用于工件表面加工的方法和设备进行扩展设计，从而能够有效地解决靠近工件的颗粒与旋转的工件的随动问题和由此造成的表面加工效率损失，并且尤其也能在经济上可接受的加工时间内对具有相对较大的空腔或凹处的工件进行令人满意的表面加工。
在方法技术方面，所述技术问题按照本发明通过一种本文开头所述类型的方法由此解决，即所述工件和/或容纳由研磨和/或抛光材料组成的散粒物料的容器
-在最高为5s的周期循环中在至少一个第一旋转速度与至少一个第二旋转速度之间来回地加速；和/或
-在连续的加速度下以连续不同的旋转速度旋转。
在设备技术方面，所述技术问题按照本发明通过一种本文开头所述类型的用于工件表面加工的设备解决，控制装置设计用于在运行期间
-使工件夹持器的旋转驱动器和/或容器的旋转驱动器在最高为5s的周期循环中在至少一个第一旋转速度与至少一个第二旋转速度之间来回地加速；和/或
-使工件夹持器的旋转驱动器和/或容器的旋转驱动器以连续不同的旋转速度连续地加速。
按照本发明的设计方案以非常简单且成本低廉的方式防止了颗粒在旋转的工件附近形成速度梯度，方式为后者在非常短的周期循环中在不同的旋转速度之间来回地和/或以连续不同的旋转速度相对于颗粒散粒物料加速。因此，工件或者容纳在容器中的颗粒散粒物料尤其连续地在一个或多个第一旋转速度以及一个或多个第二旋转速度之间来回地加速，其中，在较短周期的时间间隔或循环内，相宜地分别达到了最大旋转速度，以便之后再减速(负向加速)、在此之上再(正向)加速等。以此方式总是直接在工件表面上确保了工件与研磨和/或抛光颗粒之间随时间改变的、尤其是较高的相对速度，由此能够实现显著提高的加工效率并且因此随之实现更短的加工时间。这尤其也适用于具有相对较大的空腔或者凹处的工件(按照现有技术，在该工件的空腔或凹处内，散粒物料颗粒在或多或少恒定的工件旋转速度的情况下在相对较短的时间之后只还与旋转的工件共同运动，而不会形成明显的相对运动，可这样的相对运动无疑对于表面加工来说是必要的)。已知的拖曳磨光机和浸渍磨光机改装为按照本发明的设计方案只需要在程序技术上介入控制装置，以便实现使工件夹持器的旋转驱动器或容器的旋转驱动器在运行期间在非常短的周期循环中在不同的旋转速度之间来回地和/或以连续不同的旋转速度加速。
“加速”在本发明意义上通常既指旋转工件或运载其的工件夹持器和/或旋转的容器的正向加速度也指其负向加速度或者说减速。与之相关地，“循环”指的是在表面加工期间依次相续的、相同或者必要时不同的时长，在所述时长中工件或者容纳在容器内的颗粒散粒物料在至少一个第一和至少一个第二旋转速度之间一次性地来回运动。
在优选的设计方案中可以规定，所述工件和/或容器及处于其中的颗粒散粒物料至少暂时地在至少一个基本上等于零的第一旋转速度与至少一个不等于零的第二旋转速度之间来回地加速。因此优选形成了上述的旋转速度特性，其中，第一旋转速度大致等于零，其中，为了实现按照本发明的效果通常足够的是，工件或容纳在容器中的颗粒散粒物料不(负向)加速到完全静止状态，而是工件或容器也可以例如连续地(负向)加速到非常小的(第一)旋转速度并且之后再(正向)加速到期望的、例如最大的(第二)旋转速度上，所述(第一)旋转速度例如最大约为50转/min，优选最大约为10转/min。
如在之后还将详细阐述的那样，在两种情况下，所述工件和/或容器及处于其中的颗粒散粒物料可以在时间上优选基本上呈正弦形地(也就是既周期性地在至少两个旋转速度之间来回地也在连续的加速度下以总是随时间变化的旋转速度)运行，其中，这种正弦曲线的振幅(转速)大约是恒定的(例如在约等于零的旋转速度与相同的最大旋转速度之间)或者也可以例如在以下情况下是不同的，即对于开始时的粗加工期望使用非常高(或者较小的)转速，并且对于之后的精加工期望使用相对较小(或者更高的)转速(在这种情况下，这种正弦曲线的振幅例如随着加工时长的增大而减小或增大)。
此外在一种有利的设计方案中可以规定，所述工件和/或容器及处于其中的颗粒散粒物料至少暂时地在至少一个不等于零的第一旋转速度与至少一个第二旋转速度之间来回地加速，所述至少一个第二旋转速度具有与第一旋转速度相反的旋转方向。在加工期间，这种在连续周期性的循环中进行的旋转方向倒转在特别有效的程度上防止了在相对于颗粒散粒物料旋转的工件附近的颗粒形成速度梯度，尤其也可以在具有槽、凹处或者类似表面结构的工件中实现。当工件以上述方式加速时也相应地适用于填充在相对较大的工件空腔或者工件凹处中的颗粒散粒物料。在此，沿顺时针或者逆时针的旋转速度的值又可以分别是恒定的或者随着加工时长改变以及彼此可以是相同或者不同的。
最大的旋转速度原则上可以相当于通常调节形成的并且适用于相应工件的旋转速度，其中，工件和/或容器及处于其中的颗粒散粒物料尤其加速到至少一个至少约为200转/分钟，尤其是至少约500转/分钟，优选至少约1000转/分钟的(第一和/或第二)旋转速度。特别优选的最大旋转速度至少约为1500转/分钟或者尤其至少约为2000转/分钟。相应的值适用于至少一个第一和至少一个第二旋转速度之间的速度差的值，工件和/或容器在所述速度之间来回地加速。
在工件和/或容器在至少一个第一和至少一个第二旋转速度之间来回地旋转运动期间，为了有效且在时间上高效地进行表面加工，周期循环应选择得尽可能短，其中优选可以规定，所述工件和/或容器及处于其中的颗粒散粒物料至少暂时地在最高约4s，尤其是最高约3s，优选最高约2s，例如最高约为1s或者甚至最高约为0.5s的周期循环中在至少一个第一速度与至少一个第二速度之间来回地加速。
如已经说明的那样，按照本发明方法的一种特别有利的设计方案规定，容纳工件和/或由研磨和/或抛光材料组成的散粒物料的容器既
-在最高为5s的周期循环中在至少一个第一旋转速度与至少一个第二旋转速度之间来回地加速，也
-在连续的加速度下以连续不同的旋转速度旋转。与之相关地，所述工件和/或容器及处于其中的颗粒散粒物料优选至少暂时地在时间内以基本上呈正弦形的旋转速度变化曲线随时间来回地加速，其中，基本上呈正弦形的旋转速度变化曲线的周期或循环尤其可以为最高约5s(但也可以持续更长时间，只要确保连续的旋转速度变化)。
在这种情况下，所述工件和/或容器及处于其中的颗粒散粒物料可以至少暂时地在时间上以基本上呈正弦形的旋转速度变化曲线并且以大致恒定的振幅(也就是旋转速度的最小值或最大值之间的间距大致恒定)或者也可以随时间变化的振幅(也就是旋转速度的最小值或最大值之间的间距是不同的)来回地加速。
如果选择了后边的方法变型方案并且所述工件和/或容器以基本上呈正弦形的旋转速度变化曲线并且以在时间上变化的振幅来回地加速，如在上述开始的粗研磨期间(其逐渐过渡为精研磨)，基本上呈正弦形的旋转速度变化曲线的振幅优选可以至少暂时地，尤其是基本上不断地减小或增大，因此旋转速度的最小值或最大值会聚或者发散。
此外按照一种有利的实施形式可以规定，所述工件的至少一个空腔或者至少一个凹处用由研磨和/或抛光颗粒组成的散粒物料填充并且所述工件至少围绕轴线、尤其是基本上围绕空腔或者凹处的中心轴线
-在最高为5s的周期循环中在至少一个第一速度和至少一个第二速度之间来回地加速；和/或
-在连续的加速度下以连续不同的旋转速度旋转，
以便至少研磨和/或抛光所述工件的包围空腔或者凹处的壁。在此，当然优选可以调节形成上述类型的速度特性。以此方式，尤其能够以非常有效和时间上高效的方式研磨和/或抛光工件(例如形式为模具、瓶子或任何其它容器等的工件)的包围这些空腔和/或凹处的内壁，其中，填充在多次加速到不同的旋转速度的工件的凹处/空腔内的颗粒散粒物料由于质量惯性不会(明显地)由总是不同地旋转的工件带动。如果在这种工件中只需要对凹处或空腔进行表面加工，则不言而喻的是，适用于此的设备并不是必须具有用于容纳(其它)研磨和/或抛光颗粒的容器。此外，在这种情况下相宜的是，空心工件围绕其空腔或者其凹处的中心轴线以按照本发明的方式旋转，所述中心轴线在表面加工期间尤其基本上水平地布置，以便利用颗粒散粒物料的重力。
如果这些具有空腔和/或凹处的工件(也)应在其外侧上进行表面加工和/或如果只具有相对较小的槽/侧凹的工件或者不具有这些表面结构的工件因以相对较短的时间有效地进行表面加工，则作为备选或补充当然可以在有利的设计方案中规定，将所述工件浸入以已知的方式被装盛于容器内的由研磨和/或抛光颗粒组成的散粒物料内并且所述工件尤其
-在最高为5s的周期循环中在至少一个第一速度和至少一个第二速度之间来回地加速；和/或
-在连续的加速度下以连续不同的旋转速度旋转。
与容器以这种速度特性进行的旋转运动相反，这种备选方案(工件本身主动旋转)由于颗粒散粒物料通常的惯性和由此造成的与加速旋转的容器的滞后的随动而通常是优选的，但尤其对于相对较重的工件和由此在其减速/加速时造成的较高扭矩来说，当然也可以规定，取代工件本身的这种旋转运动，规定具有颗粒散粒物料的容器以这种旋转速度特性主动地旋转。除此之外当然也可以考虑两种备选方案的组合，其中，工件和容器相宜地应至少在大部分上相反地旋转。如之后还将详细阐述的那样，例如还可以考虑的是，一方面只有工件以按照本发明的方式加速到不同的旋转速度，并且使容器静止或者必要时或多或少地相同地运动，以便使由容器带动的颗粒附加地流过工件，或者另一方面只有容器以按照本发明的方式加速到不同的旋转速度并且将工件浸入处于容器内的颗粒散粒物料中以及必要时其本身附加地或多或少相同地、例如平移地运动等。
因此，尤其可以在工件以按照本发明的旋转速度特性加速时有利地规定，所述容器至少暂时地
-保持静止(静止的容器)；和/或
-来回地平移运动；
-平移地沿轨道曲线，尤其是沿圆形轨道运动；和/或
-旋转式地围绕其中心轴线(相同地或者以不同的旋转速度和/或方向)旋转。在最后提到的这种情况下，容器相宜地(基本上恒定地或者以随时间变化的旋转速度)围绕其中心轴线旋转，以避免不平衡。原则上上述设计相应地也优选适用于旋转的工件。
因此，按照本发明的用于对工件进行表面加工的设备的控制装置相宜地设计用于在运行期间设置工件夹持器和/或容器的旋转驱动器的至少一个、尤其是多个或者优选所有前述的旋转速度特性。
如已经说明的那样，本发明还提供这种可能性，即工件还(作为对工件本身或者尤其是容器的按照本发明的旋转加速度的补充)平移地、尤其是沿轨道曲线地相对于由研磨和/或抛光颗粒组成的散粒物料运动。这例如可以通过以下方式实现，即具有由研磨和/或抛光颗粒组成的散粒物料的容器相对于工件运动，尤其是旋转，从而尤其当本身旋转的工件相对于容器的旋转轴线偏心地浸入颗粒散粒物料或者本身也平移地运动时，研磨和/或抛光颗粒沿研磨和/或抛光颗粒与工件之间的相对运动的方向连续地流过工件。与之相关地在设备技术方面可以相宜地规定，控制装置还设计用于将容器的旋转驱动器控制在基本上在时间上恒定的、但优选可变的、或者也可以随时间变化的旋转速度上。
作为备选或补充，例如也可以设置容器的另一个例如平移地往复式反转的运动或振动驱动器，其与控制装置有效连接。
除此之外，作为备选或补充，工件可以通过以下方式在由研磨和/或抛光颗粒组成的散粒物料中相对于其进行平移运动，即，工件平移式地沿尤其是形式为圆形轨道的轨道曲线或者任何其它轨道曲线在由研磨和/或抛光颗粒组成的散粒物料中相对于其运动。在此，工件可以平移式地以基本上恒定的速度相对于由研磨和/或抛光颗粒组成的散粒物料运动，或者也能够以改变的速度运动。与之相关地，在设备技术方面可以相宜地规定，工件夹持器和/或容器还配置有平移运动驱动器，并且所述控制装置还能够尤其沿着轨道曲线(如圆形轨道或任意的其它轨道曲线)控制工件夹持器的平移运动驱动器。工件夹持器的这种平移运动驱动器主要由本文开头引用的现有技术已知并且例如可以包括拖曳磨光机的旋转部分，即所谓的盘，一个或多个工件夹持器偏心地布置在其上；或者其例如也可以包括运载工件的操纵装置，如机器人等。
如已经提到的那样，按照本发明方法的一种有利设计方案还规定，至少所述工件和/或容器及处于其中的颗粒散粒物料的旋转运动并且必要时工件和/或容器的其它平移式和/或旋转式的运动受控地，尤其是程序控制地进行。
最后，针对在较短循环内按照本发明较高的加速度尤其证明可以使用伺服电机，其可以优选设置用于按照本发明的设备的容器和/或工件夹持器的旋转驱动器。根据工件或容器的重量和由此产生的惯性力矩，相应的旋转驱动器还可以配置有减速器或加速器。
本发明的其它特征和优点由以下参照附图对实施例的说明得出。在附图中：
图1示出按照本发明的用于工件表面加工的形式为拖曳磨光机或浸渍磨光机的设备的一种实施形式的示意性立体图；
图2示出按照本发明的用于工件表面加工的设备的另一种实施形式的示意性立体分解图；
图3示出在设备运行期间按照图1和/或图2的具有夹紧其上的工件的工件夹持器的可在时间上以控制技术调节的有利的旋转速度特性的一个实施例的示意图；并且
图4示出相应于图3的另一种有利的旋转速度特性的一个实施例的示意图。
图1示出的用于工件表面加工的形式为拖曳磨光机或浸渍磨光机的设备具有支架1，在其上端部支承有可围绕垂直轴线2沿箭头P1的方向来回旋转的形式为可旋转支承板(一种盘)的部件3。为此，可旋转部件3配设有同样固定在支架1上的可控的电动驱动器4。在可旋转部件3的下侧固定有相对于其旋转轴线2偏心地并且沿其周向在彼此依次等距的情况下以及在与可旋转部件3的旋转轴线2间隔相同的径向间距的情况下布置的抬升装置5，其中，在本实施例中设有三个这种抬升装置5，但当然也可以只设置两个或多于三个的抬升装置5。所述抬升装置5分别运载工件夹持器6，后者可以例如分别配设有一个或多个夹紧装置7，以便能够在工件的表面加工期间可拆卸地夹紧待加工的工件(未示出)。可旋转部件3的驱动器4以此方式可以用作偏心地布置在可旋转部件3上的工件夹持器6的平移式运动驱动器，所述工件夹持器6在部件3旋转时沿圆形轨道运动。
在本实施例中，每个抬升装置5包括例如能够沿垂直的导轨8来回移动的运载单元9，其例如可借助链条或皮带传动向上和向下移动。此外，在本实施例中，抬升装置5能够单独地并且独立于其它抬升装置5地借助同样固定在可旋转部件3下侧的电动机(不能在附图中看到)彼此独立地向上和向下移动。在可垂直移动的运载单元9上分别固定有工件夹持器6之一，其中，工件夹持器6可分别借助可控的旋转驱动器10旋转，以便使例如借助夹紧装置7夹紧在工件夹持器6上的工件在其表面加工期间旋转(箭头P4)。
在配设有工件夹持器6的抬升装置5的下方布置有用于容纳研磨和/或抛光颗粒(未示出)的容器11，其可借助旋转式的运动驱动器围绕垂直轴线旋转，其中，容器11的旋转轴线在此例如与可旋转部件3的旋转轴线2对齐，所以由此在固定于工件夹持器6上的工件与处于容器11内的颗粒散粒物料之间形成的相对运动是相同的。每个抬升装置5能够使固定于其运载单元9上的工件夹持器6沿箭头P2在布置在容器11之上的上方位置和下方位置之间垂直地来回移动，在上方位置中，可从相应的工件夹持器6的夹紧装置7上取下加工过的工件并且为夹紧装置装备未加工的工件，在下方位置中，夹紧在工件夹持器6的夹紧装置7上的工件17浸入容器11中，以便能够加工所述工件。
此外，可旋转部件3可这样沿箭头P1的方向围绕其轴向3移动，使得每个工件夹持器6以及固定在其上的相应工件依次地进入安装/取下位置，其中，在图1右侧的工件夹持器6例如占据这种安装/取下位置，在该位置上所述工件夹持器6在其从抬升装置5移动到其上方位置中之后可以从侧面自由地接触到。
此外可以由图1看出，工件夹持器6及其夹紧装置7可以相对于垂线倾斜有限的角度，其中，所述角度在此情况下例如约为30°。这在很多情况下在均匀和有效的表面加工方面被证明是有利的。在此，工件夹持器6的倾斜角可以个性化地通过以下方式调节，即，例如每个抬升装置5的运载工件夹持器6的运载单元9能够围绕在此大致水平的轴线翻转。在此大多有利的是，工件夹持器6具有与容器11(箭头P3)的旋转方向相反地设置的倾斜方向分量，也就是固定在工件夹持器6上的工件以与容器11的旋转方向相反的斜度浸入处于容器中的颗粒散粒物料内，因此也能够对其下端面进行表面加工。
在图1中还可以看出，在本实施例中，用于容纳研磨和/或抛光颗粒的容器11布置在可借助滚轮12移动的车13上，以便能够通过用容器11替换另一个容器来简单且快速地更换颗粒。车13包括例如布置在其下侧的容器11的旋转驱动器(在图1中不可见)。为了相对于由支架1运载的设备精确地定向容器11，车13和支架1均可以配设彼此互补的定心装置16，所述定心装置例如布置在车13或支架1的四个侧面中的三个上并且在车13侧向移入支架1时使车13相对于支架1自动定心，因此容器11的旋转轴线与可旋转部件3的旋转轴线2重合。
所述设备还包括(图中未示出的)按照程序技术设置的控制装置，其例如可以是具有处理器的电子数据处理单元并且能够这样控制工件夹持器6的旋转驱动器10，使得工件夹持器在运行期间在最高为5s的周期循环Z中在至少一个第一旋转速度R1与至少一个第二旋转速度R2之间来回地加速和/或在连续的加速度下以连续不同的旋转速度旋转，其中，所期望的相应旋转运动特性可以相宜地编入程序并且输入(同样未在图中示出的)控制装置的输入单元内。此外例如也可以规定，其以这种方式控制容器11的旋转驱动器的控制装置，使得容器在运行期间在最高为5s的周期循环Z中在至少一个第一旋转速度R1与至少一个第二旋转速度R2之间来回地加速和/或在连续的加速度下以连续不同的旋转速度旋转，其中，所期望的旋转特性也可以相宜地编入程序并且输入控制装置的输入单元内。旋转运动特性例如在之后参照图3和图4示例性地阐述。控制装置还能够这样控制容器11的旋转式运动驱动器，以便为其加载一个或多个期望的、或多或少恒定的旋转速度和/或旋转方向。
此外，控制装置与可旋转部件3的驱动器4和抬升装置5的驱动器有效连接，其中，例如可以在控制装置的输入装置内输入期望的工件加工时间以及安装/取下位置和每个工件夹持器6的停留时间。在此，控制装置可以设计为，使得其以周期性的时间间隔移动可旋转部件3，以便使每个工件夹持器6在其预设的加工时间之后进入安装/取下位置并且在足够用于取下/装配工件的、同样是预设的时间内停留在该处。以此方式实现了半连续的工件安装或释放。控制装置与之相关地还用于使相应的工件夹持器6(在其夹紧装置7上正好应更换相应的工件)的每个抬升装置5在工件夹持器6借助可旋转部件3移动之后、之前或期间从下方的工作位置垂直向上地移动到上方的安装/取下位置，至少在足够用于取下/安装工件的、同样是预设的时间内停留在该处，并且随即在工件夹持器6借助可旋转部件3移动之后、之前或期间再垂直向下地移动到工作位置中。
在图2中示出用于工件表面加工的设备的另一种实施形式，其中，相同或者作用相同的构件配设有与图1相同的附图标记。按照图2的设备又包括用于容纳研磨和/或抛光颗粒(未示出)的容器11，其可借助旋转式的运动驱动器围绕垂直轴线2旋转。在本实施例中，容器8布置在与按照图1的车13一致的车13上，在所述车上、例如在其下侧又布置有容器11的旋转驱动器(在图2中不能完全看到)并且所述车包括配设有传动轴17的运载板18，容器11可以抗扭地且自动定心地安装在所述运载板18上。
图2所示的设备还包括整体配有附图标记110的形式为机器人的操作装置，其运载用于可拆卸地固定待加工工件(未示出)的工件夹持器6。机器人110例如可以是多轴的工业机器人，其具有支架112，转盘113可围绕垂直轴线翻转地支承在所述支架上。在转盘113上设有托架114，所述托架具有用于摇杆115的水平轴承，在摇杆的背离托架114的(上)端部又在平行于托架114的翻转轴线布置的水平轴上支承有悬臂116。所述悬臂116在其端部配设有三轴式的机器人手臂117，所述机器人手臂运载工件夹持器6。当转盘113通过控制电机118相对于静止的支架112被驱动时，控制电机119用于驱动摇杆115并且控制电机120用于驱动悬臂116。三轴式的机器人手臂117被三个其它的控制电机121、122、123驱动，所述三个其它的控制电机例如安装在悬臂116的背离机器人手臂117的端部上。
因此，具有工件夹持器6的三轴式机器人手臂117既能够使工件夹持器以任意的定向在三维空间内翻转，以便使可拆卸地固定在工件夹持器6上的工件在期望的位置中相对于容器11内的颗粒散粒物料定向，也能够使工件夹持器6平移式地沿任何空间方向移动。此外，三轴式机器人手臂117能够使工件夹持器6尤其沿箭头P4的方向围绕其纵轴线选择，其中，旋转运动控制装置又这样设置，从而使工件夹持器6及固定在其上的工件在运行期间在最高为5s的周期循环Z中在至少一个第一旋转速度R1与至少一个第二旋转速度R2之间来回地加速和/或在连续的加速度下以连续不同的旋转速度旋转(对此在以下参见图3和图4)，其中，所期望的相应旋转运动特性可以编入程序并且输入(同样未在图中示出的)输入单元内。这相应地也可以适用于容器11的旋转运动控制装置。
图3和图4示例性地示出工件夹持器6(和/或容器11)的有利的旋转速度特性，它们能够借助按照图1和图2的设备实现。在此，在图3和图4的示意图中分别在y轴上显示了针对旋转速度具有代表性的转速n(例如单位是转每分钟[min])，并且在x轴上显示了加工时间(例如单位是秒[s])。如图3所示，工件夹持器6或夹紧在其上的工件(或者也可以是容器11)的旋转速度特性基本上呈正弦形或者以非阻尼振荡的形式延伸，其中，工件在周期性循环Z中连续地以固定的(正向或负向)加速度在约等于零的第一旋转速度R1与例如可以约为2000转/分钟的第二旋转速度R2之间来回地加速。在此，第二旋转速度不一定是恒定的，而是也可以在加工时间t内改变，也就是大致呈正弦形的曲线的振幅A可以随着加工时间的增加而改变(未示出)。同样地，第一旋转速度R1不是必须等于零，而是尤其也可以是明显小于第二旋转速度R2的旋转速度，例如约在0至100转/分钟之间。周期性循环Z的时长例如可以在约1秒至约10秒之间。在图4中示例性示出的工件夹持器6或夹紧在其上的工件(或者也可以是容器11)的旋转速度特性与按照图3的旋转速度特性的主要区别在于，工件在周期性循环Z中连续地在不等于零的第一旋转速度R1与同样不等于零但方向相反的第二旋转速度R2之间来回地加速。曲线同样基本上呈正弦形地延伸，当工件的旋转方向倒转时，在静止状态(n＝0)的区域内由于惯性作用存在削平部。旋转运动又以连续的(正向或负向)加速度进行。第一旋转速度R1和/或第二旋转速度R2的值又可以例如约为2000转/分钟，但也可以不是只在其符号上任意地彼此不同。两个旋转速度R1、R2也不一定是恒定的，而是一个或者两个旋转速度R1、R2也可以在加工时间t内改变，也就是第一旋转速度R1的处于所述大致呈正弦形的曲线的过零点(在旋转方向倒转时工件的点状静止状态)之上的“振幅分量”A1和/或第二旋转速度的处于所述大致呈正弦形的曲线的过零点之下的振幅分量”A2可以随着加工时间的增加而改变(未示出)。周期性循环Z的时长可以例如在约0.25秒至约5秒之间。

Claims (31)

1.一种用于对工件进行表面加工的方法，其中，使工件相对于由研磨和/或抛光颗粒组成的散粒物料运动，其中，工件相对于由研磨和/或抛光颗粒组成的散粒物料围绕至少一个轴线旋转，其中，工件相对于由研磨和/或抛光颗粒组成的散粒物料加速到不同的旋转速度(R1，R2)，其特征在于，所述工件和/或容纳由研磨和/或抛光颗粒组成的散粒物料的容器(11)在连续的加速度下以连续不同的旋转速度旋转。
2.按权利要求1所述的方法，其特征在于，所述工件和/或所述容纳由研磨和/或抛光颗粒组成的散粒物料的容器(11)在最高为5s的周期循环(Z)中在至少一个第一旋转速度(R1)与至少一个第二旋转速度(R2)之间来回地加速。
3.按权利要求1所述的方法，其特征在于，所述工件和/或容器(11)及处于其中的散粒物料至少暂时地在至少一个基本上等于零的第一旋转速度(R1)与至少一个不等于零的第二旋转速度(R2)之间来回地加速。
4.按权利要求1所述的方法，其特征在于，所述工件和/或容器(11)及处于其中的散粒物料至少暂时地在至少一个不等于零的第一旋转速度(R1)与至少一个第二旋转速度(R2)之间来回地加速，所述至少一个第二旋转速度(R2)具有与第一旋转速度(R1)相反的旋转方向。
5.按权利要求1所述的方法，其特征在于，所述工件和/或容器(11)及处于其中的散粒物料至少暂时地加速到至少一个至少为200转/分钟的旋转速度(R1，R2)。
6.按权利要求5所述的方法，其特征在于，所述旋转速度(R1，R2)为至少500转/分钟。
7.按权利要求5所述的方法，其特征在于，所述旋转速度(R1，R2)为至少1000转/分钟。
8.按权利要求1所述的方法，其特征在于，所述工件和/或容器(11)及处于其中的散粒物料至少暂时地在最高4s的周期循环(Z)中在至少一个第一速度(R1)与至少一个第二速度(R2)之间来回地加速。
9.按权利要求8所述的方法，其特征在于，所述周期循环(Z)为最高3s。
10.按权利要求8所述的方法，其特征在于，所述周期循环(Z)为最高2s。
11.按权利要求1所述的方法，其特征在于，所述工件和/或容器(11)及处于其中的散粒物料至少暂时地在时间t内以基本上呈正弦形的旋转速度变化曲线来回地加速。
12.按权利要求11所述的方法，其特征在于，基本上呈正弦形的旋转速度变化曲线的周期或循环(Z)为最高5s。
13.按权利要求11所述的方法，其特征在于，所述工件和/或容器(11)及处于其中的散粒物料至少暂时地在时间t内以基本上呈正弦形的旋转速度变化曲线并且以大致恒定的振幅(A)来回地加速。
14.按权利要求11所述的方法，其特征在于，所述工件和/或容器(11)及处于其中的散粒物料至少暂时地在时间t内以基本上呈正弦形的旋转速度变化曲线并且以在时间t内变化的振幅(A)来回地加速。
15.按权利要求14所述的方法，其特征在于，在时间t内基本上呈正弦形的旋转速度变化曲线的振幅(A)至少暂时地减小或增大。
16.按权利要求1所述的方法，其特征在于，所述工件的至少一个空腔或者至少一个凹处用由研磨和/或抛光颗粒组成的散粒物料填充并且所述工件至少基本上围绕空腔或者凹处的中心轴线在连续的加速度下以连续不同的旋转速度旋转，以便至少研磨和/或抛光所述工件的包围空腔或者凹处的壁。
17.按权利要求16所述的方法，其特征在于，所述工件围绕至少一个轴线在最高为5s的周期循环(Z)中在至少一个第一速度(R1)和至少一个第二速度(R2)之间来回地加速。
18.按权利要求1所述的方法，其特征在于，将所述工件浸入被装盛于容器(11)内的由研磨和/或抛光颗粒组成的散粒物料内并且所述工件在连续的加速度下以连续不同的旋转速度旋转。
19.按权利要求18所述的方法，其特征在于，所述工件在最高为5s的周期循环(Z)中在至少一个第一速度(R1)和至少一个第二速度(R2)之间来回地加速。
20.按权利要求18所述的方法，其特征在于，所述容器(11)至少暂时地
-保持静止；
-来回地平移运动；
-平移地沿轨道曲线运动；和/或
-围绕其中心轴线(2)旋转。
21.按权利要求18所述的方法，其特征在于，所述容器(11)至少围绕其中心轴线(2)旋转。
22.按权利要求21所述的方法，其特征在于，所述容器(11)以基本上恒定的或者本身随时间变化的旋转速度围绕其中心轴线(2)旋转。
23.按权利要求1所述的方法，其特征在于，所述工件还平移地沿着轨道曲线相对于由研磨和/或抛光颗粒组成的散粒物料运动。
24.按权利要求1所述的方法，其特征在于，至少所述工件和/或容器(11)及处于其中的散粒物料的旋转运动并且工件和/或容器(11)的其它运动程序控制地进行。
25.一种用于通过使工件相对于由研磨和/或抛光颗粒组成的散粒物料运动而对工件进行表面加工的设备，所述设备用于执行按前述权利要求中的任一项所述的方法，所述设备具有至少一个用于可拆卸地固定待加工工件的工件夹持器(6)和具有用于容纳研磨和/或抛光颗粒的容器(11)，其中，所述工件夹持器(6)和/或容器(11)配置有至少一个旋转驱动器并且所述设备还包括设成程序控制的控制装置，所述控制装置至少能够控制工件夹持器(6)的旋转驱动器(10)和/或容器(11)的旋转驱动器(17，18)，其特征在于，所述控制装置设计用于在运行期间使工件夹持器(6)的旋转驱动器(10)和/或容器(11)的旋转驱动器(17，18)以连续不同的旋转速度连续地加速。
26.按权利要求25所述的设备，其特征在于，所述控制装置设计用于在运行期间使工件夹持器(6)的旋转驱动器(10)和/或容器(11)的旋转驱动器(17，18)在最高为5s的周期循环(Z)中在至少一个第一旋转速度(R1)与至少一个第二旋转速度(R2)之间来回地加速。
27.按权利要求25所述的设备，其特征在于，所述控制装置设计用于在运行期间以至少一个按权利要求3至15中的任一项所述的旋转速度特性使工件夹持器(6)的旋转驱动器(10)和/或容器(11)的旋转驱动器(17，18)以连续不同的旋转速度连续地加速。
28.按权利要求25所述的设备，其特征在于，所述控制装置至少设计用于在运行期间使工件夹持器的旋转驱动器(10)以连续不同的旋转速度连续地加速以及将容器(11)的旋转驱动器(17，18)控制在基本上不随时间变化或者能随时间变化的旋转速度上。
29.按权利要求25所述的设备，其特征在于，所述工件夹持器(6)和/或容器(11)还配置有平移运动驱动器(4)，并且所述控制装置还能够控制所述平移运动驱动器(4)，使所述工件夹持器(6)和/或容器(11)沿着轨道曲线平移运动。
30.按权利要求25所述的设备，其特征在于，针对工件夹持器(6)和/或容器(11)的旋转驱动器设有伺服电机。
31.按权利要求25所述的设备，其特征在于，所述工件夹持器(6)和/或容器(11)的旋转驱动器配置有变速传动机构。
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