CN105555472A - 用于天然石材、团块材料和陶瓷材料的轨道研磨头 - Google Patents

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Abstract

盘型的轨道研磨头(12)包括固定结构(14)和旋转结构(16)。与盘轴(20)和盘齿轮(22)一起设置的多个盘(18)安装在旋转结构上。可旋转地安装在所述固定结构(14)上的轴(24)设置有第一齿轮(26)和第二齿轮(28)。第一齿轮(26)与多个盘齿轮(22)啮合，以用于将旋转运动从轴(24)传输至每个盘(18)；且第二齿轮(28)与安装在设置在固定结构(14)上的旋转销(32)上的第二中间齿轮(30)啮合，且第二齿轮(28)依次与设置在旋转结构(16)上的内齿(34)啮合，以用于将轴(24)的旋转运动传输至旋转结构(16)。

Description

用于天然石材、团块材料和陶瓷材料的轨道研磨头
本发明涉及用于天然石材、团块材料和陶瓷材料的轨道研磨头。
根据当前的技术现状，所谓的盘型的用于研磨和抛光石料的各种类型的头是已知的，这些通常设置有称为“盘”的多个板或盘形的磨料工具或金刚石涂层工具，其被可旋转地安装在借助于主轴旋转的主体上。通常，该盘执行包括以下项的轨道运动：
-围绕其自身旋转轴线的旋转；
-围绕主轴轴线的旋转。
这种类型的头安装在研磨/校准机器的研磨主轴的底端上。
例如，在意大利专利IT1307212中，这种类型的头的示例可以被找到，在该专利中，工作头包括固定至研磨单元的底端的凸缘结构。在该凸缘结构中，工具保持器轴被可旋转地支撑且被固定至旋转的研磨主轴。该工具保持器轴被一体地连接至设置有承载盘的板的主体，盘单元可旋转地安装在该承载盘的板上。
每个盘单元包括旋转销，盘、支撑件或轴承以及齿轮被安装在该旋转销上。
与每个盘单元的齿轮啮合的中央冠轮安装在该固定凸缘结构上。
当主轴运行时，该主体旋转，使得盘也围绕该轴且围绕相关联的销的轴线旋转，这是由于盘单元的齿轮被中央冠轮导致旋转。
EP0974424与WO01/70458还描述了相同类型的研磨头，其中，主体与主轴一体地旋转，且因此以与主轴相同的速度旋转。
尽管现有技术被广泛地建立，但其也不是没有缺点。例如，工具保持器轴以与盘单元可旋转地安装在其上的主体相同的速度旋转，且因此工具保持器轴以相对较低的速度旋转，该速度通常在150转每分钟和250转每分钟之间。由于每个单个盘单元的齿轮与和固定至研磨主轴的凸缘结构一体的中央冠轮进行啮合,因此每个单个盘单元围绕其自身的轴线旋转。由于为了实现磨料工具的最佳工作状态，盘必须以高的速度旋转，优选地，以2000转每分钟和3000转每分钟之间的速度旋转，因此必须使用高的倍增比(multiplicationratio)。因此，中央冠轮与每个盘单元的齿轮的传动比非常高，且该传动比甚至可以达到1：15的值。
两个轮的传动比越偏离1：1，所产生的问题越大是已知的。事实上，随着传动比的增加，齿轮传动装置的尺寸增加，且因此头的整体尺寸也增加。而且，运行变得更没规律和更不一致。
现有技术已经认识到这个问题且试图解决这个问题。
例如，在实用新型IT256251中，是盘的旋转支撑元件的主体独立于轴的旋转运动，且在与该轴相反的方向上旋转。
两个冠轮被用键安装至该轴上：第一冠轮与每个盘的齿轮啮合，而第二冠轮与第一齿轮啮合，第一齿轮与第二齿轮是旋转一体的(这两个齿轮被用键安装至一体地安装在主体上的销上，以便能够围绕其自身旋转)。第二齿轮与第三冠轮啮合，第三冠轮与凸缘结构是一体的，且因此第三冠轮是固定的。
在运行过程中，当轴旋转时，第一冠齿轮与第二冠齿轮旋转。第一冠齿轮导致单个盘单元的旋转。第二冠齿轮导致第一齿轮旋转，且因此与第一齿轮一体且与第三固定冠轮啮合的第二齿轮允许销(该两个齿轮被固定在该销上)旋转且因此允许主体旋转。
这些部分的布置因此相对复杂，且不适合于不同情况的使用。
特别地，在现有技术的实施方案中，利用相同的主体结构实现盘围绕其轴线的不同的旋转速度是不可能的或在任何情况下是非常困难的。
事实上，由于体积，在头具有与轴一体的主体的情况下，或在其中该主体的旋转独立于该轴的复杂的头的情况下，为了获得用于盘的不同的旋转速度和/或获得头主体的不同旋转速度，改变形成用于将旋转运动传输至单个盘单元的齿轮传动装置的齿轮的尺寸实际上是不可能的。
因此，本发明的目的是大体上解决现有技术的缺点。
本发明的第一任务是提供头，在该头中，轴以在头主体的低旋转速度与盘的高旋转速度之间范围内的速度旋转，且因此致使主体独立于轴的旋转而旋转。
第二任务是提供头，在该头中，改变形成将旋转运动传输至单个盘单元的齿轮传动装置的齿轮的尺寸是可能的，以便获得用于盘的不同的旋转速度和/或获得头主体的不同的旋转速度。
另外的任务是提供快速盘式研磨头，该快速盘式研磨头是紧凑的且因此是小尺寸的且低重量的，且以规则且一致的方式运行。
最后，本发明的另外的任务是提供研磨头，该研磨头适合于加工可能是粗糙的且不完全光滑的表面。
该目的和任务利用根据权利要求1所述的研磨头实现。
特别地，提供包括固定结构和旋转结构的盘式研磨头。研磨头包括布置在旋转结构(或外壳)上的多个背衬盘，每个盘被安装在盘轴和盘齿轮上。与机器的主轴轴向对齐地固定的轴被可旋转地布置在该固定结构上，且该轴设置有第一齿轮与第二齿轮。第一齿轮适合于与用于将旋转运动从轴传输至每个盘的多个盘齿轮啮合。第二齿轮适合于与旋转地安装在固定结构上的中间(空转)齿轮啮合。中间齿轮适合于与设置在旋转结构上的内齿啮合，以用于将旋转运动从轴传输至旋转结构。
根据本发明的研磨头的特有的特征和优点将从下文提供的参考附图通过非限制性说明提供的实施方案的多个示例的描述中表现得更加清楚，其中：
图1示出根据本发明的轨道研磨头的第一实施方案的示意性横截面图；和
图2示出根据本发明的轨道研磨头的第二实施方案的示意性横截面图。
根据本发明的研磨头12包括固定结构14和旋转结构16。固定结构14是研磨头的例如通过将研磨头固定至该机器的在其上使用这种类型的头的结构(未示出)而保持不移动的部分，。通常，这种类型的头安装在设计成在工作表面上移动该研磨头的操作单元(在附图中未示出)上。该单元在工作表面上的运动对本领域的技术人员而言是本身已知的，且因此将不被更加详细地描述。
固定结构14与旋转结构16可以各种方式布置，例如，一个布置在另一个里面，轴承在两者之间。
如下面将被进一步解释的，研磨头12包括轴24，轴24优选地是竖直的，以用于将旋转运动传输至旋转结构16，且传输至多个盘18。为了清楚的目的，尽管根据本发明的头包括多个盘，但该多个盘(以及还有其各部分)一直将通过相同的参考标号表示。
多个盘18从旋转结构16的操作表面36伸出。旋转结构16的操作表面36是面向在研磨过程中正在被加工的物品的表面。
每个盘18与盘轴20与盘齿轮22一起设置。有利地，盘轴20可以借助于轴承38、40被布置在旋转结构16上。旋转结构16因此适合于容纳多个盘，使得该多个盘可以围绕其自身轴线旋转。
第一齿轮26与第二齿轮28被安装在轴24上。
第一齿轮26适合于与该多个盘齿轮22啮合，以用于将旋转运动从轴24传输至每个盘18。
第二齿轮28适合于与设置在旋转销32上的中间齿轮30啮合，该旋转销32设置在固定结构14上。中间齿轮30适合于与设置在旋转结构16上的内齿34啮合。换言之，内齿34包围第二齿轮28和中间齿轮30，且内齿34仅与中间齿轮30啮合。
根据本发明的研磨头12的操作原理现在可以被本领域的技术人员简单地理解。
当轴24旋转时，与盘齿轮22啮合的第一齿轮26导致每个盘18围绕其旋转轴线(在附图中由参考标号42表示)旋转，该旋转轴线与盘轴20的轴线重合。而且，与中间齿轮30啮合(中间齿轮30依次又与设置在旋转结构16上的内齿34啮合)的第二齿轮28导致旋转结构16围绕轴24的轴线(在附图中由参考标号44表示)旋转。
因此，这产生在本描述的开始提到的盘18的复合运动，且特别地：
1)盘围绕其自身的旋转轴线42的旋转；和
2)盘围绕轴24的旋转轴线44的旋转。
根据本发明的可能的实施方案，为了使用截头圆锥状的盘工具且因此避免在金刚石涂层工具与石料之间的延长接触，且因此允许磨料颗粒的必要的冷却,盘18的轴线42相对于轴24的轴线44优选地倾斜若干度或零点几度。特别地，每个轴线42可以相对于轴24的轴线44倾斜0.2°和2.5°之间的角度。有利地，盘齿轮22与第一齿轮26可以设置有齿，该齿具有用于彼此正确地啮合的合适的形状，盘齿轮22与第一齿轮26的轴线不平行。
根据本发明的可选择的实施方案，盘的轴线42平行于轴24的轴线44。
研磨头12的啮合在一起的部分的特定布置允许轴24以比容纳盘18的旋转结构16旋转的旋转速度大的速度旋转。有利地，旋转结构16设计成在与轴24相同的方向上旋转。
换言之，该研磨头12具有拥有减速传动比的齿轮传动装置，该齿轮传动装置接收来自轴24的运动，且将该运动传输至旋转结构16或承载盘的结构，以及该研磨头具有拥有相乘的传动比的齿轮传动装置，该齿轮传动装置接收来自轴24的运动且将该运动传输至盘18。
例如，提供以400转每分钟的速度旋转的轴24、以200转每分钟的速度围绕轴24的轴线44旋转的旋转结构16，以及以2200转每分钟的速度围绕其自身旋转轴线42旋转的盘18是可能的。根据本发明的这个实施方案，允许盘围绕其自身轴线旋转的齿轮传动装置的传动比是1：5.5。
因此，可注意，旋转结构16不与轴一体地旋转，而是以比轴的旋转速度低的速度旋转。因此，轴以在旋转慢的旋转结构的旋转速度与高速旋转的单个盘的旋转速度之间的速度旋转。
相反，考虑现有技术的情况，在现有技术中，轴以与旋转结构的旋转速度相同的速度旋转，且因此该速度为200转每分钟，传动比将是两倍，且具体是1：11，且因此该传动比显然是高的，且遇到本描述开始所提到的所有问题。
根据本发明可能的实施方案，盘18的数量是六个。有利地，六个盘18可以分为两组，每组三个，其中，一组盘以给定的速度旋转，而另一组盘以稍微不同的速度旋转。通过提供具有不同盘齿轮22(该盘齿轮22就齿的数量而言是不同的)的盘单元18，以本身已知的方式获得旋转速度的不同。换言之，第一组盘18具有带有第一数量的齿(例如，28)的第一盘齿轮22，而第二组盘18具有带有第二数量的齿(例如，29)的第二盘齿轮22。
这有助于阻止工具成椭圆形(其导致头的振动)，且因此保证更好的加工，即，高质量的抛光表面。
下面可能的值示出各种齿轮传动装置的齿数，和轴与盘的转数，该头包括两组盘，该两组盘具有各种盘齿轮齿数。
示例1
第一轮的齿数：92
第二轮的齿数：47
盘轮的齿数：28/29
中间轮的齿数：22
内齿的齿数：92
轴的每分钟转数420
盘的每分钟转数：2305/2280
旋转结构的每分钟转数：214.
示例2
第一轮的齿数：98
第二轮的齿数：52
盘轮的齿数：23/24
中间轮的齿数：21
内齿的齿数：94
轴的每分钟转数420
盘的每分钟转数：2590/2549
旋转结构的每分钟转数：232.
示例3
第一轮的齿数：85
第二轮的齿数：47
盘轮的齿数：23/24
中间轮的齿数：21
内齿的齿数：89
轴的每分钟转数420
盘的每分钟转数：2420/2385
旋转结构的每分钟转数：222.
根据本发明的可能的实施方案，该头可以设置有在组装过程中被布置在头的部件之间的弹性元件52和/或54，以便获得在加工过程中能够承受轻微倾斜的研磨头，使得该头适合于呈现在材料中的粗糙与不均匀。
有利地，研磨头12的轴24可以设置有覆盖套筒56，该覆盖套筒56适合于接纳轴24的端部且与其大体上是一体的。根据本发明的可能的实施方案，弹性元件52和/或54可以被布置在轴与套筒56之间，使得可存在轴24与套筒56的受限制的相对运动。然而，轴24与套筒56适合于以一体且同步的方式旋转。
根据示出在图2中的本发明的可能的实施方案，轴24的端部沿轴24的整个圆周设置有径向凸起58，该径向凸起58适合于与套筒56中的相应的凹部60接合。有利地，套筒56包括两部分：主体59和底部部分57，该两部分适合于在凹部60的区域中被连接在一起。
有利地，套筒56的底部部分57适合于借助于螺钉61连接至主体59。所述螺钉61优选地具有平行于轴的轴线44的轴线且设计成将凹部60的两个相对侧连接在一起。而且，所述螺钉61设计成穿过孔63，该孔63的轴线平行于轴24的轴线，且该孔63设置在径向凸起58中。
根据本发明可能的实施方案，弹性元件52被定位在孔63与相应的螺钉61之间。弹性元件52可以具有圆柱体形状，且弹性元件52可以设置有适合于容纳螺钉63的通孔。
所述弹性元件52设计成允许轴24与套筒56在轴向方向上的受限制的相对运动和相对于轴向方向的受限制的倾斜。
有利地，所述螺钉与所述相应的弹性元件由多个组成，例如5个或6个。
该弹性元件优选地由弹性材料制成，例如橡胶或聚氨基甲酸酯以及类似物。有利地，该弹性元件是无声块元件(silentblockelement)。
根据本发明的可能的实施方案，弹性元件54可以沿轴24的主体59的表面定位在轴与套筒之间，以便允许轴相对于套筒在径向方向上的受限制的运动。
根据本发明可能的实施方案，球接头可以在轴与套筒之间形成。特别地，适合于固定至轴24的端部的端部元件71可以被提供。所述端部元件适合于与套筒56的底部部分57一起形成球接头。
两个齿轮26、28以类似于前述示例的方式被设置在套筒56上。
因此，本领域的技术人员将能够推断该头可以被倾斜数度以适合于正在加工的材料的任何粗糙度，同时将轴24与主轴保持轴向对齐。
将上面描述的本发明与实用新型IT256251比较，可注意到，将运动从轴传输至旋转结构的传输类型根本改变。事实上，尽管在本发明中在与轴一体的冠轮和与主体一体的冠轮之间仅存在一个齿轮，但在该实用新型中，与轴一体的冠轮和与主体一体的冠轮通过两个齿轮被连接在一起。
而且，在该实用新型中，与主体一体的齿轮是具有较小尺寸和具有外齿的齿轮，但在本发明的技术解决方案中，该齿轮具有内齿与较大的尺寸，因此有利于传输效率。
因此，清楚的是，由于头中的部分的高效的分配，头的尺寸可以比根据现有技术的研磨头的尺寸小。
由于结构简单，可能的是，在一定的限度内改变将运动传输至旋转结构的齿轮传动装置的减速比以及将运动传递至单个盘18的齿轮传动装置的倍增比率两者，因此使盘18获得围绕其自身轴线42的不同的旋转速度且使盘18获得围绕轴24的轴线44的不同的旋转速度两者。
为了满足特定的要求，本领域的技术人员了可以对上面描述的实施方案进行修改，和/或用等同的部分替换描述的部分，而不会因此偏离所附权利要求的范围。

Claims (9)

1.一种用于天然石材、团块材料和陶瓷材料的盘型轨道研磨头(12)，包括：
固定结构(14)和旋转结构(16)；
多个盘(18)，所述多个盘(18)设置在所述旋转结构(16)上，每个盘(18)被安装在盘轴(20)和盘齿轮(22)上；
轴(24)，其适合于与驱动主轴轴向对齐被固定，所述轴(24)可旋转地安装在所述固定结构(14)上，且所述轴(24)设置有第一齿轮(26)和第二齿轮(28)；
所述第一齿轮(26)适合于与所述多个盘齿轮(22)啮合，以用于将旋转运动从所述轴(24)传输至每个盘(18)；
所述第二齿轮(28)与第二中间齿轮(30)啮合，所述中间齿轮(30)安装在设置在所述固定结构(14)上的销(32)上，且所述中间齿轮(30)与设置在所述旋转结构(16)上的内齿(34)啮合，以用于将所述轴(24)的旋转运动传输至所述旋转结构(16)，
所述轨道研磨头(12)的特征在于，所述轴(24)包括套筒(56)，弹性元件(52、54)设置在所述轴(24)与所述套筒(56)之间，以便允许所述轴(24)与所述套筒(56)的受限制的相对运动。
2.根据权利要求1所述的轨道研磨头(12)，其特征在于，所述盘轴(20)的轴线(42)相对于所述轴(24)的轴线(44)以0.2°和2.5°之间的角度倾斜。
3.根据前述权利要求中任一项所述的轨道研磨头(12)，其特征在于，所述轴(24)与所述旋转结构(16)之间的传动比是减速比，且轴(24)与盘(18)之间的传动比是倍增比。
4.根据前述权利要求中任一项所述的轨道研磨头，其特征在于，在使用过程中，所述轴(24)的旋转速度比所述旋转结构(16)的旋转速度大。
5.根据前述权利要求中任一项所述的轨道研磨头，其特征在于，在使用过程中，所述轴(24)的旋转速度比所述盘轴(20)的旋转速度低。
6.根据前述权利要求中任一项所述的轨道研磨头，其特征在于，所述盘(18)的数量为6。
7.根据前述权利要求中任一项所述的轨道研磨头，其特征在于，所述盘(18)被分成两组，所述两组具有不同数量的盘齿轮齿。
8.根据权利要求1所述的轨道研磨头，其特征在于，所述轴(24)在其端部中的一个端部处设置有径向凸起(58)，所述径向凸起(58)适合于与所述套筒(56)中的相应的凹部(60)联接。
9.根据权利要求8所述的轨道研磨头，其特征在于，所述套筒包括适合于在所述凹部(60)的区域中借助于螺钉(61)被固定在一起的底部部分(57)和主体(59)，所述螺钉具有平行于所述轴(24)的所述轴线的轴线，且所述螺钉(61)穿过孔(63)，所述孔(63)设置在所述轴(24)的所述径向凸起(58)中，弹性元件(52)定位在孔(63)与螺钉(61)之间。
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