DE102007038287A1

DE102007038287A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Polieren einer Oberfläche

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Publication number: DE102007038287A1
Application number: DE102007038287A
Authority: DE
Inventors: Lars Struckmann; Reinhold Struckmann
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2007-08-14
Filing date: 2007-08-14
Publication date: 2009-02-19

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Polieren einer Oberfläche von zylinderförmigen, flaschen- und dosenförmigen oder anderen rotationssymmetrischen Teilen aus Aluminium und Aluminium-Legierungen oder anderen Metallen und Metall-Legierungen und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens. Nach diesem Verfahren wird ein rotierendes und zu polierendes Teil ohne Vorbehandlung trocken und hilfsmittelfrei mit einer Edelstahlrundbürste mit einem Borstendurchmesser <= 0,6 mm gebürstet und die gebürstete Fläche unmittelbar im Nachlauf mit einer Fließscheibe poliert, wobei bei beiden Vorgängen die Bürstenfläche und die Polierfläche mit einem konstanten Anpressdruck stets mit ihrer Mittellinie senkrecht zum Verlauf der Oberflächenkontur geführt wird. Die bevorzugt vorgeschlagene Vorrichtung besteht aus einer Spannvorrichtung mit einer angetriebenen Spannvorrichtung und einem getriebenen Gegenhalter und zwei zur Spannvorrichtung um 180° versetzte, in der x- und y-Achse angetriebene und um einen Abstand Delta versetzte Kreuztische, wobei jeweils auf dem in der x-Achse angetriebenen Tisch der Kreuztische in einem Drehpunkt ein Antrieb für die Edelstahlrundbürste bzw. der Fließscheibe angeordnet ist, der softwaregesteuert von einer Schwenkvorrichtung verschwenkbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Polieren der Oberflächen von zylinderförmigen, flaschen- und dosenförmigen oder anderen rotationssymetrischen Teilen aus Aluminium und Aluminium-Legierungen oder anderen Metallen und Metall-Legierungen und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Es ist bekannt, das Oberflächen, insbesondere von Teilen aus Aluminium und Aluminium-Legierungen, die lackiert, eloxiert beziehungsweise anders galvanisch beschichtet werden, durch entsprechende Oberflächenbehandlungen vorbehandelt und poliert werden, um zum einen eine optisch ansprechende und widerstandsfähige Oberfläche beim Endprodukt zu erhalten und zum anderen die Oberfläche für den nachfolgenden Farbüberzug aufzubereiten.
Für diese vorbereitende Oberflächenbehandlung werden sowohl elektrolytische als auch mechanische Behandlungsverfahren genutzt.
Aus der DE 101 49 928 C1 ist beispielsweise ein elektrolytisches Glanzverfahren bekannt, nach dem die Oberflächenbehandlung in einem wässrigen Elektrolyten durch Anlegen einer elektrischen Gleichspannung geglänzt wird, wobei der Elektrolyt pro Liter Wasser 85–340 g/l Schwefelsäure, 850–1360 g/l Phosphorsäure und 8,5–43 h/l Aluminium aufweist.
Ein weiteres elektrolytisches Verfahren ist aus der WO 00/127 81 bekannt. Nach diesem Verfahren erfolgt die Oberflächenbehandlung in einem 3 Stufenverfahren, das umfasst, Aufbringen einer Zusammensetzung zum chemischen Aufhellen auf das Produkt; Desoxidieren der Produktoberfläche; elektrochemisches Erzeugen eines porösen Oxids auf die Produktoberfläche durch Kontraktieren mit einem Elektrolytbad, das Phosphor- oder Phosphorsäure enthält. Auf diese vorbehandelte Oberfläche wird dann anschließend auf das poröse Oxid eine Schicht auf Silicat- oder Siloxan-Basis aufgebracht.
Diese sowie auch weitere bekannte elektrolytische Verfahren zur Oberflächenbehandlung sind sehr aufwendig und erfordern stets eine zusätzliche Nachbehandlung zur Reinigung der Teile nach dem Elektrolytbad sowie meistens einer weiteren Vorbehandlung in Vorbereitung eines Lacküberzugs oder des anschließenden Eloxierverfahrens. Darüber hinaus müssen die Elektrolytbäder regelmäßig gereinigt und der Elektrolyt umweltfreundlich entsorgt werden.
Aus der DE 198 09 802 A1 ist ein mechanisches Verfahren zur Oberflächenbehandlung von Werkstücken u. a. aus Aluminium, Aluminium-Legierungen bekannt, nach dem die Oberfläche mittels einer umlaufenden Bürste aufgerauht wird und anschließend die Weiterbehandlung der Oberfläche mittels eines galvanischen Verfahrens oder ein Lackieren erfolgt. Um dieses Verfahren durchzuführen, ist es erforderlich, dass die Oberfläche des Werkstücks durch Schleifen und Polieren vorbehandelt wird, wobei sowohl für den Vorbehandlungsprozess und den anschlie ßenden Aufbereitungsprozess der Oberfläche Hilfsmittel wie Fette und/oder Schleifpasten und/oder Polierpasten und/oder Öle verwendet werden müssen.
Aus der DE 199 09 514 A1 ist ein mechanisches Verfahren zur Oberflächenbehandlung von Werkstücken u. a. Aluminium und Aluminium-Legierungen bekannt, nach dem die Oberfläche mit einer Bürste aufgerauht und dabei oder danach mit einem kühlenden Zusatzmedium beaufschlagt wird, wobei durch das Bürsten die Oberfläche so angeschmolzen und durch das Zusatzmedium die Oberflächentemperatur so gesteuert wird, dass sich eine Oberflächenstruktur entsprechend einer Orangenhaut einstellt und dass anschließend eine Oberflächenbehandlung mittels eines galvanischen Verfahrens oder ein Lackieren erfolgt. Auch bei diesem Verfahren ist es notwendig, dass die zu bürstende Oberfläche durch Schleifen und/oder Polieren vorbehandelt wird, was, wie vorgeschlagen, ebenfalls mit einem Zusatzmedium erfolgt.
Aus der EP 1 350 600 B1 ist eine Vorrichtung und Verfahren zur Oberflächen-Endbearbeitung eines Rohres bekannt, bei dem die Vorrichtung besteht aus Mittel zum Stützen des Rohres, so dass es um seine eigene Achse drehbar ist, Mittel zum Veranlassen des Rohres, dass es um seine Achse gedreht wird, Mittel zum Fördern des Rohres in der Richtung, die durch seine eigene Achse definiert ist, ein Bürstenhaltemittel, das mit einer Mehrzahl von drehbaren, lamellaren Bearbeitungsbürsten bestückt ist, Mittel zum Positionieren des Bürstenhaltemittels und Mittel zum drehbaren Antreiben des Bürstenhaltemittels, wobei das Bürstenhaltemittel eine Bürstenhülse umfasst, deren Achse im wesentlichen parallel zu der Achse des herzustellen den Rohres ist, das von zwei Endkardangelenken auf Seitenarmen drehbar gestützt ist, die jeweils auf dem Träger schwenkbar befestigt sind. Verfahrensgemäß werden die Bürstenhaltemittel, die eine Bürstenhülse umfassen, deren Achsen im wesentlichen parallel zur Achse des herzustellenden Rohres ist und das von zwei Seitenarmen drehbar gestützt wird, die jeweils auf einem Träger schwenkbar befestigt sind, jeweils so genutzt, dass das Rohr entlang einer Förderachse gefördert wird, die mit der Längsachse des Rohres übereinstimmt und dasselbe gleichzeitig dazu gebracht wird, sich um die Achse herum zu drehen. Bei einer derartigen Vorrichtung zum Bearbeiten einer Oberfläche ist infolge der Förderungsart des Rohres in Längsrichtung durch die Vorrichtung das Werkstück während des Bearbeitungsverfahrens der Oberflächen nicht eindeutig fixiert, so dass über die Länge des zu bearbeitenden Teils keine optisch gleichmäßig polierte Oberfläche gewährleistet werden kann, die insbesondere bei flaschen- oder dosenförmigen Teilen erforderlich ist, die nachträglich lackiert oder eloxiert werden soll. Diese Vorrichtung sowie auch die vorerwähnten mechanischen Verfahren sind auch nicht geeignet, unterschiedliche Oberflächenkonturen so zu polieren, dass ein gleichmäßiger optischer Gesamteindruck der Oberfläche gewährleistet werden kann, die anschließend ohne eine weitere Nachbehandlung durch eine geeignete Pulverbeschichtung oder einem anderen Lackierverfahren lackiert werden kann.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, die eingangs genannten mechanischen Verfahren zum Polieren von Oberflächen mit einem Verfahren und eine dafür geeignete Vorrichtung dadurch zu verbessern, dass mit einem sehr geringen technologischen Aufwand und hilfsmittelfrei eine umlaufende Oberfläche rotationssymetrischer Teile mit einer über die Länge in Achsrichtung gleichmäßig verlaufenden und/oder wechselnden Oberflächenkontur mit einem optisch einheitlichen Oberflächenbild poliert werden kann und die polierte Oberfläche ohne eine weitere Nachbehandlung mit einem geeigneten Lackierverfahren lackiert oder andersweitig beschichtet werden kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemaß mit einem Verfahren gelöst, bei dem

– ein zu polierendes Teil ohne eine weitere Vorbehandlung der Oberfläche kraft- oder formschlüssig zentriert gespannt und in Rotation versetzt wird,
– die in Rotation befindliche Oberfläche trocken mit einer gegenläufig rotierenden Edelstahlrundbürste mit einem Borstendurchmesser von ≤ 0,6 mm gereinigt und geglättet wird, in dem die Edelstahlrundbürste mit der umlaufenden Bürstenfläche bei einem konstanten Anpressdruck stets mit ihrer Mittellinie senkrecht zum Verlauf der Oberflächenkontur des rotierenden Teils geführt wird und
– die gebürstete und gereinigte Oberfläche anschließend trocken mit einer zum rotierenden Teil gegenläufig rotierenden Fliessscheibe poliert wird, in dem die Fliessscheibe mit der vollständigen Polierfläche bei einem konstanten Anpressdruck stets mit ihrer Mittellinie senkrecht zum Verlauf der Oberflächenkontur des rotierenden Teils geführt wird.

Es hat sich überraschend gezeigt, dass mit dem erfindungsgemäßen Verfahren auch dann ein optisch einheitlich poliertes und auch zum sofortigen Lackieren oder Beschichten geeignetes Oberflächenbild bei rotationssymetrischen Teilen mit einer gleichmäßigen oder wechselnden Oberflächenkontur aus Aluminium und Aluminium-Legierungen aber auch aus anderen Metallen und Metall-Legierungen erreicht werden konnte, wenn die Oberflächen der Teile ohne eine Vor- und Nachbehandlung trocken durch eine Edelstahlrundbürste mit einem Borstendurchmesser ≤ 0,6 mm gebürstet und anschließend durch eine direkt nachlaufende Fliessscheibe ebenfalls trocken und hilfsmittelfrei poliert wird.
Durch das kraft- oder formschlüssig zentrierte Spannen des rotierenden Teils ist während dem Verfahrensablauf sichergestellt, dass das zu polierende Teil eindeutig gegenüber der Edelstahlrundbürste und der Fliessscheibe lagestabil ist. Damit wird gewährleistet, dass das zu polierende Teil über die Länge sowohl von der Edelstahlrundbürste als auch von der nachlaufenden Fliessscheibe ständig mit einem gleichmäßigen Anpressdruck gebürstet bzw. poliert wird. Mit der vorgeschlagenen Führung der umlaufenden Bürstenfläche und auch der nachlaufenden umlaufenden Polierfläche über die Oberflächenkontur ist auch bei wechselnden Oberflächenkonturen, wie beispielsweise bei flaschenförmigen Teilen, gewährleistet, dass bei einem veränderten Konturabschnitt sowohl die Edelstahlrundbürste mit der Bürstenfläche als auch die Fliessscheibe mit der Polierfläche stets gleichmäßig bei gleichem Anpressdruck auf den zu bearbeitenden Abschnitt einwirkt, so dass eine optische Veränderung im Oberflächenbild ausgeschlossen werden kann. Bei einer entsprechenden Abstimmung der technologischen Parameter, wie Drehzahl des zu bearbeitenden Teils, Drehzahl und Vorschub der Edelstahlrundbürste und Fliessscheibe auf die zu bearbeitende Materialzusammensetzung des zu bearbeitenden Teils, hat sich auch völlig überraschend gezeigt, dass nur ein Verfahrensdurchlauf notwendig ist, um die geforderte Polier güte zu erreichen, die auch ohne weitere Nachbehandlung der Teile direkt lackier- oder beschichtbar ist.
Folglich ist das Verfahren auch bei einer entsprechenden Auslegung der Vorrichtung sehr wirtschaftlich mit dem geringsten Aufwand durchführbar und auch für die Automatisierung des Polierprozesses.
Vorteilhafterweise wird das zu polierende Teil und die Edelstahlrundbürste und die Fliessscheibe mit einer gleichen Drehzahl angetrieben. Bevorzugt wird die gemeinsame Drehzahl in Abhängigkeit des Durchmessers des zu bearbeitenden Teils so festgelegt, dass zwischen dem zu polierenden Teil und der gegenläufigen Edelstahlrundbürste und der Fliessscheibe Relativgeschwindigkeiten auftreten, die den Bürst- und Polierprozess wesentlich begünstigen.
Vorteilhaft ist auch, wenn die Fliessscheibe zum Polieren unmittelbar der Edelstahlrundbürste nachläuft. Bevorzugt läuft dabei die Fliessscheibe um 180° versetzt der Edelstahlrundbürste nach. Auf diese Weise kann die Edelstahlrundbürste und die Fliessscheibe problemlos getrennt an den Konturverlauf des zu polierenden Teils angepasst werden, so dass auch bei sich ständig veränderten Oberflächenkonturen mit Verfahren ein optisch einheitlich poliertes Oberflächenbild erreicht wird. Vielmehr, durch den Versatz der Fliessscheibe um 180° zur Edelstahlbürste, kann auch vermieden werden, dass die Funktion der Fliessscheibe durch die Wirkungsweise der Edelstahlbürste beeinträchtigt wird.
Es ist aber insbesondere für Teile mit einer gleichmäßig verlaufenden oder konisch verlaufenden Oberflächenkontur möglich, die Fliessscheibe der Edelstahlrundbürste axial nachlaufen zu lassen und die Edelstahlrundbürste und die Fliessscheibe mit einem Antrieb anzutreiben.
Vorteilhaft ist auch, wenn für die Durchführung des Verfahrens eine Edelstahlrundbürste mit einem Borstendurchmesser von 0,06 mm verwendet wird. Dieser Borstendurchmesser hat sich als bevorzugt erwiesen und zeigte die besten Oberflächenqualitäten für das nachfolgende Polieren.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird das Verfahren mit einer Vorrichtung mit Antriebs- und Vorschubeinrichtungen durchgeführt, die besteht aus

– einer Spannvorrichtung mit einem angetriebenen und auf einer Achse horizontal geführten Spannelement mit Mitnehmer und einem drehbar gelagerten und auf einer Achse horizontal geführten Gegenhalter, wobei das Spannelement und der Gegenhalter gemeinsam über eine Verstellspindel oder getrennt über eine zweiteilige Verstellspindel gegenläufig verstellbar sind,
– zwei in der x-Achse und y-Achse angetriebene Kreuztische, die in der Ebene der Spannvorrichtung um 180° versetzt angeordnet sind, wobei auf dem Kreuztisch in einem Drehpunkt ein Antrieb mit einer Edelstahlrundbürste gelagert ist und der Antrieb mit der Edelstahlrundbürste im Drehpunkt mit einer den Antrieb und den Kreuztisch verbindenden Schwenkvorrichtung schwenkbar ist und auf dem Kreuztisch in einem Drehpunkt ein Antrieb mit einer im Abstand Δ nachlaufenden Fliessscheibe gelagert ist und der Antrieb mit der Fliessscheibe im Drehpunkt mit einer den Antrieb und den Kreuztisch verbindenden Schwenkvorrichtung schwenkbar ist.

Mit Hilfe dieser Vorrichtung können nicht nur auf eine einfache Weise die zu bearbeitenden Teile auch mit unterschiedlichen Längen sehr lagestabil zentriert und während dem Bearbeitungsprozess gegenüber der Edelstahlrundbürste und der Fliessscheibe stabil drehbar gelagert werden sondern darüber hinaus wird auch gewährleistet, dass der Konturverlauf des zu bearbeitenden Teils stets so abgefahren wird, dass die Bürstenfläche der Edelstahlrundbürste und die Polierfläche der Fliessscheibe in jeden Konturabschnitt mit gleichem Anpressdruck stets mit ihren Mittellinien senkrecht zur Oberflächenkontur steht. Mit den in der x-Achse und y-Achse angetriebenen Kreuztischen, auf den die Edelstahlrundbürste bzw. die nachlaufende Fliessscheibe gegenüberliegend schwenkbar mit ihren Antrieben angeordnet sind, kann auch eine Beeinträchtigung des Polierprozesses infolge des voranlaufenden trockenen Bürstenvorgangs mit der Edelstahlrundbürste völlig ausgeschlossen werden.
Vorteihafterweise wird bei einer bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung der Nachlauf der Fliessscheibe dadurch erreicht, dass der Kreuztisch mit der Fliessscheibe zum Kreuztisch mit der Edelstahlbürste um den Abstand Δ versetzt auf dem Grundrahmen der Vorrichtung angeordnet ist.
Nach einer weiteren möglichen Ausführungsform der Erfindung kann das Verfahren auch mit einer Vorrichtung mit Antriebs- und Vorschubeinrichtungen durchgeführt werden, die aus

– einer analogen ausgebildeten Spannvorrichtung besteht, die ebenfalls mit einem angetriebenen und auf einer Achse horizontal geführten Spannelement mit Mitnehmer und einem drehbar gelagerten und auf einer Achse horizontal geführten Ge genhalter ausgebildet ist, wobei das Spannelement und der Gegenhalter gemeinsam über eine Verstellspindel oder getrennt über eine zweiteilige Verstellspindel gegenläufig verstellbar sind und aus
– einen in der x-Achse und y-Achse angetriebenen Kreuztisch, auf dem in einem Drehpunkt ein Antrieb mit einer Edelstahlrundbürste und eine im Nachlauf angeordnete Fliessscheibe gelagert ist und der Antrieb mit der Edelstahlrundbürste und der Fliessscheibe im Drehpunkt (8) mit einer den Antrieb und den Kreuztisch (5) verbindenden Schwenkvorrichtung schwenkbar ist.

Eine derartige Vorrichtung ist einfacher in ihrer Auslegung und damit kostengünstiger und zweckmäßig, wenn nur Oberflächen von Teilen behandelt werden sollen, die eine gleichmäßig verlaufende zylinderische und kegelförmige Oberfläche aufweisen.
Die Fliessscheibe kann in diesem Fall mit der Edelstahlrundbürste lösbar oder im Verbund nebeneinander oder beabstandet auf dem Antrieb angeordnet sein.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind bei beiden Ausführungsformen der Vorrichtung die Schwenkvorrichtungen sowohl für die getrennt angeordnete Fliessscheibe und Edelstahlrundbürste als auch für die gemeinsam auf einem Kreuzschlitten angeordnete Fliessscheibe und Edelstahlrundbürste softwaregesteuert.
Bevorzugt wird dazu das Programm der Software individuell an den Verlauf einer Oberflächenstruktur eines zu polierenden Teils so angepasst, dass die Mittellinie der Bürstenfläche der Edelstahlrundbürste bzw. die Mittellinie der Polierfläche der Fliessscheibe während dem gesamten technologischen Ablauf senkrecht auf den zu bearbeitenden Oberflächenabschnitt des Teils steht.
Mit einem derartig beschriebenen Softwareprogramm wird sichergestellt, dass jeder Abschnitt der Oberflächenkontur eines rotierenden Teils mit der gleichen Intensität sowohl von der Edelstahlrundbürste als auch von der Fliessscheibe bearbeitet wird, so dass optisch beeinträchtigende Strichbildungen oder Schattierungen und ähnliches völlig ausgeschlossen werden können.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist an der angetriebenen x-Achse eines jeden Kreuztisches eine Kompensationseinheit vorgesehen, die über einen ermittelten Abrieb der Edelstahlrundbürste bzw. der Fliessscheibe und oder über den voreingestellten Anpressdruck der Edelstahlrundbürste bzw. der Fliessscheibe ansteuerbar ist.
Auf diese Weise wird gewährleistet, dass während der Nutzungsdauer der Edelstahlbürste und der Fliessscheibe der technologische Reinigungs- und Polierprozess der Teile mit einem konstanten Wert vorgegeben und für den technologischen Ablauf mit entscheidendem Anpressdruck durchgeführt werden kann.
Mit den softwaregesteuerten Schwenkvorrichtungen und der zugeordneten Kompensationseinheit zu den Antrieben der x-Achse ist auch die Voraussetzung gegeben, dass mit der Zuordnung von vorzugsweise auch softwaregesteuerten Bestückungseinrichtungen mit Magazin und Ablage das vorgeschlagene Verfahren auch vollautomatisch durchgeführt werden kann. Folglich kann das erfindungsgemäße Verfahren sehr wirtschaftlich und kostengünstig zum Polieren von Oberflächen von zylinderförmigen oder flaschen- und dosenförmigen oder anderen rotationssymetrischen Teilen aus Aluminium oder Aluminium-Legierungen aber auch für andere Metalle und Metall-Legierungen angewandt werden, wie Versuche gezeigt haben.
Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen, in denen eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung schematisch gezeigt ist.
Die Zeichnungen zeigen:
1: eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit zwei Kreuztischen sowie Magazin und Ablage und
2: eine schematische Darstellung der Spannvorrichtung mit einer Verstellspindel.
Die in 1 bevorzugt gezeigte Vorrichtung zur Durchführung des erfinderischen Verfahrens besteht im wesentlichen aus einer Spannvorrichtung 2, aus zwei in der x-Achse und y-Achse angetriebenen Kreuztischen 5, 5a, den Antrieb 6 für die Edelstahlrundbürste 12, den Antrieb 6a für die Fliessscheibe 13 und Schenkvorrichtungen 7, 7a für die Antriebe 6; 6a der Edelstahlrundbürste 12 bzw. die der Fliessscheibe 13.
Die Spannvorrichtung 2 besteht aus einem in der y-Achse verstellbaren Spannelement 3 mit einer drehbar gelagerten und angetriebenen Achse 16 mit einem eingesetzten Spannelement 10 mit dem das zu polierende Teil 1 kraft- oder formschlüssig gespannt und in Rotation versetzt wird und einem in der y-Achse verstellbaren Gegenlager 4 mit einer drehbar gelagerten getriebenen Achse 16a mit einem eingesetzten Spannelement 11, mit dem das zu polierende Teil 1 axial zum angetriebenen Spannelement 10 zentriert wird.
Das Spannelement 3 ist starr mit einer getriebenen Mutter 18 mit einem Rechtsgewinde und der Gegenhalter 4 ist starr mit einer getriebenen Mutter 19 mit einem Linksgewinde verbunden. Die Muttern 18 und 19 wirken bei der in 2 gezeigten bevorzugten Ausführungsform mit einer horizontal zu den Achsen 16, 16a liegenden einteiligen Verstellspindel 17 zusammen, die auf der einen Seite über eine Verstelllänge mit einem Rechtsgewinde für die Mutter 18 und auf der anderen Seite über eine gleiche Verstelllänge mit einem Linksgewinde für die Mutter 19 versehen ist, so dass mit einem nicht gezeigten einseitigen Antrieb die Spannelemente 2 und 4 gegenläufig synchron verstellbar sind.
Die Verstellspindel 17 kann aber auch als geteilte Verstellspindel mit getrennten Antrieben ausgebildet sein.
Auf einem in 1 nicht gezeigten Grundgestell sind beabstandet zur Spannvorrichtung 2 zwei in der x-Achse und der y-Achse angetriebene Kreuzschlitten 5; 5a, vorgesehen, die um 180° versetzt zur Spannvorrichtung 2 angeordnet sind und deren y-Achse jeweils parallel zur y-Achse der Spannvorrichtung 2 verlaufen. Vorteilhafterweise sind dabei die um 180° versetzten Kreuztische 5, 5a, in die die angetriebenen x-Achsen der Kreuztische 5, 5a in einem Abstand Δ versetzt zueinander angeordnet sind, um bei identisch ausgebildeten Kreuztischen 5, 5a auf eine einfache Weise den Nachlauf der Fliessscheibe zu erreichen.
Auf dem Kreuztisch 5, dessen x-Achse der x-Achse des Kreuztisches 5a vorläuft, ist der Antrieb 6 für die Edelstahlrundbürste 12 in einem Drehpunkt 8 schwenkbar festgelegt, wobei das Verschwenken des Antriebs 6 und damit der eingesetzten Edelstahlrundbürste 12 mit einer Software gesteuerten Schwenkvorrichtung 7 erfolgt, die mit dem einen Ende auf oder am Antrieb 6 und mit dem anderen Ende auf oder am Kreuztisch 5 drehbar festgelegt ist.
In gleicher Weise ist auf dem Kreuztisch 5a, dessen x-Achse der x-Achse des Kreuztisches 5 nachläuft, der Antrieb 6a für die Fliessscheibe 13 in einem Drehpunkt 8a schwenkbar festgelegt, wobei das Verschwenken des Antriebes 6a und damit der eingesetzten Fliessscheibe wiederum mit einer softwaregesteuerten Schwenkvorrichtung 7a erfolgt, die mit dem einen Ende auf oder am Antrieb 6a und mit dem anderen Ende auf oder am Kreuztisch 5a drehbar festgelegt ist.
Die Antriebe der x-Achse der Kreuztische 5, 5a sind dabei jeweils mit einer nicht gezeigten Kompensationseinheit versehen, wobei die x-Achse des Kreuztisches 5, die in Abhängigkeit des ermittelten Abriebs oder des voreingestellten Anpressdrucks der Edelstahlrundbürste 12 und die x-Achse des Kreuztisches 5a in Abhängigkeit des ermittelten Abriebes oder des voreingestellten Anpressdrucks der Fliessscheibe 13 bevorzugt mit einer Software ansteuerbar ist.
Wie bei der in 1 gezeigten schematischen Darstellung der bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung kann der Vorrichtung ein Magazin 14 zum Vorhalten von Teilen 1 und eine Ablage 15 zum Ablegen der fertig polierten Teile 1 und eine nicht weiter gezeigte bevorzugte softwaregesteuerte Beschickungseinrichtung für die Spannvorrichtung 2 beigefügt und mit der Vorrichtung verbunden sein, so dass in Verbindung mit den softwaregesteuerten Schwenkvorrichtungen 7, 7a und den nicht gezeigten softwaregesteuerten Kompensationseinrichtungen für die x-Achsen der Kreuztische 5, 5a eine derart ausgebildete Vorrichtung das erfindungsgemäße Verfahren vollautomatisch durchgeführt werden kann.
Zur Durchführung des Verfahrens wird nach der zu polierenden Oberflächenstruktur des gefertigten oder gezogenen rotationssymetrischen Teils 1 aus Aluminium oder einer Aluminium-Legierung aber auch aus anderen Metallen oder Metall-Legierungen die Software für die Schwenkvorrichtungen 7; 7a so erstellt, dass sowohl die Bürstenfläche der Edelstahlrundbürste 12 als auch die Polierfläche der Fliessscheibe 13 beim technologischen Ablauf über die Oberflächenkontur stets mit der Mittellinie senkrecht zum momentanen zu bürstenden bzw. polierenden Konturabschnitt der Oberfläche steht.
Anschließend wird das für das zu bearbeitende Teil 1 geeignete Spannelement 10 in die Achse 16 des Spannelements 3 und das entsprechend geeignete Spannelement 11 in die oder auf die Achse 16a des Gegenlagers 4 angesetzt.
Nach dem Einsetzen des Spannelements 10 und Spannelements 11 werden über den Antriebe der Verstellspindel 17 die synchron verstellbaren Spannelemente 3, 4 auf die Länge des zu polierenden Teils 1 eingestellt.
Die zum Polieren gefertigten oder gezogenen Teile 1 werden ohne weitere Vorbehandlung in das Magazin 14 eingesetzt und von der nicht gezeigten Beschickungseinrichtung entnommen und bevorzugt softwaregesteuert zur Spannvorrichtung 2 geführt und durch die Spannelemente 10 des Spannelements 3 und dem Spannelement 11 des Gegenlagers 4 zentriert gespannt und durch die Achse 16 mit einer Drehzahl in Rotation versetzt, die durch den Durchmesser des zu polierenden Teils 1 festgelegt wird und nicht unter 2000 U/min liegen sollte.
Auf das rotierende Teil 1 wird dann softwaregesteuert die mit gleicher Drehzahl wie das Teil 1 in Rotation versetzte Edelstahlrundbürste 12 über die x-Achse des Kreuztisches 5 mit einem vorbestimmten Anpressdruck herangeführt und die Edelstahlrundbürste 12 mit der angetriebenen y-Achse des Kreuztisches 5 über die Oberflächenstruktur geführt, wobei die Oberfläche des Teils 1 trocken sowie hilfsmittelfrei gebürstet wird. Bei diesem Bürstvorgang wird bei jeder Änderung der Oberflächenkontur mittels der softwaregesteuerten Schwenkvorrichtung 7 die Bürstenfläche so geführt, dass die Mittellinie der Bürstenfläche stets senkrecht auf dem gegenwärtigen zu bürstenden Oberflächenabschnitt des Teils 1 steht.
Mit einem Zeitverzug, der gleich dem Abstand Δ entspricht, wird dann softwaregesteuert die mit gleicher Drehzahl wie das Teil 1 in Rotation versetzte Fliessscheibe 13 über die x-Achse des Kreuztisches 5a mit einem vorbestimmten Anpressdruck auf den bereits gebürsteten Abschnitt des Teils 1 herangeführt und die Fliessscheibe 13 mit der angetriebenen y-Achse des Kreuztisches 5a über die bereits gebürsteten Oberflächenabschnitte im Nachlauf geführt und die Oberfläche des Teils 1 trocken so wie hilfsmittelfrei poliert. Auch bei diesem Poliervorgang wird wiederum bei jeder Änderung der Oberflächenkontur mittels der softwaregesteuerten Schwenkvorrichtung 7a die Polierfläche so geführt, dass die Mittellinie der Polierfläche stets senkrecht auf dem gegenwärtigen zu polierenden Oberflächenabschnitt des Teils 1 steht.
Die Durchmesser der eingesetzten Edelstahlrundbürste 12 und der Fliessscheibe 13 werden bevorzugt so ausgewählt, dass bei gleichen Drehzahlen des polierenden Teils 1, der Edelstahlrundbürste 12 und der Fliessscheibe 13 immer zwischen dem zu polierenden Teil 1 und der Edelstahlrundbürste 12 sowie dem zu polierenden Teil 1 und der Fliessscheibe 13 eine Relativgeschwindigkeit vorhanden ist, die zwischen dem zu polierenden Teil 1 und der Edelstahlrundbürste 12 und dem zu polierenden Teil 1 und der Fliessscheibe 13 unterschiedlich sein kann.
Während dem gesamten technologischen Ablauf des Bürst- und Poliervorganges wird der Abrieb der Edelstahlrundbürste 12 und der Abrieb der Fliessscheibe 13 kontinuierlich ermittelt bzw. der Anpressdruck überwacht.
Wird ein Abrieb bei der Edelstahlrundbürste 12 und/oder bei der Fliessscheibe 13 ermittelt oder ermittelt die Anpressdrucküberwachnung der Edelstahlrundbürste 12 und/oder Fliessscheibe 13 eine Veränderung, wird softwareseitig die zugehörige Kompensationseinheit angesteuert und die Edelstahlrundbürste 12 und/oder die Fliessscheibe 13 über die x-Achse des betroffenen Kreuztisches 5; 5a nachgeregelt, bis der vorgegebene Anpressdruck wieder eingestellt ist.
Nach Ablauf des Bürstenvorganges wird die Edelstahlrundbürste 12 über die angetriebene x-Achse des Kreuztisches 5 und nach Ablauf des Poliervorganges wird die Fliessscheibe 13 über die angetriebene x-Achse des Kreuztisches 5a zurückgezogen und das polierte Teil 1 wird von der nicht gezeigten Beschickungseinrichtung aus der Spannvorrichtung 2 entnommen und auf der Ablage 15 abgelegt.
Von der Ablage 15 kann dann ein nach diesem Verfahren poliertes Teil 1 ohne weitere Nachbehandlung direkt der weiteren Verwendung zugeführt oder mit einem Klarlack oder Farbauftrag lackiert oder pulverbeschichtet werden.

1: zu polierendes Teil
2: Spannvorrichtung
3: Spannelement – angetrieben
4: Gegenhalter
5: Kreuztisch
5a: Kreuztisch
6: Antrieb Edelstahlrundbürste
6a: Antrieb Fliessscheibe
7: Schwenkvorrichtung
7a: Schwenkvorrichtung
8: Drehpunkt Edelstahlrundbürste
8a: Drehpunkt Fliessscheibe
9: Mittellinie Edelstahlrundbürste
9a: Mittellinie Fliessscheibe
10: Spannelement
11: Spannelement
12: Edelstahlrundbürste
13: Fliessscheibe
14: Magazin
15: Ablage
16: Achse Antrieb
16a: Achse Gegenlager
17: Verstellspindel
18: Mutter-Rechtsgewinde
19: Mutter-Linksgewinde

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 10149928 C1 [0004]
- WO 00/12781 [0005]
- DE 19809802 A1 [0007]
- DE 19909514 A1 [0008]
- EP 1350600 B1 [0009]

Claims

Verfahren zum Polieren einer Oberfläche von zylinderförmigen, flaschen- und dosenförmigen oder anderen rotationssymetrischen Teilen aus Aluminium und Aluminium-Legierungen oder anderen Metallen und Metall-Legierungen, dadurch gekennzeichnet, dass – das zu polierende Teil (1) ohne eine weitere Vorbehandlung der Oberfläche kraft- oder formschlüssig zentriert gespannt und in Rotation versetzt wird, – die in Rotation befindliche Oberfläche trocken mit einer gegenläufig rotierenden Edelstahlrundbürste (12) mit einem Borstendurchmesser von ≤ 0,6 mm gereinigt und geglättet wird, in dem die Edelstahlrundbürste (12) mit der umlaufenden Bürstenfläche bei einem konstanten Anpressdruck stets mit ihrer Mittellinie (9) senkrecht zum Verlauf der Oberflächenkontur des rotierenden Teils (1) geführt wird und – die gebürstete und gereinigte Oberfläche anschliessend trocken mit einer zum rotierenden Teil (1) gegenläufig rotierenden Fliessscheibe (13) poliert wird, in dem die Fliessscheibe (13) mit der voll ständigen Polierfläche bei einem konstanten Anpressdruck stets mit ihrer Mittellinie (9a) senkrecht zum Verlauf der Oberflächenkontur des rotierenden Teils (1) geführt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das zu polierende Teil (1) und die Edelstahlrundbürste (12) und die Fliessscheibe (13) mit einer gleichen Drehzahl angetrieben werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Fliessscheibe (13) zum Polieren unmittelbar axial der Edelstahlrundbürste (12) nachläuft.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Fliessscheibe (13) um 180° versetzt der Edelstahlrundbürste (12) nachläuft.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, das eine Edelstahlrundbürste (12) mit einem Borstendurchmesser von 0,06 mm verwendet wird.
Vorrichtung mit Antriebs- und Vorschubeinrichtungen zur Durchführung eines Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch – eine Spannvorrichtung (2) mit einem angetriebenen und auf der Achse (16) horizontal geführten Spannelement (3) mit Mitnehmer und einem drehbar gelagerten und auf der Achse (16a) horizontal geführten Gegenhalter (4), wobei das Spannelement (3) und der Gegenhalter (4) gemeinsam über eine Verstellspindel (17) oder getrennt über eine zweiteilige Verstellspindel (17) gegenläufig verstellbar sind, – zwei in der x-Achse und y-Achse angetriebene Kreuztische (5, 5a), die in der Ebene der Spannvorrichtung (2) um 180° versetzt angeordnet sind, wobei auf dem Kreuztisch (5) in einem Drehpunkt (8) ein Antrieb (6) mit einer Edelstahlrundbürste (12) gelagert ist und der Antrieb (6) mit der Edelstahlrundbürste (12) im Drehpunkt (8) mit einer den Antrieb (6) und den Kreuztisch (5) verbindenden Schwenkvorrichtung (7) schwenkbar ist und auf dem Kreuztisch (5a) in einem Drehpunkt (8a) ein Antrieb (6a) mit einer im Abstand Δ nachlaufenden Fliessscheibe (13) gelagert ist und der Antrieb (6a) mit der Fliessscheibe (13) im Drehpunkt (8a) mit einer den Antrieb (6a) und den Kreuztisch (5a) verbindenden Schwenkvorrichtung (7a) schwenkbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Kreuztisch (5a) mit der nachlaufenden Fliessscheibe zum Kreuztisch (5) um den Abstand Δ versetzt angeordnet ist.
Vorrichtung mit Antriebs- und Vorschubeinrichtungen zur Durchführung eines Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch – eine Spannvorrichtung (2) mit einem angetriebenen und auf einer Achse (16) horizontal geführten Spannelement (3) mit Mitnehmer und einem drehbar gelagerten und auf einer Achse (16a) horizontal geführten Gegenhalter (4), wobei das Spannelement (3) und der Gegenhalter (4) gemeinsam über eine Verstellspin del (17) oder getrennt über eine zweiteilige Verstellspindel (17) gegenläufig verstellbar sind, – einen in der x-Achse und y-Achse angetriebenen Kreuztisch (5), auf dem in einem Drehpunkt (8) ein Antrieb (6) mit einer Edelstahlrundbürste (12) und eine im Nachlauf angeordnete Fliessscheibe (13) gelagert ist und der Antrieb (6) mit der Edelstahlrundbürste (12) und der Fliessscheibe (13) im Drehpunkt (8) mit einer den Antrieb (6) und den Kreuztisch (5) verbindenden Schwenkvorrichtung (7) schwenkbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Fliessscheibe (13) der Edelstahlrundbürste (12) lösbar oder im Verbund nebeneinander oder beabstandet auf den Antrieb (6) nachgeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwenkvorrichtungen (7; 7a) softwaregesteuert sind.
Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Programm der Software individuell an den Verlauf einer Oberflächenkontur eines zu polierenden Teils (1) so angepasst ist, dass die Mittellinie (9) der Bürstenfläche der Edelstahlrundbürste (12) bzw. die Mittellinie (9a) der Polierfläche der Fliessscheibe (13) während des technologischen Ablaufs senkrecht auf dem zu bearbeitenden Oberflächenabschnitt des Teils (1) steht.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass an der angetriebenen x-Achse des Kreuztisches (5; 5a) eine Kompensationseinheit vorgesehen ist, die über einen ermittelten Abrieb der Edelstahlrundbürste (12) bzw. der Fliessscheibe (13) oder über den voreingestellten Anpressdruck der Edelstahlrundbürste (12) bzw. der Fliessscheibe (13) ansteuerbar ist.