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Die
Erfindung betrifft eine Poliermaschine gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches
1.
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Zur
Erzeugung von Werkstücken
mit besonders glatter Oberfläche
von hoher Qualität
ist es üblich,
Maschinen zum Feinschleifen, Läppen
und Polieren zur Verbesserung der Oberflächengüte einzusetzen. Es werden hierbei
wie folgt die Verfahren unterschieden:
- (a)
Das Feinschleifen, bei dem das Spanen mit gebundenem Korn erfolgt,
das u. a. auf einer planen Diamant,- CBN-, oder SIC-Scheibe (auch Schleifpapier)
aufgebracht ist. Zur Kühlung
und zur Materialabfuhr kann ein Schleiföl oder Kühlschmierstoff eingesetzt werden.
Es entstehen geordnete Schleifbahnen auf der Oberfläche des Werkstücks.
- (b) Das Läppen,
bei dem das Spanen mit loser, in einer Paste oder Flüssigkeit
verteiltem Korn erfolgt, dem Läppgemisch
(Läppmittel),
das auf einem planen, harten Läppwerkzeug
(Läppscheibe) bei
möglichst
ungeordneten Schneidbahnen der Körper
geführt
wird. Durch das teilweise Eindrücken
des Kornes in die Läppscheibe
liegt sowohl loses als auch feststehendes Abrasiv vor.
Als
Läppmittel
kommt u. a. Industriediamant, Siliziumkarbid oder Aluminiumoxid
zum Einsatz. Die Trägerflüssigkeit
kann aus Wasser, Öl,
Glycerin, Glycol u. a. bestehen.
- (c) Das Polieren, bei dem das Spanen mit loser, in einer Paste
oder Flüssigkeit
verteiltem Korn erfolgt, dem Poliermittel, das auf einem planen,
weichen Polierwerkzeug (Polierscheibe) bei möglichst ungeordneten Schneidbahnen
der Körper geführt wird.
Das Abrasiv kann in dem weichen Träger sich nur begrenzt festsetzen,
so dass überwiegend
loses, rollendes Korn vorherrscht. Abtrag findet kaum noch statt.
Poliermittel sind feine Körnungen
u. a. von Ceroxid, Siliziumoxid, Aluminiumoxid und Industriediamant.
Polierscheiben können
u. a. aus Filz, Seide und Polyurethan bestehen.
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Die
Verschiebung der Schleifpartikel gegenüber der Oberfläche des
Werkstücks
bewirken hierbei den Materialabtrag, wobei das Fluid unter anderem
zum Austragen der Rückstände, zur
Herabsetzung der Reibung sowie zur Kühlung der Oberflächen dient.
Es ist hierbei ein Andrücken
des Werkstücks
auf die jeweilige Scheibe durch das Eigengewicht des Werkstücks oder
auch durch zusätzlich aufgelegte
beschwerende Gewichte beziehungsweise auf das Werkstück wirkende
Andrückvorrichtungen
vorgesehen.
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Die
folgenden Ausführungen über die
Arbeitsprozesse der Poliermaschinen sowie deren grundsätzlichen
Aufbau beziehen sich auf einen Stand der Technik, für den exemplarisch
die Einscheiben-Läppmaschine
der Schrift
DE 1 300
836 B genannt werden soll.
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Die
zu bearbeitenden Werkstücke
sind lose oder geführt
durch Werkstückhalter
in Abrichtringe gelegt, die auf den Arbeitsscheiben aufliegen. Die
Arbeitsscheibe wird hierbei in der Regel linksdrehend, also entgegen
dem Uhrzeigersinn, angetrieben. Die Arbeitsscheibe ragt hierbei
in bekannten Bauformen zumindest einige Millimeter aus einer die
Arbeitsscheibe umgebenden Tischplatte heraus, auf der Rollenhalter,
sogenannte Rollenjoche, mit entsprechenden Führungsrollen befestigt sind,
die zur Führung
der Abrichtringe auf der rotierenden Arbeitsscheibe dienen. Die
Rollenjoche dienen hierbei neben der Führung der Abrichtringe zudem
der Positionsänderung
der Abrichtringe nach innen und nach außen.
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Die
zu schleifenden Werkstücke
werden im Innern der Abrichtringe angeordnet, die somit eine Begrenzung
der Bewegung der Werkstücke
auf der Arbeitsscheibe bewirken. Die Abrichtringe sind hierbei in
gleichmäßigen Winkeln
und in gleichem Abstand von der Achse der Arbeitsscheibe angeordnet. Es
werden in der Regel 3 oder 4 Abrichtringe eingesetzt, die ortsfest
gegenüber
der rotierenden Scheibe angeordnet sind.
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Die
bekannte Anordnung der Abrichtringe auf der Arbeitsscheibe weist
hierbei allerdings Nachteile auf. Durch die offene Führung der
Abrichtringe in den Rolljochen muss die Drehzahl der Arbeitsscheibe
beschränkt
bleiben, um eine sichere Führung
der Abrichtringe in den Rollenjochen sicher zu gewährleisten.
Die Abrichtringe müssen
hierbei ein Gewicht aufweisen, welches die sichere Führung in
den Rollenjochen sicherstellt, so dass die Abrichtringe nicht durch
die Rotation der Arbeitsscheibe aus den Rollenjochen herausgetragen
werden. Schon bei kleineren Poliermaschinen führte dies bereits zu Gewichten
der Abrichtringe von ca. 10 Kilogramm und mehr.
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Bei
einem Heraustragen der Abrichtringe aus der Poliermaschine während des
Betriebes sind erhebliche Risiken für die die Maschine nutzenden Personen
sowie für
die Maschine selbst gegeben. Durch die Beschleunigung der Abrichtringe
kommt es zu einem Herausschleudern beispielsweise bei zu trockener
oder zu nasser Arbeitsscheibe. Aus diesem Grund muss die Drehzahl
unter einem definiert sicheren Wert verbleiben, beispielsweise 100
Umdrehungen in der Minute, und die Poliermaschinen dürfen nicht
unbeaufsichtigt betrieben werden.
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Ein
weiterer Nachteil der momentan bekannten Poliermaschinen, beispielsweise
in der nach der
DE 1
300 836 B offenbarten Bauform, ist darin zu sehen, dass
bei auf der Arbeitsscheibe angeordneten Abrichtringen oberhalb des
Niveaus der Tischplatte die verwendeten Schleifmittel sowie die
Abtragsrückstände durch
die Rotation der Arbeitsscheibe nach außen getragen werden. Es kommt
hierbei zu erheblichen Verunreinigungen der Poliermaschine, insbesondere
der Tischplatte und der Rollenjoche sowie der die Poliermaschine
bedienenden Person gerade bei der Verwendung von Schleifmitteln
auf Ölbasis.
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Zudem
ist es nachteilig, dass bei offenen Rollenjochen das Abrichten der
Läppscheibe
nicht durch Drehrichtungswechsel der Abrichtringe erfolgen kann.
Durch die variabel wählbare
Drehrichtung der Abrichtringe ergibt sich ein gegenseitig aufhebender
Verschleiß der
Arbeitsscheibe. Die
DE
1 300 836 B offenbart eine Vorrichtung, die einen gleichmäßigen Verschleiß der Arbeitsscheibe
durch eine Veränderung
der Neigung der Abrichtringe bewirken will, allerdings bewirkt gerade
dies, dass diese Vorrichtung nicht mit hohen Drehzahlen gefahren
werden kann.
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Es
ist vor diesem Hintergrund die Aufgabe der vorliegenden Erfindung,
eine Poliermaschine mit Abrichtringen zu schaffen, die die zuvor
aufgezeigten Nachteile nicht aufweist und einen sicheren Betrieb auch
bei höheren
Drehzahlen gewährleistet.
Zudem soll erreicht werden, dass die Abrichtringe auch bei leichterer
Ausführung
sicher auf der Arbeitsscheibe geführt sind. Zudem soll ein sauberes
Arbeiten ohne Verunreinigung der Poliermaschine durch den Austrag
der verwendeten Schleifmittel beim Betrieb erreicht werden. Schließlich soll
die Abnutzung der Arbeitsscheibe gleichmäßig erfolgen.
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Gelöst wird
diese Aufgabe durch eine Poliermaschine mit den Merkmalen des Anspruches
1. Die weiteren Ansprüche
haben vorteilhafte Ausführungsformen
des Erfindungsgegenstandes zum Gegenstand.
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind nachstehend anhand von Zeichnungen näher beschrieben.
Es zeigen
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1 die
Poliermaschine in geschnittener seitlicher Ansicht;
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2 eine
Draufsicht auf die Tischplatte 2 mit den Abrichtringen 3 in
den Aufnahmeöffnungen 4;
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3 einen
Schnitt durch die Tischplatte 2 nach 2;
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4 einen
Schnitt der Poliermaschine mit aufgeklappter Tischplatte 2 und
Schleifmittelbedüsung;
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5 einen
Schnitt durch die Tischplatte 2 mit frei laufender Antriebsrolle 9;
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6 einen
Schnitt durch die Tischplatte 2 mit pneumatisch an die
Arbeitsscheibe angedrückter Antriebsrolle 9;
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7 einen
Schnitt der Poliermaschine mit Zentralantrieb 11 der Antriebsrolle 9.
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Die
erfindungsgemäße Poliermaschine
nach 1 ist dadurch gekennzeichnet, dass in der Tischplatte 2 der Poliermaschine
Aufnahmeöffnungen 4 angeordnet
sind, in welchen die Abrichtringe 3 eingesetzt werden.
Die eigentliche Arbeitsscheibe 1 befindet sich erfindungsgemäß nicht
oberhalb der Ebene der Tischplatte 2 sondern unterhalb
der Ebene der Tischplatte 2, wodurch die Tischplatte 2 eine
Abdeckung gegenüber
der Arbeitsscheibe 1 darstellt.
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Die
Aufnahmeöffnungen 4 in
der Tischplatte 2 zum Einsetzen der Abrichtringe 3 sind
vorteilhafterweise nur geringfügig
größer als
die Abrichtringe 3 selbst ausgeführt. Es sind auch bei einer
erfindungsgemäßen Bauform
Führungsrollen 5 vorgesehen,
die allerdings nicht wie im bekannten Stand der Technik an oberseitig
auf der Tischplatte 2 angeordneten Rollenjochen angeordnet
sind, sondern direkt an der Tischplatte 2 oberseitig oder
unterseitig gelagert sind, wobei die Führungsrollen 5 geringfügig in die Aufnahmeöffnungen 4 der
Tischplatte 2 hineinragen, um ein Schleifen der Abrichtringe 3 in
den Aufnahmeöffnungen 4 zu
vermeiden.
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Im
Zentrum der Arbeitsscheibe 1 ist die Achsführung sowie
der Antrieb 12 der Arbeitsscheibe 1 unterseitig
angeordnet. Es ist hierbei vorgesehen, oberhalb der Achse der Arbeitsscheibe 1 eine
Führungsrolle 5 als
Antriebsrolle 9 an einer Führungsvorrichtung (13)
oberhalb der Arbeitsscheibe (1) gehalten anzuordnen, die
die auf der Arbeitsscheibe 1 aufliegenden Abrichtringe 3 zentral
miteinander verbindet und führt.
Diese Antriebsrolle ist in den 2, 3, 5, 6 und 7 dargestellt.
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Diese
Antriebsrolle 9 kann entweder lediglich einen Antrieb durch
die Abrichtringe 3 erfahren und somit von diesen mitgedreht
werden, oder sie kann auf die Arbeitsscheibe 1 durch die
Führungsvorrichtung
(13) angedrückt
werden und somit eine Drehrichtungsumkehr der Abrichtringe 3 bewirken,
wie dies in den 5 und 6 dargestellt
ist. Alternativ kann die Antriebsrolle 9 auch einen eigenen
Antrieb 11 aufweisen, der die Drehrichtungsumkehr bewirkt, wie
dies in 7 dargestellt ist.
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Es
ergeben sich hieraus zwei Betriebsweisen der Vorrichtung bei Verwendung
der zentralen Antriebsrolle 9. In einem ersten Betriebsmodus
ist die zentrale Antriebsrolle 9 zwischen den Abrichtringen 3 frei
rotierend angeordnet, wodurch sich eine Drehrichtung entgegen der
eigentlichen Drehrichtung der Arbeitsscheibe 1 und den
in der gleichen Drehrichtung rotierenden Abrichtringen 9 ergibt.
Das heißt,
in diesem Regelbetrieb wird die zentrale Antriebsrolle 9 von
den Abrichtringen 3 mitgedreht, die ihrerseits von der
Arbeitsscheibe gedreht werden, wie dies in 5 dargestellt
ist.
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Ein
zweiter Betriebsmodus ergibt sich dann, wenn die zentrale Führungsrolle 9 beispielsweise durch
einen pneumatischen Andruck 13 auf die Arbeitsscheibe 1 angedrückt wird
und hierbei ein Kopplungseffekt zwischen Arbeitsscheibe 1 und
Antriebsrolle 9 entsteht, wodurch die Antriebsrolle 9 nun
eine Drehrichtungsänderung
erfährt
und mit der Arbeitsscheibe 1 mitdreht.
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Die
Art der Kopplung zwischen Arbeitsscheibe 1 und zentraler
Antriebsrolle 9 kann hierbei lediglich kraftschlüssig durch
die Reibung zwischen Arbeitsscheibe 1 und Führungsrollenunterseite
erreicht werden oder auch durch formschlüssige Kopplungselemente. Durch
die nun vorliegene Kopplung der zentralen Antriebsrolle 9 mit
der Arbeitsscheibe 1 überträgt sich
die Richtungsänderung
der zentralen Antriebsrolle 9 auf die Abrichtringe 3,
mit denen die zentrale Antriebsrolle 9 auch bei Andruck
auf die Arbeitsscheibe 1 weiterhin gekoppelt ist.
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Diese
Drehrichtungsänderung
der zentralen Antriebsrolle 9 führt ebenfalls zu einer Drehrichtungsänderung
der Abrichtringe 3, die nun entgegen der Drehrichtung der
Arbeitsscheibe 1 im Uhrzeigersinn drehen. Es ist hierfür erforderlich,
dass über
die zentrale Antriebsrolle 9 eine Kraft in die Abrichtringe
Ziffern 3 wirkt, die die Kraft der Reibung der Abrichtringe 3 auf
der Arbeitsscheibe 1 übersteigt
und somit eine Drehrichtungsumkehr der Abrichtringe 3 bewirken kann.
Dies ist beispielsweise durch entsprechenden Andruck der zentralen
Antriebsrolle 9 an die an ihr anliegenden Abrichtringe 3 zu
verwirklichen.
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Der
Vorteil dieser Drehrichtungsänderung liegt
darin, dass so die Abnutzung der Arbeitsscheibe 1 verursacht
durch die Reibung der aufliegenden Abrichtringe 3 gesteuert
werden kann, da die Abnutzung bei einer Abrichtringdrehung in Drehrichtung
der Arbeitsscheibe 1 verstärkt das Zentrums der Arbeitsscheibe 1 betrifft,
da hier die Abrichtringe 3 gegen die Drehrichtung der Arbeitsscheibe 1 drehen.
Drehen die Abrichtringe 3 entgegen der Drehrichtung der
Arbeitsscheibe 1, so bedeutet das, dass im Zentrum der Arbeitsscheibe 1 die
Drehrichtung der Abrichtringe 3 gleichsinnig mit der Arbeitsscheibe 1 erfolgt
und zum äußeren Rand
der Arbeitsscheibe 1 eine starke Abnutzung durch die entgegengesetzte
Drehrichtung der Abrichtringe 3 erfolgt. So kann durch
gezielten Wechsel der Drehrichtung der Abrichtringe 3 die
Abnutzung der Arbeitsscheibe 1 gleichmäßig erfolgen.
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Durch
die erfindungsgemäße Anordnung
der Abrichtringe 3 in der Tischplatte 2 selbst übernimmt diese
primär
die Führung
der Abrichtringe 3. Zudem wird durch das Versenken der
Abrichtringe 3 in der Tischplatte 2 erreicht,
dass die Gefahr eines Heraustragens bzw. Herausschleuderns der Abrichtringe 3 von
der Arbeitsscheibe 1 durch die über die Arbeitsscheibe auf 1 die
Abrichtringe 3 übertragene
Rotation ausgeschlossen ist.
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Auch
wenn die Führung
der Abrichtringe 3 wie im bekannten Stand der Technik lediglich
durch zwei seitliche Führungsrollen 5 bestehen
kann, so können
doch die Abrichtringe 3 nicht beim Betrieb von der Arbeitsscheibe 1 abheben,
da sie hierfür
eine im Betrieb durch die eigene Rotation nicht realisierbare Bewegung
vertikal zur Arbeitsscheibenebene aus den Aufnahmeöffnungen 4 heraus
vollführen müßten. Aufgrund
dieser deutlichen Stabilisierung des Systems ist es möglich, die
erfindungsgemäße Poliermaschine
mit deutlich höheren
Drehzahlen zu fahren, als dies bei herkömmlichen Poliermaschinen mit
offenem Rollenjoch möglich
ist. Höhere
Drehzahlen bewirken vorteilhafterweise eine Beschleunigung des Poliervorganges
und ggf. ein verbessertes Schleifergebnis.
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Es
ist hierbei je nach Bauform möglich
eine Anordnung von Führungsrollen 5 oberhalb
der Tischplatte 2 vorzunehmen. In den Figuren sind lediglich Bauformen
mit Führungsrollen 5 dargestellt,
die auf der Unterseite der Tischplatte 2 angeordnet sind. Dies
kann abhängig
gemacht werden von der Versenkungstiefe der Abrichtringe 3 in
der Tischplatte 2. Es ist hierbei ebenfalls grundsätzlich möglich, dass die
Abrichtringe 3 in einem Bereich unterhalb der Tischplattenebene
in die Tischplatte 2 versenkt werden und lediglich durch
unterseitig an der Tischplatte 2 angeordnete Führungsrollen 5 geführt werden.
Alternativ ist es möglich,
dass die Abrichtringe 3 über die Tischplatte 2 hinausragen
und entweder durch oberseitige Führungsrollen 5 und/oder
unterseitige Führungsrollen 5 geführt werden.
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Ein
weiterer Vorteil dieser Anordnung ist, dass die Abrichtringe 3 ein
deutlich niedrigeres Gewicht aufweisen können, da das Eigengewicht der Abrichtringe 3 nicht
mehr maßgeblich
ist für
die sichere Führung
der Abrichtringe 9 auf der rotierenden Arbeitsscheibe 1.
Durch das niedrigere Gewicht der Abrichtringe 3 kann zudem
bewirkt werden, dass die Abnutzung der Arbeitsscheibe 1 durch
die Rotation der Abrichtringe 3 auf die Arbeitsscheibe 1 verringert wird.
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Eine
weitere vorteilhafte Gestaltung der erfindungsgemäßen Poliermaschine
ist darin zu sehen, dass die für
den Schleifvorgang erforderlichen Schleifmittel und Fluide durch
eine seitliche Bedüsung
mit einer entsprechenden Vorrichtung 6 auf die Arbeitsscheibe 1 gegeben
werden können,
die unterhalb der Tischplatte 2 angeordnet ist, wie dies
in 4 dargestellt ist. Es ist hier die Poliermaschine mit
aufgeklappter Tischplatte 2 dargestellt, die über entsprechende
Gelenke 10 mit der Poliermaschine gelenkig verbunden ist.
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Beim
bekannten Stand der Technik befindet sich die Arbeitsscheibe 1 oberhalb
der Tischplatte 2, weshalb durch die Rotationsbewegung
der Arbeitsscheibe 1 diese Mischung aus Fluid und Schleifmittel nach
außen
transportiert und auf die Tischplatte 2 getragen wird.
Der Vorteil der erfindungsgemäßen Bauform
ist nun, dass die Tischplatte 2 als Abdeckung für die Arbeitsscheibe 1 fungiert
und so die Flüssigkeiten,
die für
den Schleifvorgang erforderlich sind, innerhalb der Poliermaschine
verbleiben und hier abgeführt
werden können.
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Es
dringt somit keine Verschmutzung nach außen, da zweckmäßigerweise
die Mischung aus Schleifmittelemulsion und Abrieb unter der Arbeitsscheibe 1 in
einer Ablaufwanne 8 gesammelt und einem nicht bildlich
dargestellten Auffangbehältnis 7 zugeführt wird.
Ein weiter vorteilhafter Effekt kann dadurch erzielt werden, dass
Führungsrollen 5 oberhalb der
Tischplatte 2 angeordnet sind und somit die Lager der Führungsrollen 5 ebenfalls
nicht in Kontakt mit der Schleifmittelemulsion kommen können.
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Insgesamt
ergibt sich hieraus für
die Arbeit an der Poliermaschine eine deutliche Verbesserung, da
durch die Sauberkeit am Arbeitsplatz die Sicherheit des Betriebs
erhöht
wird. Zudem ist das Auffangen der mit dem Abrieb des Werkstücks vermischten Schleifmittelflüssigkeit
auf diese Weise sicher und umweltverträglich realisierbar.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Arbeitsscheibe
- 2
- Tischplatte
- 3
- Abrichtringe
- 4
- Aufnahmeöffnung
- 5
- Führungsrolle
- 6
- Vorrichtung
zur Zugabe von Schleif- und/oder Kühlmitteln
- 7
- Support-Scheibe
- 8
- Ablaufwanne
- 9
- Antriebsrolle
- 10
- Tischplattengelenke
- 11
- Antriebsrollenantrieb
- 12
- Arbeitsscheibenantrieb
- 13
- Pneumatischer
Andruck
- 14
- Maschinengehäuse
