DE102018112384A1

DE102018112384A1 - Finishvorrichtung

Info

Publication number: DE102018112384A1
Application number: DE102018112384.1A
Authority: DE
Inventors: Simon Wolber
Original assignee: Supfina Grieshaber GmbH and Co KG
Current assignee: Supfina Grieshaber GmbH and Co KG
Priority date: 2018-05-23
Filing date: 2018-05-23
Publication date: 2019-11-28

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Finishvorrichtung (10), mit einem Finishband (30), das eine Rückseite (34) und eine abrasiv wirksame Vorderseite (32) aufweist, und mit einem Andrückflächenträger (48), der eine Andrückfläche aufweist, die zumindest abschnittsweise an der Rückseite des Finishbands anliegt, wobei die Andrückfläche in einem unverformten Ruhezustand konvex ist und wobei die Andrückfläche durch einen Andrückabschnitt aus einem elastisch verformbaren Andrückmaterial gebildet ist, wobei der Andrückflächenträger entlang einer Andrückachse (50) gesehen, welche senkrecht zu der Andrückfläche verläuft, mindestens einen Trägerabschnitt aufweist, der einen niedrigeren Verformungswiderstand aufweist als der Andrückabschnitt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Finishvorrichtung, mit einem Finishband, das eine Rückseite und eine abrasiv wirksame Vorderseite aufweist, und mit einem Andrückflächenträger, der eine Andrückfläche aufweist, die zumindest abschnittsweise an der Rückseite des Finishbands anliegt, wobei die Andrückfläche in einem unverformten Ruhezustand konvex ist und wobei die Andrückfläche durch einen Andrückabschnitt aus einem elastisch verformbaren Andrückmaterial gebildet ist.
Aus der DE 10 2012 108 594 A1 ist eine Vorrichtung zur Finishbearbeitung von Werkstücken bekannt, welche zum Andrücken eines Finishbands gegen ein zu bearbeitendes Werkstück eine Andrückrolle mit einer gummierten Andrückfläche aufweist.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Finishvorrichtung bereitzustellen, welche die finishende Bearbeitung gekrümmter Werkstückoberflächen mit einer hohen Materialabtragsleistung ermöglicht.
Diese Aufgabe wird bei einer Finishvorrichtung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Andrückflächenträger entlang einer Andrückachse gesehen, welche senkrecht zu der Andrückfläche verläuft, mindestens einen Trägerabschnitt aufweist, der einen niedrigeren Verformungswiderstand aufweist als der Andrückabschnitt.
Bei der finishenden Bearbeitung eines Werkstücks wird das Werkstück um eine Rotationsachse rotierend angetrieben. Ein Finishwerkzeug in Form eines Finishbandes wird gegen die zu bearbeitende Werkstückoberfläche angedrückt. Dabei wird der genannten Rotationsbewegung des Werkstücks eine Oszillationsbewegung entlang einer Oszillationsachse überlagert. Hierfür wird das Finishwerkzeug entlang einer zu der Rotationsachse des Werkstücks parallelen Oszillationsachse hin- und herbewegt, sodass auf der Oberfläche des Werkstücks eine für die Finishbearbeitung charakteristische Kreuzschliffstruktur entsteht. Alternativ zu einer Bewegung des Finishwerkzeugs entlang der Oszillationsachse kann auch das Werkstück oszillierend angetrieben sein und/oder eine Kombination aus Werkstück und Werkzeug.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird unter einer Andrückachse eine Achse verstanden, welche zu der Andrückfläche senkrecht verläuft. Diese Andrückachse verläuft im Kontaktbereich zwischen Finishband und Werkstück senkrecht zu einem Oberflächenabschnitt des Werkstücks, mit welchem ein Abschnitt des Finishbands in Kontakt steht, der also gegen die finishend zu bearbeitende Werkstückoberfläche angedrückt wird.
Entlang der genannten Andrückachse gesehen weist der Andrückflächenträger einen Trägerabschnitt auf, der einen niedrigeren Verformungswiderstand aufweist als der Andrückabschnitt, welcher die Andrückfläche bereitstellt. Bei dem Verformungswiderstand des Andrückabschnitts handelt es sich um den Widerstand des Andrückabschnitts gegen eine Verformung, wenn der Andrückabschnitt gegen eine finishend zu bearbeitende Werkstückoberfläche angedrückt wird. Bei einer solchen Verformung ist es bei sehr niedrigen Andrückkräften möglich, dass die Lage und Form des Andrückabschnitts weitestgehend erhalten bleibt und sich nur die Andrückfläche des Andrückabschnitts lokal verformt und sich auf diese Weise an die Geometrie der Oberfläche des finishend zu bearbeitenden Werkstücks anpasst. Erfindungsgemäß kann die Verformung des Andrückabschnitts aber mit einer Verlagerung und Verformung des Andrückabschnitts insgesamt einhergehen (ausreichend hohe Andrückkräfte vorausgesetzt), sodass eine über die nur lokale Verformung der Andrückfläche hinausgehende Anpassung der Lage und Form des Andrückabschnitts an die Geometrie der finishend zu bearbeitenden Werkstückoberfläche stattfindet. Bei einer solchen Verformung verändert sich insbesondere auch die Geometrie einer der Andrückfläche abgewandten Rückseite des Andrückabschnitts. Mit anderen Worten: Der Trägerabschnitt ermöglicht ein Ausweichen des Andrückabschnitts und eine Verformung des Andrückabschnitts, welche über eine lediglich lokale Veränderung nur der Andrückfläche des Andrückabschnitts hinausgeht. Dies bewirkt eine erhebliche Vergrößerung derjenigen Fläche des Finishbands, welche in einem finishend wirksamen Eingriff mit der Werkstückoberfläche steht.
Im Rahmen der Erfindung ist es infolge der Nachgiebigkeit des Trägerabschnitts auch möglich, überhöhte Andrückkräfte vermeiden zu können. Bei (nicht erfindungsgemäßer) Verwendung eines starren, massiven Trägerabschnitts würden überhöhte Andrückkräfte damit einhergehen, dass diese überhöhten Andrückkräfte quasi verlustfrei in Form von Querkräften auf das zu bearbeitende Werkstück übertragen werden, was konträr zum Ziel einer hohen Maßhaltigkeit des Werkstücks wäre. Im Rahmen der Erfindung können nun Andrückkräfte genutzt werden, um den Andrückabschnitt zu verformen und mit diesem Andrückabschnitt über das Finishband hinweg auf eine vergleichsweise große Werkstückoberfläche zu verteilen. Somit wird ein erster Teil der Andrückkräfte in die Verformung des Andrückabschnitts umgewandelt, und es wird ein zweiter Teil zum Andrücken des verformten Andrückabschnitts gegen das Finishband und gegen das Werkstück genutzt.
Besonders bevorzugt ist es, wenn der Trägerabschnitt entlang der Andrückachse gesehen unmittelbar benachbart zu dem Andrückabschnitt angeordnet ist. Hierbei ist eine der Andrückfläche abgewandte Rückseite des Andrückabschnitts dem Trägerabschnitt unmittelbar zugewandt.
Zur Realisierung der vorstehend beschriebenen, unterschiedlichen Verformungswiderstände des Andrückabschnitts und des Trägerabschnitts ist es möglich, dass der Trägerabschnitt mindestens einen gas- oder flüssigkeitsgefüllten Hohlraum aufweist oder durch einen solchen Hohlraum gebildet ist. Ein solcher Hohlraum muss nicht in sich abgeschlossen sein; es ist ausreichend, wenn der Hohlraum einen Ausweichraum zur Verformung des Andrückabschnitts bereitstellt. Bei einem in sich geschlossenen Hohlraum ist es jedoch möglich, zur Definition des Verformungswiderstands des Trägerabschnitts den Hohlraum mit einem Gas zu füllen, das unter Umgebungsdruck oder unter einem im Vergleich zum Umgebungsdruck niedrigeren oder höheren Druck steht.
Für einen niedrigen Verformungswiderstand des Trägerabschnitts ist es zusätzlich oder alternativ zur Verwendung eines oder mehrerer Hohlräume auch möglich, dass der Trägerabschnitt mindestens einen elastisch verformbaren Materialabschnitt aufweist oder durch einen solchen Materialabschnitt gebildet ist. Ein solcher Materialabschnitt weist vorzugsweise eine im Vergleich zum Andrückmaterial des Andrückabschnitts geringere Härte und/oder ein kleineres Biegemodul auf. Ein solches Biegemodul wird gemäß Norm DIN EN ISO 178, Stand 2013-09, im Dreipunktbiegeversuch ermittelt. Beispielsweise ist es möglich, dass der elastisch verformbare Materialabschnitt des Trägerabschnitts ein Schaummaterial und/oder ein Elastomermaterial ist.
Zusätzlich zu der Verwendung mindestens eines Hohlraums und/oder zusätzlich oder alternativ zu der Verwendung mindestens eines elastisch verformbaren Materialabschnitts ist es möglich, dass der Trägerabschnitt speichenförmige Materialabschnitte aufweist. Diese erstrecken sich beispielsweise parallel oder zu der Andrückachse geneigt und sind dünnwandig ausgeführt, sodass sie durch seitliches Auswandern oder elastisches Knicken zwar eine Haltefunktion für den Andrückabschnitt gewährleisten können, gleichzeitig aber einen Trägerabschnitt bereitstellen, der einen niedrigeren Verformungswiderstand aufweist als der Andrückabschnitt.
Bevorzugte Materialien für das Andrückmaterial sind Metall und Kunststoff. Beispielsweise ist die Verwendung eines metallischen Federblechs möglich. Ein bevorzugtes Kunststoffmaterial ist Vulkollan (eingetragene Marke der Kovestro AG, Leverkusen, Deutschland). Bei diesem Material handelt es sich um gummielastisches Polyurethan. Bei Verwendung eines solchen, insbesondere massiven Materials und bei Verwendung eines Trägerabschnitts, der ganz oder teilweise durch ein elastisch verformbares Material gebildet ist, weist dieses Material des Trägerabschnitts eine vergleichsweise niedrigere Härte und/oder ein vergleichsweise niedrigeres Biegemodul auf, beispielsweise indem für das Material des Trägerabschnitts ein Polyurethanschaum verwendet wird, insbesondere zelliges Vulkollan.
Besonders bevorzugt ist es, wenn der Andrückabschnitt tubus- oder bandförmig ist. Ein solches Band oder zumindest ein Abschnitt des Tubus erstreckt sich mit einer konvexen Andrückfläche um eine Krümmungsmittelachse der Andrückfläche des Andrückabschnitts, vorzugsweise aus Sicht der Krümmungsmittelachse über einen Winkel von mindestens 90°, insbesondere über einen Winkel von mindestens 180°. Der Andrückabschnitt weist längs der Andrückachse gesehen beispielsweise eine Materialstärke von mindestens 2 mm und/oder höchstens 8 mm auf. Alternativ oder zusätzlich hierzu beträgt die längs der Andrückachse gemessene Materialstärke des Andrückabschnitts mindestens 5% und/oder höchstens 30% des Radius der Andrückfläche um eine Krümmungsmittelachse.
Bei der Verwendung eines bandförmigen Andrückabschnitts ist es bevorzugt, wenn beide Bandenden des Andrückabschnitts an einem Halter fixiert sind, sodass eine unverformte Ruhelage des Andrückabschnitts eindeutig definiert ist. Bei Verwendung eines tubusförmigen Andrückabschnitts ist es bevorzugt, wenn zumindest ein Abschnitt des Tubus an einem Halter fixiert ist, um eine Lagedefinition des Andrückabschnitts in dessen Ruhestand zu ermöglichen. Die Fixierung eines tubusförmigen Andrückabschnitts kann beispielsweise durch eine Fixierung einer nach radial außen weisenden Mantelfläche des Tubus erfolgen, oder durch Fixierung einer nach radial innen weisenden, der Andrückfläche abgewandten Innenseite des tubusförmigen Andrückabschnitts. Besonders bevorzugt ist eine Fixierung, welche sowohl von der genannten Außenseite als auch von der genannten Innenseite her erfolgt, bei welcher also ein Tubusabschnitt zwischen seiner Außenseite und seiner Innenseite eingespannt oder eingeklemmt ist.
Bevorzugt ist es ferner, wenn der Andrückflächenträger insgesamt rohr- oder scheibenförmig ist. Dies ermöglicht eine vergleichsweise einfache Herstellung eines Andrückflächenträgers mit kleinen Abmessungen.
Es ist möglich, dass der Andrückflächenträger bezogen auf eine Krümmungsmittelachse der Andrückfläche drehfest angeordnet ist. Es ist aber auch möglich, dass der Andrückflächenträger mittels eines Drehlagers drehbar gelagert ist, vorzugsweise um eine zu der Krümmungsmittelache parallele Drehachse. Dies ermöglicht es, bedarfsweise auch dann frisches Finishband nachführen zu können, wenn sich das Finishband während der Finishbearbeitung des Werkstücks in einem Eingriff mit der finishend zu bearbeitenden Werkstückoberfläche befindet.
Es ist möglich, dass die Andrückfläche im unverformten Ruhezustand kreiszylindrisch oder teilkreiszylindrisch ausgebildet ist und nur eine Krümmungsmittelachse aufweist. Es ist aber auch möglich, dass die Andrückfläche in ihrem Ruhestand entlang ihres Verlaufs unterschiedliche Krümmungsradien aufweist, sodass eine Krümmungsmittelebene entsteht, innerhalb welcher mehrere Krümmungsmittelachsen verlaufen.
Ferner ist es möglich, dass eine Verlaufsachse des mit seiner Rückseite an der Andrückfläche anliegenden Finishbands parallel oder konzentrisch zu einer Krümmungsmittelachse der Andrückfläche verläuft. Ein zu der Krümmungsmittelachse paralleler Verlauf eignet sich insbesondere zur Bearbeitung von nach radial innen weisenden Werkstückoberflächen von ringförmigen Werkstücken mit vergleichsweise kleinem Durchmesser.
Ein zu einer Krümmungsmittelachse der Andrückfläche konzentrischer Verlauf des Finishbands eignet sich insbesondere für eine besonders großflächige Bearbeitung größerer Werkstücke, insbesondere von nach radial innen weisenden Flächen ringförmiger Werkstücke, beispielsweise von Wälzlagerringen. Dieser Verlauf des Finishbands kann insbesondere und bevorzugt mit einer drehbaren Lagerung des Andrückflächenträgers einhergehen, sodass auch während der Bearbeitung des Werkstücks frisches Finishband nachgeführt werden kann.
Zur Vereinfachung der Handhabung des Andrückflächenträgers und des Finishbands ist es bevorzugt, dass diese Bauteile an einem Halter gehalten sind, der mittels eines Andrückantriebs längs einer Andrückantriebsachse bewegbar antreibbar ist. Der Andrückantrieb stellt einen Antrieb zum Andrücken des Andrückflächenträgers und des Finishbands gegen eine finishend zu bearbeitende Werkstückoberfläche bereit, damit entlang der Andrückachse des Andrückflächenträgers eine Andrückkraft von der abrasiv wirkenden Vorderseite des Finishbands auf die finishend zu bearbeitende Werkstückoberfläche ausgeübt wird.
Vorzugsweise ist ein Oszillationsantrieb vorgesehen, mittels welchem der Halter entlang einer Oszillationsachse oszillierend antreibbar ist. Somit können das Finishband und der Andrückelementträger gemeinsam gehandhabt und oszillierend angetrieben werden.
Besonders bevorzugt ist es, wenn die Oszillationsachse und eine Krümmungsmittelachse der Andrückfläche zueinander parallel verlaufen. Dies ermöglicht eine besonders kompakte Anordnung, insbesondere zur Finishbearbeitung auch kleinerer Werkstücke.
Ferner ist es bevorzugt, wenn der Andrückflächenträger im Bereich eines freien Endes des Halters angeordnet ist, welches in einen Freiraum eines Werkstücks hinein einführbar ist, insbesondere zur finishenden Bearbeitung einer bezogen auf eine zentrale Werkstückachse konkav gekrümmten Werkstückoberfläche. Bei einem solchen Freiraum handelt es sich insbesondere um den Innenraum eines ringförmigen Werkstücks, dessen radial innen weisende Werkstückoberfläche bearbeitet werden soll. Hierbei ist es sowohl möglich, dass die Innenfläche des Werkstücks lediglich in sich konkav gekrümmt ist, sich also um die zentrale Werkstückachse herum erstreckt; als auch, dass diese Werkstückoberfläche im Profil eine Krümmung aufweist, beispielsweise eine konkave Krümmung.
Im Rahmen der Erfindung ist insbesondere vorteilhaft, dass die Verformung des Andrückabschnitts eine Anpassung der Andrückfläche an unterschiedliche Krümmungsradien eines Werkstücks ermöglicht, insbesondere an unterschiedliche Durchmesser der zu bearbeitenden Werkstückoberflächen.
Es ist ferner besonders bevorzugt, dass im Bereich des freien Endes des Halters eine Führungseinrichtung zur Führung des Finishbands angeordnet ist, mittels welcher verbrauchtes Finishband von der Andrückfläche weg und um das freie Ende des Halters herum geführt ist. Dies ermöglicht es, frisches Finishband an einer Vorderseite des Halters bereitzustellen und verbrauchtes Finishband um das freie Ende herum und auf die Rückseite des Halters führen zu können. Dies ist insbesondere für die Einführung eines freien Endes des Halters in einen ringförmigen Freiraum eines Werkstücks vorteilhaft, da auf diese Weise das Handling und die Führung des Finishbands räumlich entkoppelt ist von einer Fixierung und einem Rotationsantrieb des finishend zu bearbeitenden Werkstücks. Mit anderen Worten: Frisches Finishband und verbrauchtes Finishband können im Bereich einer identischen Freifläche des Werkstücks in einen Freiraum des Werkstücks hinein und aus dem Freiraum des Werkstücks herausgeführt werden.
Wie vorstehend erörtert betrifft die vorliegende Erfindung insbesondere auch die Verwendung einer vorstehend beschriebenen Finishvorrichtung zur Bearbeitung einer in sich und/oder im Profil konkaven Werkstückoberfläche, insbesondere einer Innenfläche eines ringförmigen Werkstücks. Weitere Bearbeitungsbeispiele sind Übergangsradien im Bereich von zylindrischen Lagerflächen einer Kurbelwelle hin zu seitlich angrenzenden, sich in radialer Richtung erstreckenden Axiallagerflächen.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung und der zeichnerischen Darstellung bevorzugter Ausführungsbeispiele.
In der Zeichnung zeigt

1 eine Seitenansicht einer Ausführungsform einer Finishvorrichtung;
2 eine perspektivische Vorderansicht einer Baugruppe der Finishvorrichtung gemäß 1, mit einem unverformten Andrückabschnitt;
3 eine perspektivische Rückansicht der Baugruppe gemäß 2;
4 einen vertikalen Längsschnitt der Baugruppe gemäß 2;
5 einen horizontalen Längsschnitt der Baugruppe gemäß 2 in einer in 4 mit V - V bezeichneten Schnittebene;
6 eine der 5 entsprechende Ansicht in vergrößerter Darstellung mit einem Werkstück und mit einem verformten Andrückabschnitt;
7 eine der 2 entsprechende Darstellung, mit einem Werkstück und mit einem verformten Andrückabschnitt;
8 eine perspektivische Rückansicht der Anordnung gemäß 8;
9 einen vertikalen Längsschnitt der Anordnung gemäß 8;
10 eine perspektivische Vorderansicht einer weiteren Ausführungsform einer Baugruppe einer Finishvorrichtung;
11 eine perspektivische Rückansicht der Baugruppe gemäß 10;
12 einen vertikalen Längsschnitt der Anordnung gemäß 10;
13 eine Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform einer Baugruppe einer Finishvorrichtung;
14 einen horizontalen Längsschnitt der Baugruppe gemäß 13 in einer in 13 mit XIV - XIV bezeichneten Schnittebene; und
15 eine Draufsicht einer Ausführungsform eines Andrückflächenträgers.

Eine Finishvorrichtung ist in der Zeichnung insgesamt mit dem Bezugszeichen 10 bezeichnet. Die Finishvorrichtung 10 weist einen Grundträger 12 auf, der insgesamt mittels eines an sich bekannten und daher nur schematisch dargestellten Andrückantriebs 14 längs einer Andrückantriebsachse 16 bewegbar und kraftbeaufschlagbar ist. Der Grundträger 12 dient zur Anordnung eines Oszillationsantriebs 17, der ein Abtriebselement 18 aufweist, das mittels des Oszillationsantriebs 17 in oszillierenden Richtungen 20 bewegbar antreibbar ist. Die Richtungen 20 verlaufen vorzugsweise senkrecht zu der Andrückantriebsachse 16.
Das Abtriebselement 18 ist über eine Verbindungseinrichtung 22 mit einem Halter 24 verbunden, sodass dieser entlang einer Oszillationsachse 26 oszillierend antreibbar ist. Bei dieser Bewegung bewegen sich der Halter 24 und damit verbundene Bauteile mit einer vorgebbaren Oszillationsfrequenz längs der Oszillationsachse 26 hin und her.
Der Grundträger 12 dient ferner zur Anordnung eines Vorrats 28 für das Finishband 30, das dem Vorrat 28 in einem frischen, unverbrauchten Zustand entnehmbar ist, insbesondere von diesem abwickelbar ist.
Das Finishband 30 weist eine abrasiv wirkende Vorderseite 32 und eine hiervon abgewandte Rückseite 34 auf.
Der Halter 24 erstreckt sich entlang einer beispielsweise vertikalen Halterachse 36 und weist ein erstes freies Ende 38 und ein zweites freies Ende 40 auf. Der Halter 24 weist ferner eine dem Oszillationsantrieb 17 zugewandte Rückseite 42 und eine dem Oszillationsantrieb 17 abgewandte Vorderseite 44 auf.
Im Bereich des ersten freien Endes 38 des Halters 24 ist frisches Finishband 30 um das erste freie Ende 38 herum von der Rückseite 42 hin zur Vorderseite 44 des Halters 24 geführt.
Der Halter 24 weist benachbart zu seinem zweiten freien Ende 40 einen Arbeitsbereich 46 auf, in welchem ein Andrückflächenträger 48 angeordnet ist, der an einem Abschnitt der Rückseite 34 des Finishbands 30 anliegt und eine Druckkraft auf die Rückseite 34 des Finishbands 30 ausübt, sodass die abrasiv wirkende Vorderseite 30 gegen eine finishend zu bearbeitende Werkstückoberfläche 52 eines Werkstücks 54 angedrückt wird.
In 1 ist das Werkstück 54 beispielhaft und zur Verbesserung der Übersichtlichkeit in einer zu dem Arbeitsbereich 46 des Halters 24 beabstandeten Lage. Das Werkstück 54 weist eine zentrale Werkstückachse 56 auf und ist um die Werkstückachse 56 herum mittels eines an sich bekannten und daher nur schematisch dargestellten Rotationsantriebs 58 rotierend antreibbar oder angetrieben. Die zu der Werkstückachse 56 kollineare Rotationsachse verläuft parallel zu der Oszillationsachse 26 des Halters 24.
In 1 ist das Werkstück 54 in einem Halbschnitt dargestellt. Das Werkstück 54 ist ringförmig und weist einen zylindrischen Freiraum 60 auf, der von der finishend zu bearbeitenden Werkstückoberfläche 52 begrenzt ist. Die Werkstückoberfläche 52 ist in sich konkav.
An den Arbeitsbereich 46 angrenzend ist (verbrauchtes) Finishband 30 von der Vorderseite 44 des Halters 24 um das zweite freie Ende 40 herum in Richtung auf die Rückseite 42 des Halters 24 geführt und gelangt zu einem Sammler 62, der an dem Grundträger 12 angeordnet ist. Der Sammler 62 weist einen zentralen Antrieb 64 auf, mittels welchem verbrauchtes Finishband 30 aufwickelbar ist und mittels welchem eine Zugkraft auf das verbrauchte Finishband 30 aufgebracht werden kann, damit frisches Finishband von dem Vorrat 28 abgewickelt und dem Arbeitsbereich 46 zugeführt werden kann.
Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf 2 bis 9 eine Baugruppe der Finishvorrichtung 10 näher beschrieben, welche den Halter 24 und damit verbundene Bauteile sowie das Finishband 30 umfasst. Hierbei beziehen sich die 2 bis 5 auf einen Ruhezustand, in welchem ein Andrückabschnitt des Andrückflächenträgers 48 unverformt ist, also längs der Andrückachse 50 keine Andrückkraft wirksam ist. Die 6 bis 9 beziehen sich auf einen Arbeitszustand, bei welchem längs der Andrückachse 50 mittels des Andrückabschnitt des Andrückelements 48 eine Druckkraft auf die Rückseite 34 des Finishbands 30 ausgeübt wird, sodass dieses gegen die finishend zu bearbeitende Werkstückoberfläche 52 des Werkstücks 54 angedrückt wird.
An dem ersten freien Ende 38 des Halters 24 ist eine erste Führungseinrichtung 66 zur Führung von frischem Finishband 30 angeordnet, vgl. 2 und 3. Die erste Führungseinrichtung 66 weist drei Umlenkrollen 68, 70 und 72 auf, vgl. 4. Die in Förderrichtung des Finishbands 30 ersten beiden Umlenkrollen 68 und 70 sind benachbart zu der Rückseite 42 des Halters 24 angeordnet; die dritte Umlenkrolle 72 ist im Bereich der Vorderseite 44 des Halters 24 angeordnet. Längs der Halteachse 36 des Halters 24 gesehen ist ein Abstand der zweiten Umlenkrolle 70 zu der ersten Umlenkrolle 68 größer als ein Abstand der dritten Umlenkrolle 72 zu der ersten Umlenkrolle 68. Auf diese Weise kann die zweite Umlenkrolle 70 eine Bremswirkung auf das Finishband 30 ausüben.
In einem bezogen auf die Halteachse 36 mittleren Abschnitt des Halters 24 weist der Halter 24 Verbindungsabschnitte 74 auf, welche von der Rückseite 42 des Halters 24 abragen und zur Verbindung mit der Verbindungseinrichtung 22 (vgl. 1) dienen.
Bezogen auf die Förderrichtung des Finishbands 30 sind eingangs und ausgangs des Arbeitsbereichs 46 im Bereich der Vorderseite 44 des Halters 24 Führungsrollen 76 und 78 vorgesehen, welche drehbar an dem Halter 24 angeordnet sind. Die Führungsrollen 76 und 78 weisen scheibenförmige Begrenzungen 80 (vgl. 2) auf, welche ein seitliches Auswandern des Finishbands 30 verhindern. Die Führungsrollen 76 und 78 weisen ferner zylindrische Führungsflächen 82 auf, an welchen die Rückseite 34 des Finishbands 30 anliegt. Die Führungsrollen 76 und 78 definieren mit ihren Führungsflächen 82 und mit ihren Begrenzungen 80 die Lage des Finishbands 30 in dem Arbeitsbereich 46 und somit relativ zu dem Andrückflächenträger 48.
Die Führungsrolle 78 ist im Bereich des zweiten freien Endes 40 und benachbart zu der Vorderseite 44 des Halters 24 angeordnet. Die Führungsrolle 78 ist Teil einer zweiten Führungseinrichtung 84, welche dazu dient, in dem Arbeitsbereich 46 verbrauchtes Finishband 30 von der Vorderseite 44 des Halters 24 um das zweite freie Ende 40 herum zu der Rückseite 42 des Halters 24 zu führen.
Die zweite Führungseinrichtung 84 weist ferner zwei im Bereich der Rückseite 42 angeordnete Umlenkrollen 86 und 88 auf. Eine erste Umlenkrolle 86 ist längs der Halteachse 36 des Halters 24 gesehen auf Höhe der Führungsrolle 78 angeordnet; eine zweite Führungsrolle 88 ist längs der Halteachse 36 gesehen zwischen den Verbindungsabschnitten 74 und dem Andrückflächenträger 48 angeordnet.
Auf Höhe des Arbeitsbereichs 46 weist der Halter 24 einen Halterabschnitt 90 auf, der zur Befestigung des Andrückflächenträgers 48 dient.
Der Andrückflächenträger 48 weist eine konvexe Andrückfläche 92 auf, welche sich um eine Krümmungsmittelachse 94 des Andrückflächenträgers 48 erstreckt. Die Andrückfläche 92 liegt zumindest abschnittsweise an einem Abschnitt der Rückseite 34 des Finishbands 30 an. Die Andrückfläche 92 ist durch einen Andrückabschnitt 96 gebildet, der rohr- oder tubusförmig ist. Die konvexe Außenseite des Andrückabschnitts 96 bildet die Andrückfläche 92. Eine konkave Innenseite 98 des Trägerabschnitts 96 ist einem Trägerabschnitt 100 des Andrückflächenträgers 48 zugewandt, der beispielsweise durch einen Hohlraum gebildet ist, in welchen hinein sich der Andrückabschnitt 96 ausgehend von einem unverformten Ruhezustand (vgl. 5) in einen verformten Arbeitszustand (vgl. 6) verformen kann.
Zur Befestigung des Andrückflächenträgers 48 an dem Halterabschnitt 90 ist eine Befestigungseinrichtung 102 vorgesehen, vgl. 5. Die Befestigungseinrichtung 102 weist eine von dem Halterabschnitt 90 gebildete hohlzylindrische Anlagefläche 104 auf, deren Krümmungsradius an den Krümmungsradius der Außenseite des Andrückabschnitts 96 angepasst ist. Die Befestigungseinrichtung 102 umfasst ferner ein Gegenstück 106, das in dem Innenraum des Andrückelements 48 anordenbar ist und mittels eines Verbindungselements, vorzugsweise einer Schraube 108, mit dem Halterabschnitt 90 verbindbar ist. Auf diese Weise kann ein Befestigungsabschnitt 110 des Andrückabschnitts 96 zwischen dem Halteabschnitt 90 und dem Gegenstück 106 festgeklemmt werden.
Wenn der Arbeitsbereich 46 des Halters 24 in den Freiraum 60 des Werkstücks 54 eingetaucht ist und der Grundträger 12 mittels der Andrückeinrichtung 14 in Richtung der Andrückantriebsachse 16 kraftbeaufschlagt wird (vgl. 6), wirkt der Andrückabschnitt 96 längs der Andrückachse 50 mit der Andrückfläche 92 auf die Rückseite 34 des Finishbands 30, wodurch die abrasiv wirksame Vorderseite 32 des Finishbands 30 gegen die finishend zu bearbeitende Werkstückoberfläche 52 des Werkstücks 54 gedrückt wird. Übersteigt die mittels des Andrückantriebs erzeugte Andrückkraft eine vorgebbare Mindestkraft, verformt sich der Andrückabschnitt 96 ausgehend von dem unverformten Ruhezustand (5) in einen Arbeitszustand (vgl. 6). Hierbei wandert die Krümmungsmittelachse 94 der Andrückfläche 92 von der Andrückfläche 92 weg und ist in dem Arbeitszustand weiter von der Andrückfläche 92 beabstandet als in dem Ruhezustand. Es ist möglich, dass sich die Andrückmittelachse 94 in dem Arbeitszustand bis in einen Bereich hinein verlagert, der außerhalb der äußeren Begrenzung des Andrückflächenträgers 48 liegt.
Der Andrückabschnitt 96 weist längs der Andrückachse 50 gesehen eine Materialstärke von beispielsweise mindestens 2 mm und beispielsweise höchstens 8 mm auf. Der Andrückabschnitt 96 ist beispielsweise aus einem Kunststoffmaterial hergestellt, vorzugsweise aus einem Elastomermaterial.
Ein Vergleich der 7 mit der 2, sowie der 8 mit der 3 und der 9 mit der 4 verdeutlicht, dass ein verformter Arbeitszustand des Andrückflächenträgers 48 in dem Arbeitsbereich 46 damit einhergeht, dass sich das Finishband 30 bezogen auf den Ruhezustand des Andrückflächenträgers 48 geringfügig von der Vorderseite 44 ausgehend in Richtung der Rückseite 42 des Halters 24 verlagert. Diese Verlagerung des Finishbands 30 innerhalb des Arbeitsbereichs 46 entspricht dem Verformungsweg der Andrückfläche 92 längs der Andrückachse 50.
Bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform ist eine Verlaufsachse 112 des mit seiner Rückseite 34 an der Andrückfläche 92 anliegenden Finishbands 30 parallel zu der Krümmungsmittelachse 94 der Andrückfläche 92 orientiert, vgl. 2.
Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf 10 bis 12 eine Ausführungsform beschrieben, bei welcher eine Verlaufslinie 112 des Finishbands 30 in dem Arbeitsbereich 46, in welchem das Finishband 30 mittels einer Andrückfläche 92 mit einer Andrückkraft beaufschlagt ist, zu einer Andrückfläche 92 konzentrisch verläuft, vgl. 10.
Die in den 10 bis 12 dargestellte Baugruppe kann anstelle der vorstehend unter Bezugnahme auf 2 bis 9 beschriebenen Baugruppe bei einer Finishvorrichtung 10 gemäß 1 verwendet werden. Es wird daher auch auf die vorstehende Beschreibung Bezug genommen.
Die Baugruppe gemäß 10 bis 12 weist beispielsweise ebenfalls einen Halter 24 auf, der sich längs einer Halterachse 36 erstreckt und an einem ersten freien Ende 38 eine erste Führungseinrichtung 66 für das Finishband 30 aufweist, wobei der Aufbau und die Funktion der erste Führungseinrichtung 66 zu dem Aufbau und der Funktion der vorstehend unter Bezugnahme auf 2 bis 9 beschriebenen Führungseinrichtung 66 identisch ist. Ferner weist auch die Baugruppe gemäß 10 bis 12 vorstehend bereits beschriebene Verbindungsabschnitte 74 auf.
Die Baugruppe 10 bis 12 unterscheidet sich von der vorstehend unter Bezugnahme auf 2 bis 9 beschriebene Baugruppe durch die Ausgestaltung im Bereich des Arbeitsbereichs 46 und des zweiten freien Endes 40 des Halters 24.
Die Baugruppe gemäß 10 bis 12 weist einen scheibenförmigen Andrückflächenträger 48 auf, der an einem von der Vorderseite 44 des Halters 24 abragenden Halterabschnitt 114 um eine Drehachse 116 drehbar gelagert ist. Hierfür weist der Halterabschnitt 114 ein Drehlager 118 auf, das beispielsweise Wälzlager 120 und einen um die Drehachse 116 verdrehbaren Bolzen 122 umfasst. Die Drehachse 116 verläuft insbesondere parallel zu der Oszillationsachse 26, vgl. 1.
An dem Bolzen 122 ist der Andrückflächenträger 48 befestigt. Zu diesem Zweck weist der Andrückflächenträger 48 eine Befestigungsabschnitt 124 auf, beispielsweise in Form einer Buchse, die vorzugsweise aus einem metallischen Material hergestellt ist. Beispielsweise ist der Befestigungsabschnitt 124 mit einem Ende des Bolzens 122 verpresst.
Die nach außen weisende Andrückfläche 92 des Andrückflächenträgers 48 ist durch einen Andrückabschnitt 126 gebildet, der beispielsweise aus einem elastischen Material besteht und eine in radialer Richtung gemessene Dicke aufweist, welche beispielsweise zwischen minimal 5% und maximal 30% des Radius der Andrückfläche 92 um die Krümmungsmittelachse 94 entspricht.
Zur Verbindung des Andrückabschnitts 126 mit dem Befestigungsabschnitt 124 ist ein Trägerabschnitt 100 vorgesehen, der dünnwandige Speichen 128 aufweist, die in Umfangsrichtung um die Krümmungsmittelachse 94 gesehen mit Hohlräumen 130 alternierend angeordnet sind. Die Speichen 128 können aus demselben Material wie der Andrückabschnitt 126 bestehen; durch die Hohlräume 130 und die dünnwandige Ausgestaltung der Speichen 128 weist der durch die Speichen 128 und die Hohlräume 130 gebildete Trägerabschnitt 100 längs der Andrückachse 50 einen niedrigeren Verformungswiderstand auf als der Andrückabschnitt 126 des Andrückflächenträgers 48.
Die Krümmungsmittelachse 94 des Andrückflächenträgers 48 und die Drehachse 116 des Drehlagers 118 sind miteinander kollinear.
Die Baugruppe gemäß 10 bis 12 weist an seinem zweiten freien Ende eine zweite Führungseinrichtung 86 zur Führung des Finishbands 30 auf. Der Aufbau der zweiten Führungseinrichtung 86 der Baugruppe gemäß 10 bis 12 unterscheidet sich von dem Aufbau der zweiten Führungseinrichtung 86 der Baugruppe gemäß 2 bis 9 und wird nachfolgend näher erläutert.
Ausgehend von der ersten Führungsrolle 76 gelangt das Finishband 30 nicht direkt zu dem Arbeitsbereich 46 sondern ist ausgehend von der ersten Führungsrolle 76 von der Vorderseite 44 des Halters ausgehend zurück in Richtung Rückseite 42 zu einer Umlenkrolle 86 geführt, vgl. 11 und 12. Von dort aus gelangt noch frisches Finishband 30 über eine erste Tordierrolle 131, mittels welcher das Finishband 30 um 90° in sich verdreht wird, zu dem Arbeitsbereich 46, in welchem das Finishband 30 mit seiner Rückseite 34 an der Andrückfläche 92 des Andrückflächenträgers 48 anliegt und diese über einen Winkel von vorzugsweise mehr als 180° umschlingt, um von dort aus zu einer zweiten Tordierrolle 132 zu gelangen. Bei dem Finishband 30 auf Höhe der zweiten Tordierrolle 132 handelt es sich um verbrauchtes Finishband. Ausgehend von der zweiten Tordierrolle 132 gelangt verbrauchtes Finishband zu der ersten Führungsrolle 86 und von dort in Richtung einer weiteren Führungsrolle 88, deren Aufbau und Anordnung der Führungsrolle 88 der zweiten Führungseinrichtung gemäß 2 bis 9 entspricht.
Bei der vorstehend unter Bezugnahme auf 9 bis 11 beschriebenen Baugruppe kann anstelle des Andrückflächenträgers 48 gemäß 9 bis 11 auch ein Andrückflächenträger 48 gemäß 15 verwendet werden.
Dieser ist ebenfalls im Wesentlichen scheibenförmig ausgebildet und weist eine zylindrische Andrückfläche 92 auf, die sich um eine Krümmungsmittelachse 94 herum erstreckt. Auch der Andrückflächenträger 48 gemäß 15 weist einen buchsenförmigen, zentral angeordneten Befestigungsabschnitt 124 auf.
Der Trägerabschnitt 100 des Andrückflächenträgers 48 gemäß 15 erstreckt sich in radialer Richtung zwischen dem Andrückabschnitt 126 und dem Befestigungsabschnitt 124. Dieser Trägerabschnitt weist einen elastisch verformbaren Materialabschnitt 134 auf, der beispielsweise durch ein Schaummaterial gebildet ist, beispielsweise zelliges Vulkollan. Dieses Material weist eine niedrigere Härte auf als das Andrückmaterial, aus welchem der Andrückabschnitt 126 hergestellt ist. Beispielsweise weist das elastisch verformbare Material 134 des Trägerabschnitts eine Härte auf, welche kleiner oder gleich 50 Shore A ist, während das Andrückmaterial der Andrückschicht 126 eine Härte zwischen 60 Shore A und 90 Shore A aufweist, beispielsweise massives Vulkollan.
Die vorstehend unter Bezugnahme auf 1 bis 12 und 15 beschriebenen Andrückflächenträger 48 sind rotationssymmetrisch. Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf 13 und 14 eine Baugruppe mit einem nicht rotationssymmetrischen Andrückelementträger 48 beschrieben, dessen Andrückabschnitt 96 sich um eine Krümmungsmittelachse 94 herum zwischen einem ersten Bandende 136 und einem zweiten Bandende 138 erstreckt.
Die Bandenden 136 und 138 sind mittels einer Befestigungseinrichtung 102 an einem Halterabschnitt 90 des Halters 24 fixiert. Der Aufbau der hierfür verwendeten Befestigungseinrichtung 102 kann im Wesentlichen dem Aufbau der Befestigungseinrichtung 102 gemäß 5 entsprechen, wobei die Neigung der Klemmflächen 104 des Halteabschnitts 90 sowie der Klemmflächen des Gegenhalters 106 den Krümmungsradius der Andrückfläche 92 um die Krümmungsmittelachse 94 beeinflusst.
Bei dem Andrückflächenträger 48 gemäß 14 ist der Trägerabschnitt 100, der Anordnung gemäß 5 entsprechend, durch einen Hohlraum gebildet. Der Andrückabschnitt 96 kann durch ein metallisches Band oder durch ein Kunststoffband oder durch ein faserverstärktes Kunststoffband gebildet sein. Es ist möglich, dass die Andrückfläche 92 des Andrückabschnitts 96 mit einer Beschichtung versehen ist, beispielsweise aus Diamant, welche eine Verrutschsicherung des Finishbands 30 in dem Arbeitsbereich 46 bewirkt.
Auch bei der vorstehend unter Bezugnahme auf 13 und 14 beschriebenen Ausführungsform ist eine Verlaufsachse 112 des Finishbands in dem Arbeitsbereich 46 parallel zu der Krümmungsmittelachse 94 orientiert. Die vorstehend unter Bezugnahme auf 13 und 14 beschriebene Baugruppe kann anstelle der vorstehend unter Bezugnahme auf 2 bis 9 und anstelle der unter Bezugnahme auf 10 bis 12 beschriebenen Baugruppe bei einer Finishvorrichtung gemäß 1 verwendet werden. Die vorstehend unter Bezugnahme auf 13 und 14 beschriebene Baugruppe weist im Übrigen einen zu der Baugruppe gemäß 2 bis 9 identischen Aufbau auf. Dies betrifft insbesondere den Aufbau und die Anordnung der beiden Führungseinrichtungen 66 und 84 sowie die Befestigung des Halters 24 mittels Verbindungsabschnitten 74. Bezüglich identisch aufgebauter Teile der Baugruppe gemäß 13 und 14 wird auf die vorstehende Beschreibung Bezug genommen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102012108594 A1 [0002]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

Norm DIN EN ISO 178 [0011]

Claims

Finishvorrichtung (10), mit einem Finishband (30), das eine Rückseite (34) und eine abrasiv wirksame Vorderseite (32) aufweist, und mit einem Andrückflächenträger (48), der eine Andrückfläche (92) aufweist, die zumindest abschnittsweise an der Rückseite (34) des Finishbands (30) anliegt, wobei die Andrückfläche (92) in einem unverformten Ruhezustand konvex ist und wobei die Andrückfläche (92) durch einen Andrückabschnitt (96, 126) aus einem elastisch verformbaren Andrückmaterial gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Andrückflächenträger (48) entlang einer Andrückachse (50) gesehen, welche senkrecht zu der Andrückfläche (92) verläuft, mindestens einen Trägerabschnitt (100) aufweist, der einen niedrigeren Verformungswiderstand aufweist als der Andrückabschnitt (96, 126).
Finishvorrichtung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Trägerabschnitt (100) entlang der Andrückachse (50) gesehen unmittelbar benachbart zu dem Andrückabschnitt (96, 126) angeordnet ist.
Finishvorrichtung (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Trägerabschnitt (100) mindestens einen gas- oder flüssigkeitsgefüllten Hohlraum (130) aufweist oder durch einen solchen Hohlraum gebildet ist.
Finishvorrichtung (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Trägerabschnitt (100) mindestens einen elastisch verformbaren Materialabschnitt (134) aufweist oder durch einen solchen Materialabschnitt gebildet ist.
Finishvorrichtung (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Trägerabschnitt (100) speichenförmige Materialabschnitte (128) aufweist.
Finishvorrichtung (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Andrückmaterial ein Metall oder ein Kunststoff ist.
Finishvorrichtung (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Andrückabschnitt (96, 126) tubus- oder bandförmig ist.
Finishvorrichtung (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Andrückflächenträger (48) rohr- oder scheibenförmig ist.
Finishvorrichtung (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Andrückflächenträger (48) mittels eines Drehlagers (118) drehbar gelagert ist.
Finishvorrichtung (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Verlaufsachse (112) des mit seiner Rückseite (34) an der Andrückfläche anliegenden Finishbands (30) parallel oder konzentrisch zu einer Krümmungsmittelachse (94) der Andrückfläche (92) verläuft.
Finishvorrichtung (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Andrückflächenträger (48) und das Finishband (30) an einem Halter (24) gehalten sind, der mittels eines Andrückantriebs (14) längs einer Andrückantriebsachse (16) bewegbar antreibbar ist.
Finishvorrichtung (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Oszillationsantrieb (17) vorgesehen ist, mittels welchem der Halter (24) entlang einer Oszillationsachse (26) oszillierend antreibbar ist.
Finishvorrichtung (10) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Oszillationsachse (26) und eine Krümmungsmittelachse (94) der Andrückfläche (92) zueinander parallel verlaufen.
Finishvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Andrückflächenträger (48) im Bereich eines freien Endes (40) des Halters (24) angeordnet ist, welches in einen Freiraum (60) eines Werkstücks (54) hinein einführbar ist, insbesondere zur finishenden Bearbeitung einer bezogen auf eine zentrale Werkstückachse (56) konkav gekrümmten Werkstückoberfläche (52).
Finishvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich des freien Endes (40) des Halters (24) eine Führungseinrichtung (84) zur Führung des Finishbands (30) angeordnet ist, mittels welcher verbrauchtes Finishband (30) von der Andrückfläche (92) weg und um das freie Ende (40) des Halters (24) herum geführt ist.
Verwendung einer Finishvorrichtung (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche zur Bearbeitung einer in sich und/oder im Profil konkaven Werkstückoberfläche (52), insbesondere einer Innenfläche (52) eines ringförmigen Werkstücks (54).