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Die
vorliegende Erfindung befasst sich mit einem Verfahren und einer
Vorrichtung zum Schleifen von Gegenständen nach den Oberbegriffen
der Ansprüche
1 und 5.
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Verfahren
und Vorrichtungen zum Schleifen von Gegenständen sind allgemein bekannt.
So werden z. B. in der Schmuckindustrie Gegenstände zusammen mit einem Schleifmaterial
in eine rotierende Trommel gegeben, sodass die zu schleifenden Gegenstände zusammen
mit dem Schleifmaterial in der Trommel rotieren und so durch die
Kontakte zwischen dem Schleifmaterial und dem zu schleifenden Gegenstand
der Gegenstand abgeschliffen wird.
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Dies
ist bei weichen Materialien wie Gold, Silber oder anderen Metallen
gut praktikabel und liefert akzeptable Ergebnisse.
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Doch
wird in letzter Zeit vermehrt dazu übergegangen, auch Werkzeuge
wie Bohrer, Fräsköpfe etc.
zu schleifen und so die Kanten, die bei der Produktion dieser Werkzeuge
entstehen zu entgraten und zu runden. Werden solche Werkzeuge jedoch mittels
dem oben dargestellten Verfahren geschliffen, so können die
zu bearbeitenden Werkzeuge aneinander stoßen und somit Schaden nehmen.
Dies rührt vor
allem daher, da die Werkzeuge aus spröderen Materialien wie Edelstahl
etc. gefertigt werden, sodass gerade der Kontakt einer aus sprödem Material gefertigten
Kante mit einem ebenso harten Gegenstand die Kante absplittern lassen
kann.
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Deshalb
wurde im Stand der Technik ein Verfahren entwickelt, bei dem der
zu schleifende Gegenstand in einem Materialbad, das zum Beispiel
Schleifpartikel umfasst, geführt
wird. So kann gewährleistet werden,
dass der Gegenstand sich auf einer vordefinierten Bahn im Materialbad
bewegt und dass, wenn mehrere Gegenstände gleichzeitig in dem Materialbad
geführt
werden, sich diese Gegenstände
nicht gegenseitig berühren
und so nicht beschädigt
werden.
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Um
eine gleichmäßigere Entgratung
und Verrundung herstellen zu können,
wird im Stand der Technik der Gegenstand auf einer Bahn geführt, die aus
drei Kreisbahnen zusammengesetzt werden kann. So wird der zu schleifende
Gegenstand in einem Gegenstandshalter gehalten. Der Gegenstandshalter
rotiert um sich selbst, wobei der Gegenstand exzentrisch angeordnet
ist und so eine Kreisbahn relativ zu dem ersten Rotationsmittelpunkt
um den ersten Rotationsmittelpunkt beschreibt. Der Gegenstandshalter
ist weiter an einem Schleifkopf angeordnet. Dieser Schleifkopf rotiert
wiederum um eine zweite Rotationsachse und da der Gegenstandshalter
exzentrisch auf dem Schleifkopf angeordnet ist, beschreibt der erste
Rotationsmittelpunkt, der Rotationsmittelpunkt des Gegenstandshalters,
relativ zum Rotationsmittelpunkt des Schleifkopfs eine zweite Kreisbahn.
Der Schleifkopf ist wiederum an einem Schleifkopfhalter angeordnet,
der auch einen Antriebsmotor umfasst. Der Rotationsmittelpunkt des Schleifkopfes
wird dabei relativ zum Schleifkopfhalter um einen weiteren, dritten
Rotationsmittelpunkt in einer Kreisbewegung geführt. Der zu schleifende Gegenstand
führt also
relativ zum Schleifkopfhalter eine Bewegung aus, die aus drei Kreisbewegungen
zusammengesetzt werden kann.
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Dabei
wird der Gegenstand ungefähr
drei bis vier Mal um den ersten Mittelpunkt geführt, wenn die dritte Kreisbahn
eine volle Umdrehung um den dritten Mittelpunkt ausführt. D.
h. mit anderen Worten die Umdrehzahl um den ersten Mittelpunkt entspricht dem
drei- bis vierfachen der Umdrehungszahl um den dritten Mittelpunkt.
Die Umdrehungszahlen werden im Stand der Technik so gewählt, um
ein möglichst
schnelles Schleifergebnis zu erzielen, ohne jedoch so viel Kraft
auf das Werkzeug ausüben
zu müssen,
dass das Werkzeug im Materialbad bricht.
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Es
wurde jedoch festgestellt, dass zum einen durch die Bewegung im
Materialbad Material von den Kantenmitten zu den Kantenenden getragen
wird, sodass sich eine Materialerhöhung auf den Kantenenden ergibt,
zum zweiten dass die Verrundung nur bis zu gewissen Verrundungsradien
erfolgreich ist.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es eine Vorrichtung und oder ein
Verfahren bereitzustellen, dass erlaubt Rundungen herzustellen,
die kleiner sind als 20 μm, insbesondere
kleiner als 15 μm,
und eine Materialverschiebung zu den Enden der Kanten möglichst
verhindert.
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Die
Aufgabe wird gelöst
durch ein Verfahren nach dem Anspruch 1 und eine Vorrichtung nach dem
Anspruch 5.
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Weitere
bevorzugte Ausführungsformen
finden sich in den Unteransprüchen.
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Insbesondere
wird die Aufgabe gelöst
durch ein Verfahren zum Schleifen von zumindest einem Gegenstand,
wobei der zumindest eine Gegenstand zumindest teilweise in einem
Materialbad geführt wird,
in der Art, dass der Gegenstand relativ zu dem Materialbad in einer
Bewegung geführt
wird, die aus zumindest drei Kreisbewegungen zusammen gesetzt ist,
wobei der Gegenstand in einer ersten relativen Kreisbewegung relativ
zu einem ersten Mittelpunkt um den ersten Mittelpunkt ausgeführt wird,
der erste Mittelpunkt auf einer in einer zweiten relativen Kreisbewegung
relativ zu einem zweiten Mittelpunkt um den zweiten Mittelpunkt
geführt
wird, wobei der zweite Mittelpunkt relativ zu einem dritten Mittelpunkt
in einer relativen Kreisbewegung um den dritten Mittelpunkt geführt wird,
wobei die erste Kreisbewegung den Gegenstand 0,1 bis 2 mal um den
ersten Mittelpunkt relativ zum ersten Mittelpunkt bewegt, wenn der
zweite Mittelpunkt den dritten Mittelpunkt einmal umrundet.
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Dabei
ist für
den Fachmann offensichtlich, dass anstatt von Kreisbewegungen auch
andere geschlossene Bewegungen, wie Bewegungen auf Ellipsen oder
Rechtecken, Vielecken ausgeführt
werden können.
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Bevorzugt
sind dabei die Kreisbewegungen parallel oder nahezu parallel zueinander
und insgesamt parallel oder nahezu parallel zu dem Materialbad,
wobei es auch möglich
ist, dass die Kreisbewegungen zueinander gekippt sind, oder insgesamt
gegenüber
dem Materialbad einen Winkel einschließen, der sich von 180° unterscheidet.
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Durch
die Bewegung des Gegenstandes relativ zum ersten Mittelpunkt mit
einer Umdrehungszahl von 0,1 bis 2 mal der Umdrehungszahl der zweiten
relativen Kreis bewegung um den dritten Mittelpunkt wurde überraschenderweise
festgestellt, dass sich wesentlich kleinere Rundungen als im Stand
der Technik, z. B. Rundungen von 15 μm erstellen lassen, ohne dass
ein Materialübertrag
an ungewünschte
Stellen auftritt. Somit können
die Werkzeuge, die geschliffen werden sollen, präziser verrundet und entgratet
werden. Dies verbessert die Haltbarkeit des Werkzeuges, sodass längere Standzeiten
des Werkzeuges möglich
sind und somit Kosten gespart werden können.
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Bevorzugt
ist der die Umdrehungszahl der ersten relativen Kreisbewegung 0,5
bis 1,5 mal der Umdrehungszahl der dritten Kreisbewegung, besonders
bevorzugt 0,8 bis 1,2 mal der Umdrehungszahl der dritten Kreisbewegung.
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Die
Umdrehungszahl gibt dabei die Umrundungen des entsprechenden Mittelpunktes
pro Zeiteinheit, z. B. einer Minute, an.
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In
einer besonderen Ausführungsform
ist der dritte Mittelpunkt statisch relativ zum Materialbad. Es wird
zwar das Materialbad durch die Bewegung der zu schleifenden Gegenstände in dem
Materialbad bewegt, jedoch soll der dritte Mittelpunkt so gelagert sein,
dass er statisch zu dem Materialbad, das sich in Ruhe befindet,
also zum Beispiel vor dem Schleifvorgang, gelagert ist.
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In
einem besonders bevorzugten Verfahren können die Mehrzahl der zu schleifenden
Gegenstände
gleichzeitig im Materialbad geführt
werden. Dies ist insbesondere möglich,
da die Gegenstände auf
einem vorbestimmten Pfad durch das Materialbad geführt werden
und somit eine Kollision der zu schleifenden Gegenstände vermieden
werden kann. Dies ermöglicht,
dass eine größere Anzahl
an Gegenständen
innerhalb einer bestimmten Zeit geschliffen werden kann, sodass
die Kosten für
das Schleifen und Entgraden dieser Gegenstände weiter abnimmt.
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Bevorzugt
umfasst das Materialbad feste Materialien. Dies ist insbesondere
bei hochfesten Werkstücken
wünschenswert,
da solche festen Materialien eine hohe Schleifleistung zeigen.
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Die
Aufgabe wird auch gelöst
durch eine Vorrichtung zum Schleifen von Gegenständen, wobei zumindest ein Gegenstand
mittels einer Gegenstandshalterung zumindest teilweise in einem
Materialbad geführt
wird und die Gegenstandshalterung durch einen Motor angetrieben
wird, wobei funktionell zwischen dem Motor und der Gegenstandshalterung
ein mehrstufiges Getriebe angeordnet ist.
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Solche
mehrstufigen Getriebe ermöglichen es
die Vorrichtung kompakt zu halten und somit eine Vielzahl von Gegenständen in
dem Materialbad gleichzeitig zu führen.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
ist das mehrstufige Getriebe ein zweistufiges Getriebe. Bei zweistufigen
Getrieben kann eine bedeutende Untersetzung vorgenommen werden,
ohne dass zum einem eine sehr große Anzahl an Getriebeeinheiten vonnöten ist,
und andererseits die Ausmaße
des Getriebes sich im Rahmen halten.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
führt der
Motor den zumindest einen Gegenstand auf einer Bewegung, die aus
zumindest drei Kreisbewegungen zusammengesetzt ist, wobei eine erste
Kreisbewegung relativ zu einem ersten Mittelpunkt um diesen ersten
Mittelpunkt ausgeführt
wird, dieser erste Mittelpunkt in einer Kreisbahn relativ zu einem
zweiten Mittelpunkt um diesen zweiten Mittelpunkt geführt wird
und der zweite Mittelpunkt in einer Kreisbahn relativ zu einem dritten
Mittelpunkt um den dritten Mittelpunkt ausgeführt wird, wobei der Gegenstand
relativ zum ersten Mittelpunkt 0,2 bis 1,4 mal um den Mittelpunkt
geführt
wird, wenn der zweite Mittelpunkt relativ zum dritten Mittelpunkt
einmal um den dritten Mittelpunkt geführt wird.
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Es
ist also durch das mehrstufige Getriebe nun möglich einen oder mehrere Gegenstände in einem
Materialbad zu führen,
wobei die Bewegungen um den ersten Mittelpunkt eine Drehzahl von
0,2 bis 1,4 mal der Drehzahl um den dritten Mittelpunkt ist. Durch
diese Ausführung
wird mittels einer kompakten Vorrichtung die zu bearbeitenden Gegenstände so in
dem Materialbad geführt,
dass Entgratungen unter 15 μm
möglich
sind und die Werkzeuge, die aus festen Materialien, wie Stahllegierungen
gefertigt sind, problemlos entgratet werden können.
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Bevorzugt
umfasst das mindestens eine Getriebe ein Planetengetriebe. Planetengetriebe
sind besonders kompakt und eignen sich deshalb besonders für die vorgesehenen
mehrstufigen Getriebe.
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Die
Erfindung wird im weiteren mittels zweier Figuren erläutert, wobei
die Figuren in keinster Weise eine Beschränkung der Erfindung darstellen.
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Insbesondere
zeigt:
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1 eine
Prinzipskizze
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2 den
Aufbau eines Schleifkopfes, wie er an einer Vorrichtung zum Schleifen
von Gegenständen
angewendet werden kann.
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Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele
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Bevor
die Erfindung im Detail beschrieben wird, ist darauf hinzuweisen,
dass sie nicht auf die jeweiligen Bauteile der Vorrichtung sowie
die jeweiligen Verfahrensschritte beschränkt ist, da diese Bauteile
und Verfahren variieren können.
Die hier verwendeten Begriffe sind lediglich dafür bestimmt, besondere Ausführungsformen
zu beschreiben und werden nicht einschränkend verwendet. Wenn zudem
in der Beschreibung oder in den Ansprüchen die Einzahl oder unbestimmte
Artikel verwendet werden, bezieht sich dies auch auf die Mehrzahl
dieser Elemente, solange nicht der Gesamtzusammenhang eindeutig
etwas Anderes deutlich macht.
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1 zeigt
die Bewegung des zu bearbeitenden Gegenstandes 1, die aus
drei Kreisbewegungen zusammengesetzt ist.
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Der
Gegenstand 1 wird mittels eines Gegenstandshalters gehalten.
Der Gegenstandshalter rotiert dabei um eine Achse 3, so
dass sich der Gegenstand 1 relativ zu dem Mittelpunkt 3 auf
einer Kreisbahn 2 um den Mittelpunkt 3 bewegt.
Der Mittelpunkt 3 wird dabei relativ zu einem zweiten Mittelpunkt 5 auf
der einer zweiten, weiteren Kreisbahn 4 um einen zweiten
Mittelpunkt 5 bewegt. Dieser zweite Mittelpunkt 5 wird
dabei relativ zu einem dritten Mittelpunkt 7 auf einer
dritten Kreisbahn 6 um den dritten Mittelpunkt 7 geführt.
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Dabei
kann insbesondere zur Übersetzung der
zweiten Kreisbewegung auf die dritte Kreisbewegung ein mehrstufiges,
insbesondere zweistufiges Getriebe verwendet werden.
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Obwohl
in 1 Richtungspfeile angegeben sind, so können die
Bewegungen jede Richtung zueinander einnehmen, obwohl bevorzugt
ist, dass die zweite Kreisbewegung in einer anderen Richtung als die
erste Kreisbewegung ausgeführt
wird und die Richtung der dritten Kreisbewegung zu der ersten Kreisbewegung
unterschiedlich ist.
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Die
erste relative Kreisbewegung hat dabei eine Kreisfrequenz von 0,2
bis 1,5 mal der dritten Kreisbewegung.
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Durch
diese relativ zueinander veränderten Kreisfrequenzen
nimmt der Gegenstand bezüglich seiner
Bewegungsrichtung im Materialbad im Mittel eine andere Orientierung
ein. Dies ermöglicht
das besonders erfolgreiche Schleifen von Werkstücken und anderen hochfesten
Gegenständen.
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2 zeigt
eine Vorrichtung zum Schleifen des Gegenstandes, umfassend eine
Basiselement 8, das einen Motor (nicht gezeigt) umfasst,
wobei dieser Motor eine Welle 9 antreibt, die auf einer
Kreisbahn (6) bewegt wird. An die Welle ist ein Schleifkopf 10 befestigt,
sodass der Schleifkopf 10 um die Welle 9 rotiert.
Exzentrisch an dem Schleifkopf 10 ist ein Gegenstandshalter 11 angebracht,
der einen Gegenstand 12 in einem Materialbad 13 führt. Der
Gegenstandshalter 11 rotiert um eine Achse 14,
die mit dem Schleifkopf 11 verbunden ist. In dem Schleifkopf 11 befindet
sich ein zweistufiges Getriebe, insbesondere ein Planetengetriebe,
das die Bewegung der Welle 9 in eine Bewegung der Welle 14 übersetzt,
so dass, wenn die Welle 9 die Kreisbewegung 6 einmal
vollzogen hat, die Welle 14 sich 0,2 bis 1,5 Mal um sich selbst
dreht.
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- 1
- Gegenstand
- 2
- erste
Kreisbewegung
- 3
- erster
Mittelpunkt
- 4
- zweite
Kreisbewegung
- 5
- zweiter
Mittelpunkt
- 6
- dritte
Kreisbewegung
- 7
- dritter
Mittelpunkt
- 8
- Basiselement
- 9
- Welle
- 10
- Schleifkopf
- 11
- Gegenstandshalter
- 12
- Gegenstand
- 13
- Materialbad
- 14
- Welle