DE19825293A1 - Schleifkopf mit unterschiedlich schnell rotierenden Schleifwalzen für steinerne Materialien - Google Patents

Description

Technisches Gebiet

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Verbesserung betreffend einen Schleifkopf zum Schleifen von steinernen Materialien, der geeignet ist, in Schleifstraßen angewendet zu werden.

Stand der Technik

Bekanntlich ist die Schlußphase des Produktionszyklus in der industriellen Fertigung von Platten oder Fliesen für die Bauindustrie allgemein dafür bestimmt, die definitiven Bearbeitungstoleranzen hinsichtlich der Maße und der Oberflächengüte der fertigen Erzeugnisse zu erreichen. Ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Kalibrierung und Glättung von Platten oder Fliesen ist beispielsweise in dem am 28. März 1996 Herrn Toncelli Luca erteilten italienischen Patent Nr. 1260125 beschrieben.

Der Schleifkopf gemäß vorliegender Erfindung fügt sich in diesen technologischen Kontext ein und ist eben deshalb für die Fertigbearbeitung der Oberfläche der Steinmaterialien bestimmt, aus denen die erwähnten Platten bzw. Fliesen gemacht sind. Es ist zunächst zu erwähnen, daß in dieser Beschreibung und später auch in den Ansprüchen der Einfachheit halber nur auf die Bearbeitung von Steinmaterial Bezug genommen wird. Diese Definition soll aber selbstverständlich nicht einschränkend verstanden werden. Diese Definition umfaßt vielmehr auch die verschiedenen Erzeugnisse, welche direkt aus der Bearbeitung von Natursteinen (wie zum Beispiel von Marmor) stammen oder auf der Basis von Konglomeraten aus Steingranulaten bzw. aus Keramikmaterial, Porzellan für technische Anwendungen, emailiertem Steingut und ähnlichen Materialien gemacht sind - wie es auch aus der folgenden Beschreibung hervorgeht. Insbesondere ist der Schleifkopf gemäß dieser Erfindung schon in der italienischen Gebrauchsmusteranmeldung Nr. VI 92 U 00061 beschrieben, das auf den Namen von Toncelli Luca eingetragen und der Öffentlichkeit zugänglich ist.

Die bekannten Schleifköpfe weisen im wesentlichen eine Reihe von Schleifelementen auf, die aus rotierenden Walzen bzw. Zylindern bestehen, deren Rotationsachsen in bezug auf eine den Kopf antreibende Welle radial angeordnet und untereinander komplanar sind. Die Walzen drehen sich jeweils um die eigene Achse und sind außerdem so gelagert daß sie gemeinsam mit dem Kopf rotieren. Das Glätten des Steinmaterials erfolgt demnach aufgrund des Zusammenwirkens der doppelten Rotationsbewegung der Walzen, nämlich der um die eigene Achse und der Rotationsbewegung, die sie gemeinsam mit dem Kopf vollführen.

Darstellung der Erfindung

Im Bestreben, die Arbeitsleistung dieser Schleifköpfe zu verbessern, erkannte man die Notwendigkeit, eine höhere Gleichmäßigkeit bei der Abnutzung ihrer Walzen zu erreichen.

Es kommt nämlich häufig vor, daß während der Bearbeitung einer Platte oder einer Fliese die Walzenschleiffläche, die gleichzeitig mit dem zu glättenden Material in Berührung kommt, bedingt durch die Periodizität der besagten Rotationsbewegungen der Walzen, stets ein und dieselbe ist, was folglich eine ungleiche Abnutzung des Schleifmittels verursacht, mit dem die Walzen auf ihrer Außenflächen versehen sind, und zum Verlust ihrer anfänglichen Zylinderform führt.

Wegen dieser ungleichmäßigen Abnutzung kommt es praktisch zur Bildung einer "ovalen" Form der Walzen, welche die Ursache eines Vibrierens und ruckartiger Arbeitsweise des Schleifkopfes ist, das vermieden werden sollte.

Zweck dieser Erfindung ist es, diese Umstände zu beseitigen. Durch diese innovative Ausführungsform soll eine Verbesserung eines Schleifkopfes vom Typ wie er in der hier oben erwähnten italienischen Patentanmeldung beschrieben wird, der geeignet ist, einen gleichmäßigen Einsatz seiner Walzen zu sichern und die Nachteile einer ungleichmäßigen Abnutzung derer Reibfläche zu vermeiden.

Diesen Zweck erfüllt ein Schleifkopf, dessen Eigenschaften in den folgenden Ansprüchen beschrieben werden.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Um die strukturellen und funktionellen Aspekte der Erfindung aber auch die daraus resultierenden Arbeitsleistungen und Vorteile besser zu verstehen, wird im folgenden eine bevorzugte aber nicht ausschließende Ausführungsform detailliert beschrieben, welche in den beiliegenden Zeichnungen dargestellt ist, in denen:

Fig. 1 eine Ansicht von unten eines Schleifkopfes gemäß dieser Erfindung, ohne ein Teil davon, zeigt;

Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie II-II in Fig. 1 darstellt.

Beschreibung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung

In diesen Figuren wurde der Schleifkopf dieses Types allgemein durch die Referenzziffer 1 kenntlich gemacht. Dieser Schleifkopf ist, wie gesagt, jenem Schleifkopf ähnlich, welcher in der italienischen Gebrauchsmusteranmeldung Nr. VI 92 U 00061 beschrieben ist, weshalb dessen nachfolgende Beschreibung im wesentlichen den Zweck hat, die in diesem Kontext interessanten Aspekte hervorzuheben, während für weitere Präzisierungen auf die obengenannte Anmeldung verwiesen wird, die durch die Erwähnung derselben zweckmäßigerweise als in dem Text dieser Beschreibung eingefügt anzusehen ist.

Der Schleifkopf 1 umfaßt einen Hohlkörper 3, der als Gehäuse zur Unterbringung der diversen mechanischen, für die Funktionsfähigkeit desselben notwendigen Bauteile dient. Besagter Körper besteht aus einem oberen Stator 5, der an einer nicht dargestellten Aufspannspindel der Schleifmaschine befestigt ist, an dessen unteren Seite ein Rotor 7 angebracht ist, der sich in der Weise dreht, wie sie später präzisiert wird.

Im Körper 3 ist eine Antriebswelle 9 montiert, die ihrerseits mit Antriebsmitteln verbunden ist, die an und für sich bekannt und hier nicht dargestellt sind, welche dazu dienen, sie um die eigene Längsachse L rotieren zu lassen, wie der Pfeil in Fig. 2 zeigt.

Die Antriebswelle 9 verläuft durch den Stator 5, wo sie an einem Ende 9a mittels Kugellager 11 gehalten wird, und erstreckt sich bis zum anderen Ende 9b, das heißt bis zum Rotor 7. Dieser Rotor hat eine Form, die im wesentlichen glockenförmig und nach oben, das heißt zum Stator 5 gerichtet ist, wobei er mit der Antriebswelle 9 verzahnt ist und mit dieser gemeinsam rotiert.

Damit dieses Ineinandergreifen zustande kommt, ist das Wellenende 9b auf ihrem Außenumfang mit einer Verzahnung 13 versehen, auf der ein Flansch 15 befestigt ist. Ein Kopf 17 des Körpers 3 ist sowohl auf dem Flansch 15 als auch auf dem Rotor 7 mittels Schrauben befestigt und sichert die feste Verbindung zwischen diesen beiden Teilen, so daß die Antriebswelle 9 und der Rotor 7, wie gesagt, gemeinsam rotieren können.

In diesem Zusammenhang ist zu beachten, daß die Spitze 9b der Antriebswelle nach dieser Ausführungsform der Erfindung in ihrer axialen Richtung auf dem bereits erwähnten Kopf 17 ruht, wobei eine runde Oberfläche 19 dem Rotor 7 leichte Bewegungen auf eine an sich bekannte Weise erlaubt, die in der italienischen Gebrauchsmusteranmeldung Nr. VI 92 U 00061 beschrieben und dargestellt ist, auf die in diesem Zusammenhang verwiesen wird. Es wird ferner darauf hingewiesen, daß die Verzahnung des Rotors 7 auf der Antriebswelle 9 in diesem Fall mit der in der erwähnten Anmeldung angewendeten Verzahnung übereinstimmt. Ebenfalls aus diesem Dokument bekannt ist die Anwendung der elastischen Büchsen 20 und 21 um die Schrauben 23 respektive um die Antriebswelle 9, die dafür vorgesehen sind, damit der Rotor wieder in eine in bezug auf seine Rotationsachse zentrierte Position zurückschwenken kann. Diese Bigenschaften werden in dieser Beschreibung also nicht weiter berücksichtigt.

Im Inneren des Körpers 3 des Schleifkopfs 1 ist ein konisches Zahnrad 3 eingebaut. Dieses Zahnrad ist koaxial zur Antriebswelle 9 angeordnet und sitzt aber fest, da es durch mehrere Zapfen, die aus der mehrmals erwähnten Anmeldung bereits bekannt sind, mit einer Muffe 32 verbunden ist, die an dem Stator 5 mittels Bolzen befestigt ist (siehe Fig. 2).

Zwischen dem Zahnrad 30 und der Antriebswelle 9 respektive dem Rotor 7 sind Wälzlager 34 und 36 angeordnet, welche die wechselseitige Rotation dieser Teile auf die bereits erwähnte Weise zulassen.

Der Schleifkopf 1 nach dieser Ausführungsform ist mit sechs Schleifwalzen 40, 41, 42, 43, 44 und 45 ausgestattet, welche sich jeweils um komplanare Achsen drehen, die untereinander einen Winkel von 60° bilden. Besagte Walzen weisen eine in bezug auf ihre Achsen zylindrische Form auf und sind mit einer Schleifmaterialschicht 51 versehen, die auf einer Muffe 52 aufgebracht ist, welche auf einem Wellenzapfen 54 montiert ist und bei Bedarf abgenommen und durch eine neue ersetzt werden kann.

Dieser Wellenzapfen hat an seinem zur Antriebswelle 9 gerichteten Ende ein Kegelrad 55 das in das Zahnrad 30 eingreift. Die Walzen 40-45 sind außerdem auf dem Körper 3 und gemeinsam mit dem Rotor 7 montiert und zwar entsprechend dem erwähnten Stand der Technik.

Im Schleifkopf gemäß der vorliegenden Erfindung sind die Kegelräder 55 der drei Walzen 40, 42 und 44, deren Rotationsachsen in einem 120°-Winkel zueinander stehen, zwar gleich. Diese Kegelräder unterscheiden sich aber in der Anzahl der Zähne von den Kegelrädern 55 der drei Walzen 41, 43 und 45, welche ihrerseits gleich sind. Dadurch bedingt, resultiert der Antrieb eben unterschiedlich.

Der beschriebene Schleifkopf funktioniert wie folgt Die Antriebswelle 9 wird von den Antriebsmitteln in Bewegung gesetzt, mit denen sie verbunden ist. Infolge dieser Rotation beginnt auch der mit der Antriebswelle 9 verkeilte Rotor 7, sich um die Achse L zu drehen und zwar zusammen mit den Wellenzapfen 54 der Walzen 40-45, die mit dem Rotor verbunden sind.

Die in das festsitzende Kegelzahnrad 30 eingreifenden Kegelräder 55 lassen die Wellenzapfen 54 um die eigene Achse drehen, wobei dadurch die erwähnte doppelte Rotationsbewegung der Walzen 40-45 bewirkt wird, durch die das Schleifen einer zu bearbeitenden Oberfläche erfolgt.

Wie bereits gesagt, haben die Kegelräder 55 der drei Walzen 40, 42 und 44 jeweils eine Anzahl von Zähnen, die sich von der der drei Walzen 41, 43 und 45 unterscheidet. Letztere entwickeln folglich wegen des zwischen den Kegelrädern 55 und dem Zahnrad 30 bestehenden unterschiedlichen Übersetzungsverhältnisses eine andere Rotationsgeschwindigkeit (mehr oder weniger groß). Im Lichte dieser Darlegungen bleibt nur zu sagen, daß im Schleifkopf 1 zwei Gruppen von je drei Ritzeln 55 mit einer unterschiedlichen Anzahl von Zähnen gibt, die allerdings allesamt in ein und dieselbe Verzahnung, nämlich in die des kegelförmigen Zahnrads 30 eingreifen. Damit dies geschieht, müssen die Ritzel natürlich in geeigneter Weise geformt sein, das heißt eine korrekte Form ihrer Zähne aufweisen, damit sie in das kegelförmige Zahnrad greifen können.

Man kann unschwer feststellen, daß jede Walze des Schleifkopfs 1 auf diese Weise eine gegenüber den benachbarten, radial angeordneten Walzen unterschiedliche Rotationsgeschwindigkeit aufweist. Somit erreicht man auch unterschiedliche Arbeitsbedingungen für jede Walze und infolgedessen auch eine gleichmäßige Abnutzung der Schleifmittelschicht. Durch die hier beschriebene unterschiedliche Rotationsgeschwindigkeit der Schleifwalzen wird nämlich vermieden, daß ein zu starrer Synchronismus in der Arbeitsweise der Walzen zustande kommt. Das bedeutet, daß benachbarte Walzen, die ein und denselben Flächenabschnitt einer Platte bzw. Fliese nacheinander (abhängig von ihrer Rotation und der gleichzeitigen Rotation der Antriebswelle) bearbeiten, nie mit derselben Stelle ihrer Schleiffläche mit dem zu bearbeitenden Material in Berührung kommen und zwar deswegen, weil sich diese Stellen im Laufe der Zeit aufgrund der unterschiedlichen Rotationsgeschwindigkeit der Walzen abwechseln.

Die vermehrte Arbeitsflexibilität, die auf diese Weise erzielt wird, ermöglicht einen gleichmäßigeren Einsatz und somit eine gleichmäßige Abnutzung der Schleiffläche der Walzen.

Aus den bisherigen Erläuterungen kann man nachvollziehen, daß der Schleifkopf gemäß dieser Erfindung den verfolgten Zweck erfüllt. Die Erfindung macht deutlich, daß eine gleichmäßige Abnutzung der Schleifwalzen dazu führt, daß sie nicht "oval" werden und ihre anfängliche zylindrische Form nicht verlieren. Dadurch werden sämtliche damit verbundenen Probleme vermieden, die eingangs erwähnt wurden.

Veränderte Ausführungsformen des hier beschriebenen Schleifkopfes sind nicht auszuschließen.

Es ist zunächst zu berücksichtigen, daß die Anzahl der Schleifwalzen und die unterschiedliche Geschwindigkeit derselben von dieser Regel abweichen können. Mit anderen Worten: Die Schleifwalzen können selbstverständlich mehr oder weniger als sechs, nämlich acht, vier oder auch drei sein. Die Wahl einer bestimmten Walzenzahl kann von bautechnischen Erfordernissen, wie zum Beispiel von den Abmessungen und dem Gewicht des Schleifkopfes sowie von der Notwendigkeit einer dynamisch ausgewogenen Massenverteilung, etc., oder auch von der Art der Anwendung (z. B. Bearbeitung von großen oder kleinen Flächen, Material, etc.) abhängen.

Hinsichtlich der unterschiedlichen Rotationsgeschwindigkeit der Walzen erweist sich die beschriebene Lösung allerdings als vorteilhaft, weil sie, berücksichtigt man die Anzahl der eingesetzten Walzen, auch relativ einfach ist.

Es ist allerdings nicht auszuschließen, daß Schleifköpfe gebaut werden können, bei denen - insbesondere bei Schleifköpfen mit wenigen Walzen - jede einzelne Walze eine andere Rotationsgeschwindigkeit aufweist. Es ist auch die Ausführung eines Schleifkopfes gemäß den beigefügten Zeichnungen, also mit sechs jeweils in einem 60-Grad-Winkel zueinander radial angeordneten Walzen vorstellbar, bei dem aber die Walzen paarweise und mit gleicher Diametralausrichtung angeordnet sind und mit der gleichen Geschwindigkeit rotieren, die sich aber von der der anderen Walzenpaare unterscheidet.

Mit anderen Worten: Man kann sich die Ausführung eines Schleifkopfes in der Weise wie vorhin gesagt vorstellen, bei dem an Stelle von einer zweifachen dreigliedrigen Zusammenstellung der Walzen eben drei Walzenpaare vorgesehen sind, wobei die paarweise angeordneten Walzen die gleiche Achsrichtung aufweisen, und jedes Walzenpaar mit einer in bezug auf die anderen Walzenpaare unterschiedlichen Drehzahl rotiert. Auch in diesem Fall hätte man wiederum einen Schleifkopf, bei dem jede Walze sich mit einer Geschwindigkeit dreht, die sich von der der beiden benachbarten Walzen unterscheidet, was auch Vorteile bringt.

Es ist auch nicht auszuschließen, daß es durch die Verwendung von geeigneten Hyperboloidenradgetriebe an Stelle von Kegelradgetrieben mit konvergierenden Achsen, bestehend aus dem Zahnrad 30 und den Ritzeln 55, möglich ist, Schleifwalzen zu installieren, welche, auf die Wellenachse bezogen, keine radial angeordneten Achsen - wie in diesem Fall - sondern auch schräg angeordnete Achsen aufweisen. Man denke beispielsweise an den Fall, in dem das Kegelzahnrad 30 durch eine Schnecke ersetzt wird und an Stelle der Kegelräder 55 Stirnschraubenräder eingesetzt werden. Eine ähnliche Variante würde die Verwendung von Antriebsmotoren mit hoher Drehzahl für die Antriebswelle ermöglichen und dabei die erhebliche Geschwindigkeitsverringerung ausnutzen, welche mittels dieser Mechanismen erzielt werden kann.

Diese und andere möglichen Varianten gehören zum definitiven Komplex der folgenden Ansprüche.

Claims (5)

1. Schleifkopf für steinerne Materialien umfassend einen Körper (3), durch den sich eine Welle (9) erstreckt, die sich um eine Rotationsachse (L) dreht;
Wellenantriebsmittel; mehrere jeweils um ihre im wesentlichen komplanaren und in bezug auf die Achse der Welle, mit der sie in gemeinsamer Umdrehung sind, transversale Achsen rotierende Schleifwalzen (40-45) und Antriebsmittel (30, 35) für besagte Walzen, dadurch gekennzeichnet, daß jede Walze mit einer in bezug auf die benachbarten Walzen unterschiedlichen Geschwindigkeit rotiert.

2. Schleifkopf nach Anspruch 1, bei dem die Walzen (40-45) drehbar auf dem Körper (3) montiert sind, wobei ihre Achsen radial zur Achse der Welle (9) angeordnet sind, und bei dem die für deren Antrieb vorgesehenen Mittel ein Kegelrad (30), welches in bezug auf die Welle festsitzend und koaxial angeordnet montiert ist, und ein Ritzel (55) umfassen, welches auf jeder Walze koaxial zu dieser montiert ist und in das Kegelrad eingreift, so daß die unterschiedliche Rotationsgeschwindigkeit der Walzen durch verschiedene Übersetzungsverhältnisse zwischen diesem Kegelrad und den besagten Ritzeln erzielt wird.

3. Schleifkopf nach dem Anspruch 2, welcher sechs Walzen (40-45) hat, deren Rotationsachsen zueinander einen Winkel von 60° bilden, wobei drei dieser Walzen gleiche Kegelräder (55) haben, die sich aber von den ebenfalls gleichen Kegelrädern der anderen drei Walzen unterscheiden, wobei die Walzen (40, 42, 44 und 41, 43, 45) mit gleichen Kegelrädern so angeordnet sind, daß ihre Rotationsachsen zueinander einen Winkel von 120° bilden, so daß jede einzelne Walze des Schleifkopfes sich zwischen zwei benachbarten Walzen befindet, die mit gleicher von der dazwischen angeordneten verschiedener Geschwindigkeit rotieren, weil sie untereinander gleiche und von der dazwischen angeordneten verschiedene Kegelräder haben.

4. Schleifkopf nach dem Anspruch 2, welcher sechs Walzen (40-45) hat, deren Rotationsachsen zueinander einen Winkel von 60° bilden und drei Walzenpaare definieren, deren Achsen in bezug auf die Welle (9) radial angeordnet und auf einer Linie sind, wobei die Walzen eines jeden Paares Kegelräder (55) besitzt, die gleich sind, die sich aber von den anderen Kegelrädern der beiden anderen Walzenpaare unterscheiden, so daß jede einzelne Walze des Schleifkopfes sich zwischen zwei benachbarten Walzen befindet, welche sowohl zueinander als auch zu der einen dazwischen befindlichen Walze mit ungleicher Geschwindigkeit rotieren, weil sie verschiedene Kegelräder besitzen.

5. Schleifkopf nach dem Anspruch 1, wobei die Walzen (40-45) neutral auf dem Körper (3) montiert sind, deren Rotationsachsen schräg zu der Achse der Welle (9) angeordnet sind und deren Antriebsmittel aus Hyperboloidenradgetrieben bestehen, bei denen ein Element koaxial zur Antriebswelle und zu ihr festsitzend angeordnet ist, währen das andere Element auf jeder Walze (40-45) und koaxial zu dieser montiert ist und in das erste Element eingreift, so daß die unterschiedliche Rotationsgeschwindigkeit der Walzen durch jeweils unterschiedliche Übersetzungs­ verhältnisse zwischen den Elementen erzielt wird, die besagte Getriebe bilden.