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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Oberflächenbearbeitung, vorzugsweise zum Polieren, Schleifen oder dergleichen, von Werkstücken, aufweisend zumindest einen Arbeitsbehälter zur Aufnahme eines oder mehrerer zu bearbeitender Werkstücke und von Hilfsmaterial für die Oberflächenbearbeitung und eine Schwingantriebseinrichtung zur Schwingungserregung des Arbeitsbehälters.
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Eine derartige Vorrichtung ist im Stand der Technik aus
DE 10 2005 047 303 A1 der Anmelderin bekannt. Die dort beschriebene Vorrichtung besitzt einen im Betrieb nach oben offenen Arbeitsbehälter, der fest an einer im wesentlichen unterseitigen Schwingantriebseinrichtung angebracht ist. Dazu ist der Boden des zylindrischen Behältertopfes fest auf einer federnd gelagerten Schwingplatte befestigt, unter der ein zur Schwingungserregung dienender Unwuchtantrieb angebracht ist. Weitere Unwuchtantriebe sind an der Seitenwand des Behältertopfes montiert. Der Arbeitsbehälter und die Schwingantriebseinrichtung bilden insofern eine unlösbare betriebliche Einheit. In dem beschriebenen Beispiel dient die Vorrichtung zur Oberflächenbearbeitung einer Autofelge, d. h. eines vergleichsweise großen Werkstücks. Um die Schwingungen von dem Behältertopf auf das Werkstück zu übertragen, ist dieses an einer von dem Behälterboden stabartig aufragenden Halterung fesselbar, woran anschließend das Hilfsmaterial in den Arbeitsbehälter eingeleitet und die Oberflächenbearbeitung durchgeführt wird. Um das bearbeitete Werkstück anschließend zu entnehmen, muss dieses von dem Hilfsmaterial freigelegt werden, wozu eine gewisse Menge des Hilfsmaterials mittels einer Rutsche aus dem Behälter abgelassen werden kann. Es verbleibt allerdings, je nach Werkstück, ein gewisser Aufwand, um dieses vollständig freizulegen. Den für viele Anwendungsfälle bestehenden Vorteilen dieser Vorrichtung steht als Einschränkung gegenüber, dass sich eine derartige bekannte Vorrichtung insbesondere aufgrund der Staubentwicklung und Neigung zum Verklumpen nicht zur Verwendung von pulverartigem Hilfsmaterial eignet.
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Vor diesem Hintergrund liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Oberflächenbearbeitung der eingangs genannten Art vorteilhaft weiterzubilden, so dass insbesondere die dazu vorangehend beschriebenen Nachteile möglichst weitgehend vermieden werden können.
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Die Aufgabe ist erfindungsgemäß zunächst und im wesentlichen in Verbindung mit den Merkmalen gelöst, dass der Arbeitsbehälter von der Schwingantriebseinrichtung einfach, insbesondere ohne Werkzeug, abnehmbar ausgeführt ist, dass der Arbeitsbehälter einen Behältertopf und einen Behälterdeckel zum zeitweisen Verschließen des Behältertopfes aufweist, wobei der Behältertopf und/oder der Behälterdeckel Befestigungsmittel zur schwingfesten Befestigung des Behälterdeckels an dem Behältertopf im Verschlusszustand aufweisen, und dass an der Innenseite des Behälterdeckels und/oder an der Innenseite der Seitenwand des Behältertopfes Halterungsmittel zur lösbaren schwingfesten Halterung von Werkstücken vorgesehen sind. Eine solche erfindungsgemäße Vorrichtung unterscheidet sich von der beschriebenen bekannten Vorrichtung prinzipiell darin, dass der Arbeitsbehälter einfach und insbesondere sogar werkzeuglos, d. h. in der von dem Chargenbetrieb vorgegebenen häufigen Folge, von der Schwingantriebseinrichtung entnommen werden kann, so dass die Entnahme und Bestückung des Arbeitsbehälters mit Werkstücken, wie auch bspw. die Reinigung des Arbeitsbehälters, an einem anderen Ort erfolgen kann und die Schwingantriebseinrichtung währenddessen mit einem weiteren Arbeitsbehälter zur Oberflächenbearbeitung erneuter Werkstücke verwendet werden kann. Insofern ist eine höhere Auslastung erreichbar. Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht darin, dass sich die Werkstücke und das Hilfsmaterial bei der Oberflächenbearbeitung im Inneren des geschlossenen Arbeitsbehälters befinden, d. h. von der äußeren Umgebung mit ihren schwankenden Einflüssen wie bspw. Luftfeuchtigkeit usw. abgeschlossen sind, so dass ein reproduzierbares Bearbeitungsergebnis erreicht werden kann. Von Vorteil ist auch, dass analog auch die äußere Umgebung von dem Bearbeitungsraum im Arbeitsbehälter abgeschlossen ist. Dies ermöglicht es vorteilhaft, als Hilfsmaterial für die Oberflächenbearbeitung auch zur Staubbildung neigende Materialien, wie vorzugsweise Polierpulver, insbesondere trockene Polierpulver, zu verwenden, ohne dass es zur Beeinträchtigung und insbesondere Verschmutzung der Umgebung kommt. Die Erfindung bringt so den Vorteil mit sich, dass die schwingende Einheit nicht pulverdicht sein und nicht gedreht werden muss. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist somit auch für das Trockenschleifen und Trockenpolieren, insbesondere zur Erzielung einer Hochglanzpolitur, einsetzbar. Im Rahmen der Erfindung kann dabei der Arbeitsbehälter im Hinblick auf seinen beschriebenen Aufbau und die leichte Entnehmbarkeit auch als Schleifkartusche, Polierkartusche oder Bearbeitungskartusche bezeichnet werden. Es versteht sich, dass die beschriebene gekapselte Anwendung trotzdem auch die Verwendung von gröberen Hilfsmaterialien, wie Körnungen, Granulate usw., erlaubt.
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Eine bevorzugte Weiterbildung der Vorrichtung ist dadurch möglich, dass der Arbeitsbehälter eine oder mehrere Schraubverbindungen aufweist, mittels welcher der Behälterdeckel an dem Behältertopf befestigbar ist. Dazu ist weiter bevorzugt, dass der Behältertopf an seiner Außenseite einen Ringflansch mit an dessen Umfang verteilten Bohrungen aufweist, dass der Behälterdeckel einen Deckelrand mit an dessen Umfang verteilten, zu den Bohrungen im Ringflansch fluchtenden Bohrungen aufweist und dass der Behälterdeckel mittels an paarweise fluchtenden Bohrungen angeordneten Schraubverbindungen gegen den Öffnungsrand des Behältertopfes anpressbar ist. Ein einfacher Aufbau lässt sich bspw. dadurch erreichen, dass der Behältertopf eine zylindrische Seitenwand aufweist, dass der Flansch als Ringflansch ausgeführt ist und außen an der zylindrischen Seitenwand in gewissem Abstand von dem Öffnungsrand befestigt ist und dass der Behälterdeckel eine kreisrunde Form aufweist.
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Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung sieht vor, dass der Behältertopf und der Behälterdeckel in einem Verschlusszustand, in dem der Behälterdeckel an den Behältertopf angepresst ist, in ihrem gemeinsamen Kontaktbereich dichtend, vorzugsweise unter Bildung eines pulver- oder staubdichten Kontaktbereiches, zusammenwirken, wobei vorzugsweise vorgesehen ist, dass der Arbeitsbehälter und/oder der Behälterdeckel in dem Kontaktbereich gesonderte Dichtungsmittel, bspw. einen O-Ring oder dergleichen, aufweisen. Gemäß einem weiteren Aspekt ist bevorzugt, dass die Vorrichtung Kopplungsmittel aufweist, die zur lösbaren Ankopplung des Arbeitsbehälters an die Schwingantriebseinrichtung für die Schwingungserregung ausgeführt sind. Um dies zu erreichen, kann bspw. vorgesehen sein, dass der Behälterdeckel ganz oder teilweise aus Stahl oder einem anderen magnetischen Material hergestellt ist und dass die Schwingantriebseinrichtung einen mit zumindest einem Schwingantrieb schwingungsgekoppelten Magnet, vorzugsweise Elektromagnet, aufweist. Zum Beispiel besteht die Möglichkeit, dass an einem von dem Schwingantrieb schwingungserregten Gehäuseteil eine elektromagnetische Magnetplatte befestigt ist, auf welche sich die Bearbeitungskartusche mit ihrem Behälterdeckel nach unten weisend aufsetzen und dann durch Einschalten des Elektromagneten fixieren lässt, so dass mittels dieser starren Verbindung die Schwingungen von der Magnetplatte auf die Bearbeitungskartusche, auf die darin gehalterten Werkstücke und in gewisser Weise auf das Hilfsmaterial für die Bearbeitung übertragen wird. Es versteht sich, dass anstelle einer Magnetkopplung, die ein besonders einfaches Fixieren und Lösen zulässt, auch andere Kopplungsmittel verwendet werden können. Bei eingeschalteter Schwingantriebseinrichtung führt das feinteilige Hilfsmaterial in dem Arbeitsbehälter Relativbewegungen zu den gehalterten Werkstücken aus, wodurch es zur Bearbeitung der Werkstückoberfläche kommt. Alternativ oder kombinativ kann der Boden des Behältertopfes in entsprechender Weise wie der Behälterdeckel an die Schwingantriebseinrichtung für eine Schwingungserregung ankoppelbar sein. Bspw. kann der Behälterboden ganz oder teilweise aus Stahl oder anderem magnetischen Material hergestellt sein. Der Behälterdeckel und der Behältertopfboden können insofern jeweils eine Doppelfunktion ausüben, d. h. einerseits den Arbeitsbehälter beranden und andererseits zu seiner schwingfesten, d. h. Schwingungen übertragenen Ankoppelung an die Schwingantriebseinrichtung, bspw. an eine zu Schwingungen angeregte Platte dieser Einrichtung, dienen.
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Es besteht die Möglichkeit, dass die Halterungsmittel zur lösbaren Halterung von Werkstücken an der Innenseite des Behälterdeckels und/oder an der Innenseite der Seitenwand des Behältertopfes so ausgebildet und angeordnet sind, dass sie bei geschlossenem Arbeitsbehälter in einem solchen Behälterinnenbereich angeordnet sind, der sich von dem Behälterdeckel ausgehend in Richtung zu einem gegenüberliegenden Behältertopfboden bis zu der Hälfte oder bis zu einem Drittel oder bis zu einem Viertel des Höhenabstands zwischen dem Behälterdeckel und dem Behältertopfboden erstreckt. Wird der Behältertopf nur anteilig, bspw. bis zu zwei Drittel oder drei Viertel seiner Höhe mit dem feinteiligen Hilfsmaterial für die Oberflächenbearbeitung gefüllt, verbleibt darüber im Inneren des Behältertopfes ein Luftraum. In diesem können die zu bearbeitenden Werkstücke bspw. unmittelbar an der Innenseite der Seitenwand des Behältertopfes fixiert werden. Alternativ oder kombinativ können die zu bearbeitenden Werkstücke an der Innenseite des Behälterdeckels fixiert und dann der Behälterdeckel auf den Behältertopf aufgesetzt werden, so dass die zu bearbeitenden Werkstücke wiederum in dem Luftraum angeordnet sind. Gemäß einem weiteren Aspekt werden Halterungsmittel als zweckmäßig angesehen, die zur lösbaren Halterung von Werkstücken zumindest eine zur Anpassung an verschiedene Werkstücke größenverstellbare Halterung, vorzugsweise zumindest eine in ihrer Weite verstellbare Spannaufnahme, umfassen und/oder geeignet für eine wahlweise Befestigung an verschiedenen Stellen im Arbeitsbehälter ausgebildet sind.
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Um die Handhabung des Arbeitsbehälters zu erleichtern, kann der Arbeitsbehälter an dem Behältertopfboden und/oder an dem Behälterdeckel außen Handhabungsmittel, vorzugsweise einen Gewindeanschluss oder einen Haken zum Anheben oder dergleichen, aufweisen. In einer zweckmäßigen Weiterbildung kann die Vorrichtung eine mit dem Arbeitsbehälter lösbar zu verbindende Wendeeinrichtung, vorzugsweise eine Dreheinrichtung, zum Wenden des Arbeitsbehälters zwischen einer ersten Ausrichtung des Arbeitsbehälters mit nach unten weisendem Behältertopfboden und einer zweiten Ausrichtung des Arbeitsbehälters mit nach unten weisendem Behälterdeckel umfassen. Auch besteht die Möglichkeit, dass die Schwingantriebseinrichtung einen oder mehrere, vorzugsweise mit je einer Unwucht gekoppelte, Drehantriebe aufweist, die vorzugsweise an der Vorrichtung an unterschiedlichen Positionen angeordnet und/oder mit zueinander unterschiedlichen Schwingungsebenen ausgerichtet sind. Auch besteht die Möglichkeit, die aus
DE 10 2005 047 303 A1 bekannte Schleif- oder Poliervorrichtung zu einer erfindungsgemäßen Vorrichtung weiterzubilden. Dazu kann bspw. die bekannte Vorrichtung durch die erfindungsgemäße Bearbeitungskartusche und insbesondere durch daran angepasste Kopplungsmittel ergänzt werden. Beispielsweise kann der in
DE 10 2005 047 303 A1 beschriebene Bolzen zur Fesselung der Autofelge durch eine Elektromagnet-Platte ersetzt werden. Die gesamte Bearbeitungskartusche kann dann für die Oberflächenbearbeitung bzw. Schwingungserregung in den vergleichsweise größeren Arbeitsbehälter der bekannten Vorrichtung eingesetzt und daran an dem Behälterboden zur Schwingungsübertragung magnetisch angekoppelt werden. Der gesamte Inhalt von
DE 10 2005 047 303 A1 wird daher mit in die Offenbarung der vorliegenden Anmeldung aufgenommen, auch zu dem Zweck, um daraus Merkmale in Ansprüche der vorliegenden Anmeldung mit aufnehmen zu können. Auf analoge Weise können auch bspw. die von der Anmelderin unter den Bezeichnungen MV 21, MV 25 und MV 32 angebotenen Felgenpoliermaschinen zu einer erfindungsgemäßen Vorrichtung weitergebildet werden.
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Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Oberflächenbearbeitung, vorzugsweise zum Polieren, Schleifen oder dergleichen, von Werkstücken, umfassend die Verfahrensschritte: Bereitstellen eines Arbeitsbehälters, Einfüllen von feinteiligem Hilfsmaterial für die Oberflächenbehandlung in den Arbeitsbehälter, Einbringen von zumindest einem zu bearbeitenden Werkstück in den Arbeitsbehälter, so dass dieses in Kontakt mit dem Hilfsmaterial tritt, Schwingungserregung des Arbeitsbehälters zwecks Oberflächenbehandlung des Werkstücks und anschließende Entnahme des bearbeiteten Werkstücks aus dem Arbeitsbehälter. Es versteht sich, dass die Bezugnahme auf zumindest ein Werkstück nur eine Untergrenze ist, d. h. dass eine je nach Anwendung beliebig große Anzahl von Werkstücken gleichzeitig in den Arbeitsbehälter eingebracht und darin bearbeitet werden kann.
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Ein derartiges Verfahren ist ebenfalls aus
DE 10 2005 047 303 A1 bekannt. Vor dem eingangs erläuterten Hintergrund liegt der Erfindung insofern die Aufgabe zugrunde, ein derartiges Verfahren vorteilhaft weiterzubilden, so dass insbesondere die erläuterten Einschränkungen und Nachteile möglichst weitgehend vermieden werden können.
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Die Aufgabe ist erfindungsgemäß zunächst und im wesentlichen in Verbindung mit den Merkmalen gelöst, dass ein Arbeitsbehälter verwendet wird, der einen Behältertopf und einen Behälterdeckel aufweist, dass der Behältertopf nur teilweise mit dem Hilfsmaterial befüllt wird, dass das Werkstück bzw. je nach Anwendung die Werkstücke (was im Folgenden auch mit gemeint ist) an der Innenseite des Behälterdeckels und/oder an der Innenseite der Seitenwand des Behältertopfes oberhalb des eingefüllten Hilfsmaterials lösbar befestigt wird, dass anschließend der Behältertopf mittels des Behälterdeckels, vorzugsweise pulver- oder staubdicht, verschlossen wird, dass anschließend der Arbeitsbehälter gedreht wird, so dass das Werkstück (die Werkstücke) in Kontakt mit dem Hilfsmaterial kommt, dass anschließend die besagte Schwingungserregung des Arbeitsbehälters zur Oberflächenbehandlung des Werkstückes erfolgt, dass der Arbeitsbehälter nach der Oberflächenbehandlung gedreht wird, bis der Behälterdeckel an dem Arbeitsbehälter nach oben oder nach schräg oben weist, vorzugsweise bis in die von dem Arbeitsbehälter beim Verschließen mit dem Behälterdeckel eingenommene Drehstellung, und dass anschließend der Behälterdeckel vom Behältertopf abgenommen und das Werkstück von dem Arbeitsbehälter gelöst und entnommen wird. Wird der Arbeitsbehälter zu Schwingungen angeregt, übertragen sich diese auf unterschiedliche Weise auf das darin vorzugsweise starr gehalterte zu bearbeitende Werkstück und auf das das Werkstück umgebende feinteilige Hilfsmaterial, so dass es zufolge der Relativbewegung des Hilfsmaterials relativ zu dem Werkstück zu der gewünschten Oberflächenbearbeitung kommt. Im Rahmen der Erfindung ist als Oberflächenbearbeitung insbesondere ein sog. Trockenschleifen oder sog. Trockenpolieren bevorzugt, wodurch sich eine Hochglanzpolitur erreichen lässt. Vorzugsweise kann als Hilfsmaterial für die Oberflächenbearbeitung Pulver, weiter vorzugsweise Polierpulver wie insbesondere trockenes Polierpulver, und/oder körniges oder granulatartiges Hilfsmaterial verwendet werden. Wie schon eingangs erläutert, wird mittels der erfindungsgemäßen Bearbeitungskartusche besonders das ansonsten aufwändige Pulverhandling, d. h. die Pulverhandhabung, vereinfacht. Bei einer bevorzugten Ausführung des Verfahrens kann das Hilfsmaterial, vorzugsweise loses Pulver, in den Behältertopf eingefüllt werden, wenn der Behältertopfboden ganz oder teilweise nach unten gerichtet ist, woran anschließend eine Drehung des Arbeitsbehälters für die Oberflächenbehandlung um vorzugsweise etwa eine halbe Umdrehung bis in eine Drehlage des Arbeitsbehälters erfolgen kann, in welcher der Behälterdeckel ganz oder teilweise nach unten weist. Vorzugsweise kann dabei so vorgegangen werden, dass der Behältertopf nur bis etwa zur Hälfte oder bis zu etwa zwei Drittel oder bis zu etwa drei Viertel seiner Höhe mit Hilfsmaterial, bspw. mit Pulver, befüllt wird. Das oder die zu bearbeitenden Werkstücke können dann auf die schon beschriebene Weise in dem oberhalb des Hilfsmaterials gebildeten Luftraum fixiert werden. Als zweckmäßig wird angesehen, wenn bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens eine erfindungsgemäße Vorrichtung verwendet wird, welche einzelne oder mehrere der dazu vorangehend beschriebenen Merkmale aufweist. Insofern besteht die Möglichkeit, dass der Arbeitsbehälter für die Schwingungserregung, vorzugsweise zum Zwecke der Oberflächenbehandlung, an der Schwingantriebseinrichtung mittels eines Magneten angebracht und nach der Schwingungserregung wieder davon abgelöst wird.
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Das erfindungsgemäße Verfahren kann zur Oberflächenbehandlung von sehr unterschiedlichen Werkstücken dienen. Lediglich beispielhaft kommen als Werkstücke Implantate, insbesondere Hüftimplantate, in Betracht. Allgemein ist insbesondere (jedoch nicht nur) an die Oberflächenbearbeitung von metallischen Werkstücken oder von solchen mit zumindest metallischer Oberfläche gedacht.
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Um das erfindungsgemäße Verfahren weiterzubilden, kann bei der Schwingungserregung, bei der sich das Werkstück in Kontakt mit dem Hilfsmaterial befindet, die Antriebsrichtung des Drehantriebes ein- oder mehrmals umgekehrt werden. Je nach gewünschter Intensität und Dauer der Schwingungserregung kann es während der Oberflächenbehandlung zu einer Erwärmung oder sogar Erhitzung des Hilfsmaterials, insbesondere von Pulvermasse, kommen, wodurch das Polierergebnis noch verbessert werden kann. Dadurch kann es auch zu einer gewissen Verdichtung und zum Anhaften des Hilfsmaterials, insbesondere von Pulver, an dem Werkstück kommen. Um anhaftendes Hilfsmaterial von dem Werkstück abzulösen, bietet sich eine vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens an, die vorsieht, dass nach der Oberflächenbehandlung des Werkstückes und dem anschließenden Drehen des Arbeitsbehälters zum Freilegen des oder der Werkstücke eine erneute, vorzugsweise eine vergleichsweise kürzere, Schwingungserregung des Arbeitsbehälters erfolgt. Da sich die Werkstücke dabei wieder in dem oberen Teil des Arbeitsbehälters befinden, fällt das von ihnen durch die Erschütterungen abgelöste Hilfsmaterial in den Behältertopf nach unten. Wird der Behälterdeckel dann abgenommen, sind die Werkstücke von dem Hilfsmaterial, auch abhängig von dessen Eigenschaften, teilweise oder bereits weitgehend befreit und können ohne Verschmutzung der Umgebung von dem Behälterdeckel oder von der Innenseite der Seitenwand gelöst und aus der Vorrichtung entnommen werden. Um das Hilfsmaterial von den Werkstücken abzulösen, kann der Arbeitsbehälter entweder manuell zu Erschütterungen bzw. Schwingungen angeregt werden (indem bspw. mit einem Gegenstand dagegen geschlagen wird) oder der Arbeitsbehälter kann bspw. an seinem nach unten gerichteten Behältertopfboden wieder mit der Antriebsschwingeinrichtung gekoppelt und diese kurzzeitig aktiviert werden. Nach der Entnahme der Werkstücke aus der Bearbeitungskartusche können darin weitere Werkstücke für eine anschließende Oberflächenbehandlung fixiert werden.
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Die Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf die beigefügten Figuren, welche ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung und des erfindungsgemäßen Verfahrens veranschaulichen, weiter beschrieben. Darin zeigt:
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1 perspektivisch den Arbeitsbehälter einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit abgenommenem Behälterdeckel gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel während eines bevorzugten Verfahrensschrittes des erfindungsgemäßen Verfahrens,
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2 den in 1 gezeigten Arbeitsbehälter, jedoch mit darauf befestigtem Behälterdeckel, bei einem weiteren bevorzugten Verfahrensschritt,
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3 einen Längsschnitt durch den in 2 gezeigten Arbeitsbehälter entlang Schnittebene III-III,
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4 den in 1 gezeigten Arbeitsbehälter, jedoch mit nach unten gerichtetem Behälterdeckel, bei einem weiteren bevorzugten Verfahrensschritt,
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5 einen Längsschnitt auf die Schnittebene V-V gemäß 4,
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6 einen Querschnitt auf die Schnittebene VI-VI gemäß 5,
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7 eine erfindungsgemäße Vorrichtung gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel, welche den Arbeitsbehälter gemäß 1–6 umfasst, bei einem nachfolgenden bevorzugten Verfahrensschritt des erfindungsgemäßen Verfahrens,
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8 die in 7 gezeigte Vorrichtung, bei einem nachfolgenden bevorzugten Verfahrensschritt,
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9 eine teilweise aufgebrochene Seitenansicht zu der Situation aus 8 und
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10 die in den 7 bis 9 gezeigte Vorrichtung, bei einem weiteren nachfolgenden, bevorzugten Verfahrensschritt.
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Mit Bezug auf die 1 bis 3 wird zunächst ein Arbeitsbehälter 1 einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Oberflächenbearbeitung gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel beschrieben. Dieser umfasst einen Behältertopf 2 und einen davon in 1 abgenommenen und mit seiner Innenseite nach oben gedrehten Behälterdeckel 3. An dem Wandbereich des Behälterdeckels 3, der im Verschlusszustand das Innere des Arbeitsbehälters 1 berandet, sind in dem gewählten Ausführungsbeispiel drei stativartige Halterungsmittel 4 befestigt, die ihrerseits jeweils zur lösbaren Fixierung je eines in dem Arbeitsbehälter 1 zu bearbeitenden Werkstückes 5 dienen. Die Halterungsmittel 4 können an dem Behälterdeckel bspw. angeschweißt oder angeschraubt sein, während sich die in dem Beispiel winkelförmigen Werkstücke 5 an den Halterungsmitteln 4 beispielsweise mittels einer Schraube 6 lösbar anbringen lassen. Diese schematische Darstellung ist aber nur beispielhaft, d. h. es können unterschiedlichste Halterungsmittel Anwendung finden. In dem Beispiel ist vorgesehen, dass der Behältertopf 2 an seiner Außenseite einen ringförmigen Flansch 7 mit an dessen Umfang verteilten, durchgehenden Bohrungen 8 aufweist, dass der Behälterdeckel 3 einen äußeren Deckelrand 9 mit an dessen Umfang verteilten, zu den Bohrungen 8 fluchtenden und mit Innengewinde versehenen Bohrungen 10 aufweist und dass der Behälterdeckel 3 mittels Schrauben 11, wie in 2 gezeigt, gegen den Öffnungsrand 12 des Behältertopfes 2 zum Verschließen des Arbeitsbehälters 1 anpressbar ist. Dazu können die Schrauben 11 durch die Bohrungen 8 hindurchgesteckt und in das Innengewinde der Bohrungen 10 eingeschraubt werden. Bei der in den 1 bis 3 gezeigten, einfachen Ausführungsform des Arbeitsbehälters 1 wirken der Behältertopf 2 und der Behälterdeckel 3 in ihrem Verschlusszustand in ihrem gemeinsamen, in 3 sichtbaren Kontaktbereich 13 dadurch dichtend zusammen, so dass sich die glatte Oberfläche des Öffnungsrandes 12 (vgl. 1) in einer Ebene erstreckt und in dem in den 2, 3 gezeigten Verschlusszustand praktisch lückenlos an dem Behälterdeckel 3 anliegt. 1 betrifft einen frühen Verfahrensschritt des erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel. Dabei wurde in den Behältertopf 2 ein feinteiliges Hilfsmaterial 15, in dem Beispiel ein Polierpulver, für die Oberflächenbearbeitung der Werkstücke 5 bis zu einer in 3 mit F bezeichneten Füllhöhe eingefüllt, die etwa drei Viertel der Höhe H des Behälterinnenraums 16 beträgt. In der symbolischen Darstellung ist das Hilfsmaterial vereinfachend nur an einzelnen Bereichen als feinteilige Schraffur angedeutet.
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2 zeigt die Situation nach einem weiteren Verfahrensschritt, in welchem der Behälterdeckel 3 mit den daran fixierten Werkstücken 5 in seiner zu 1 umgekehrter Lage auf den Behältertopf 2 aufgesetzt und daran mittels der Schrauben 11 befestigt wurde, so dass kein unbeabsichtigtes Lösen durch die Schwingungen möglich ist. 3 zeigt dazu, dass sich Werkstücke 5 dabei zunächst noch oberhalb des Füllstands 17 des pulverförmigen Hilfsmaterials 15 in einem zunächst noch mit Luft gefüllten Behälterinnenbereich 18 befinden. Dieser erstreckt sich von dem Behälterdeckel ausgehend in Richtung zu dem gegenüberliegenden Behältertopfboden 19 bis etwa zu einem Viertel der Höhe H.
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Die 4 bis 6 zeigen die Situation nach einem weiteren bevorzugten Verfahrensschritt. Dazu wurde der Arbeitsbehälter 1 um eine halbe Umdrehung gedreht, so dass nun sein Behälterdeckel 3 nach unten und sein Behälterboden 19 nach oben zeigt. 5 veranschaulicht, dass das pulverförmige Hilfsmaterial 15 nun die Werkstücke 5 umgibt. Um den Arbeitsbehälter umzudrehen, wurde in einen Gewindeanschluss 20 in dem Behälterdeckel 3 als Handhabungshilfsmittel 21 eine Ringschraube eingedreht.
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7 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung 24 zur Oberflächenbearbeitung im Ganzen gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel. Darin umfasst diese zusätzlich zu dem schon beschriebenen Arbeitsbehälter 1 eine Schwingungsantriebseinrichtung 23. Letztere besitzt eine Schwingplatte 25, die mittels Druckfedern 26 auf einem Fundament 27 abgestützt ist. Auf der Schwingplatte 25 ist ein im wesentlichen zylindrischer Aufnahmebehälter 28 aufgebaut, an dessen Seitenwand 29 umfangsmäßig gegenüberliegend zwei Schwingantriebe 30, in ihrer Neigungsrichtung veränderbar, angebracht sind. Jeder Schwingantrieb 30 umfasst einen mit einer (in der Zeichnung nicht näher dargestellten) Unwucht gekoppelten Drehantrieb, hier Elektromotor. Werden die Schwingantriebe 30 eingeschaltet, wird der Aufnahmebehälter 28 zu Schwingungen angeregt. Bei dem in 7 gezeigten Verfahrensschritt wird der Arbeitsbehälter 1, der auch als Bearbeitungskartusche zu bezeichnen ist, von oben in seiner in 5 gezeigten Drehlage in den Aufnahmebehälter 28 abgesenkt. Um die Handhabung mittels eines Kranes zu erleichtern, wurde dazu in den nach oben weisenden Behältertopfboden 19 als Handhabungsmittel 21 eine Ringschraube eingeschraubt.
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Die 8 und 9 zeigen, dass der Arbeitsbehälter 1 in dem Aufnahmebehälter 28, der einen vergleichsweise größeren Durchmesser aufweist, auf einem plattenförmigen Magnet 31 abgestellt wurde, der auf nicht näher dargestellte Weise fest mit Schwingplatte 25 verbunden ist. Bei dem Magnet 31 handelt es sich um einen Elektromagnet, der auf in den Zeichnungen nicht mit dargestellte Weise mit einer elektrischen Spannungsquelle zum wahlweisen Ein- oder Ausschalten verbunden ist. Wird der Magnet 31 aktiviert, übt er eine Anziehungskraft auf den aus Stahl hergestellten Behälterdeckel 3 aus. Der Arbeitsbehälter wird dadurch so fest, d. h. ”schwingungsfest” mit der Schwingungsantriebseinrichtung 23 gekoppelt, dass Schwingungen von dem Aufnahmebehälter 28 auf den Arbeitsbehälter 1 übertragen werden.
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10 zeigt einen anschließenden, bevorzugten Verfahrensschritt des erfindungsgemäßen Verfahrens, nachdem die Oberflächenbehandlung beendet wurde. Nach dem Abschalten der Schwingantriebe 30 wurde auch der Magnet 31 deaktiviert und der Arbeitsbehälter 1 zunächst nach oben gezogen, dann um eine halbe Drehung gedreht, so dass wieder der Behältertopfboden 19 nach unten zeigt, und anschließend wieder an den Magnet 31 angekoppelt. In diesem Zustand werden die Schwingantriebe 30 kurz erneut eingeschaltet, um an den Werkstücken anhaftendes Hilfsmaterial 15 durch die Schwingungen bzw. Erschütterungen abzulösen. Anschließend kann der Arbeitsbehälter 1 wieder von der Schwingantriebseinrichtung 23 abgenommen (hier also aus dem Aufnahmebehälter 28 entnommen) werden, so dass darin direkt anschließend ein weiterer Arbeitsbehälter mit weiteren noch zu bearbeitenden Werkstücken 5 eingesetzt werden kann. Die bereits bearbeiteten Werkstücke 5 können nun nach Lösen der Schrauben 11 und Abnehmen des Behälterdeckels 3 von dem Behältertopf 2 in bereits von dem Hilfsmaterial 15 gereinigtem Zustand entnommen werden.
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Bei einem bevorzugten, jedoch insofern lediglich exemplarischen Ausführungsbeispiel kann der Arbeitsbehälter bspw. einen Durchmesser von 300 mm und eine Höhe von 350 mm besitzen. Die Schwingungsantriebseinrichtung 23 kann bspw. zusätzlich zu zwei seitlichen Schwingantrieben noch einen bodenseitigen Schwingantrieb aufweisen. Zur Erzeugung der Schwingungen können die mit Unwuchten gekoppelten Drehantriebe bei einem bevorzugten Verfahren mit etwa 3000 U/min angetrieben werden. Bei einer Gesamtlaufzeit von bspw. 18 Stunden kann bspw. alle zwei Stunden ein Richtungswechsel der Motoren erfolgen. In dem gewählten Ausführungsbeispiel kann der Arbeitsbehälter 1 mit einer Schüttung aus Polierpulver bis etwa 12 cm unter seinen Öffnungsrand gefüllt werden. Als Werkstück 5 kann bspw. ein Hüftimplantat, insbesondere mit einem Handvorschliff, bearbeitet werden. Bei der Ausführung des Verfahrens wurde gefunden, dass nach der Oberflächenbehandlung bei der Entnahme des Werkstücks praktisch keine Staubbelastung der Umgebung auftritt.
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Alle offenbarten Merkmale sind (für sich) erfindungswesentlich. In die Offenbarung der Anmeldung wird hiermit auch der Offenbarungsinhalt der zugehörigen/beigefügten Prioritätsunterlagen (Abschrift der Voranmeldung) vollinhaltlich mit einbezogen, auch zu dem Zweck, Merkmale dieser Unterlagen in Ansprüche vorliegender Anmeldung mit aufzunehmen. Die Unteransprüche charakterisieren in ihrer fakultativ nebengeordneten Fassung eigenständige erfinderische Weiterbildung des Standes der Technik, insbesondere um auf Basis dieser Ansprüche Teilanmeldungen vorzunehmen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102005047303 A1 [0002, 0008, 0008, 0008, 0010]
