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Die
Erfindung betrifft zunächst
eine Schleif- oder Poliervorrichtung zum Schleifen oder Polieren mindestens
eines Werkstücks
insbesondere mit feinen Strukturen wie Vertiefungen oder dergleichen,
im Wege des Gleitschleifens, mit einem topfförmigen, federnd gelagerten
Behandlungsbehälter
zur Aufnahme des Werkstücks
(der Werkstücke)
und der Schleif- bzw. Polierkörper
und einem ein oder mehrere Unwuchtantriebe aufweisenden ersten Schwingungserreger,
der dem Behandlungsbehälter
eine erste Schwingungskomponente aufzwingt, die im wesentlichen
geneigt zur Horizontalebene liegt.
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Im
Stand der Technik sind Schleif- oder Poliervorrichtungen bekannt,
die einen topfartigen, federnd gelagerten Behälter aufweisen, in dem das
zu schleifende/polierende Werkstück
lagefixiert aufgenommen wird. An der Topfaußenwand des Behälters sind
in diametraler Gegenüberlage
zwei Unwuchtantriebe angeordnet. Die Achse der Unwuchtantriebe ist
jeweils zur Horizontalen geneigt. Der Neigungswinkel kann von den
Unwuchtantrieben eingestellt werden. Im Betrieb der Schleif-/Poliervorrichtung sind
die Achsen der Unwuchtantriebe derart zueinander eingestellt, dass
sich die Achsen kreuzen und einen gleichen Winkel zueinander aufweisen.
Die Achsen der beiden Unwuchtantriebe laufen in der Regel jeweils
um denselben Winkel geneigt zur Horizontalebene, wobei die beiden
Achsen in einem Achskreuzwinkel zueinander stehen. Sie verlaufen
somit windschief im Raume zueinander. Mit dieser bekannten Anordnung
der Unwuchtantriebe wird eine geneigt zur Horizontalen verlaufende
Schwingungsellipse erzeugt. Ein Werkstück, welches beispielsweise mit
so einer Schleif-/Poliervorrichtung behandelt werden soll, ist eine
Aluminiumfelge. Bei einer derartigen Vorrichtung wird bei einer
Behandlung einer Aluminiumfelge der radial äußere Bereich der Felge stärker als
der radial innere Bereich geschliffen/poliert. Kleine Aussparungen
der Felge werden überhaupt
nicht oder nur kaum geschliffen bzw. poliert.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gattungsgemäßes Verfahren
bzw. eine gattungsgemäße Vorrichtung
zum Behandeln von Werkstücken
mit zerklüfteten,
insbesondere kantenreichen und Vertiefungen aufweisenden Werkstücken, zu
ertüchtigen.
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Gelöst wird
die Aufgabe sowohl von jedem einzelnen Anspruch allein als auch
von jedweder Kombination jedes Anspruchs mit jedem beliebigen anderen
Anspruch.
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Der
Anspruch 1 sieht zunächst
und im wesentlichen einen zweiten Schwingungserreger vor, der dem
Behandlungsbehälter
eine zweite, die erste kreuzende Schwingungskomponente aufzwingt.
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Bevorzugt
sind die Schwingungskomponenten so im Raum angeordnet, dass die
Schleifkörper an
jedem Ort innerhalb des Behandlungsbehälters etwa denselben Materialabtrag
leisten. Die erste Schwingungskomponente wird von zwei sich in diametraler
Gegenüberlage
am Behandlungsbehälter angeordneten
Unwuchtantrieben erzeugt. Die Achsen der Unwuchtantriebe kreuzen
sich und verlaufen senkrecht zur diametral verlaufenden Achse der
beiden Unwuchtantriebe. Die beiden Unwuchtantriebe des ersten Schwingungserregers
laufen drehsynchron. Der Unwuchtantrieb des zweiten Schwingungserregers
wird mit einer davon verschiedenen Drehzahl angetrieben. Die Neigungslage
der beiden Unwuchtantriebe des ersten Schwingungserregers ist in
Bezug auf die Diametrale einstellbar. Die zweite Schwingungskomponente
liegt im wesentlichen in einer Vertikalebene. Die zweite Schwingungskomponente
wird von einem oder mehreren am Boden des Behandlungsbehälters angeordneten
Unwuchtantrieben erzeugt. Die Frequenzen der beiden Schwingungskomponenten
sind von einander verschieden. Durch eine Werkstückfesselungseinrichtung wird
das Werkstück
ortsfest im Behandlungsbehälter
befestigt. Die Größe des Werkstücks ist
mindestens geringfügig
kleiner als das Behältervolumen
des Behandlungsbehälters,
kann aber auch viel kleiner sein. Bei den Werkstücken kann es sich zum Beispiel
um eine Felge mit einer Größe von 13''–22'' oder um mehrere Kleinteile handeln.
Die Achse des Unwuchtantriebes des zweiten Schwingungserregers verläuft parallel
zur gedachten Verbindungslinie der beiden diametral gegenüberliegenden
Unwuchtantriebe des ersten Schwingungserregers. Wenn zwei Unwuchtantriebe
vorgesehen sind, dann verlaufen beide Achsen wie zuvor beschrieben.
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Des
Weiteren betrifft die Erfindung ein Schleif- oder Polierverfahren
zum Schleifen oder Polieren mindestens eines Werkstücks insbesondere mit
feinen Strukturen, wie Vertiefungen oder dergleichen im Wege des
Gleitschleifens in einem topfförmigen,
federnd gelagerten Behandlungsbehälter, der mittels Unwuchtantrieben
derart in Schwingung gebracht wird, dass die vom Behandlungsbehälter aufgenommenen
Schleifkörper
am Werkstück
einen Materialabtrag leisten.
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Der
Anspruch 12 sieht zunächst
und im wesentlichen vor, dass die Frequenz und Schwingungsrichtung
der Unwuchtantriebe derart eingestellt sind, dass sich die Schleifkörper an
jedem Ort innerhalb des Behandlungsbehälters im wesentlichen gleichartig
bewegen.
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Bevorzugt
werden dem Behandlungsbehälter
zwei sich kreuzende Schwingungskomponenten aufgezwungen. Die beiden
Schwingungskomponenten haben unterschiedliche Amplituden und unterschiedliche
Frequenzen. Während
des Schleifens oder Polierens wird die Drehrichtung der die Schwingungskomponenten
erzeugenden Unwuchtantriebe geändert.
Das Werkstück
ist zum Beispiel eine Aluminiumfelge, die mit Abstand zum Boden
und zu den Seitenwänden
des Behandlungsbehälters
im wesentlichen achsparallel zur Behälterachse am Behälterboden
befestigt ist.
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Durch
die in den Ansprüchen
angegebenen Merkmale der Erfindungen werden eine Vorrichtung sowie
ein Verfahren zum Schleifen und Polieren eines Werkstücks, beispielsweise
einer Aluminiumfelge, angegeben, mit welchen es möglich ist,
eine Aluminiumfelge gleichmäßig zu polieren.
Kleinste Kanten und Vertiefungen werden ebenfalls mit geschliffen
oder poliert. Es wird ein gleichmäßiger Materialabtrag über die
gesamte Felge erreicht. Dadurch wird ein einheitliches Schleifbild
möglich.
Es wäre auch
denkbar, medizinische Prothesen mit diesem Verfahren zu schleifen
und zu polieren. Da Prothesen sehr genau geschliffen und poliert
werden müssen, eignet
sich auch dieses Verfahren sehr gut. Mit dem Verfahren werden sogar
kleinste Übergänge und
Vertiefungen mit poliert.
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Die
Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels
näher erläutert. Es
zeigen:
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1 eine
perspektivische Ansicht der erfindungsgemäßen Schleif- oder Poliervorrichtung;
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2 eine
Vorderansicht entsprechend der Blickrichtung II aus 1;
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3 eine
Seitenansicht entsprechend der Blickrichtung III aus 1;
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4 eine
Seitenansicht entsprechend der Blickrichtung IV aus 1;
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5 eine
Draufsicht entsprechend der Blickrichtung V aus 1;
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6 eine
Seitenansicht entsprechend der 4, jedoch
wurde hier die Schleif- oder Poliervorrichtung teilweise im Aufbruch
dargestellt;
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7 eine
perspektivische Ansicht der Schleif- oder Poliervorrichtung mit
eingespannter Aluminiumfelge;
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8 eine
Draufsicht entsprechend der Blickrichtung VIII aus 7;
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9 eine
Ansicht entsprechend der Blickrichtung IX aus 7,
jedoch wurde die Schleif- oder Poliervorrichtung teilweise im Schnitt
dargestellt;
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10 eine
perspektivische Ansicht der Schleif- oder Poliervorrichtung, wobei
der Behandlungsbehälter
mit Schleifkörpern
aufgefüllt
ist;
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11 eine
Ansicht entsprechend der 6, jedoch mit einliegender Aluminiumfelge
und den Schleifkörpern;
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12 eine
Ausschnittvergrößerung des Verschlusses
von dem Behandlungsbehälter
entsprechend des Ausschnittes XII aus 11 und
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13 eine
perspektivische Ansicht des Behandlungsbehälters mit einliegender behandelter Aluminiumfelge
und von einem Behälter
aufgefangenen Schleifkörpern
aus dem Behandlungsbehälter.
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Die
erfindungsgemäße Schleif-
oder Poliervorrichtung 1 besteht im wesentlichen aus einem topfförmigen,
federnd gelagerten Behandlungsbehälter 2, einem ersten
Schwingungserreger 3, einem zweiten Schwingungserreger 4 und
einem Sockel 5.
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Rechtwinklig
zu den Seitenwänden 6 wird der
Behandlungsbehälter 2 unterseitig
von einem Boden 7 verschlossen. Der Boden 7 ragt über die
Umfangskontur des Behandlungsbehälters 2 hinaus.
Der Boden 7 weist in etwa eine rechteckige Gestalt auf. Wie
in der 5 zu sehen ist, bildet der Boden 7 seitliche
Aussparungen 8 aus. Die Aussparungen 8 sind diametral
gegenüber
angeordnet. In die Aussparungen 8 ragt jeweils eine Seitenplatte 9 hinein.
Die Seitenplatten 9 verlaufen parallel zur Seitenwand 6 des Behandlungsbehälters 2.
Die Seitenplatten 9 sind mit dem Boden 7 verschweißt. Am oberen
Ende der Seitenplatten 9 läuft ein umlaufender Kragen 10 des
Behandlungsbehälters 2.
Der Kragen 10 ist mit dem Behandlungsbehälter 2 verschweißt. Ebenfalls
sind die Seitenplatten 9 an den Kragen 10 angeschweißt. Die Seitenplatten 9 erstrecken
sich etwas oberhalb einer horizontalen Mittelachse des Behandlungsbehälters 2 bis
etwas unterhalb des Bodens 7. In den Seitenplatten 9 ist
ein Lochkreis mit Bohrungen 11 angeordnet. Um die Bohrungen 11 des
Lochkreises herum ist eine etwas größer dimensionierte Anschraubfläche 12 angeordnet.
Die Anschraubfläche 12 ist
parallel zu der Symmetrieachse des Behandlungsbehälters 2 ausgerichtet.
Der Lochkreis weist eine Vielzahl an Bohrungen 11 auf,
damit ein an der Seitenplatte 9 angeordneter Unwuchtantrieb 13 in
unterschiedlichen Winkelstellungen zu einer Horizontalen mittelst Schrauben 14 befestigt
werden kann. Die Schrauben 14 werden in die Bohrungen 11 eingeschraubt.
Dazu weisen die Bohrungen 11 ein Gewinde auf, welches dem
Gewinde der Schraube 14 formangepasst ist. Der spitzeste
Winkel, der zu der Horizontalen eingestellt werden kann, beträgt in etwa
20°. Es
ist möglich,
einen Maximalwinkel von etwa 70° zu
erreichen. Des Weiteren bildet der Behandlungsbehälter 2 zentrisch
zwischen den beiden Seitenplatten 9 eine Auslassöffnung 15 aus.
Die Auslassöffnung 15 wird
von einer Verschlussplatte 16 verschlossen. Seitlich der Auslassöffnung 15 und
der Verschlussplatte 16 sind Wände 17 angeordnet.
Die Wände 17 verlaufen
parallel zu den Seitenplatten 9. Sie sind an dem Behandlungsbehälter 2,
an dem Kragen 10 und an dem Boden 7 angeschweißt. Die
Wände 17 ragen
durch den Boden 7 hindurch. Dazu bildet der Boden 7 eine
Aussparung 18 aus. Die beiden Wände 17 werden unterhalb
von einem Bodenblech 19 verschlossen. Das Bodenblech 19 ist
geneigt zu einer Horizontalen ausgebildet. Die Wände 17 und das Bodenblech 19 bilden
eine Art Rutsche. Über
die Rutsche können
nach einer Behandlung die verwendeten Schleifkörper 43 aus dem Behandlungsbehälter 2 geleitet
werden. Damit die Verschlussplatte 16 die Auslassöffnung 15 dicht
verschließt,
wird die Verschlussplatte 16 von einem Spannelement 20 beaufschlagt.
In der 12 ist zu sehen, dass das Spannelement 20 eine
Spannkurve 21 ausbildet. Des Weiteren ist das Spannelement 20 auf
einem Bolzen 22 angeordnet. Der Spannkurve 21 gegenüberliegend
bildet das Spannelement 20 eine Aufnahmebohrung 23 für einen
Hebel 24 aus. Der Hebel 24 wird von einem Rundstahlelement
gebildet. Seitlich wird der Bolzen 22 von Aufnahmeelementen 25 aufgenommen.
Die Aufnahmeelemente 25 sind an die Wände 17 angeschweißt. Sie
bilden eine nach oben hin offene Aufnahmetasche 26 für den Bolzen 22 aus.
Das Spannelement 20 greift etwa mittig an der Verschlussplatte 16 an. Der
Hebel 24 kann aus der Aufnahmebohrung 23 entnommen
werden.
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Die
beiden außen
an dem einen kreisrunden Querschnitt aufweisenden Behandlungsbehälter 2 angeordneten
Unwuchtantriebe 13 besitzen Elektromotoren, die eine Unwuchtmasse 42 um
die Drehachse der Elektromotoren drehen. Die Neigungsachse der Unwuchtantriebe 13 kann
um die diametrale Verbindungsachse der beiden Unwuchtantriebe 13 eingestellt
werden, so dass die Drehachsen der Unwuchtantriebe 13 windschief
zueinander stehen. Sie bilden eine Tangente zum Behandlungsbehälter 2. Die
beiden Unwuchtantriebe 13 bilden gemeinsam einen Schwingungserreger 3,
mit dem eine erste Schwingungskomponente erzeugt wird. Diese Schwingungskomponente
beschreibt eine geneigt zur Horizontalen liegende Ellipse.
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Unterhalb
des Bodens 7 ist ein zweiter Schwingungserreger 4 angeordnet.
Der zweite Schwingungserreger 4 wird ebenfalls von einem
Unwuchtantrieb 13 gebildet, es wäre auch denkbar, zwei parallel
liegende Unwuchtantriebe zu ver wenden. Der Unwuchtantrieb 13 wird
mittels Schrauben von unten an den Boden 7 angeschraubt.
Die Achse des Unwuchtantriebes 13 des zweiten Schwingungserregers 4 verläuft parallel
zu einer gedachten Verbindungslinie der beiden Unwuchtantriebe 13 des
ersten Schwingungserregers 3. Wie insbesondere den 2 und 3 zu
entnehmen ist, liegt die Drehachse des fest mit dem Boden 7 des
Behandlungsbehälters 2 verbundenen
Unwuchtantriebes 13 unterhalb der Federlagerung 37 des
Behandlungsbehälters 2. Die
Drehachse, mit welcher die Unwuchtmasse 42 drehangetrieben
wird, liegt in der Horizontalen. Der 2 ist zu
entnehmen, dass der Unwuchtantrieb 13 des zweiten Schwingungserregers 4 etwa
im Bereich der Mitte des Behälterbodens 7 liegt.
Mit diesem Schwingungserreger 4 wird eine etwa in der Vertikalebene
liegende zweite Schwingungskomponente erzeugt. Auch diese entspricht
im wesentlichen einer Ellipse.
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Im
Inneren des Behandlungsbehälters 2 bildet
dieser eine Werkstückfesselungseinrichtung 27 aus.
Die Werkstücksfesselungseinrichtung 27 wird von
einem Bolzen 28 gebildet. Der Bolzen 28 weist an
seinem freien Ende ein Gewinde auf. Auf das Gewinde kann eine Befestigungsmutter 29 aufgeschraubt
werden. Der Bolzen 28 weist an seinem dem Boden 7 zugewandten
Ende einen Fuß 30 auf. Der
Fuß 30 gibt
dem Bolzen 28 einen stabilen Halt in dem Behandlungsbehälter 2.
Mittelst Schrauben 45 wird der Fuß 30 an dem Boden 7 montiert.
Der Bolzen 28 ist zentrisch im Behandlungsbehälter 2 angeordnet.
Mit der Werkstückfesselungseinrichtung 27 können Werkstücke 31,
insbesondere eine Aluminiumfelge, in dem Behandlungsbehälter 2 fixiert
werden. Der Bolzen 28 ist in etwa einer Durchgangsbohrung 32 der
Felge 31 formangepasst. Damit die Felge 31 einen
Abstand zu dem Boden 7 aufweist, wird die Felge 31 auf
Abstandselemente 33 gestellt. Die Abstandselemente 33 sind
bevorzugt aus Kunststoff gefertigt. Der Behandlungsbehälter 2 ist
geringfügig größer als
die Felge 31.
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Der
Boden 7 bildet seitlich des Fußes 30 einen Abfluss 34 aus.
Der Abfluss 34 wird von einem Sieb 35 verschlossen.
An den Abfluss 34 wird eine Abflussleitung 36 angeschlossen.
Die Abflussleitung 36 leitet ein Behandlungsmittel zu einer
Aufbereitungseinheit. Anschliessend kann es wieder verwendet werden.
Durch das Behandlungsmittel wird der durch das Schleifen erzeugte
Abrieb, also kleine Partikel entfernt.
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Der
Behandlungsbehälter 2 samt
der zuvor erwähnten
Elemente wird federnd auf dem Sockel 5 gelagert. Dazu dienen
Federn 37. Die Federn 37 sind an dem Boden 7 sowie
an dem Sockel 5 fixiert. Der Sockel 5 bildet zwei
Auflageflächen 38 aus.
Die Auflageflächen 38 sind
seitlich des zweiten Schwingungserregers 4 angeordnet.
Die Federn 37 sind auf den Auflageflächen 38 angeordnet.
Der Sockel 5 ist hohl ausgestaltet. Der zweite Schwingungserreger 4 liegt
etwas in der Höhlung
des Sockels 5 ein. Des Weiteren bildet der Sockel 5 eine
nach oben hin offene Aussparung 39 aus. Die oberen seitlichen
Enden der Aussparung 39 werden von den Auflageflächen 38 gebildet.
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Des
Weiteren gehört
zu der Vorrichtung eine Behandlungsmittelzuleitung 40.
Die Behandlungsmittelzuleitung 40 bildet zwei parallel
zueinander angeordnete Sprühköpfe 41 aus.
Mittelst der Sprühköpfe 41 wird
ein Behandlungsmittel (Wasser-Compound-Gemisch) in den Behandlungsbehälter 2 eingespritzt.
Das Behandlungsmittel kann dann über den
Abfluss 34 durch die Abflussleitung 36 abfließen. Wie
zuvor erwähnt,
kann es beispielsweise wieder aufbereitet werden und dem Kreislauf
wieder zugeführt
werden.
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Die
Unwuchtantriebe 13 erzeugen eine Unwucht durch einen Unwuchtkörper 42.
Der Unwuchtkörper 42 ist
in den 2 und 3 schematisch dargestellt. Ein
Motor in den Unwuchtantrieben 13 treibt die Unwuchtkörper 42 an
und erzeugt somit eine Unwucht. Es wäre auch denkbar, mehrere Motoren
zum An treiben der Unwuchtkörper 42 zu
benutzen. Dann könnten
die Unwuchtkörper 42 in
einem Unwuchtantrieb 13 unabhängig voneinander angetrieben
werden.
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Nachfolgend
wird das Schleif- oder Polierverfahren näher beschrieben:
In den 1 bis 6 ist
die Schleif- oder Poliervorrichtung 1 in der Ausgangssituation
dargestellt. Zuerst wird wie in den 7 bis 9 zu
sehen ist, eine Felge 31 mit der Werkstückfesselungseinrichtung 27 in
dem Behandlungsbehälter 2 fixiert.
Dabei liegt die Felge 31 auf Abstandselementen 33 auf.
Der Bolzen 28 der Werkstückfesselungseinrichtung 27 ragt
dabei durch die Durchgangsbohrung 32 der Felge 31.
Anschließend
wird mittelst der Befestigungsmutter 29 die Felge 31 in
dem Behandlungsbehälter 2 fixiert. Dann
werden bei einer mehrstufigen Behandlung der Felge 31 als
erstes abrasive Schleifkörper 43 in
den Behandlungsbehälter 2 eingefüllt. Die
Schleifkörper 43 decken
die Felge 31 vollkommen ab. Dies ist in den 10 und 11 zu
sehen. Nach dem Einschalten der beiden Schwingungserreger 3, 4 wird das
Behandlungsmittel durch die Behandlungsmittelzuleitung 40 durch
die Sprühköpfe 41 in
den Behandlungsbehälter 2 eingespritzt.
Das Behandlungsmittel durchfließt
die Schleifkörper 43 und
tritt dann durch den Abfluss 34 durch die Abflussleitung 36 wieder aus
dem Behandlungsbehälter 2 aus.
Dabei nimmt das Behandlungsmittel die Schleifpartikelchen von der
Felge 31 sowie den Schleifkörpern 43 mit. Das Sieb 35 verhindert,
dass die Schleifkörper 43 durch die
Abflussleitung 36 aus dem Behandlungsbehälter 2 hinausgelangen
können.
Die Sieböffnungen
des Siebes 35 sind so dimensioniert, dass auch die kleineren
Polierkörper
in dem Behandlungsbehälter 2 gehalten
werden.
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Mit
dem ersten Schwingungserreger 3 wird dem Behandlungsbehälter 2 eine
erste Schwingungskomponente aufgezwungen. Die erste Schwingungskomponente
verläuft
geneigt zu einer Horizontalen in einer Schwingungsellipse. Der zweite Schwingungserreger 4 erzeugt
eine zweite Schwingungskomponente, welche im wesentlichen in einer Vertikalebene
verläuft.
Die Frequenzen von den beiden Schwingungskomponenten sind verschieden. Die
Unwuchtantriebe 13 des ersten Schwingungserregers 3 laufen
drehsynchron. Die beiden Drehantriebe der Unwuchtantriebe 13 des
ersten Schwingungserregers 3 synchronisieren sich dabei
selbsttätig.
Die gegenüberliegende
Anordnung zweier Unwuchtantriebe 13 ist von Vorteil, weil
sich damit ein gedachtes Schwingungszentrum innerhalb des Behandlungsbehälters 2 ausbildet.
Für die
Lagerung des Behandlungsbehälters 2 ist
die Ausbildung des gedachten Schwingungszentrums innerhalb des Behandlungsbehälters 2 zwar
von Vorteil. Für
die Bearbeitung von Oberflächen
von Aluminiumfelgen ist sie allerdings problembehaftet, da es im
Bereich kleiner Schwingungsamplituden, wie sie im Bereich des gedachten Schwingungszentrums
auftreten, in der Regel zu einem verminderten Materialabtrag führen.
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Erfindungsgemäß ist deshalb
ein zweiter Schwingungserreger 4 vorgesehen, der diese
bewegungsberuhigte Zone vermeiden will. Der Unwuchtantrieb 13 des
zweiten Schwingungserregers 4 wird mit einer Drehzahl angetrieben,
die von der Drehzahl des ersten Schwingungserregers 3 abweicht.
Dem Behandlungsbehälter 2 werden
zwei sich kreuzende Schwingungskomponenten aufgezwungen, die von dem
ersten Schwingungserreger 3 und dem zweiten Schwingungserreger 4 hervorgerufen
werden. Des Weiteren haben die Schwingungskomponenten unterschiedliche
Amplituden. Beim Schleifen oder Polieren wird die Drehrichtung der
die Schwingungskomponenten erzeugenden Unwuchtantriebe 13 geändert. Dadurch
wird ein gleichmäßigeres
Schleif- oder Polierbild erzeugt. So gelangen die Schleifkörper 43 in
kleinste Zwischenräume
und in starke Übergänge. Damit
eine gute Schleif- oder Polierwirkung erzielt wird, muss die Felge 31 geringfügig kleiner sein
als der Behandlungsbehälter 2.
Dadurch ist es möglich,
dass die Schleifkörper 43,
die die gesamte Felge 31 umgeben, an jeder Oberflächenstelle
im wesentlichen den gleichen Materialabtrag leisten. Durch die Abstandselemente 33 wird
die Felge 31 vom Boden 7 beabstandet. So kann
auch die Felge 31 von der Unterseite behandelt werden.
Der allseitige Abstand des Werkstücks 31 von der Wandung 6 des
Behandlungsbehälters 2 ist
so groß bemessen, dass
die Schleifkörper 43 zufolge
der auf dem Behandlungsbehälter 2 ausgeübten Schwingbewegung innerhalb
des Behandlungsbehälters 2 fließen können. Es
entwickelt sich dabei eine entsprechend der Massenverteilung der
Unwuchtantriebe 13 und deren Antriebsfrequenzen ausgebildete
Strömung.
Die Strömung
verläuft
je nach Frequenzverhältnis
der beiden Schwingungserreger 3, 4 makroskopisch
gerichtet oder sogar chaotisch. Mikroskopisch vollführen die
einzelnen Schleifkörper 43 in
jedem Bereich des Behandlungsbehälters 2 eine
im wesentlichen gleiche, jedoch anisotrope Schleifbewegung. Dies führt zu einem
gleichmäßigen Materialabtrag.
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Durch
die erfindungsgemäße Schleif-
oder Poliervorrichtung 1 wird eine maschinelle Alternative zur
Handpolitur von Werkstücken 31 insbesondere Aluminiumfelgen
geschaffen. Bei diesem Schleif- oder Polierverfahren sind die Frequenz
und die Schwingungsrichtung der Unwuchtantriebe 13 derart eingestellt,
dass sich die Schleifkörper 43 nahezu
an jedem Ort innerhalb des Behandlungsbehälters 2 gleichartig
bewegen. Dadurch wird ein gleichmäßiges Schleifbild erreicht.
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Die
Schwingungsweite bei der Schleif- oder Poliervorrichtung 1 beträgt etwa
0,3 bis 2,5 mm bzw. 1 bis 1,5 mm bei einer Schwingungsfrequenz von
bis zu 3000 1/min.
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Das
Schleif- oder Polierverfahren wird bevorzugt in mehrstufigen Behandlungen
durchgeführt. Zunächst werden
abrasive Schleifkörper 43 in
den Behandlungsbehälter 2 eingefüllt. Nach
einer gewissen Behandlungszeit werden die Schleifkörper 43 aus
dem Behandlungsbehälter 2 entnommen
und gegen beispielsweise Polierkörper
ausgetauscht. Die Schleif- oder Poliervorrichtung 1 ist ausgeschaltet und
es wird auch kein Behandlungsmittel auf die Schleifkörper 43 gesprüht. Um die
abrasiven Schleifkörper 43 aus
dem Behandlungsbehälter 2 entnehmen
zu können,
muss erst der Hebel 24 in die Aufnahmebohrung 23 des
Spannelements 20 eingeführt werden.
Anschließend
muss ausgehend von der Stellung, die in der 12 dargestellt
worden ist, der Hebel 24 entgegen des Uhrzeigersinns verschwenkt werden.
Diese Position ist schematisch dargestellt. In dieser verschwenkten
Position beaufschlagt die Spannungskurve 21 nicht mehr
die Verschlussplatte 16. Das Spannelement 20 kann
samt des Hebels 24 und des Bolzens 22 aus der
Aufnahmetasche 26 der Aufnahmeelemente 25 herausgenommen
werden. Nachdem das Spannelement mit dem Bolzen 22 und dem
Hebel 24 entnommen worden ist, kann die Verschlussplatte 16 entfernt
werden. Wie in der 13 zu sehen ist, wird ein Behälter 44 unter
das Bodenblech 19 gestellt. Der Behälter 44 kann in diesem
Beispiel die Schleifkörper 43 komplett
aufnehmen. Um die Schleifkörper 43 komplett
aus dem Behandlungsbehälter 2 entfernen
zu können,
wird die Schleif- oder Poliervorrichtung 1 eingeschaltet.
Durch die Schwingungen werden die Schleifkörper 3 aus dem Behandlungsbehälter 2 durch
die Auslassöffnung 15 in
den Behälter 44 bewegt.
Durch weiteres Einsprühen
des Behandlungsmittels durch die Sprühköpfe 41 der Behandlungsmittelzuleitung 40 werden
auch die letzten Schleifkörper 43 und Überreste
des Schleif- oder Poliervorganges aus dem Behandlungsbehälter 2 hinausgespült. Es dürfen keine Überreste
von einem vorangegangenen Schleif- oder Poliervorgang zurückbleiben,
da ansonsten das Schleifbild bei einem nachfolgenden Schleif- oder
Poliervorgang verfälscht werden
kann. Nachdem der Behandlungsbehälter 2 vollständig entleert
worden ist, kann die Verschlussplatte 16 wieder eingesetzt
werden. Die Verschlussplatte 16 wird wieder mit dem Spannelement 20 verspannt
und der Hebel 24 wird wieder entnommen. Jetzt können erneute
Schleifkörper 43,
beispielsweise Polierkörper,
in den Behandlungsbehälter 2 eingefüllt werden.
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Durch
die beiden Schwingungskomponenten klopfen die Schleif- bzw. Polierkörper 43 auf
der Oberfläche
der Felge 31. Durch das ständige Aufschlagen der Schleif-
bzw. Polierkörper 43 auf
die Oberfläche
der Felge 31 wird zusätzlich
die Oberfläche
verfestigt. Die Oberfläche
der Felge 31 wird widerstandsfähiger, so dass sie gegen Kratzer
unempfindlicher wird. Wegen der sich überlagernden Schwingungskomponenten
erfolgt diese "hämmernde" Wirkung in alle
Raumrichtungen gleich.
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Die
Drehzahlen, mit denen die Schwingungserreger 3, 4 angetrieben
werden, liegen im Bereich zwischen 2000 und 3500 1/min. Die damit
einhergehenden Schwingungsfrequenzen liegen außerhalb der Resonanzfrequenzen
der Vorrichtung. Jeder der beiden Schwingungserreger 3, 4 kann
von einer elektronischen Antriebseinrichtung angetrieben werden,
so dass die Schwingungsfrequenz einstellbar ist. Dies ist insbesondere
dann von Vorteil, wenn die Schwingungsfrequenzen der beiden Schwingungserreger 3, 4 nur
geringfügig
voneinander abweichen. Die dabei sich einstellenden Schwebungen
sorgen für
eine gleichmäßige Wanderung
eventueller sich einstellender Schwingungsknoten innerhalb des Behandlungsbehälters 2,
so dass keine stationären
Zonen mit minimaler Schleifkörperbewegung
entstehen können.
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Es
entsteht im Behandlungsbehälter 2 eine dreidimensionale
Strömung
von Schleifpartikeln, die anders als eine reine Kreisströmung gestaltet
ist. Die sich dabei ausbildenden Wirbel werden von Axialströmungen überlagert.
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Die
Behandlungszeiten liegen im Bereich mehrerer Stunden, so können beispielsweise
die Schleif- oder Poliervorrichtungen 1 über Nacht
betrieben werden. Es ist keine ständige Überwachung des Schleifbildes
der Felge 31 erforderlich.
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In
einem nicht dargestellten Ausführungsbeispiel
wird der zweite Schwingungserreger 4 ebenfalls von zwei
Unwuchtantrieben 13 ausgebildet. Bei dieser Ausgestaltung
liegen die beiden Unwuchtantriebe 13 an der Stelle, an
der sie in den Zeichnungen zum ersten Ausführungsbeispiel dargestellt
sind, nämlich
unterhalb des Bodens 7 des Behandlungsbehälters 2.
Auch bei dieser Variante befinden sich die Unwuchtantriebe 13 in
der axialen Mitte zwischen den beiden Unwuchtantrieben 13 des
ersten Schwingungserregers 3. Die Achsen der Unwuchtantriebe 13 des
zweiten Schwingungserregers 4 verlaufen jetzt aber parallel
zueinander. Die beiden Motoren, die die Unwuchtmassen 42 antreiben,
laufen entgegengerichtet, so dass als resultierende Schwingungsantwort
auf die Drehbewegung der Unwuchtmassen 42 eine Auf- und
Abbewegung des Behandlungsbehälters 2 erfolgt.
Der Schwingungserreger 4 ist in diesem Ausführungsbeispiel
als Richterreger ausgebildet. Die wesentliche Bewegungskomponente,
die dieser Schwingungserreger 4 erzeugt, ist eine Auf-
und Abbewegung. Durch eine asymmetrische Verteilung der Unwuchtmassen 42 auf
die Unwuchtantriebe 13 des zweiten Schwingungserregers 4 lässt sich
aber auch eine Querschwingungskomponente erzielen, so dass die zweite
Schwingungskomponente neben einer Vertikalbewegung auch eine überlagerte
Horizontalbewegung erzeugt und insgesamt eine Ellipsenbahn beschreibt.
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Die
beiden Unwuchtantriebe 13 des zweiten Ausführungsbeispiels
können
dicht nebeneinander an der Unterseite des Behandlungsbehälters 2 angeordnet
sein. Es ist aber auch möglich,
sie jeweils in der Mitte einer Behälterbodenhälfte oder jeweils am Rande
des Behälterbodens 7 anzuordnen.
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Alle
offenbarten Merkmale sind (für
sich) erfindungswesentlich. In die Offenbarung der Anmeldung wird
hiermit auch der Offenbarungsinhalt der zugehörigen/beigefügten Prioritätsunterlagen
(Abschrift der Voranmeldung) vollinhaltlich mit einbezogen, auch
zu dem Zweck, Merkmale dieser Unterlagen in Ansprüche vorliegender
Anmeldung mit aufzunehmen.