DE102011116562A1 - Method for surface processing of work pieces, involves immersing work piece in packed bed of grinding- or polishing granules, where packed bed is present in container - Google Patents

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Manuel Tröndle
Thomas Gegenheimer
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Otec Praezisionsfinish GmbH
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Otec Praezisionsfinish GmbH
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    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B31/00—Machines or devices designed for polishing or abrading surfaces on work by means of tumbling apparatus or other apparatus in which the work and/or the abrasive material is loose; Accessories therefor
    • B24B31/06—Machines or devices designed for polishing or abrading surfaces on work by means of tumbling apparatus or other apparatus in which the work and/or the abrasive material is loose; Accessories therefor involving oscillating or vibrating containers
    • B24B31/064—Machines or devices designed for polishing or abrading surfaces on work by means of tumbling apparatus or other apparatus in which the work and/or the abrasive material is loose; Accessories therefor involving oscillating or vibrating containers the workpieces being fitted on a support

Abstract

The method involves immersing the work piece in a packed bed of grinding- or polishing granules, where the packed bed is present in a container (1). The work piece is movable in the packed bed of grinding- or polishing granules. The work piece is displaced in vibration with respect to the grinding- or polishing granules by a vibration drive (2). The work piece is brought in operative connection elastically with the vibration drive separately or together with a work piece holder. The container receiving the grinding- or polishing granules is offset in vibration. An independent claim is included for a device with a work piece receiver for surface processing of work pieces.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Oberflächenbearbeitung von Werkstücken, indem das Werkstück in eine in einem Behälter befindliche Schüttung aus einem Schleif- und/oder Poliergranulat eingetaucht und in der Schüttung aus dem Schleif- und/oder Poliergranulat relativ zu diesem bewegt wird, indem das Werkstück mittels eines Schwingungsantriebs in Bezug auf das Schleif- und/oder Poliergranulat in Schwingungen versetzt wird. Die Erfindung bezieht sich ferner auf eine insbesondere zur Durchführung eines solchen Verfahrens geeignete Vorrichtung zur Oberflächenbearbeitung von Werkstücken durch Eintauchen des Werkstückes in eine Schüttung aus einem Schleif- und/oder Poliergranulat und Relativbewegung des Werkstückes in Bezug auf die Schüttung aus dem Schleif- und/oder Poliergranulat, mit einem Behälter zur Aufnahme des Schleif- und/oder Poliergranulates; einem Werkstückhalter, an welchem das Werkstück lösbar befestigbar ist und welcher im Betriebszustand im Innern des Behälters angeordnet ist; und einem mit dem Werkstückhalter wirkverbundenen Schwingungsantrieb, um ein hieran befestigtes Werkstück in Schwingungen zu versetzen. Schließlich ist die Erfindung auch auf eine Werkstückaufnahme für eine Vorrichtung der vorgenannten Art gerichtet, wobei die Werkstückaufnahme einen Werkstückhalter, an welchem ein zu bearbeitendes Werkstück lösbar befestigbar ist, und einen an dem Werkstückhalter angeordneten Träger aufweist.The invention relates to a method for the surface treatment of workpieces by the workpiece is immersed in a container located in a bed of a grinding and / or polishing granules and moved in the bed of the grinding and / or polishing granules relative thereto by the workpiece is vibrated by means of a vibration drive with respect to the grinding and / or polishing granules. The invention further relates to a device suitable for carrying out such a method for the surface treatment of workpieces by immersing the workpiece in a bed of a grinding and / or polishing granules and relative movement of the workpiece with respect to the bed of the grinding and / or Polished granules, with a container for holding the abrasive and / or polishing granules; a workpiece holder to which the workpiece is releasably attachable and which is arranged in the operating state in the interior of the container; and a vibratory driver operatively connected to the workpiece holder for vibrating a workpiece attached thereto. Finally, the invention is also directed to a workpiece holder for a device of the aforementioned type, wherein the workpiece holder has a workpiece holder on which a workpiece to be machined is detachably fastened, and has a support arranged on the workpiece holder.

Vorrichtungen zur Oberflächenbearbeitung von Werkstücken sind beispielsweise in Form von sogenannten Schleppfinishmaschinen bekannt. Ihre Wirkungsweise beruht darauf, das zu bearbeitende Werkstück in eine in einem Behälter befindliche Schüttung aus einem Schleif- und/oder Poliergranulat zu tauchen und das Werkstück relativ zu dem Granulat zu bewegen, wodurch die Oberfläche des Werkstückes je nach Granulatart geschliffen und/oder poliert wird. Schleppfinishmaschinen stellen eine spezielle Form von Gleitschleifmaschinen, wobei die zu bearbeitenden Werkstücke z. B. einzeln an einer oder mehreren Spanneinrichtungen eines Werkstückhalters gespannt sind. Sie umfassen häufig ein in der Regel rotierendes Tragteil im Wesentlichen in Form einer z. B. motorisch über ein geeignetes Getriebe drehangetriebenen Platte, der sogenannten Rotorplatte, an deren Umfang mehrere Aufnahmen angeordnet sind, um die Halter einzuspannen. Wird dieses Tragteil bzw. die Rotorplatte der Schleppfinishmaschine rotiert, so beschreiben die hieran festgelegte Werkstückhalter eine Bahnkurve. Darüber hinaus sind die Spanneinrichtungen häufig um ihre eigene Achse bzw. um die des zu bearbeitenden Werkstückes rotierbar, um für eine weitere Relativbewegung des Werkstückes relativ zu dem in dem Behälter befindlichen Schleif und/oder Poliergranulat zu sorgen. Die an den Spanneinrichtungen der Werkstückhalter gespannten Werkstücke werden dabei in den Arbeitsbehälter eingetaucht, welcher mit der Schüttung aus dem partikelförmigen Schleif- oder Poliergranulat, gegebenenfalls unter Zusatz flüssiger Medien, wie Wasser, Tenside etc., befüllt ist. Aufgrund der Relativbewegung der Werkstücke in Bezug auf das Bearbeitungsmedium erfolgt deren Oberflächenbearbeitung in Form einer Gleitschleifbearbeitung. Derartige Schleppfinishmaschinen sind beispielsweise aus der DE 102 04 267 C1 und DE 200 05 361 U1 bekannt. Die DE 20 2009 006 688 U1 beschreibt einen für eine solche Schleppfinishmaschine vorgesehenen Werkstückhalter, mittels welchem das hierin gespannte Werkstück ferner in Schwingungen versetzt werden kann, was insbesondere mittels piezoelektrischer oder ferromagnetischer Aktoren geschieht.Devices for the surface treatment of workpieces are known for example in the form of so-called drag finishing machines. Their operation is based on dipping the workpiece to be machined in a container in a bed of a grinding and / or polishing granules and to move the workpiece relative to the granules, whereby the surface of the workpiece is ground and / or polished depending on the type of granules , Drag finishing machines represent a special form of vibratory finishing machines, wherein the workpieces to be machined z. B. are individually clamped to one or more clamping devices of a workpiece holder. They often comprise a generally rotating support member substantially in the form of a z. B. motorized via a suitable gear rotationally driven plate, the so-called rotor plate, at the periphery of a plurality of receptacles are arranged to clamp the holder. If this supporting part or the rotor plate of the drag finishing machine is rotated, then the workpiece holders defined here describe a trajectory. In addition, the clamping devices are often rotatable about their own axis or that of the workpiece to be machined to provide for a further relative movement of the workpiece relative to the grinding and / or polishing granules contained in the container. The clamped to the clamping devices of the workpiece holder workpieces are immersed in the working container, which is filled with the bed of the particulate abrasive or polishing granules, optionally with the addition of liquid media such as water, surfactants, etc. Due to the relative movement of the workpieces with respect to the processing medium whose surface processing takes place in the form of a vibratory finishing. Such drag finishing machines are for example from the DE 102 04 267 C1 and DE 200 05 361 U1 known. The DE 20 2009 006 688 U1 describes a workpiece holder provided for such a drag finishing machine, by means of which the workpiece clamped therein can be further vibrated, which happens in particular by means of piezoelectric or ferromagnetic actuators.

Das Schleif- oder Poliergranulat kann hierbei grundsätzlich je nach zu behandelnden Werkstücken unterschiedlichster Natur und z. B. natürlichen Ursprungs (z. B. aus organischem Material, wie Walnuss- oder Kokosnussschalen, Holz, Kirschkern etc.), mineralischen Ursprungs (z. B. aus Silikaten, Oxiden etc.) und/oder synthetischen Ursprungs (z. B. aus Kunststoffen) sein. Darüber hinaus ist es – wie bereits angedeutet – möglich, die Gleitschleifbearbeitung trocken oder – unter Zusatz eines flüssigen Bearbeitungsmediums, wie beispielsweise Wasser, welches mit Additiven, wie z. B. Tensiden, versetzt sein kann – in Form einer Nassbearbeitung durchzuführen.The grinding or polishing granules can in principle, depending on the treated workpieces of different nature and z. Of natural origin (eg of organic material such as walnut or coconut shells, wood, cherry stone etc.), of mineral origin (eg of silicates, oxides etc.) and / or of synthetic origin (eg. made of plastics). In addition, it is - as already indicated - possible, the vibratory finishing dry or - with the addition of a liquid processing medium, such as water, which with additives such. As surfactants, can be added - perform in the form of wet processing.

Alternativ oder zusätzlich zu der oben beschriebenen Bewegung des Werkstückes selbst kann der das Bearbeitungsmedium aufnehmende Behälter relativ zu den ebenfalls bewegten, beispielsweise zumindest um ihre eigene Achse rotierten, oder auch ruhenden Werkstücken bewegt werden, wie insbesondere um seine eigene Achse und/oder auch entlang einer Bahnkurve, z. B. in Form einer Kreisbahn. Sofern nur der Behälter bewegt ist und die Werkstücke selbst keine nennenswerte translatorische Bewegung durchführen, so bezeichnet man dies auch als ”Tauchschleifen” bzw. ”Tauchpolieren” als eine spezielle Form des Schleppfinish.Alternatively or in addition to the above-described movement of the workpiece itself, the container receiving the processing medium can be moved relative to the likewise moving, for example at least rotated about its own axis, or stationary objects, such as in particular about its own axis and / or along a Trajectory, z. B. in the form of a circular path. If only the container is moved and the workpieces themselves carry out no appreciable translational movement, then this is also referred to as "dip grinding" or "dip polishing" as a special form of drag finish.

Darüber hinaus ist es bekannt, das zu bearbeitende Werkstück in die Schüttung aus Schleif- und/oder Poliergranulat einzutauchen und den Behälter und/oder das Werkstück selbst in Schwingungen zu versetzen. Sofern nur der Behälter in Schwingungen versetzt wird, resultiert hieraus zumeist eine Umwälzbewegung der Granulatkörper, welche allein nicht für eine zufriedenstellende Bearbeitung des Werkstückes zu sorgen vermag. Die WO 00/29171 A1 beschreibt eine Vorrichtung zur Oberflächenbearbeitung von Werkstücken, welche einen mit einem Unwuchtrotor in Schwingungen versetzbaren Behälter zur Aufnahme des Schleif- und/oder Poliergranulates aufweist. Im Innern des Behälters ist eine Halterung zur lösbaren Befestigung eines zu bearbeitenden Werkstückes angeordnet, welche entweder starr oder um eine vertikale Zentralachse des Behälters drehbar gelagert mit dem Behälter verbunden ist, um die Schwingungen des Behälters auf die Halterung und somit auf das Werkstück zu übertragen.Moreover, it is known to immerse the workpiece to be machined in the bed of abrasive and / or polishing granules and to put the container and / or the workpiece itself in vibration. If only the container is set in vibration, resulting in most cases a circulation movement of the granules, which alone is not able to provide for a satisfactory processing of the workpiece. The WO 00/29171 A1 describes a device for the surface treatment of workpieces, which has a container which can be set into oscillation with an imbalance rotor for receiving the grinding and / or grinding device. or polishing granules. In the interior of the container, a holder for releasably securing a workpiece to be machined is arranged, which is connected either rigidly or rotatably mounted about a vertical central axis of the container with the container to transmit the vibrations of the container to the holder and thus to the workpiece.

Der EP 1 378 322 B1 ist eine Vorrichtung zur Oberflächenbearbeitung von Werkstücken zu entnehmen, welche sich von der gemäß der oben zitierten WO 00/29171 A1 insbesondere dadurch unterscheidet, dass einerseits dem Behälter, andererseits dem Werkstückhalter je ein separater Unwuchtrotor zugeordnet ist, um die Schleif- oder Polierwirkung zu verstärken.Of the EP 1 378 322 B1 is to take a device for the surface treatment of workpieces, which differ from that according to the above cited WO 00/29171 A1 in particular differs in that on the one hand the container, on the other hand, the workpiece holder is assigned a separate unbalance rotor, in order to enhance the grinding or polishing action.

Das Bestreben bei derartigen, mittels Vorrichtungen der vorgenannten Art durchführbaren Gleitschleifverfahren geht zumeist dahin, für eine möglichst gleichmäßige und homogene Oberflächenbearbeitung der Werkstücke zu sorgen, wobei auch im Falle von relativ komplexen Werkstückgeometrien, wie insbesondere mit Vorsprüngen und Nuten oder gar Hinterschneidungen, ein zufriedenstellendes Schleif- bzw. Polierergebnis erhalten werden soll. Gleichwohl sind den bekannten Schleppfinishverfahren diesbezüglich Grenzen gesetzt, was vornehmlich für besagte Werkstücke mit relativ komplexer Geometrie gilt, bei welchen es insbesondere schwierig ist, in derartigen Nuten oder gar Hinterschneidungen für eine zur Oberflächenbearbeitung hinreichende Relativgeschwindigkeit zwischen dem Werkstück und den Granulatpartikeln zu sorgen.The endeavor in such, by means of devices of the aforementioned type practicable vibratory finishing is usually there to ensure the most uniform and homogeneous surface machining of the workpieces, with a satisfactory grinding even in the case of relatively complex workpiece geometries, in particular with projections and grooves or even undercuts - or polishing result is to be obtained. Nevertheless, there are limits to the known drag finishing method, which is especially true for said workpieces of relatively complex geometry, which are particularly difficult to provide in such grooves or undercuts for a sufficient relative to the surface processing relative speed between the workpiece and the granules.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Oberflächenbearbeitung von Werkstücken der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, um auch verhältnismäßig komplexen und mit sehr geringen Toleranzen gefertigten Werkstücken die Möglichkeit einer Gleitschleif- oder Polierbearbeitung zu eröffnen, wobei zusätzlich die Effizienz der Oberflächenbearbeitung verbessert werden sollte.The invention is therefore the object of developing a method and an apparatus for surface treatment of workpieces of the type mentioned in order to open relatively complex and manufactured with very low tolerances workpieces the possibility of a vibratory finishing or polishing, in addition, the efficiency of Surface treatment should be improved.

In verfahrenstechnischer Hinsicht wird diese Aufgabe erfindungsgemäß bei einem Verfahren der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass das Werkstück separat oder gemeinsam mit einem Werkstückhalter elastisch mit dem Schwingungsantrieb in Wirkverbindung gebracht und in wenigstens einer Raumrichtung in Schwingungen versetzt wird, welche im Bereich der Resonanzfrequenz des Werkstückes oder im Bereich der Resonanzfrequenz des Werkstückhalters mit dem hieran lösbar befestigten Werkstück liegen.In procedural terms, this object is achieved according to the invention in a method of the type mentioned in that the workpiece is separately or together with a workpiece holder elastically brought into operative connection with the vibration drive and is vibrated in at least one spatial direction, which in the region of the resonant frequency of the workpiece or in the region of the resonance frequency of the workpiece holder with the workpiece detachably secured thereto.

Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung in vorrichtungstechnischer Hinsicht bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art ferner vor, dass der Schwingungsantrieb eine Frequenzsteuerung aufweist, um wenigstens eine gewünschte Schwingfrequenz des Werkstückes oder des Werkstückhalters mit dem hieran lösbar befestigten Werkstück in wenigstens einer Raumrichtung im Bereich der Resonanzfrequenz des Werkstückes oder des Werkstückhalters mit dem hieran lösbar befestigten Werkstückes einstellen zu können, und dass der Werkstückhalter wenigstens ein elastisches Element, insbesondere in Form einer Feder oder eines elastischen Puffers, aufweist, mittels welchem das Werkstück lösbar an dem Werkstückhalter befestigbar ist, oder mittels welchem der Werkstückhalter mit dem Schwingungsantrieb in Wirkverbindung steht.To solve this problem, the invention provides in device-related terms in a device of the type mentioned above, that the vibration drive has a frequency control to at least a desired oscillation frequency of the workpiece or the workpiece holder with the detachably secured thereto workpiece in at least one spatial direction in the field Resonance frequency of the workpiece or the workpiece holder to be able to adjust with the detachably secured thereto workpiece, and that the workpiece holder has at least one elastic element, in particular in the form of a spring or an elastic buffer, by means of which the workpiece is releasably fastened to the workpiece holder, or by means which the workpiece holder is in operative connection with the vibration drive.

Eine erfindungsgemäße Werkstückaufnahme der eingangs genannten Art für eine derartige Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass der Werkstückhalter wenigstens ein elastisches Element, insbesondere in Form einer Feder oder eines elastischen Puffers, aufweist, mittels welchem das Werkstück lösbar an dem Werkstückhalter befestigbar ist, oder mittels welchem der Werkstückhalter an dem Träger befestigt ist.A workpiece holder according to the invention of the type mentioned for such a device is characterized in that the workpiece holder has at least one elastic element, in particular in the form of a spring or an elastic buffer, by means of which the workpiece is detachably fastened to the workpiece holder, or by means of which the workpiece holder is attached to the carrier.

Die erfindungsgemäße Ausgestaltung sorgt nicht nur für eine gegenüber dem Stand der Technik erheblich zeit- und energieeffizientere Oberflächenbearbeitung der Werkstücke, sondern gewährleistet insbesondere auch bei Werkstücken mit relativ komplexer Oberflächengeometrie, wie einer solchen mit Nuten und/oder Hinterschneidungen, eine einwandfreie Bearbeitung im Innern solcher Nuten oder Hinterschneidungen infolge einer erhöhten Relativgeschwindigkeit zwischen dem Werkstück und den Granulatpartikeln. Hierbei können insbesondere Beschleunigungen des Werkstückes zwischen etwa 50 g und etwa 90 g erreicht werden. Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es dabei maßgeblich, dass das Werkstück entweder als solches bzw. separat oder gemeinsam mit dem Werkstückhalter, an welchem es anlässlich der Oberflächenbearbeitung lösbar festgelegt wird, elastisch mit dem Schwingungsantrieb verbunden wird, um es im Bereich seiner Resonanzfrequenz in Schwingungen zu versetzen, ohne dass ein Resonanzfall in Bezug auf die gesamte Vorrichtung auftritt.The embodiment of the invention not only provides for a considerably time and energy-efficient surface treatment of the workpieces over the prior art, but also ensures perfect machining in the interior of such grooves, especially for workpieces with a relatively complex surface geometry, such as those with grooves and / or undercuts or undercuts due to an increased relative velocity between the workpiece and the granule particles. In particular, accelerations of the workpiece between about 50 g and about 90 g can be achieved here. To carry out the method according to the invention, it is decisive that the workpiece, either as such or separately or together with the workpiece holder, on which it is detachably fixed on the occasion of the surface treatment, is elastically connected to the vibration drive in order to vibrate it in the region of its resonance frequency without incurring any resonance with respect to the entire device.

Die von der Elastizität der elastischen Verbindung mit dem Schwingungsantrieb sowie von der Masse des jeweiligen Werkstückes (allein bzw. gemeinsam mit dem Werkstückhalter) abhängige Resonanzfrequenz kann hierbei mittels beliebiger bekannter Verfahren ermittelt werden. Lediglich beispielhaft seien in diesem Zusammenhang optische, magnetische, elektromagnetische oder induktive Verfahren erwähnt, mittels welchen insbesondere erkannt werden kann, bei welcher Schwingungsfrequenz das Werkstück bzw. der Werkstückhalter mit dem Werkstück ein Maximum der Schwingungsamplitude auftritt. Es sei jedoch darauf hingewiesen, dass der Resonanzfall des Werkstückes bzw. der aus Werkstück und Werkstückhalter gebildeten Einheit auf relativ einfache Weise rein optisch erkannt werden kann, wenn beispielsweise ein Werkstück oder der hiermit mitschwingende Werkstückhalter mit einer optischen Markierung versehen und mittels des Schwingungsantriebs in Schwingungen zu- oder abnehmender Frequenz versetzt wird. Der Resonanzfall tritt dann ein, wenn die für das menschliche Auge dann als ”Balken” zu- bzw. abnehmender Breite wahrnehmbare Markierung ihre größte Breite aufweist, d. h. die Schwingungsamplitude ein Maximum besitzt.The resonance frequency dependent on the elasticity of the elastic connection with the vibration drive as well as on the mass of the respective workpiece (alone or together with the workpiece holder) can be determined by means of any known method. By way of example only, optical, magnetic, electromagnetic or inductive methods may be mentioned in this context, by means of which in particular it can be recognized at which oscillation frequency the workpiece or the workpiece holder with the Workpiece a maximum of the oscillation amplitude occurs. It should be noted, however, that the resonance case of the workpiece or of the unit formed from the workpiece and the workpiece holder can be detected purely optically in a relatively simple manner, for example if a workpiece or the workpiece holder resonating therewith is provided with an optical marking and oscillates by means of the oscillatory drive increasing or decreasing frequency is added. The case of resonance occurs when the mark, which is then perceived by the human eye as a "bar" increasing or decreasing width, has its greatest width, ie the oscillation amplitude has a maximum.

Die Dämpfung einer solchen erzwungenen Schwingung, in welche das Werkstück versetzt wird, hängt neben inneren Reibungen des elastischen Elementes insbesondere von der Art des Schleif- und/oder Poliergranulates ab, in welches das Werkstück anlässlich seiner Oberflächenbearbeitung eingetaucht wird. Mit ”im Bereich der Resonanzfrequenz” im Sinne der Erfindung ist im Übrigen ein resonanznaher Schwingungsbereich angesprochen, dessen Frequenz ±10% der Resonanzfrequenz, vorzugsweise ±5% der Resonanzfrequenz, insbesondere ±2% der Resonanzfrequenz, beträgt und selbstverständlich auch mehr oder minder exakt mit der Resonanzfrequenz übereinstimmen, z. B. etwa ±0,5 Hz, vorzugsweise etwa ±0,2 Hz, insbesondere etwa ±0,1 Hz in Bezug auf die Resonanzfrequenz betragen, kann.The damping of such a forced oscillation, in which the workpiece is displaced, depends in addition to internal friction of the elastic element in particular on the type of grinding and / or polishing granules, in which the workpiece is immersed on the occasion of its surface treatment. By "in the range of the resonant frequency" in the context of the invention, a resonance near resonance range is addressed, the frequency of ± 10% of the resonant frequency, preferably ± 5% of the resonant frequency, in particular ± 2% of the resonant frequency, and of course more or less exactly the resonant frequency match, z. B. about ± 0.5 Hz, preferably about ± 0.2 Hz, in particular about ± 0.1 Hz with respect to the resonant frequency may be.

Sofern das elastische Element der erfindungsgemäßen Vorrichtung von einer Feder gebildet ist, sollte sich deren Längsachse zweckmäßig im Wesentlichen in Richtung der von dem Schwingungsantrieb induzierten Schwingungen erstrecken. Entsprechendes gilt für die Richtung der elastischen Nachgiebigkeit eines elastischen Puffers, welcher insbesondere aus einem elastomeren Kunststoffmaterial gefertigt sein kann. Dabei ist es grundsätzlich möglich, das Werkstück (separat oder gemeinsam mit dem Werkstückhalter) mittels des Schwingungsantriebs in eine Raumrichtung in Resonanzschwingungen zu versetzen, oder es kann – z. B. mittels zwei oder mehreren – Schwingungsantrieben auch eine Schwingungsanregung in mehrere Raumrichtungen vorgesehen sein, wobei erfindungsgemäß in zumindest einer Raumrichtung eine Schwingungsanregung im Bereich der Resonanzfrequenz vorgesehen ist.If the elastic element of the device according to the invention is formed by a spring, its longitudinal axis should expediently extend substantially in the direction of the vibrations induced by the vibration drive. The same applies to the direction of elastic compliance of an elastic buffer, which may be made in particular of an elastomeric plastic material. It is in principle possible to put the workpiece (separately or together with the workpiece holder) by means of the vibration drive in a spatial direction in resonant vibrations, or it can -. B. by means of two or more - vibration drives and a vibration excitation in several spatial directions can be provided, according to the invention in at least one spatial direction, a vibration excitation is provided in the region of the resonant frequency.

In vorteilhafter Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass ferner der das Schleif- und/oder Poliergranulat aufnehmende Behälter in Schwingungen versetzt wird, wobei dies in vorrichtungstechnischer Hinsicht insbesondere dadurch geschehen kann, dass ferner dem das Schleif- und/oder Poliergranulat aufnehmenden Behälter ein Schwingungsantrieb zugeordnet ist, um den Behälter in Schwingungen zu versetzen. Auf diese Weise kann eine zusätzliche Relativbewegung des zu bearbeitenden Werkstückes in Bezug auf die Granulatpartikel induziert werden, wobei letztere in dem Behälter insbesondere umgewälzt werden. Zur Begünstigung einer solchen Umwälzbewegung kann es überdies zweckmäßig sein, wenn der Behälter einen etwa U-förmigen Querschnitt aufweist, wobei die Schwingungsrichtung des Behälters vorzugsweise etwa in seiner U-förmigen Querschnittsebene liegt.In an advantageous embodiment, it may be provided that, in addition, the container receiving the grinding and / or polishing granules is caused to oscillate, wherein this can be done in device-technical respects, in particular by further assigning a vibration drive to the container receiving the grinding and / or polishing granules to vibrate the container. In this way, an additional relative movement of the workpiece to be machined with respect to the granulate particles can be induced, the latter being circulated in the container in particular. To favor such a circulation movement, it may also be expedient if the container has an approximately U-shaped cross-section, wherein the vibration direction of the container is preferably approximately in its U-shaped cross-sectional plane.

Gemäß einer besonders einfachen und kostengünstigen Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass das Werkstück gemeinsam mit dem Behälter in Schwingungen versetzt wird, so dass sich folglich die Schwingungsfrequenz des Behälters nach dem Resonanzbereich des Werkstückes bzw. des Werkstückhalters mit dem hieran befestigten Werkstück richtet. In vorrichtungstechnischer Hinsicht kann dies insbesondere dadurch erfolgen, dass dem Werkstückhalter und dem Behälter ein gemeinsamer Schwingungsantrieb zugeordnet ist, wobei der Schwingungsantrieb mit dem Behälter in Verbindung steht und der Werkstückhalter an einem starr an dem Behälter befestigbaren Träger angeordnet ist, wobei der Werkstückhalter unter Zwischenanordnung des wenigstens einen elastischen Elementes an dem Träger angeordnet oder unter Zwischenanordnung des wenigstens einen elastischen Elementes mit dem Werkstück bestückbar ist. Der Schwingungsantrieb vermag auf diese Weise die Schwingungen an den hieran insbesondere starr festgelegten Behälter zu übertragen, welcher die Schwingungen wiederum an den ebenfalls insbesondere starr hieran befestigten Träger überträgt, mit welchem das aus dem elastischen Element und dem Werkstück oder aus dem elastischen Element und dem Werkstückhalter mit hieran befestigtem Werkstück gebildete mechanische Schwingungssystem verbunden ist, um mit einer resonanznahen Schwingungsfrequenz angeregt zu werden.According to a particularly simple and inexpensive embodiment, it can be provided that the workpiece is vibrated together with the container, so that consequently the oscillation frequency of the container is directed to the resonance region of the workpiece or the workpiece holder with the workpiece attached thereto. In device-technical terms, this can be done in particular by the fact that the workpiece holder and the container is assigned a common vibration drive, wherein the vibration drive is in communication with the container and the workpiece holder is arranged on a rigidly attachable to the container carrier, wherein the workpiece holder with interposition of the at least one elastic element is arranged on the carrier or can be equipped with the workpiece with the interposition of the at least one elastic element. The vibration drive is able in this way to transmit the vibrations to the particular rigidly fixed thereto container, which in turn transmits the vibrations to the particular rigidly attached thereto carrier, with which from the elastic member and the workpiece or from the elastic member and the workpiece holder connected to this workpiece attached mechanical vibration system is connected to be excited with a resonant near vibration frequency.

Das zu bearbeitende Werkstück wird demnach bevorzugt entweder unter Zwischenanordnung wenigstens eines elastischen Elementes, insbesondere in Form einer Feder oder eines elastischen Puffers, an einem Werkstückhalter befestigt und wird der Werkstückhalter starr an dem Behälter befestigt, um ihn gemeinsam mit dem Behälter in Schwingungen zu versetzen; oder das zu bearbeitende Werkstück wird starr an einem Werkstückhalter befestigt und der Werkstückhalter wird unter Zwischenanordnung wenigstens eines elastischen Elementes, insbesondere in Form einer Feder oder eines elastischen Puffers, an dem Behälter befestigt wird, um ihn gemeinsam mit dem Behälter in Schwingungen zu versetzen.The workpiece to be machined is therefore preferably attached to a workpiece holder either with the interposition of at least one elastic element, in particular in the form of a spring or an elastic buffer, and the workpiece holder is rigidly fastened to the container in order to vibrate it together with the container; or the workpiece to be machined is rigidly secured to a workpiece holder and the workpiece holder is mounted with the interposition of at least one elastic element, in particular in the form of a spring or an elastic buffer, on the container to enable it to vibrate together with the container.

Der bzw. die steuerbare(n) Schwingungsantrieb(e) kann/können im Übrigen grundsätzlich von beliebiger bekannter Ausgestaltung sein, wobei der Schwingungsantrieb beispielsweise einen Unwuchtrotor mit steuerbarer Drehzahl umfassen kann.The controllable vibration drive (s) may otherwise basically be of any known configuration, wherein the Vibration drive, for example, may comprise an unbalance rotor with controllable speed.

Um das das Werkstück separat oder gemeinsam mit dem Werkstückhalter in Schwingungen im Resonanzbereich zu versetzen, hat sich gezeigt, dass es hierzu häufig erforderlich ist, eine Anregungsfrequenz zwischen etwa 20 Hz und etwa 200 Hz, insbesondere zwischen etwa 35 Hz und etwa 175 Hz, vorzugsweise zwischen etwa 50 Hz und etwa 150 Hz, zu verwenden. Zweckmäßige Schwingungsamplituden des Werkstückes bzw. des mit diesem bestückten Werkstückhalters im Resonanzbereich betragen üblicherweise zwischen etwa 0,5 mm und etwa 15 mm, insbesondere zwischen etwa 1 mm und etwa 12,5 mm, vorzugsweise zwischen etwa 1,5 mm und etwa 10 mm, z. B. im Bereich von etwa 2 mm bis etwa 8 mm. Da die Schwingungsamplitude insbesondere von der Elastizität des elastischen Elementes abhängt, kann sie durch entsprechende Auswahl des elastischen Elementes, z. B. in Form von Federn unterschiedlicher Federkonstante oder von elastischen Puffern unterschiedlicher Elastizität, verändert werden, wobei sich freilich auch die Resonanzfrequenz selbst verändern kann. Ferner kann die Schwingungsamplitude des Werkstückes bzw. des Werkstückhalters mit hieran befestigtem Werkstück z. B. durch die Schwingungsamplitude verändert werden, mit welcher der Schwingungsantrieb die erzwungene Schwingung induziert.In order to vibrate the workpiece separately or together with the workpiece holder in the resonance range, it has been found that this is often necessary, an excitation frequency between about 20 Hz and about 200 Hz, in particular between about 35 Hz and about 175 Hz, preferably between about 50 Hz and about 150 Hz. Appropriate vibration amplitudes of the workpiece or of the workpiece holder equipped with it in the resonance range are usually between about 0.5 mm and about 15 mm, in particular between about 1 mm and about 12.5 mm, preferably between about 1.5 mm and about 10 mm, z. In the range of about 2 mm to about 8 mm. Since the oscillation amplitude depends in particular on the elasticity of the elastic element, it can by appropriate selection of the elastic element, for. B. in the form of springs of different spring constant or elastic buffers of different elasticity, to be changed, of course, even the resonance frequency can change itself. Furthermore, the oscillation amplitude of the workpiece or of the workpiece holder with this attached workpiece z. B. be changed by the vibration amplitude with which the vibration drive induces the forced oscillation.

In diesem Zusammenhang kann es von Vorteil sein, wenn das elastische Element, insbesondere die Feder oder der elastische Puffer, austauschbar an dem Werkstückhalter der erfindungsgemäßen Werkstückaufnahme angeordnet ist, um es bedarfsweise gegen andere elastische Elemente mit verschiedener Elastizität bzw. mit unterschiedlicher Federkonstanten auswechseln zu können.In this context, it may be advantageous if the elastic element, in particular the spring or the elastic buffer, is arranged interchangeably on the workpiece holder of the workpiece holder according to the invention, in order to replace it if necessary against other elastic elements with different elasticity or with different spring constants ,

Sofern das Werkstück gemeinsam mit einem Werkstückhalter elastisch mit dem Schwingungsantrieb in Wirkverbindung gebracht und in wenigstens einer Raumrichtung in Schwingungen versetzt wird, welche im Bereich der Resonanzfrequenz des Werkstückhalters mit dem hieran lösbar befestigten Werkstück liegen, so kann die von der Gesamtmasse der schwingfähigen Einheit abhängige Resonanzfrequenz der aus dem Werkstückhalter und dem Werkstück gebildeten Einheit bedarfsweise dadurch verändert werden, indem wenigstens ein Gewicht an dem Werkstückhalter lösbar angebracht und/oder der Werkstückhalters gegen einen anderen Werkstückhalter verschiedener Masse ausgetauscht wird. Der Werkstückhalter, welcher in diesem Fall wenigstens ein elastisches Element, insbesondere in Form einer Feder oder eines elastischen Puffers, aufweist, mittels welchem er mit dem Schwingungsantrieb in Wirkverbindung steht, kann zu diesem Zweck wenigstens ein hieran lösbar angebrachtes Gewicht aufweisen, um die Resonanzfrequenz der aus dem Werkstückhalter und dem Werkstück gebildeten Einheit zu verändern.If the workpiece, together with a workpiece holder, is brought into operative connection with the oscillating drive and vibrated in at least one spatial direction, which are in the range of the resonant frequency of the workpiece holder with the workpiece detachably fastened thereto, the resonant frequency dependent on the total mass of the oscillatable unit can be oscillated the unit formed from the workpiece holder and the workpiece, if necessary, be changed by releasably attached at least one weight to the workpiece holder and / or the workpiece holder is replaced with another workpiece holder of different mass. The workpiece holder, which in this case has at least one elastic element, in particular in the form of a spring or an elastic buffer, by means of which it is in operative connection with the vibratory drive, can for this purpose have at least one weight attached thereto in a detachable manner in order to reduce the resonance frequency to change from the workpiece holder and the workpiece formed unit.

Gemäß einer erfindungsgemäßen Weiterbildung kann vorgesehen sein, dass das Werkstück ferner translatorisch und/oder rotatorisch in Bezug auf die Schüttung aus Schleif- und/oder Poliergranulat bewegt wird. Dies kann beispielsweise entsprechend der eingangs zitierten WO 00/29171 A1 geschehen, indem das Werkstück entlang einer insbesondere im Wesentlichen ebenen Kreisbahn durch den Behälter bewegt wird, und/oder z. B. auch dadurch, indem das Werkstück um seine Längsachse rotiert wird. Die Vorrichtung kann in diesem Fall z. B. einen Werkstückhalter aufweisen, welcher ferner translatorisch und/oder rotatorisch in Bezug auf den Behälter bewegbar ist, oder eine Spanneinrichtung als Teil des Werkstückhalters ist in Bezug auf diesen z. B. insbesondere rotatorisch bewegbar.According to a further development of the invention it can be provided that the workpiece is further moved in translation and / or rotationally with respect to the bed of grinding and / or polishing granules. This can, for example, according to the cited above WO 00/29171 A1 happen by the workpiece is moved along a particular in particular substantially circular path through the container, and / or z. B. also by the workpiece is rotated about its longitudinal axis. The device can in this case z. B. have a workpiece holder, which is further translationally and / or rotationally movable with respect to the container, or a clamping device as part of the workpiece holder is in relation to this z. B. in particular rotationally movable.

Der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Oberflächenbearbeitung von Werkstücken kann ferner eine Einrichtung zur Ermittlung der Resonanzfrequenz des jeweiligen Werkstückes oder der mit dem jeweiligen Werkstück bestückten Werkstückhalters zugeordnet sein, um die jeweilige Resonanzfrequenz in automatisierter Weise zu bestimmen. Wie eingangs angedeutet, kommen hierbei grundsätzlich beliebige, zur Ermittlung der Resonanzfrequenz von mechanischen Schwingungssystemen, welche mit erzwungenen Schwingungen angeregt werden, geeignete Einrichtungen in Betracht, wie beispielsweise solche, welche auf optische, magnetische, elektromagnetische oder induktive Weise ein Maximum der Schwingungsamplitude des Schwingungssystems zu erkennen vermögen. In der Praxis haben sich beispielsweise an dem mit dem Werkstück starr verbindbaren Werkstückhalter angebrachte Beschleunigungssensoren oder auch Wegsensoren bewährt, welche den Abstand zwischen dem Werkstück und einem stationären Punkt (z. B. dem Werkstückhalter, sofern das elastische Element zwischen dem Werkstückhalter und dem Werkstück wirksam ist) oder zwischen dem Werkstückhalter mit dem hieran starr befestigten Werkstück und einem stationären Punkt (z. B. einem den Werkstückhalter tragenden Träger) ermitteln. Die Resonanzfrequenz tritt dann auf, wenn die Beschleunigung ein Maximum erfährt bzw. wenn der Abstand zwischen der schwingenden Masse (Werkstück oder Werkstück mit Werkstückhalter) und dem stationären Punkt vorübergehend ein Minimum erfährt (bei maximaler Schwingungsamplitude). Selbstverständlich sind beliebige weitere Sensoren denkbar, z. B. auch solche, welche die maximale Kompression/Expansion des elastischen Elementes im Resonanzfall erkennen.The device according to the invention for the surface treatment of workpieces may further be associated with a device for determining the resonance frequency of the respective workpiece or the workpiece holder equipped with the respective workpiece in order to determine the respective resonance frequency in an automated manner. As indicated at the outset, in principle any suitable devices for determining the resonance frequency of mechanical vibration systems which are excited with forced vibrations are considered, such as those which in optical, magnetic, electromagnetic or inductive manner maximize the vibration amplitude of the vibration system recognize assets. In practice, acceleration sensors or displacement sensors, for example, have proven effective on the workpiece holder which can be rigidly connected to the workpiece, which measures the distance between the workpiece and a stationary point (eg the workpiece holder if the elastic element is effective between the workpiece holder and the workpiece is) or between the workpiece holder with the rigidly fixed thereto workpiece and a stationary point (eg., A support carrying the workpiece holder) determine. The resonant frequency occurs when the acceleration reaches a maximum or when the distance between the oscillating mass (workpiece or workpiece with workpiece holder) and the stationary point temporarily undergoes a minimum (at maximum oscillation amplitude). Of course, any other sensors are conceivable, for. As well as those which recognize the maximum compression / expansion of the elastic element in the case of resonance.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnungen. Dabei zeigen:Further features and advantages of the invention will become apparent from the following description an embodiment with reference to the drawings. Showing:

1 eine schematische perspektivische Ansicht einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Oberflächenbearbeitung von Werkstücken; 1 a schematic perspective view of an embodiment of a device according to the invention for the surface treatment of workpieces;

2 eine schematische Querschnittsansicht der Vorrichtung gemäß 1; 2 a schematic cross-sectional view of the device according to 1 ;

3 eine schematische perspektivische Ansicht einer Werkstückaufnahme der Vorrichtung gemäß 1 und 2; und 3 a schematic perspective view of a workpiece holder of the device according to 1 and 2 ; and

4 eine der 3 entsprechende Ansicht der Werkstückaufnahme in einer in Bezug auf 3 um etwa 90° um eine vertikale Achse gedrehter Blickrichtung. 4 one of the 3 corresponding view of the workpiece holder in relation to 3 by 90 ° about a vertical axis rotated viewing direction.

Die in 1 und 2 wiedergegebene Vorrichtung zur Oberflächenbearbeitung von (in 1 und 2 nicht dargestellten) Werkstücken umfasst einen Behälter 1, welcher zur Aufnahme eines (ebenfalls nicht dargestellten) Schleif- und/oder Poliergranulates dient, in welches das zu bearbeitende Werkstück anlässlich seiner Oberflächenbearbeitung eingetaucht und relativ zu diesem bewegt wird. Die Vorrichtung umfasst ferner einen Schwingungsantrieb 2, welcher beim vorliegenden Ausführungsbeispiel in Form eines Unwuchtantriebs mit einem Gehäuse 3 und einem in 1 lediglich erahnbaren, in dem Gehäuse 3 aufgenommenen und um eine Drehachse 4 rotierbaren Unwuchtrotor 5 ausgebildet ist. Der Schwingungsantrieb ist mit einer Frequenzsteuerung (nicht gezeigt) ausgestattet, um die jeweilige Resonanzfrequenz des Werkstückes einstellen zu können, wobei er vorzugsweise zumindest in einem Frequenzbereich zwischen etwa 20 Hz und etwa 200 Hz (entsprechend einer Drehzahl des Unwuchtrotors von etwa 20 s–1 bis etwa 200 s–1) steuerbar sein sollte.In the 1 and 2 reproduced surface treatment device of (in 1 and 2 not shown) workpieces comprises a container 1 , which serves for receiving a (also not shown) grinding and / or polishing granules, in which the workpiece to be machined is immersed during its surface treatment and moved relative thereto. The device further comprises a vibration drive 2 , which in the present embodiment in the form of an imbalance drive with a housing 3 and one in 1 only divinable, in the case 3 recorded and about a rotation axis 4 rotatable unbalance rotor 5 is trained. The vibration drive is equipped with a frequency control (not shown) to adjust the respective resonant frequency of the workpiece, preferably at least in a frequency range between about 20 Hz and about 200 Hz (corresponding to a rotational speed of the unbalance rotor of about 20 s -1 to about 200 s -1 ) should be controllable.

Der Behälter 1 ist mehr oder minder starr, z. B. mittels einer Mehrzahl an Schrauben 6, mit dem Schwingungsantrieb 2 verbunden, so dass der Behälter 1 in Schwingungen versetzt werden kann, wobei das massenträge Schleif- und/oder Poliergranulat selbst in allenfalls vernachlässigbarer Weise mitbewegt wird, aber eine relativ langsame Umwälzbewegung durchführt, welche durch den U-förmigen Querschnitt des Behälters 1 (siehe 2) unterstützt wird.The container 1 is more or less rigid, z. B. by means of a plurality of screws 6 , with the vibration drive 2 connected so that the container 1 can be vibrated, wherein the massive grinding and / or polishing granules itself is moved in at most negligible manner, but performs a relatively slow recirculation, which passes through the U-shaped cross-section of the container 1 (please refer 2 ) is supported.

Wie insbesondere aus 3 und 4 ersichtlich, umfasst die Vorrichtung ferner eine oder mehrere Werkstückaufnahme(n) 7, welche zur lösbaren Befestigung eines Werkstückes 15 anlässlich seiner Oberflächenbearbeitung dienen. Die Werkstückaufnahmen 7 besitzen je einen Träger 8, welcher – beispielsweise mittels Schrauben 9 (1 und 2) – mehr oder minder starr an dem Behälter 1 festgelegt werden kann, so dass dem Behälter 1 und den Werkstückaufnahme 7 der Schwingungsantrieb 2 gemeinsam zugeordnet ist bzw. sowohl der Behälter 1 als auch die hieran lösbar befestigten Werkstückaufnahmen 7 hiermit in Schwingungen versetzt werden können. Der Träger 8 der Werkstückaufnahmen 7 kann grundsätzlich beliebig ausgestaltet sein, wobei er im vorliegenden Fall zwei sich quer über die Oberseite des Behälters 1 erstreckende Traversen 10 aufweist, welche im Bereich ihrer freien Enden mit der oberen Stirnseite des Behälters 1 verschraubt 9 sind und von welchen sich jeweils ein Tragelement 11 nach unten in den Behälter 1 hinein erstreckt. Die Traversen 10 und die Tragelemente 11 sind mittels eines Winkelstückes 12 gegeneinander versteift. Im Bereich der freien (unteren) Enden der Tragelemente 11 des Trägers 8 der Werkstückaufnahme 7 ist ein – hier im Wesentlichen plattenförmiger – Werkstückhalter 13 angeordnet, an welchem ein zu bearbeitendes Werkstück 15 lösbar, aber starr befestigbar ist. Letzteres kann mittels beliebiger geeigneter Spanneinrichtungen geschehen, wie beispielsweise mittels in 4 erkennbarer Spannschrauben 19, Klemmen, Klammern oder dergleichen. Der Werkstückhalter 13 kann ferner im Bereich des hieran lösbar gespannten Werkstückes 15 eine zentrale Ausnehmung 14 besitzen, um auch die Innenseite von hohlen bzw. mit Bohrungen versehenen Werkstücken 15 einwandfrei oberflächenbearbeiten zu können.As in particular from 3 and 4 As can be seen, the device further comprises one or more workpiece holders (s) 7 , which for releasably securing a workpiece 15 serve on the occasion of its surface treatment. The workpiece holders 7 each have a carrier 8th , which - for example by means of screws 9 ( 1 and 2 ) - more or less rigidly on the container 1 can be set so that the container 1 and the workpiece holder 7 the vibration drive 2 is assigned together or both the container 1 as well as the detachably attached workpiece holders 7 This can be vibrated. The carrier 8th the workpiece holders 7 can in principle be configured arbitrarily, wherein in the present case two transversely across the top of the container 1 extending trusses 10 having, which in the region of their free ends with the upper end side of the container 1 bolted 9 are and each of which is a support element 11 down into the container 1 extends into it. The trusses 10 and the supporting elements 11 are by means of an angle piece 12 stiffened against each other. In the area of the free (lower) ends of the supporting elements 11 of the carrier 8th the workpiece holder 7 is a - here essentially plate-shaped - workpiece holder 13 arranged on which a workpiece to be machined 15 detachable, but rigid fastened. The latter can be done by means of any suitable clamping devices, such as means in 4 recognizable clamping screws 19 , Clamps, clips or the like. The workpiece holder 13 can also in the region of the detachably tensioned workpiece 15 a central recess 14 also to the inside of hollow or drilled workpieces 15 perfect surface finish.

Der Werkstückhalter 13 ist – hier: gemeinsam mit der Spanneinrichtung 19 sowie dem zu bearbeitenden Werkstück 15 – über elastische Elemente 16 an den Tragelementen 11 des Trägers 8 befestigt, wobei die elastischen Elemente 16 im vorliegenden Fall von elastischen Puffern, z. B. aus einem elastomeren Kunststoffmaterial, gebildet sind, aber grundsätzlich auch beispielsweise von Schrauben- oder Fluidfedern (pneumatisch, hydraulisch oder hydropneumatisch) gebildet sein können (nicht gezeigt). Die elastischen Elemente 16 sind hierbei an ihrem einen Ende jeweils mit einem der beiden Tragelemente 11 und an ihrem anderen Ende jeweils mit dem plattenförmigen Werkstückhalter 13 verbunden, wobei der Werkstückhalter 13 auf diese Weise die beiden Tragelemente 11 miteinander verbindet, um für eine hohe Steifigkeit zu sorgen. Zwischen den elastischen Elementen 16 und dem Werkstückhalter 13 bzw. den Tragelementen 11 kann insbesondere eine lösbare Verbindung, wie eine Schraubverbindung 17, vorgesehen sein, um die elastischen Elemente 16 gegen andere höherer oder geringerer Elastizität bzw. Federstärke austauschen zu können. Auf diese Weise ist ein mechanisches Schwingsystem in Form eines Feder-/Massesystems gebildet, dessen Feder die elastischen Elemente 16 und dessen Masse der Werkstückhalter 13 mitsamt Spanneinrichtung 19 und hieran befestigtem Werkstück 15 darstellen, welches mittels des Schwingungsantriebs 2 derart in erzwungene Schwingungen versetzt werden kann, dass es in der jeweiligen Resonanzfrequenz angeregt wird.The workpiece holder 13 is - here: together with the clamping device 19 as well as the workpiece to be machined 15 - over elastic elements 16 on the support elements 11 of the carrier 8th attached, with the elastic elements 16 in the present case of elastic buffers, e.g. B. of an elastomeric plastic material, are formed, but in principle, for example, by screw or fluid springs (pneumatic, hydraulic or hydropneumatic) may be formed (not shown). The elastic elements 16 are here at one end in each case with one of the two support elements 11 and at its other end respectively with the plate-shaped workpiece holder 13 connected, wherein the workpiece holder 13 in this way the two support elements 11 connects together to provide a high rigidity. Between the elastic elements 16 and the workpiece holder 13 or the support elements 11 in particular, a releasable connection, such as a screw connection 17 , be provided to the elastic elements 16 to exchange for other higher or lower elasticity or spring strength. In this way, a mechanical vibration system in the form of a spring / mass system is formed, the spring of the elastic elements 16 and its mass, the workpiece holder 13 including clamping device 19 and attached workpiece 15 represent, which means of the vibration drive 2 can be forced into forced vibrations that it is excited in the respective resonance frequency.

Um die von der Masse des vorgenannten mechanischen Schwingsystems abhängige Resonanzfrequenz bedarfsweise verändern zu können, kann die Vorrichtung einen Satz von Werkstückhaltern 13 mit unterschiedlichen Massen, wie beispielsweise eine Mehrzahl an zeichnerisch dargestellten plattenförmigen Werkstückhaltern 13 verschiedener Dicke, aufweisen. Alternativ oder zusätzlich können zu diesem Zweck lösbar an dem Werkstückhalter 13 anbringbare Gewichte (nicht gezeigt) vorgesehen sein.In order to be able to change the resonant frequency dependent on the mass of the aforementioned mechanical vibration system as required, the device may comprise a set of workpiece holders 13 with different masses, such as a plurality of graphically represented plate-shaped workpiece holders 13 different thickness, have. Alternatively or additionally, can be releasably attached to the workpiece holder for this purpose 13 attachable weights (not shown) may be provided.

Alternativ ist es selbstverständlich auch denkbar, den Werkstückhalter 13 starr an dem Träger 8 zu befestigen und nur das Werkstück 15 (z. B. mit einer entsprechenden Spanneinrichtung) mittels entsprechender elastischer Elemente 16 an dem Werkstückhalter 13 lösbar festzulegen (nicht dargestellt). Die Masse eines solchen Feder-/Massesystems wäre in diesem Fall nur von dem Werkstück 15 bzw. von dem Werkstück 15 mit Spanneinrichtung gebildet.Alternatively, it is of course also conceivable, the workpiece holder 13 rigidly on the carrier 8th to attach and only the workpiece 15 (For example, with a corresponding clamping device) by means of corresponding elastic elements 16 on the workpiece holder 13 releasably set (not shown). The mass of such a spring / mass system would be in this case only of the workpiece 15 or from the workpiece 15 formed with clamping device.

Wie aus 3 ersichtlich, kann die Vorrichtung ferner eine Einrichtung 18 zur Ermittlung der Resonanzfrequenz des mit einem jeweiligen Werkstück 15 bestückten Werkstückhalters 13 aufweisen, welche beispielsweise von einer während des Betriebs sichtbaren Markierung an dem Werkstückhalter 13 als Teil der Masse des zu erzwungenen Schwingungen angeregten Feder-/Massesystems gebildet sein kann, so dass das im Resonanzfall auftretende Maximum der Schwingungsamplitude mit bloßem Auge erkennbar ist. Alternativ kommen sensorische Einrichtungen in Betracht, wie beispielsweise Abstands- oder Beschleunigungssensoren der weiter oben beschriebenen Art.How out 3 As can be seen, the device may further comprise means 18 for determining the resonant frequency of the respective workpiece 15 equipped workpiece holder 13 which, for example, from a visible during operation marking on the workpiece holder 13 can be formed as part of the mass of the spring / mass system excited to forced oscillations, so that the maximum occurring in the resonance case of the oscillation amplitude can be seen with the naked eye. Alternatively, sensory devices come into consideration, such as distance or acceleration sensors of the type described above.

Darüber hinaus kann vorgesehen sein, dass das Werkstück zusätzlich zu der erzwungenen Schwingungsbewegung im Bereich der Resonanzfrequenz mit einer oder mehreren weiteren Relativbewegung(en) in Bezug auf das Schleif- und/oder Poliergranulat beaufschlagbar ist. Hierfür ist es beispielsweise denkbar, dass die Spanneinrichtung 15 um ihre (horizontale) Achse drehbar an dem Werkstückhalter 13 gelagert ist, so dass das Werkstück anlässlich seiner Oberflächenbearbeitung, z. B. um seine Längsachse, rotiert wird, während es zugleich in Richtung einer solchen Drehachse erzwungene Schwingungen im Resonanzbereich durchführt.In addition, it can be provided that the workpiece in addition to the forced oscillation movement in the region of the resonance frequency with one or more further relative movement (s) in relation to the grinding and / or polishing granules acted upon. For this purpose, it is conceivable, for example, that the clamping device 15 about its (horizontal) axis rotatable on the workpiece holder 13 is stored so that the workpiece on the occasion of its surface treatment, for. B. is rotated about its longitudinal axis, while at the same time in the direction of such a rotation axis enforced oscillations in the resonance region.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 10204267 C1 [0002] DE 10204267 C1 [0002]
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  • WO 00/29171 A1 [0005, 0006, 0023] WO 00/29171 A1 [0005, 0006, 0023]
  • EP 1378322 B1 [0006] EP 1378322 B1 [0006]

Claims (17)

Verfahren zur Oberflächenbearbeitung von Werkstücken (15), indem das Werkstück (15) in eine in einem Behälter (1) befindliche Schüttung aus einem Schleif- und/oder Poliergranulat eingetaucht und in der Schüttung aus dem Schleif- und/oder Poliergranulat relativ zu diesem bewegt wird, indem das Werkstück (15) mittels eines Schwingungsantriebs (2) in Bezug auf das Schleif- und/oder Poliergranulat in Schwingungen versetzt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkstück (15) separat oder gemeinsam mit einem Werkstückhalter (13) elastisch mit dem Schwingungsantrieb (2) in Wirkverbindung gebracht und in wenigstens einer Raumrichtung in Schwingungen versetzt wird, welche im Bereich der Resonanzfrequenz des Werkstückes (15) oder im Bereich der Resonanzfrequenz des Werkstückhalters (13) mit dem hieran lösbar befestigten Werkstück (15) liegen.Process for the surface treatment of workpieces ( 15 ) by the workpiece ( 15 ) into a container ( 1 ) is immersed from a grinding and / or polishing granules and in the bed of the grinding and / or polishing granules is moved relative thereto by the workpiece ( 15 ) by means of a vibration drive ( 2 ) is vibrated relative to the grinding and / or polishing granules, characterized in that the workpiece ( 15 ) separately or together with a workpiece holder ( 13 ) elastically with the vibration drive ( 2 ) is brought into operative connection and is vibrated in at least one spatial direction, which in the region of the resonant frequency of the workpiece ( 15 ) or in the region of the resonant frequency of the workpiece holder ( 13 ) with the workpiece detachably fastened thereto ( 15 ) lie. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ferner der das Schleif- und/oder Poliergranulat aufnehmende Behälter (1) in Schwingungen versetzt wird.A method according to claim 1, characterized in that further comprises the grinding and / or polishing granules receiving container ( 1 ) is vibrated. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkstück (15) gemeinsam mit dem Behälter (1) in Schwingungen versetzt wird.Method according to claim 2, characterized in that the workpiece ( 15 ) together with the container ( 1 ) is vibrated. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkstück (15) – unter Zwischenanordnung wenigstens eines elastischen Elementes (16), insbesondere in Form einer Feder oder eines elastischen Puffers, an einem Werkstückhalter (13) befestigt und der Werkstückhalter (13) starr an dem Behälter (1) befestigt wird, um ihn gemeinsam mit dem Behälter (1) in Schwingungen zu versetzen; oder – starr an einem Werkstückhalter (13) befestigt und der Werkstückhalter (13) unter Zwischenanordnung wenigstens eines elastischen Elementes (16), insbesondere in Form einer Feder oder eines elastischen Puffers, an dem Behälter (1) befestigt wird, um ihn gemeinsam mit dem Behälter (1) in Schwingungen zu versetzen.Method according to claim 3, characterized in that the workpiece ( 15 ) - with interposition of at least one elastic element ( 16 ), in particular in the form of a spring or an elastic buffer, on a workpiece holder ( 13 ) and the workpiece holder ( 13 ) rigidly on the container ( 1 ) is attached to it together with the container ( 1 ) to vibrate; or - rigidly on a workpiece holder ( 13 ) and the workpiece holder ( 13 ) with interposition of at least one elastic element ( 16 ), in particular in the form of a spring or an elastic buffer, on the container ( 1 ) is attached to it together with the container ( 1 ) to vibrate. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkstück (15) separat oder gemeinsam mit dem Werkstückhalter (13) in Schwingungen mit einer Frequenz zwischen 20 Hz und 200 Hz, insbesondere zwischen 35 Hz und 175 Hz, vorzugsweise zwischen 50 Hz und 150 Hz, versetzt wird.Method according to one of claims 1 to 4, characterized in that the workpiece ( 15 ) separately or together with the workpiece holder ( 13 ) is oscillated at a frequency between 20 Hz and 200 Hz, in particular between 35 Hz and 175 Hz, preferably between 50 Hz and 150 Hz. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkstück (15) separat oder gemeinsam mit dem Werkstückhalter (13) in Schwingungen mit einer Amplitude zwischen 0,5 mm und 15 mm, insbesondere zwischen 1 mm und 12,5 mm, vorzugsweise zwischen 1,5 mm und 10 mm, versetzt wird.Method according to one of claims 1 to 5, characterized in that the workpiece ( 15 ) separately or together with the workpiece holder ( 13 ) is oscillated with an amplitude between 0.5 mm and 15 mm, in particular between 1 mm and 12.5 mm, preferably between 1.5 mm and 10 mm. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das Werkstück (15) gemeinsam mit einem Werkstückhalter (13) elastisch mit dem Schwingungsantrieb (2) in Wirkverbindung gebracht und in wenigstens einer Raumrichtung in Schwingungen versetzt wird, welche im Bereich der Resonanzfrequenz des Werkstückhalters (13) mit dem hieran lösbar befestigten Werkstück (15) liegen, dadurch gekennzeichnet, dass die Resonanzfrequenz der aus dem Werkstückhalter (13) und dem Werkstück (15) gebildeten Einheit durch Anbringen wenigstens eines Gewichtes an dem Werkstückhalter (13) und/oder durch Austausch des Werkstückhalters (13) gegen einen anderen Werkstückhalter verschiedener Masse verändert wird.Method according to one of claims 1 to 6, wherein the workpiece ( 15 ) together with a workpiece holder ( 13 ) elastically with the vibration drive ( 2 ) is brought into operative connection and is set in vibrations in at least one spatial direction, which in the region of the resonant frequency of the workpiece holder ( 13 ) with the workpiece detachably fastened thereto ( 15 ), characterized in that the resonant frequency of the workpiece holder ( 13 ) and the workpiece ( 15 ) unit by attaching at least one weight to the workpiece holder ( 13 ) and / or by replacement of the workpiece holder ( 13 ) is changed against another workpiece holder of different mass. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkstück (15) ferner translatorisch und/oder rotatorisch in Bezug auf die Schüttung aus Schleif- und/oder Poliergranulat bewegt wird.Method according to one of claims 1 to 7, characterized in that the workpiece ( 15 ) is further moved translationally and / or rotationally with respect to the bed of abrasive and / or polishing granules. Vorrichtung zur Oberflächenbearbeitung von Werkstücken (15) durch Eintauchen des Werkstückes (15) in eine Schüttung aus einem Schleif- und/oder Poliergranulat und Relativbewegung des Werkstückes in Bezug auf die Schüttung aus dem Schleif- und/oder Poliergranulat, insbesondere zur Durchführung eines Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, mit – einem Behälter (1) zur Aufnahme des Schleif und/oder Poliergranulates; – einem Werkstückhalter (13), an welchem das Werkstück (15) lösbar befestigbar ist und welcher im Betriebszustand im Innern des Behälters (1) angeordnet ist; und – einem mit dem Werkstückhalter (13) wirkverbundenen Schwingungsantrieb (2), um ein an dem Werkstückhalter (13) befestigtes Werkstück (15) in Schwingungen zu versetzen, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwingungsantrieb (2) eine Frequenzsteuerung aufweist, um wenigstens eine gewünschte Schwingfrequenz des Werkstückes (15) oder des Werkstückhalters (13) mit dem hieran lösbar befestigten Werkstück (15) in wenigstens einer Raumrichtung im Bereich der Resonanzfrequenz des Werkstückes (15) oder des Werkstückhalters (13) mit dem hieran lösbar befestigten Werkstückes (15) einstellen zu können, und dass der Werkstückhalter (13) wenigstens ein elastisches Element (16), insbesondere in Form einer Feder oder eines elastischen Puffers, aufweist, mittels welchem – das Werkstück (15) lösbar an dem Werkstückhalter (13) befestigbar ist; oder – der Werkstückhalter (13) mit dem Schwingungsantrieb (2) in Wirkverbindung steht.Device for the surface treatment of workpieces ( 15 ) by immersing the workpiece ( 15 ) in a bed of a grinding and / or polishing granules and relative movement of the workpiece with respect to the bed of the grinding and / or polishing granules, in particular for performing a method according to any one of the preceding claims, comprising - a container ( 1 ) for receiving the abrasive and / or polishing granules; A workpiece holder ( 13 ) on which the workpiece ( 15 ) is releasably attachable and which in the operating state inside the container ( 1 ) is arranged; and - one with the workpiece holder ( 13 ) Actively connected vibration drive ( 2 ) to a on the workpiece holder ( 13 ) fixed workpiece ( 15 ) to vibrate, characterized in that the vibration drive ( 2 ) has a frequency control to at least a desired oscillation frequency of the workpiece ( 15 ) or the workpiece holder ( 13 ) with the workpiece detachably fastened thereto ( 15 ) in at least one spatial direction in the region of the resonant frequency of the workpiece ( 15 ) or the workpiece holder ( 13 ) with the workpiece detachably fastened thereto ( 15 ) and that the workpiece holder ( 13 ) at least one elastic element ( 16 ), in particular in the form of a spring or an elastic buffer, by means of which - the workpiece ( 15 ) releasably attached to the workpiece holder ( 13 ) is attachable; or - the workpiece holder ( 13 ) with the vibration drive ( 2 ) is in operative connection. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass ferner dem das Schleif- und/oder Poliergranulat aufnehmenden Behälter (1) ein Schwingungsantrieb (2) zugeordnet ist, um den Behälter (1) in Schwingungen zu versetzen. Apparatus according to claim 9, characterized in that further comprises the grinding and / or polishing granules receiving container ( 1 ) a vibration drive ( 2 ) is assigned to the container ( 1 ) to vibrate. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass dem Werkstückhalter (13) und dem Behälter (1) ein gemeinsamer Schwingungsantrieb (2) zugeordnet ist, wobei der Schwingungsantrieb (2) mit dem Behälter (1) in Verbindung steht und der Werkstückhalter (13) an einem starr an dem Behälter (1) befestigbaren Träger (8) angeordnet ist, wobei der Werkstückhalter (13) – unter Zwischenanordnung des wenigstens einen elastischen Elementes (16) an dem Träger (8) angeordnet ist; oder – unter Zwischenanordnung des wenigstens einen elastischen Elementes (16) mit dem Werkstück (15) bestückbar ist.Apparatus according to claim 10, characterized in that the workpiece holder ( 13 ) and the container ( 1 ) a common vibration drive ( 2 ), wherein the vibration drive ( 2 ) with the container ( 1 ) and the workpiece holder ( 13 ) at a rigid to the container ( 1 ) mountable supports ( 8th ), wherein the workpiece holder ( 13 ) - with interposition of the at least one elastic element ( 16 ) on the carrier ( 8th ) is arranged; or - with interposition of the at least one elastic element ( 16 ) with the workpiece ( 15 ) can be equipped. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwingungsantrieb (2) einen Unwuchtrotor (4) mit steuerbarer Drehzahl umfasst.Device according to one of claims 9 to 11, characterized in that the vibration drive ( 2 ) an unbalance rotor ( 4 ) with controllable speed. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 12, wobei der Werkstückhalter (13) wenigstens ein elastisches Element (16), insbesondere in Form einer Feder oder eines elastischen Puffers, aufweist, mittels welchem der Werkstückhalter (13) mit dem Schwingungsantrieb (2) in Wirkverbindung steht, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkstückhalter (13) wenigstens ein hieran lösbar angebrachtes Gewicht aufweist, um die Resonanzfrequenz der aus dem Werkstückhalter (13) und dem Werkstück (15) gebildeten Einheit zu verändern.Device according to one of claims 9 to 12, wherein the workpiece holder ( 13 ) at least one elastic element ( 16 ), in particular in the form of a spring or an elastic buffer, by means of which the workpiece holder ( 13 ) with the vibration drive ( 2 ) is in operative connection, characterized in that the workpiece holder ( 13 ) has at least one releasably attached weight to the resonance frequency of the workpiece holder ( 13 ) and the workpiece ( 15 ) to change the unit formed. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkstückhalter (13) ferner translatorisch und/oder rotatorisch in Bezug auf den Behälter (1) bewegbar ist.Device according to one of claims 9 to 13, characterized in that the workpiece holder ( 13 ) further translationally and / or rotationally with respect to the container ( 1 ) is movable. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass ihr eine Einrichtung (18) zur Ermittlung der Resonanzfrequenz des jeweiligen Werkstückes (15) oder der mit dem jeweiligen Werkstück (15) bestückten Werkstückhalters (13) zugeordnet ist.Device according to one of claims 9 to 14, characterized in that it has a device ( 18 ) for determining the resonance frequency of the respective workpiece ( 15 ) or with the respective workpiece ( 15 ) equipped workpiece holder ( 13 ) assigned. Werkstückaufnahme (7) für eine Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 15, insbesondere zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Werkstückaufnahme (7) einen Werkstückhalter (13), an welchem ein zu bearbeitendes Werkstück (15) lösbar befestigbar ist, und einen an dem Werkstückhalter (13) angeordneten Träger (8) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkstückhalter (13) wenigstens ein elastisches Element (16), insbesondere in Form einer Feder oder eines elastischen Puffers, aufweist, mittels welchem – das Werkstück (15) lösbar an dem Werkstückhalter (13) befestigbar ist; oder – der Werkstückhalter (13) an dem Träger (8) befestigt ist.Workpiece holder ( 7 ) for a device according to one of claims 9 to 15, in particular for carrying out a method according to one of claims 1 to 8, wherein the workpiece holder ( 7 ) a workpiece holder ( 13 ) on which a workpiece to be machined ( 15 ) is releasably attachable, and one on the workpiece holder ( 13 ) ( 8th ), characterized in that the workpiece holder ( 13 ) at least one elastic element ( 16 ), in particular in the form of a spring or an elastic buffer, by means of which - the workpiece ( 15 ) releasably attached to the workpiece holder ( 13 ) is attachable; or - the workpiece holder ( 13 ) on the carrier ( 8th ) is attached. Werkstückaufnahme nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass das elastische Element (16) austauschbar ist.Workpiece holder according to claim 16, characterized in that the elastic element ( 16 ) is interchangeable.
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