DE102009021716A1

DE102009021716A1 - Vorrichtung zum automatisierten Schleifbearbeiten von Porzellan-Körpern im weißtrockenen Zustand

Info

Publication number: DE102009021716A1
Application number: DE200910021716
Authority: DE
Inventors: Papadakis Stilianos
Original assignee: BHS TABLETOP AG
Current assignee: BHS TABLETOP AG
Priority date: 2009-05-18
Filing date: 2009-05-18
Publication date: 2010-11-25

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung (10) zum automatisierten Schleifbearbeiten von Porzellan-Körpern im weißtrockenen Zustand, umfassend: einen Maschinenrahmen (34), ein am Maschinenrahmen (34) bewegbar angeordnetes Schleifwerkzeug mit einer Schleiffläche (68), eine am Maschinenrahmen (34) angeordnete Antriebsvorrichtung (24), mitteg antreibbar ist, welche eine Schwenkbewegung um eine maschinenrahmenfeste Schwenkachse (36) umfasst, und eine Haltevorrichtung, die einen zu bearbeitenden Porzellan-Körper im weißtrockenen Zustand relativ zum Maschinenrahmen (134) in einer vorbestimmten Schleifposition anordnet, in welcher sich zumindest ein Abschnitt einer Oberfläche des Porzellan-Körpers zumindest während eines Teils der Schleifbewegung des Schleifwerkzeugs mit dessen Schleiffläche (68) in Schleifeingriff befindet.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Schleifbearbeiten von Porzellan-Körpern im weißtrockenen Zustand.
Porzellan-Körper werden aus verschiedenen Porzellanmassen gefertigt, welche Materialien mit unterschiedlichen Härtegraden enthalten können. Für viele Porzellan-Körper, insbesondere für solche die in einem Hochdruck-Gussverfahren mit zweiteiligen Werkzeugen gefertigt werden, ist es notwendig, die Oberflächen der Porzellan-Körper vor dem Brennen durch Abschleifen nachzubearbeiten, um Unebenheiten und insbesondere Grate zu entfernen, welche bei der Herstellung mit zweiteiligen Werkzeugen unweigerlich entstehen.
Üblicherweise werden solche Grate und andere Oberflächen-Unebenheiten im lederharten Zustand mit einem nassen Schwamm von Hand oder maschinell entfernt. Bei bestimmten Porzellanmassen, insbesondere Porzellanmassen, die Al₂O₃ enthalten, ist eine solche Nachbearbeitung im lederharten Zustand jedoch nicht möglich, so dass die Porzellan-Körper zunächst bis zu einer Restfeuchte von 3–5% getrocknet werden müssen. Der resultierende Zustand der Porzellan-Körper wird als weißtrockener Zustand bezeichnet.
Bei Porzellan-Körpern im weißtrockenen Zustand scheidet ein Entgraten durch ein Messer oder ein ähnliches Werkzeug wegen der Sprödigkeit des weißtrockenen Werkstücks aus, da kleine Absplitterungen bei einer solchen Bearbeitung nicht vermieden werden könnten. Nur durch manuelles Nachbearbeiten der Porzellan-Körper mit Schleifpapier ließen sich bisher Grate entfernen und eine plane Oberfläche erzeugen, so dass bisher in die Nach bearbeitung der Porzellan-Körper sehr viel Zeit investiert werden musste. Zudem führte die manuelle Nachbearbeitung zu einem entsprechend hohen Beitrag zu den Gesamtherstellungskosten.
Daher ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Schleifbearbeitung von Porzellan-Körpern im weißtrockenen Zustand derart weiterzubilden, dass sie im Vergleich zu der bekannten manuellen Schleifbearbeitung schneller und kostengünstiger durchführt werden kann.
Erfindungsgemäß wird zur Lösung dieser Aufgabe eine Vorrichtung zum automatisierten Schleifbearbeiten von Porzellan-Körpern im weißtrockenen Zustand vorgeschlagen, welche einen Maschinenrahmen, ein am Maschinenrahmen bewegbar angeordnetes Schleifwerkzeug mit einer Schleiffläche, eine am Maschinenrahmen angeordnete Antriebsvorrichtung, mittels der das Schleifwerkzeug zu einer Schleifbewegung antreibbar ist, welche eine Schwenkbewegung um eine maschinenrahmenfeste Schwenkachse umfasst, und eine Haltevorrichtung umfasst, die einen zu bearbeitenden Porzellan-Körper im weißtrockenen Zustand relativ zum Maschinenrahmen in einer vorbestimmten Schleifposition anordnet, in welcher sich zumindest ein Abschnitt einer Oberfläche des Porzellan-Körpers zumindest während eines Teils der Schleifbewegung des Schleifwerkzeugs mit dessen Schleiffläche in Schleifeingriff befindet. Mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann der Porzellan-Körper im weißtrockenen Zustand durch die Haltevorrichtung in der vorbestimmten Schleifposition positioniert werden, in welcher die manuelle Schleifbearbeitung dann durch die Schleifbewegung des Schleifwerkzeugs nachgeahmt wird.
Um die erforderliche Genauigkeit, mit der der Porzellan-Körper in Richtung der maschinenrahmenfesten Schwenkachse positioniert werden muss, um den vorgesehenen Schleifeingriff mit der Schleiffläche des Schleifwerkzeugs bei der Schleifbewegung zu erreichen, reduzieren zu können, kann die Schleiffläche des Schleifwerkzeugs zumindest dann, wenn sie sich nicht in Schleifeingriff mit der Oberfläche des Porzellan-Körpers befindet, im Wesentlichen parallel zur maschinenrahmenfesten Schwenkachse verlaufen. Wenn sich die Schleiffläche und der Porzellan-Körper dann in Schleifeingriff befinden, ist es möglich, dass die Schleiffläche von dem Porzellan-Körper zumindest teilweise verformt wird, so dass in diesem Zustand nicht mehr von einer strengen Parallelität von Schleiffläche und maschinenrahmenfester Schwenkachse gesprochen werden kann, wie weiter unten näher erläutert wird.
Um konvexe Oberflächen von Porzellan-Körpern abschleifen zu können, insbesondere etwa die äußeren Rundungen von Porzellan-Gefäßen, ist es vorteilhaft, wenn die maschinenrahmenfeste Schwenkachse auf derjenigen Seite der Schleiffläche, die dem in der Schleifposition angeordneten Porzellan-Körper zugewandt ist, in einem vorbestimmten Abstand zu der Schleiffläche angeordnet ist.
Durch eine Überlagung der gerade beschriebenen Schwenkbewegung mit einer weiteren Schwenkbewegung um eine, bezüglich des Maschinenrahmens bewegbare, weitere Schwenkachse kann die manuelle Bearbeitung von Porzellan-Körpern mit Schleifpapier besonders gut nachgeahmt werden. Daher umfasst gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der vorliegenden Erfindung die Schleifbewegung des Schleifwerkzeugs eine weitere Schwenkbewegung um eine, bezüglich des Maschinenrahmens bewegbare, weitere Schwenkachse, welche der einen Schwenkbewegung überlagert ist, wobei die weitere Schwenkachse zu der maschinenrahmenfesten Schwenkachse im Wesentlichen parallel verläuft.
Grundsätzlich ist es möglich, sowohl die maschinenrahmenfeste Schwenkachse als auch die weitere Schwenkachse auf der gleichen Seite der Schleiffläche anzuordnen. Es hat sich in der Praxis jedoch als günstig erwiesen, wenn die weitere Schwenkachse auf derjenigen Seiten der Schleiffläche angeordnet ist, die dem in der Schleifposition angeordneten Porzellan-Körper abgewandt ist.
Bei der manuellen Schleifbearbeitung wird häufig eine Bewegung, welche einen großen Teil der Oberfläche Porzellan-Körpers überdeckt, mit kleineren, etwa kreisenden Bewegungen überlagert. Um eine solche schonende, aber genaue Bearbeitung nachahmen zu können, ist es bevorzugt, dass die weitere Schwenkachse in einem weiteren vorbestimmten Abstand zu der Schleiffläche angeordnet ist, wobei vorzugsweise der weitere vorbestimmte Abstand betragsmäßig kleiner ist als der vorbestimmte Abstand zwischen der maschinenrahmenfesten Schwenkachse und der Schleiffläche.
Insbesondere dann, wenn der vorbestimmte Abstand zwischen Schleiffläche und maschinenrahmenfester Schwenkachse deutlich größer ist als der weitere vorbestimmte Abstand zwischen der Schleiffläche und der weiteren Schwenkachse, kann die resultierende Schleifbewegung durch eine Überlagerung aus einer Translationsbewegung mit einer Schwenk- oder Abrollbewegung angenähert werden, was der manuellen Bearbeitungsweise sehr nahe kommt.
Grundsätzlich ist es möglich, das Schleifwerkzeug direkt durch die Antriebsvorrichtung zu der Schleifbewegung anzutreiben. Bevorzugt umfasst die Vorrichtung jedoch eine Übertragungsvorrichtung, mittels der das Schleifwerkzeug von der Antriebsvorrichtung zu der Schleifbewegung antreibbar ist, wobei die Übertragungsvorrichtung einen Schwenkarm umfasst, der um die maschinenrahmenfeste Schwenkachse schwenkbar am Maschinenrahmen angebracht ist. Auf diese Weise lässt sich z. B. der Antrieb an einer günstigen Stelle an der Vorrichtung anbringen, so dass er insbesondere der Schleifbewegung selbst nicht im Weg steht. In diesem Fall ist es möglich, das Schleifwerkzeug direkt am ersten Schwenkarm anzubringen, es ist jedoch auch möglich, das Schleifwerkzeug über weitere bewegungsübertragende Elemente mit dem ersten Schwenkarm zu koppeln.
Beispielsweise kann die Übertragungsvorrichtung einen weiteren Schwenkarm umfassen, der an dem einen Schwenkarm um die weitere Schwenk achse schwenkbar angebracht ist, wodurch eine Überlagerung verschiedener Schwenkbewegungen besonders einfach realisiert werden kann. In diesem Fall kann das Schleifwerkzeug beispielsweise an dem weiteren Schwenkarm angebracht sein.
Um die sich aus einer Überlagerung von mehreren Schwenkbewegungen zusammensetzende Schleifbewegung antreiben zu können, ist es möglich, mehrere Antriebe für die einzelnen Schwenkbewegungen vorzusehen. Um den Aufbau der Vorrichtung, insbesondere des Antriebs, vereinfachen und die Anzahl der verwendeten Komponenten reduzieren zu können, ist es jedoch bevorzugt, dass die Vorrichtung ferner ein Kopplungselement umfasst, welches dazu ausgebildet ist, die beiden Schwenkbewegungen des Schleifwerkzeugs derart zu koppeln, dass dann, wenn das Schleifwerkzeug durch die Antriebsvorrichtung zu einer dieser beiden Schwenkbewegungen angetrieben wird, die jeweils andere Schwenkbewegung zumindest teilweise mittels des Kopplungselements aus der einen Schwenkbewegung abgeleitet wird. Dies erscheint auch deshalb sinnvoll, da in den meisten Fällen ohnehin eine vorbestimmte Kopplung der verschiedenen Schwenkbewegungen erwünscht ist. Das Kopplungselement kann auf verschiedene Weise realisiert sein, etwa über eine Federanordnung oder eine andere mechanische Kopplung.
In Weiterbildung der Erfindung kann das Kopplungselement zwei Anschlagsflächen umfassen und derart an dem einen Schwenkarm angebracht sein, dass der weitere Schwenkarm an einer der Anschlagsflächen anliegt, wenn bei einer Schwenkbewegung des weiteren Schwenkarms um die weitere Schwenkachse der Betrag des Schwenkwinkels des weiteren Schwenkarms relativ zu dem einen Schwenkarm einen vorbestimmte Grenzbetrag erreicht. Wenn der weitere Schwenkarm an einer der Anschlagsflächen anliegt, sind die beiden Schwenkarme mechanisch miteinander gekoppelt, so dass ein direkter Antrieb des einen Schwenkarms auch den weiteren Schwenkarm bewegt und umgekehrt.
Die Antriebsvorrichtung kann auf verschiedene Weisen realisiert sein, etwa als Elektromotor in Kombination mit einem Getriebe, welches die Rotationsbewegung der Motorwelle in eine Schwenkbewegung umsetzt, beispielsweise einen Elektromotor, dessen Motorwelle über eine Kurbel und eine Pleuelstange mit dem Schleifwerkzeug oder der Übertragungseinrichtung verbunden ist, oder ein Elektromotor in Kombination mit einem Kugelgewindetrieb. Es ist jedoch auch ein direkter Linearantrieb, etwa durch einen Hydraulikzylinder oder einen linearen Elektromotor, möglich.
In der Praxis hat sich herausgestellt, dass die Schleifbewegung deutlich stabilisiert werden kann, wenn die Vorrichtung eine Federanordnung umfasst, welche zwischen dem Maschinenrahmen und dem weiteren Schwenkarm angebracht ist. Die Stabilisierung der Schleifbewegung könnte beispielsweise damit zusammenhängen, dass die Federanordnung die Schleifbewegung des Schleifwerkzeugs bei Annäherung an Umkehrpunkte der Bewegung in besonderem Maße abbremst und dadurch ein Schlackern der Anordnung verhindert.
Insbesondere bei der Bearbeitung gewölbter Oberflächen des Porzellan-Körpers ist es vorteilhaft, wenn das Schleifwerkzeug ein Schleifband umfasst, wobei ein Abschnitt des Schleifbands die Schleiffläche bildet und das Schleifband dazu eingerichtet ist, dann, wenn die Schleiffläche in Schleifeingriff mit dem Porzellan-Körper steht, zumindest teilweise von der Oberfläche des Porzellan-Körpers verformt zu werden. Das Schleifband gibt der Oberfläche des Porzellan-Körpers also teilweise nach und verhindert dadurch, dass etwa Rundungen in der Oberfläche des Porzellan-Körpers unbeabsichtigt plan geschliffen werden.
Die Schleiffläche des Schleifwerkzeugs nutzt sich je nach Intensität der Benutzung mehr oder weniger schnell ab, so dass sich die Notwendigkeit ergeben kann, die Schleiffläche regelmäßig erneuern zu müssen. Um auch diesen Prozess automatisieren zu können, kann vorgesehen sein, dass das Schleifwerkzeug weiter eine Vorrichtung zum Zuführen des Schleifbands, eine Vorrichtung zum Abführen des Schleifbands sowie eine Vorrichtung zum Transportieren des Schleifbands umfasst. Die Zufuhrvorrichtung kann dabei eine Spenderrolle umfassen, auf welche ein Abschnitt des Schleifbands mit vorzugsweise unbenutzter oder/und regenerierter Schleiffläche aufgewickelt sein kann. Ferner kann die Abfuhrvorrichtung eine Sammelrolle umfassen, auf welche ein Abschnitt des Schleifbands mit vorzugsweise benutzter Schleiffläche aufgewickelt sein kann. Schließlich kann vorzugsweise zwischen der Zufuhrvorrichtung und der Abfuhrvorrichtung die Transportvorrichtung angeordnet sein. Diese kann dazu genutzt werden, das Schleifband abschnittsweise von der Zufuhrvorrichtung, insbesondere der Spenderrolle, zu der Abfuhrvorrichtung, insbesondere der Sammelrolle, zu transportieren, um einen unbenutzten oder/und regenerierten Abschnitt der Schleiffläche bereitzustellen, und zwar vorzugsweise derart, dass die Schleiffläche eine vorbestimmte gewünschte Spannung aufweist.
Grate, die aufgrund des Herstellungsverfahrens an den Porzellan-Körpern zunächst entstanden sind und durch das Schleifbearbeitungsverfahren entfernt werden sollen, erstrecken sich häufig über ein großen Bereich des Porzellan-Körpers. Daher ist es vorteilhaft, wenn die Haltevorrichtung dazu ausgebildet ist, den Porzellan-Körper nacheinander in einer Mehrzahl von vorbestimmten Schleifstellungen relativ zum Maschinenrahmen anzuordnen. Speziell im Fall des Entgratens ist es dabei vorteilhaft, wenn die Haltevorrichtung dazu ausgebildet ist, den Porzellan-Körper dabei stets so anzuordnen, dass der Grat im Wesentlichen senkrecht zur Schleiffläche des Schleifwerkzeugs verläuft. Insbesondere kann vorgesehen sein, das die Haltevorrichtung dazu ausgebildet ist, den Porzellan-Körper kontinuierlich zwischen verschiedenen Schleifstellungen zu verstellen, um eine besonders glatte Oberfläche ohne Ansätze und Stufen zu erzeugen.
Die Haltevorrichtung kann bevorzugt einen Mehrachsen-Roboter, vorzugsweise einen Sechs-Achsen-Roboter umfassen. Ein solcher Roboter eignet sich auch dazu, die erfindungsgemäße Vorrichtung in den weiteren Bearbeitungsvorgang auf vorteilhafte Weise zu integrieren, etwa indem der Roboter einen zu bearbeitenden Porzellan-Körper aus einer Schleuse aufnimmt, in die Schleifposition oder/und die Schleifstellungen zur Schleifbearbeitung anordnet, den Körper nach der Schleifbearbeitung gegebenenfalls einer Nachbearbeitung, beispielsweise mit einem nassen Schwamm zuführt, und ihn anschließend wieder in der Schleuse ablegt.
Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung anhand von zwei Ausführungsbeispielen in den beiliegenden 1 bis 6 näher erläutert.
1 zeigt in einer schematischen Darstellung eine Draufsicht auf ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
2 zeigt eine Draufsicht auf einen Teil des ersten Ausführungsbeispiels, insbesondere auf die Übertragungsvorrichtung, in einem Neutralzustand.
3 zeigt eine Vorderansicht der Übertragungsvorrichtung, der Antriebsvorrichtung und des Schleifwerkzeuges des ersten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
4 zeigt in den Teilabbildungen 4a bis 4d den Gegenstand von 2 in verschiedenen Stadien der Schleifbewegung.
5 zeigt eine Draufsicht auf das Schleifwerkzeug des ersten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
6 zeigt in einer 2 entsprechenden Ansicht wesentliche Teile eines zweiten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
Bei allen Figuren handelt es sich um schematische und nicht maßstäbliche Darstellungen, die sich auf diejenigen Elemente beschränken, die für das Verständnis der hier beschriebenen Erfindung wesentlich sind. Insbesondere wurde auf eine Darstellung der zur Ansteuerung der Antriebsvorrichtung notwendigen Verkabelung und dergleichen verzichtet.
1 zeigt in schematischer und stark vereinfachter Weise eine Aufsicht auf ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Schleifbearbeiten von Porzellanbauteilen im weißtrockenen Zustand.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung 10 ist durch eine Sicherheitsabsperrung 11, wie sie für solche automatisierten Vorrichtungen vorgeschrieben ist, von der Umgebung getrennt. Die Vorrichtung umfasst im vorliegenden Fall eine Schleuse 12 mit einem Einschleusband 12a und einem Ausschleusband 12b sowie eine Haltevorrichtung 14 in Form eines mehrachsigen Roboters 16. Der Roboter 16 verfügt über einen mit mehreren Bewegungsfreiheitsgraden (schematisch angedeutet z. B. durch Gelenke 16b) versehenen Roboterarm 16a und einen hier nicht näher dargestellten Greifer, mittels derer er einen zu bearbeitenden Porzellan-Körper 18 von dem Einschleusband 12a aufnehmen und nach der Schleifbearbeitung sowie gegebenenfalls einer Nachbearbeitung wieder auf dem Ausschleusband 12b abstellen kann. Weiterhin ist eine Schleifstation 20 gezeigt, welche die in den nächsten Figuren genauer dargestellten Elemente Schleifwerkzeug, Antriebsvorrichtung und Übertragungsvorrichtung umfasst. Nach einem Schleifbearbeiten des Porzellan-Körpers 18 an der Schleifstation 20 positioniert der Roboter 16 den Porzellan-Körper 18 gewünschtenfalls an einer Nachbearbeitungsstation 22, an welcher eine Nachbearbeitung der Oberfläche des Porzellan-Körpers 18 erfolgen kann.
2 zeigt wesentliche Elemente der erfindungsgemäßen Vorrichtung 10, insbesondere die Übertragungsvorrichtung 28, welche einen ersten Schwenkarm 30 (der eine Schwenkarm) und einen zweiten Schwenkarm 32 (der weitere Schwenkarm) umfasst, sowie die Antriebsvorrichtung 24, die in dem dargestellten Ausführungsbeispiel als vorzugsweise mit Fluiddruck arbeitendes Zylinder-Kolben-Aggregat 26 ausgebildet ist, welche die Schwenkbewegung eines mit dem Schwenkarms 32 fest verbundenen, in 2 aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellten Schleifwerkzeugs antreibt.
Der Schwenkarm 30 ist durch einen ersten Zapfen 37 mit einem Maschinenrahmen 34 um eine Schwenkachse 36 schwenkbar verbunden. Der Schwenkarm 32 ist auf dem Schwenkarm 30 mittels eines zweiten Zapfens 39 um eine weitere Schwenkachse 38 schwenkbar angeordnet.
Der zweite Schwenkarm 32 ist mittels eines einstückig mit dem zweiten Schwenkarm 32 ausgebildeten Anlenkarms 40 drehbar mit der Kolbenstange 42 des Zylinder-Kolben-Aggregats 26 verbunden, so dass über ein Ein- und Ausfahren der Kolbenstange 42 eine Schwenkbewegung des zweitens Schwenkarms 32 um die zweite Schwenkachse 38 und damit gekoppelt auch eine Schwenkbewegung des ersten Schwenkarms 30 um die erste Schwenkachse 36 antreibbar ist.
Im vorliegenden Beispiel ist das Schleifwerkzeug, welches in 2 aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt ist, fest mit dem zweiten Schwenkarm 32 verbunden, wobei die Schleiffläche 68 vorzugsweise orthogonal zur Zeichenebene verläuft und diese in der gestrichelten Linie 46 schneidet.
2 zeigt, dass die erste Schwenkachse 36 und die zweite Schwenkachse 38 auf verschiedenen Seiten der Schleiffläche 68 angeordnet sind. Der hier nicht dargestellte, in der Schleifposition angeordnete Porzellankörper befindet sich dabei auf derjenigen Seite der Schleiffläche 68, auf der sich die erste Schwenkachse 36 befindet, wodurch sich die Schwenkbewegung der Schleifwerkzeugs um die erste Schwenkachse 36 insbesondere zum Schleifbearbeiten konvexer Oberflächen eignet.
Der Abstand a der ersten Schwenkachse 36 zur Schleiffläche 68 ist deutlich größer als der Abstand b der zweiten Schwenkachse 38 zur Schleiffläche 68, vorzugsweise mindestens zehnmal so groß.
Die Anordnung aus erstem Schwenkarm 30 und zweitem Schwenkarm 32 ist in dem in 2 illustrierten Neutralzustand bezüglich der durch eine strichpunktierte Linie gekennzeichneten Achse 60 achsensymmetrisch aufgebaut, wobei sich in diesem Neutralzustand der erste Schwenkarm 30 im Wesentlichen längs der Achse 60 erstreckt und sich der zweite Schwenkarm in seiner Neutralstellung befindet, d. h. im Wesentlichen orthogonal zum ersten Schwenkarm 30 verläuft.
Auf dem ersten Schwenkarm 30 ist ein Kopplungselement 50 in Form eines Pufferelements 52 aus einem elastischen Material, beispielsweise Gummi, angebracht, welches zwei Anlageflächen 50a und 50b aufweist. Wenn der Schwenkwinkel des zweiten Schwenkarms 32 um die zweite Schwenkachse 38, bezogen auf die in 2 dargestellte Neutralstellung, in welcher der zweite Schwenkarm 32 orthogonal zum ersten Schwenkarm 30 verläuft, einen vorbestimmten Grenzwinkel erreicht, so liegt der zweite Schwenkarm 32 mit der Fläche 32a an einer der beiden Anlageflächen 50a, 50b an, so dass der zweite Schwenkarm 32 relativ zum ersten Schwenkarm 30 nicht weiter verschwenkt werden kann, so dass bei einer weiteren Krafteinwirkung in die entsprechende Richtung stattdessen die beiden Schwenkarme 30 und 32 gemeinsam in die entsprechende Richtung geschwenkt werden.
Schließlich können zwischen dem Maschinenrahmen 34 und dem zweiten Schwenkarm 32 zwei Federn 56 angebracht sein, welche die Bewegung des zweiten Schwenkarms 32 und damit des mit diesem verbundenen Schleifwerkzeugs stabilisieren.
Dabei sind auch die beiden Federn 56, welche zusammen eine Federanordnung 58 bilden, in dem in 2 illustrierten Neutralzustand achsensymmetrisch bezüglich der Achse 60 angeordnet.
Die beiden Federn 56 können mit jeweils einem ersten Längsende in jeweils einem ersten Befestigungspunkt 55 am Maschinenrahmen 34, in Richtung der Achse 60 betrachtet, auf Höhe der ersten Schwenkachse 36 angebracht sein. Mit jeweils dem zweiten Längsende können die Federn 56 in jeweils einem zweiten Befestigungspunkt 57 an der Unterseite des zweiten Schwenkarms 32 angebracht sein (vgl. 3).
Wie weiter unten, insbesondere mit Bezug auf die 4a bis 4d, gezeigt wird, wird der in 2 dargestellte Neutralzustand während der realen Schwenkbewegung nicht angenommen; es handelt sich um einen reinen Referenzzustand, der sich jedoch gut zur Darstellung der Symmetrie der Vorrichtung und zur Definition der verschiedenen Winkel eignet.
3 zeigt eine Vorderansicht des Gegenstands von 2, wobei in 3 auch das Schleifwerkzeug 62 dargestellt ist. Wie aus der Ansicht von 3 hervorgeht, ist das Schleifwerkzeug 62 an zwei vertikalen Trägern 64 angebracht, welche symmetrisch zur Achse 38 auf dem zweiten Schwenkarm 32 angebracht sind. In der Darstellung von 3 ist von dem Schleifwerkzeug 62 in erster Linie der Teil des Schleifbandes 66 zu sehen, welcher die Schleiffläche 68 bildet. Der Spann- und Transportmechanismus 70 des Schleifwerkzeugs 62 wird anhand von 5 weiter unten näher erklärt werden. Dabei wird in 3 die Bewegbarkeit von Klemmstücken 86a bzw. 88a von Spann- und Transportwerkzeugen 86 und 88 durch Doppelpfeile bzw. in Bildebene hinein und aus dieser herausweisende Pfeilenden veranschaulicht.
4 illustriert den Ablauf der Bewegung des zweiten Schwenkarms 32 und damit der Schleifbewegung des Schleifwerkzeugs 62 anhand von Teil4a bis 4d, welche verschiedene Stadien der Schleifbewegung veranschaulichen.
In 4a ist der Zustand bei maximal eingezogener Kolbenstange 42 dargestellt. Dabei ist der erste Schwenkarm 30 um einen Maximalwinkel γ gegen den Uhrzeigersinn aus seinem in 2 gezeigten Neutralzustand heraus geschwenkt und der zweite Schwenkarm 32 liegt mit der Fläche 32a an der Anlagefläche 50a des Pufferelements 50 an.
Der zweite Schwenkarm 32 ist dabei um einen maximalen Schwenkwinkelbetrag β gegen den Uhrzeigersinn bezüglich des ersten Schwenkarms 30 um die zweite Schenkachse 38 verschwenkt (α = –β), wobei der Schwenkwinkel des zweiten Schwenkarms 32 hier bezüglich der Neutralstellung des zweiten Schwenkarms 32 gemessen wird, in der der zweite Schwenkarm 32 orthogonal zum ersten Schwenkarm 30 verläuft.
Wird, ausgehend von dem in 4a illustrierten Zustand, die Kolbenstange 42 ausgefahren, so wird zunächst der Anlenkarm 40 nach rechts bewegt und der zweite Schwenkarm 32 entsprechend im Uhrzeigersinn verschwenkt, ohne dass sich der erste Schwenkarm 30 aus seinem in 4a dargestellten Zustand herausbewegt. Ein solcher Zwischenzustand ist in 4b dargestellt, wobei der aktuelle Schwenkwinkel des zweiten Schwenkarms 32 mit α bezeichnet ist.
Wird, ausgehend von dem in 4b dargestellten Zustand, die Kolbenstange 42 noch weiter ausgefahren, so wird der zweite Schwenkarm 32 weiter im Uhrzeigersinn verschwenkt, bis bei Erreichen eines maximalen Schwenkwinkelbetrags β im Uhrzeigersinn (α = +β) der zweite Schwenkarm 32 mit der Fläche 32a gegen die Anlagefläche 50b des Pufferelements 50 zur Anlage kommt, wie es in Teilabbildung 4c dargestellt ist.
Bei einem weiteren Ausfahren der Kolbenstange 42 kann nun der zweite Schwenkarm 32 nicht weiter bezüglich des ersten Schwenkarms 30 verschwenkt werden. Stattdessen wird der erste Schwenkarm 30 gemeinsam mit dem zweiten Schwenkarm 32 im Uhrzeigersinn um die erste Schwenkachse 36 verschwenkt.
Je nach Gestaltung des Kopplungselements und der mechanischen Kopplung der beiden Schwenkarme 30, 32, etwa über den Verbindungszapfen 39 und die Federanordnung 58, ist es auch möglich, dass der erste Schwenkarm 30 schon mitverschwenkt wird, bevor der zweite Schwenkarm 32 an einer der Anlageflächen 50a, 50b des Pufferelements 52 zur Anlage kommt.
Teilabbildung 4d zeigt den Zustand, in welchem die Kolbenstange 42 maximal ausgefahren ist, und damit den Zustand maximaler Verschwenkung des ersten Schwenkarms 30 im Uhrzeigersinn, wobei der erste Schwenkarm 30 um einen Maximalwinkel γ aus seiner in 2 gezeigten Neutralposition heraus geschwenkt ist. Der zweite Schwenkarm 32 liegt weiterhin mit der Fläche 32a an der Anlagefläche 50b des Pufferelements 50 an.
Wird nun die Kolbenstange 42 wieder eingezogen, der Anlenkarm 40 also nach links bewegt, so wird zunächst wieder der zweite Schwenkarm 32 um die zweite Schwenkachse 38 gegen den Uhrzeigersinn verschwenkt, ohne dass sich der erste Schwenkarm 30 zunächst aus der in Teilabbildung 4d dargestellten, maximal nach rechts (im Uhrzeigersinn) verschwenkten Position herausbewegt.
Erst nach Erreichen des Grenzwinkelbetrags β gegen den Uhrzeigersinn durch den zweiten Schwenkarm 32, wenn der zweite Schwenkarm 32 mit der Fläche 32a gegen die Anlagefläche 50a des Gummipuffers 52 zur Anlage kommt, wird der erste Schwenkarm 30 wieder gegen den Uhrzeigersinn um die erste Schwenkachse 36 mitverschwenkt, bis die Kolbenstange 42 maximal eingezogen und damit der in 4a erreichte Zustand wieder erreicht ist.
Im vorliegenden Beispiel ist der Verstellweg der Kolbenstange 42 so gewählt, dass der erste Schwenkarm bis zu einem Maximalwinkel γ sowohl im als auch gegen den Uhrzeigersinn aus seiner Neutralposition verschwenkt werden kann.
In den Umkehrpunken der Schwenkbewegung des ersten Schwenkarms 30 ändert sich bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel auch die Schwenk richtung des zweiten Schwenkarms 32.
Der in 2 dargestellte Neutralzustand wird auf diese Weise nicht erreicht, während die in den 4a bis 4d dargestellten Zustände in der dargestellten Reihenfolge sich regelmäßig wiederholend eingenommen werden. Dabei hat sich eine Wiederholungsfrequenz von etwa 20 bis 30 Wiederholungen pro Minute als sinnvoll herausgestellt.
Die Schleifbewegung, die das mit dem zweiten Schwenkarm 32 verbundene Schleifwerkzeug 62, angetrieben durch die Antriebsvorrichtung 24, durchführt, umfasst also eine Überlagerung von zwei Schwenkbewegungen, wodurch die manuelle Bearbeitung mit Schleifpapier nachgeahmt wird.
Zusätzlich kann es aufgrund des Spiels in den Lagerstellen der Schwenkbolzen 37, 39 (vgl. 3) zu einem weiteren Beitrag zu der Schleifbewegung des Schleifwerkzeugs 62 kommen, welcher zumindest eine Schwenkbewegung um eine Achse umfasst, die im Wesentlichen senkrecht zu den Schwenkachsen 36 und 38 verläuft, also eine Schwenkbewegung in der Bildebene von 3. Auch diese Schwenkbewegung, die in 3 durch gekrümmte Doppelpfeile S angedeutet ist, kann durch die Federanordnung 58 stabilisiert werden.
5 zeigt eine Aufsicht auf das Schleifwerkzeug, insbesondere auf den Transport- und Spannmechanismus 70 des Schleifwerkzeugs 62 der erfindungsgemäßen Vorrichtung 10.
In der Darstellung dieser Figur ist zu sehen, dass das Schleifband 66 mit einem Endabschnitt auf einer Spenderrolle 80 (der Vorrichtung zum Zuführen des Schleifbands) und mit dem anderen Endabschnitt auf einer Sammelrolle 82 (der Vorrichtung zum Abführen des Schleifbands) aufgewickelt ist. Das Schleifband 66 wird über zwei Umlenkrollen 84 sowie durch eine Transport- und Spannvorrichtung 70 (der Vorrichtung zum Transportieren des Schleifbands) geführt, welche zwei Spannwerkzeuge 86 sowie ein Transportwerkzeug 88 umfasst.
Die Spannwerkzeuge 86 umfassen dabei jeweils zwei Klemmstücke 86a, wobei zumindest jeweils eines der Klemmstücke 86a auf das Schleifband 66 zu und von diesem weg bewegbar ist, so dass das Schleifband 66 zwischen den Spannwerkzeugen 86 eingeklemmt werden kann, wobei der Bereich zwischen den beiden Spannwerkzeugen 86 die Schleiffläche 68 bildet. Das Transportwerkzeug 88 umfasst ebenfalls zwei Klemmstücke 88a, welche sowohl vom Schleifband 66 weg und auf dieses zu, als auch innerhalb eines kleinen Bewegungsbereichs entlang der Transportrichtung T bewegbar sind. Die Bewegbarkeit der einzelnen Klemmstücke 86a, 88a ist in der Figur jeweils durch Doppelpfeile gekennzeichnet. Wenn die Spannwerkzeuge das Schleifband 66 nicht zwischen sich einklemmen, so kann es von dem Transportwerkzeug eingeklemmt und in Transportrichtung T weiter vorgeschoben werden, wobei sich das Schleifband 66 von der Spenderrolle 80 auf die Sammelrolle 82 abwickelt.
Die Transport- und Spannwerkzeuge 88, 86 sind entsprechend miteinander synchronisiert, und auch die Spender- und/oder Sammelrolle 80, 82 können mit einem Antrieb zur Rotation um die jeweiligen Achsen 82a und 80a versehen sein, wobei die Rollen beispielsweise mittels eines in 5 gestrichelt dargestellten Synchronisierungsbandes 89 so miteinander synchronisiert sind, dass sie das Schleifband 66 von einer Rolle auf die andere abwickeln können, so dass die Schleiffläche 68 zwischen den Spannwerkzeugen 86 erneuert werden kann, wenn sich das Schleifband 66 an dieser Stelle abgenutzt hat. Um dabei einen unterschiedlichen effektiven Radius R₁, R₂ der Rollen aufgrund unterschiedlicher Aufwicklungszustände auszugleichen, wenn beispielsweise die Spenderrolle fast vollständig aufgewickelt und die Sammelrolle fast leer ist, kann ein Schlupf des Synchronisierungsbandes 89 zumindest an einer Rolle, vorzugsweise an der Sammelrolle 82, vorgesehen sein.
Schließlich zeigt 6 eine Aufsicht auf wesentliche Bestandteile eines zweiten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung, wobei die Ansicht der Ansicht von 2 entspricht.
Dabei sind Bauteile des zweiten Ausführungsbeispiels, die Bauteilen des ersten Ausführungsbeispiels entsprechen, mit Bezugszeichen versehen, die durch Addition der Zahl 100 aus den entsprechenden Bezugszeichen des ersten Ausführungsbeispiels hervorgehen. Bei der Kennzeichnung mit Buchstaben wird in beiden Ausführungsbeispielen der gleiche Buchstabe verwendet. Das zweite Ausführungsbeispiel wird nur insoweit genauer beschrieben, als es sich vom ersten Ausführungsbeispiel unterscheidet, auf dessen vorangegangene Beschreibung ansonsten verwiesen wird.
Bei der in 6 gezeigten erfindungsgemäßen Vorrichtung 110 ist nur ein einziger Schwenkarm 130 vorgesehen, der im wesentlichen die Form eines T aufweist und um die Schwenkachse 136 schwenkbar am Maschinenrahmen 134 vorgesehen ist.
Das in der Figur nicht dargestellte Schleifwerkzeug ist fest mit dem Schwenkarm 130 verbunden und so angeordnet, dass die Schleiffläche orthogonal zur Bildebene verläuft und diese in der Gerade 146 schneidet. Das Schleifwerkzeug führt also nur eine einzige Schwenkbewegung aus, so dass sich die Schleiffläche stets tangential entlang einer Kreisbahn mit Radius a um die Schwenkachse 136 bewegt.
Im vorliegenden Fall sind zwei Federn 156 direkt zwischen dem Maschinenrahmen 134 und dem einen Schwenkarm 130 angeordnet, so dass sie stets eine Rückstellkraft auf den Schwenkarm 130 in Richtung der in 6 gezeigten Neutralstellung des Schwenkarms 130 ausüben.
Ein weiterer Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel besteht darin, dass die Antriebsvorrichtung 124 anstelle des Kolben-Zylinder-Aggregats einen Elektromotor 125 umfasst, dessen Motorwelle über eine Kurbel 127 und eine Pleuelstange 129 mit einem einstückig mit dem Schwenkarm 130 ausgebildeten Anlenkarm 140 bewegungsübertragend gekoppelt ist.
Natürlich ist es ebenso möglich, beim ersten Ausführungsbeispiel einen derartigen Elektromotor mit Kurbel und Pleuelstange oder beim zweiten Ausführungsbeispiel das in den 2 und 4 dargestellte Kolben-Zylinder-Aggregat zu verwenden.

Claims

Vorrichtung (10; 110) zum automatisierten Schleifbearbeiten von Porzellan-Körpern (18) im weißtrockenen Zustand, umfassend: einen Maschinenrahmen (34; 134), ein am Maschinenrahmen (34) bewegbar angeordnetes Schleifwerkzeug (62) mit einer Schleiffläche (68), eine am Maschinenrahmen (34; 134) angeordnete Antriebsvorrichtung (24; 124), mittels der das Schleifwerkzeug (62) zu einer Schleifbewegung antreibbar ist, welche eine Schwenkbewegung um eine maschinenrahmenfeste Schwenkachse (36; 136) umfasst, und eine Haltevorrichtung (14), die einen zu bearbeitenden Porzellan-Körper (18) im weißtrockenen Zustand relativ zum Maschinenrahmen (34; 134) in einer vorbestimmten Schleifposition anordnet, in welcher sich zumindest ein Abschnitt einer Oberfläche des Porzellan-Körpers (18) zumindest während eines Teils der Schleifbewegung des Schleifwerkzeugs (62) mit dessen Schleiffläche (68) in Schleifeingriff befindet.
Vorrichtung (10; 110) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schleiffläche (68) des Schleifwerkzeugs (62) zumindest dann, wenn sie sich nicht in Schleifeingriff mit der Oberfläche des Porzellan-Körpers (18) befindet, im Wesentlichen parallel zur maschinenrahmenfesten Schwenkachse (36; 136) verläuft.
Vorrichtung (10; 110) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die maschinenrahmenfeste Schwenkachse (36; 136) auf derjenigen Seite der Schleiffläche (68), die dem in der Schleifposition angeordneten Porzellan-Körper (18) zugewandt ist, in einem vorbestimmten Abstand (a) zu der Schleiffläche (68) angeordnet ist.
Vorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schleifbewegung des Schleifwerkzeugs (62) eine weitere Schwenkbewegung um eine bezüglich des Maschinenrahmens (34) bewegbare, weitere Schwenkachse (38) umfasst, welche der einen Schwenkbewegung überlagert ist, wobei die weitere Schwenkachse (38) zu der maschinenrahmenfesten Schwenkachse (36) im Wesentlichen parallel verläuft.
Vorrichtung (10) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die weitere Schwenkachse (38) auf derjenigen Seite der Schleiffläche (68) angeordnet ist, die dem in der Schleifposition angeordneten Porzellan-Körper (18) abgewandt ist.
Vorrichtung (10) nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die weitere Schwenkachse (38) in einem weiteren vorbestimmten Abstand (b) zu der Schleiffläche (68) angeordnet ist, wobei vorzugsweise der weitere vorbestimmte Abstand (b) betragsmäßig kleiner ist als der vorbestimmte Abstand (a) zwischen der maschinenrahmenfesten Schwenkachse (36) und der Schleiffläche (68).
Vorrichtung (10; 100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet dass sie eine Übertragungsvorrichtung (28; 128) umfasst, mittels der das Schleifwerkzeug (62) von der Antriebsvorrichtung (24; 124) zu der Schleifbewegung antreibbar ist, wobei die Übertragungsvorrichtung (38; 138) einen Schwenkarm (30; 130) umfasst, der um die maschinenrahmenfeste Schwenkachse (36; 136) schwenkbar am Maschinenrahmen (34; 134) angebracht ist.
Vorrichtung (10) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet dass die Übertragungsvorrichtung (38) einen weiteren Schwenkarm (32) umfasst, der an dem einen Schwenkarm (30) um die weitere Schwenkachse (38) schwenkbar angebracht ist.
Vorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass sie ferner ein Kopplungselement (50) umfasst, welches dazu ausgebildet ist, die beiden Schwenkbewegungen des Schleifwerkzeugs (62) derart zu koppeln, dass dann, wenn das Schleifwerkzeug (62) durch die Antriebsvorrichtung (24) zu einer dieser beiden Schwenkbewegungen angetrieben wird, die jeweils andere Schwenkbewegung zumindest teilweise mittels des Kopplungselements (50) aus der einen Schwenkbewegung abgeleitet wird.
Vorrichtung (10) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Kopplungselement (50) zwei Anschlagsflächen (50a, 50b) umfasst und derart an dem einen Schwenkarm (30) angebracht ist, dass der weitere Schwenkarm (32) an einer der Anschlagsflächen (50a, 50b) anliegt, wenn bei einer Schwenkbewegung des weiteren Schwenkarms (32) um die weitere Schwenkachse (38) der Betrag des Schwenkwinkels (α) des weiteren Schwenkarms (32) relativ zu dem einen Schwenkarm (30) einen vorbestimmten Grenzbetrag (α = β) erreicht.
Vorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsvorrichtung (124) einen Elektromotor (125) umfasst, dessen Motorwelle über eine Kurbel (127) und eine Pleuelstange (129) mit dem Schleifwerkzeug oder der Übertragungseinrichtung (128) verbunden ist.
Vorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Federanordnung (58) umfasst, die zwischen dem Maschinenrahmen (34) und dem weiteren Schwenkarm (32) angebracht ist.
Vorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Schleifwerkzeug (62) ein Schleifband (66) umfasst, wobei ein Abschnitt des Schleifbands (66) die Schleiffläche (68) bildet und das Schleifband (66) dazu eingerichtet ist, dann, wenn die Schleiffläche (68) in Schleifeingriff mit der Oberfläche des Porzellan-Körpers (18) steht, zumindest teilweise von der Oberfläche des Porzellan-Körpers (18) verformt zu werden.
Vorrichtung (10) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Schleifwerkzeug (62) weiter eine Vorrichtung (80) zum Zuführen des Schleifbands (66), eine Vorrichtung (82) zum Abführen des Schleifbands (66) sowie eine Vorrichtung (70) zum Transportieren des Schleifbands (66) umfasst.
Vorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Haltevorrichtung (14) dazu ausgebildet ist, den Porzellan-Körper (18) nacheinander in einer Mehrzahl von vorbestimmten Schleifstellungen relativ zum Maschinenrahmen (34) anzuordnen.