DE102007022392A1

DE102007022392A1 - Poliermaschine

Info

Publication number: DE102007022392A1
Application number: DE200710022392
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2007-05-10
Filing date: 2007-05-10
Publication date: 2009-05-20

Abstract

Poliermaschine zur Oberflächenbearbeitung von Werkstücken umfassend
(a) zumindest zwei Polierstationen (3) mit rotierenden Arbeitsscheiben (10),
(b) die um eine zentrale Drehscheibe (2) angeordnet sind,
(c) auf der mindestens zwei Führ- und Andrückstationen (8) für Werkstückhalter (9) montiert sind,
(d) wobei die an den Führ- und Andrückstationen (8) lösbar befestigten Werkstückhalter (9) durch die zentrale Drehscheibe (2) zu den Polierstationen (3) bewegt und durch die Führ- und Andrückstationen (8) auf die Arbeitsscheiben angedrückt werden.

Description

Die Erfindung betrifft eine Poliermaschine gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
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, den Poliermittel, das auf einem planen, weichen Polierwerkzeug (Polierscheibe) bei möglichst ungeordneten Schneidbahnen der Körper geführt wird. Das Abrasiv kann sich in dem weichen Träger 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.

Im folgenden wird von einer Poliermaschine gesprochen, wobei dieser Begriff grundsätzlich Maschinen umfassen soll, mit denen die zuvor angesprochenen Verfahren durchgeführt werden.
Ausgangspunkt sind hierbei Poliermaschinen, bei denen eine in einem Rahmen motorisch angetriebene rotierende Arbeitsscheibe das Werkstück bearbeitet, welches von oben an diese Arbeitsscheibe herangeführt wird. Hierfür ist es üblich, auf dem Rahmen der Poliermaschine eine Führung für einen Werkstückhalter anzuordnen, die beispielsweise über hydraulische Stempel das am Werkstückhalter befestigte zu bearbeitende Werkstück, beispielsweise ein Brillen- oder Uhrenglas, von oben vertikal mit der zu bearbeitenden Fläche nach unten auf die Arbeitsscheibe zu führt und andrückt. Durch diese entsprechende Einheit ist der Andruck genau zu regulieren.
Nun ist es in der Praxis so, dass beim Poliervorgang unterschiedliche Körnungsgrade nacheinander zum Einsatz kom men. Das heißt, es wird von einem ersten Schleif- bzw. Polier- oder Läppschritt immer feiner geschliffen, wie dies allgemein bekannt und üblich ist. Hierfür wird in der Regel der Werkstückhalter mit dem Werkstück von der ersten Poliermaschine abgenommen, und an eine nächste Poliermaschine nach einem Zwischenreinigungsprozess des Werkstücks eingesetzt, da ansonsten die Verunreinigung der Arbeitsscheibe der ersten Poliermaschine es nicht erlaubt, innerhalb dieser Maschine den zweiten Schleifgrad mit einer abweichenden Körnung vorzunehmen.
Bei einem beispielsweise vierstufigen Schleifvorgang werden so auch tatsächlich vier Poliermaschinen verwendet, die jeweils unterschiedliche Körnungen auf der Arbeitsscheibe aufweisen. Das Werkstück wird jeweils beim Übergang von der ersten zur nächsten Stufe in einem Ultraschallbad gereinigt. In der Praxis ist dies ein aufwendiger Vorgang, da das Werkstück jeweils von der Trägerplatte des Werkstückhalters der Führ- und Andrückstation abgenommen werden und an die nächste anmontiert werden muß. Es ergibt sich hieraus durch die Bewegung des Werkstückes von Werkstückhalter zu Werkstückhalter zudem eine Abweichung in dessen Ausrichtung zu den Arbeitsscheiben, die zu Ungenauigkeiten beim Poliervorgang führen kann. Schließlich ist es ein sowohl in Bezug auf die Maschinen als auch in Bezug auf die Arbeitsleistung aufwendiges und zeitintensives Vorgehen.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung vor diesem Hintergrund ist es, eine Poliermaschine zu schaffen, die einen Poliervorgang eines Werkstückes mit mehreren Polierstufen an einer Poliermaschine ohne zwischenzeitliche Abnahme des Werkstückes ermöglicht.
Die Grundidee der Erfindung ist, den Wechsel des Werkstücks von einer zur nächsten Arbeitsstufe dadurch zu vereinfachen, dass mindestens eine Führung zur Aufnahme eines Werkstückhalters vorgesehen ist, die automatisiert über die verschiedenen Polierstationen mit den unterschiedlichen Körnungen gefahren wird.
Dies kann zum einen mit einer Führ- und Andrückstation erfolgen, die an einer rotierenden Achse zentral zwischen den Polierstationen angeordnet ist. Die Polierstationen sind hierbei um diese zentrale Achse herum angeordnet, so dass die Führ- und Andrückstation um ihre eigene Achse gedreht von einer zur nächsten Polierstation gefahren werden kann.
Es ist hierbei vorteilhaft, wenn die drehbare Führ- und Andrückstation gleich mehrere Führungen für Werkstückhalter aufweist, so dass eine vollständige Auslastung der Polierstationen erfolgt. Verläßt beispielsweise ein Werkstückhalter gerade Polierstation 2 und wechselt so zu Polierstation 3, so wechselt gleichzeitig ein weiterer Werkstückhalter von Polierstation 1 zu der nun freien Polierstation 2. Ein neues Werkstück wird gleichzeitig über einen weiteren Werkstückhalter an Polierstation 1 dem Prozeß neu zugeführt und ein fertiges Werkstück nach Durchlaufen der letzten Polierstufe an einer Entnahmestation abgenommen.
Eine andere Lösung sieht eine Polierstrecke vor, bei der beispielsweise über eine Schiene die Führ- und Andrückstationen von einer Polierstufe zur nächsten fahren. So kann mit einer oder auch mehreren Führ- und Andrückstationen ohne Abnehmen des Werkstücks bzw. des Werkstückhalters von diesen Führ- und Andrückstationen der Wechsel zwischen den verschiedenen Polierstufen erfolgen.
Es ist bei beiden Lösungen zweckmäßig, zwischen den Polierstufen je nach verwendetem Verfahren Reinigungsbäder anzuordnen, in denen die Werkstücke vor dem Eintritt in die nächste Polierstufe beispielsweise von Rückständen und Schleifmittelresten befreit werden, um eine unerwünschte Ver mischung von Schleifmitteln unterschiedlicher Polierstufen zu verhindern.
Desweiteren können Entgratungsstationen zwischen den Polierstationen angeordnet werden, um ggf. bei der Bearbeitung an Rändern oder Bohrungen entstandene Grate vor der weiteren Bearbeitung des Werkstückes zu entfernen. So kann vermieden werden, dass das Grate aufweisende Werkstück die Oberfläche der Arbeitsscheiben beschädigt bzw. zu einem beschleunigten Verschleiß der Arbeitsscheiben beiträgt.
Der Andruck der Werkstückhalter auf die Arbeitsscheiben der jeweiligen Polierstationen kann hierbei pneumatisch, hydraulisch oder auch elektro-mechanisch, beispielsweise mittels einer Spindel, erfolgen. Auf diese Weise kann der Werkstückhalter auch zur Reinigung, beispielsweise in ein Ultraschallreinigungsbad, abgesenkt werden.
Der pneumatische Andruck kann in einer vorteilhaften Bauform nicht statisch sondern in definierten Schritten ansteigen und abnehmen. So wird das Werkstück erst langsam mit vollem Andruck an die Arbeitsscheibe gedrückt, um die durch den Bearbeitungsprozeß ins Werkstück eingeleiteten Spannungen zu reduzieren. Durch eine stufenweise Reduzierung des Andrucks zum Ende der Bearbeitung wird ebenfalls erreicht, dass durch die Bearbeitung ins Werkstück eingeleitete Spannungen wieder abgebaut werden.
In einer weiteren Ausführungsform ist dem Werkstückhalter ebenfalls ein Antriebsmotor zugeordnet. Dieser Antriebsmotor leitet eine Drehbewegung in den Werkstückhalter ein, die entweder im Drehsinn der Arbeitsscheibe oder entgegen deren Drehsinn erfolgen kann. Sinn dieser Maßnahme ist es, zum einen eine Beschleunigung des Polierprozesses zu erreichen. Es wird aber zudem eine gleichmäßigere Bearbeitung realisiert, da nun zur den Polierprozeß bewirkenden Relativbewegung der Ar beitsscheibe gegenüber einem starren Werkstück eine weitere Relativbewegung hinzukommt, nämlich die des Werkstückes selbst. Zweckmäßigerweise ist diese Drehbewegung so zu steuern, dass es zu einem langsamen Anstieg zu Beginn und einem langsamen Verzögern zum Ende des Bearbeitungsprozesses kommt, um Spannungen aus dem Werkstück abzuleiten.
Desweiteren ist es zweckmäßig, dass die Werkstückhalter mittels Schnellspannsystemen an den Führungen befestigt sind, um eine leichte Anbringung und Abnahme zu ermöglichen. Hierbei soll in einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung eine automatisierte robotergesteuerte Bewegung der Werkstückhalter erfolgen, wodurch menschliche Fehler beim Austausch der Werkstückhalter vermieden und das Verfahren zusätzlich beschleunigt werden kann.
Eine zentrale Steuerung der erfindungsgemäßen Poliermaschine kann zudem eine automatische Dosierung der Schleifmittel und anderer Zugabestoffe auf die Arbeitsscheiben vorsehen in Abhängigkeit der zu bearbeitenden Werkstücke. Auch die erforderlichen Andrücke können so zentral gesteuert werden, um optimale Ergebnisse zu erzielen. Als aufgenommene Parameter einer Steuerung bzw. Regelung des Andrucks können hierbei beispielsweise die Leistungsaufnahmen der Antriebsmotoren der jeweiligen Polierstation dienen.
Aufgrund der gegebenenfalls unterschiedlichen Bearbeitungszeiten der Werkstücke in den jeweiligen Polierstationen kann es zweckmäßig sein, zur Synchronisierung der Bearbeitungsprozesse mehrere Polierstationen der gleichen Polierstufe hintereinander anzuordnen. Muß beispielsweise ein Werkstück in Polierstufe 2 ca. 60 Sekunden, in Polierstufe 3 aber 120 Sekunden bearbeitet werden, kann zweckmäßigerweise eine zweite Polierstation der Polierstufe 3 angeordnet werden, um eine jeweilige Verweildauer der Werkstücke in den Polierstationen von ca. 60 Sekunden zu erreichen.
Nachfolgend ist die Erfindung anhand von 3 Figuren näher beschrieben.
Es zeigen
1 eine Draufsicht auf die Poliermaschine 1;
2 eine seitliche Ansicht der Poliermaschine 1;
3 ein Schnitt durch die Poliermaschine 1.
In 1 ist die Poliermaschine 1 in der Bauform mit einer zentralen Drehscheibe 2 dargestellt. Um die Drehscheibe herum sind alternierend Polierstationen 3 und Ultraschallreinigungsbäder 4 in einem gemeinsamen Geräterahmen 5 angeordnet. Seitlich sind nebeneinander eine Beladestation 6 und eine Entnahmestation 7 zur Aufgabe und Abnahme der Werkstückhalter angeordnet.
2 verdeutlicht lediglich den Aufbau des Geräterahmens 5 mit der seitlich nebeneinander plazierten Beladestation 6 und Entnahmestation 7 zur Aufgabe und Abnahme der Werkstückhalter 9.
3 zeigt die vom Motor 11 angetriebene zentrale Drehscheibe 2 mit einer exemplarisch darauf vertikal angeordneten Führ- und Andrückstation 8, an deren freiem Ende ein Werkstückhalter 9 nach unten zur Arbeitsscheibe 10 weisend angeordnet ist. Die Führ- und Andrückstation führt hierbei den Werkstückhalter 9 über eine Polierstation 3.

Claims

Poliermaschine zur Oberflächenbearbeitung von Werkstücken umfassend (a) zumindest zwei Polierstationen (3) mit rotierenden Arbeitsscheiben (10), (b) die um eine zentrale Drehscheibe (2) angeordnet sind, (c) auf der mindestens zwei Führ- und Andrückstationen (8) für Werkstückhalter (9) montiert sind, (d) wobei die an den Führ- und Andrückstationen (8) lösbar befestigten Werkstückhalter (9) durch die zentrale Drehscheibe (2) zu den Polierstationen (3) bewegt und durch die Führ- und Andrückstationen (8) auf die Arbeitsscheiben angedrückt werden.
Poliermaschine zur Oberflächenbearbeitung von Werkstücken umfassend (a) zumindest zwei Polierstationen (3) mit rotierenden Arbeitsscheiben (10), (b) die entlang einer Führungsschiene angeordnet sind, (c) auf der mindestens zwei Führ- und Andrückstationen (8) für Werkstückhalter (9) verschiebbar geführt sind, (d) wobei die an den Führ- und Andrückstationen (8) lösbar befestigten Werkstückhalter (9) an der Führungsschiene entlang zu den Polierstationen (3) bewegt und durch die Führ- und Andrückstationen (8) auf die Arbeitsscheiben angedrückt werden.
Poliermaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Polierstationen (3) Reinigungsbäder, insbesondere Ultraschallreinigungsbäder (4) angeordnet sind.
Poliermaschine nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Polierstationen (3) Entgratungsvorrichtungen angeordnet sind.
Poliermaschine nach einem der vorangegangenen Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Führ- und Andrückstationen (8) den Andruck der Werkstückhalter (9) auf die Arbeitsscheiben (10) mittels hydraulischer, pneumatischer oder elektro-mechanischer Mittel bewirken.
Poliermaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuerungselektronik zur Steuerung des Andrucks der Werkstückhalter (9) über die hydraulischen, pneumatischen oder mechanischen Mittel der Führ- und Andrückstationen (8) in einem definierten Verlauf von Andruckanstieg und -abnahme auf die Arbeitsscheiben (10) vorgesehen ist.
Poliermaschine nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkstückhalter (9) einen eigenen Antriebsmotor zur Erzeugung einer Drehbewegung aufweisen.
Poliermaschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebsmotor der Werkstückhalter (9) zwei Drehrichtungen und einen gesteuerten Drehzahlverlauf ermöglicht.
Poliermaschine nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkstückhalter (9) ein Schnellspannsystem aufweisen.
Poliermaschine nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine automatisierte Roboter-Mechanik zur Aufgabe und Abnahme der Werkstückhalter (9) auf die und von den Führ- und Andrückstationen (8) vorgesehen ist.
Poliermaschine nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass automatische Dosierungs- und Steuervorrichtungen zur Versorgung der Polierstationen (3) mit Schleifmitteln und anderen Zugabestoffen vorgesehen sind.
Poliermaschine nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Polierstationen (3) der gleichen Polierstufe hintereinander angeordnet sind zur zeitlichen Abstimmung der unterschiedlichen Bearbeitungszeiträume der verschiedenen Polierstufen aufeinander.
Poliermaschine nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Beladestation (6) und eine Entnahmestation (7) für die Werkstückhalter (9) aufweist.