DE20002310U1 - Surface processing machine - Google Patents
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Description
Joisten und Kettenbaum GmbH & Co. KG
Asselborner Weg 14-16, 51429 Bergisch-GladbachJoisten and Kettenbaum GmbH & Co. KG
Asselborner Weg 14-16, 51429 Bergisch-Gladbach
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Oberflächenbearbeitungsmaschine, insbesondere zum Läppen und Polieren von Gegenständen.The present invention relates to a surface treatment machine, in particular for lapping and polishing objects.
Oberflächenbearbeitungsmaschinen zum z. B. Läppen und Polieren von Gegenständen werden in Laboren zur Bearbeitung von metallographischen Proben, Lichtwellenleitern und Kunststoffproben eingesetzt. Darüber hinaus werden Läpp- und Poliermaschinen in der Kleinserienfertigung von Gegenständen benötigt. Solche Maschinen arbeiten derart, dass die zu bearbeitenden Gegenstände in eine Halterung eingespannt und mit Hilfe eines Pendelarmes auf einen planen Drehteller abgesenkt werden. Auf der dem zu bearbeitenden Gegenstand zugewandte Oberfläche des Drehtellers befindet sich eine Läppoder Polierscheibe. Der Drehteller mit der Läpp- oder Polierscheibe und/oder die Halterung mit den zu läppenden bzw. zu polierenden Gegenständen rotieren dabei um die senkrecht zur Fläche des Drehtellers verlaufende Achse. Die Läppoder Polierscheibe weist einen größeren Durchmesser, von beispielsweise 300mm, als die zu polierenden Gegenstände auf. Mit Hilfe des Pendelarmes werden die Gegenstände während des Läpp- bzw. Poliervorganges über die Fläche der Polierscheibe bewegt, so dass eine gleichmäßige Bearbeitung der Gegenstände bzw. eine gleichmäßige Abnutzung der Polierscheibe gewährleistet ist. Dabei ist der Pendelarm vorteilhafterweise mit einem Führungsparallelogramm ausgerüstet. Derartige Maschinen haben den Nachteil, dass ausschließlich plane Flächen bearbeitet werden können. Andersartige, beispielsweise konkave oder konvexe Flächen, können nicht maschinell, sondern nur von Hand bearbeitet werden. Eine solche manuelle Bearbeitung ist sowohl zeit- als auch kostenintensiv.Surface treatment machines for lapping and polishing objects, for example, are used in laboratories to process metallographic samples, optical fibers and plastic samples. Lapping and polishing machines are also required in the small-scale production of objects. Such machines work in such a way that the objects to be processed are clamped into a holder and lowered onto a flat turntable with the help of a pendulum arm. A lapping or polishing disc is located on the surface of the turntable facing the object to be processed. The turntable with the lapping or polishing disc and/or the holder with the objects to be lapped or polished rotate around the axis running perpendicular to the surface of the turntable. The lapping or polishing disc has a larger diameter, for example 300mm, than the objects to be polished. With the help of the pendulum arm, the objects are moved over the surface of the polishing disc during the lapping or polishing process, so that even processing of the objects and even wear of the polishing disc is guaranteed. The pendulum arm is advantageously equipped with a guide parallelogram. Such machines have the disadvantage that only flat surfaces can be machined. Other types of surfaces, such as concave or convex surfaces, cannot be machined, but only by hand. Such manual processing is both time-consuming and costly.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Oberflächenbearbeitungsmaschine zu schaffen, die neben planen Gegenständen auch Gegenstände mit andersartigen, beispielsweise konkaven oder konvexen Oberflächen bearbeiten, insbesondere läppen und polieren kann.The present invention is based on the object of creating a surface processing machine which, in addition to flat objects, can also process objects with different types of surfaces, for example concave or convex surfaces, in particular lapping and polishing them.
Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, dass ein zu bearbeitender Gegenstand auf einem Drehteller befestigbar ist, wobei ein motorisch angetriebenes Bearbeitungswerkzeug, insbesondere ein Läpp- oder Polierwerkzeug, derart gelenkig an einem Pendelarm befestigbar ist, dass es drei Freiheitsgrade für Drehungen aufweist.According to the invention, this is achieved in that an object to be processed can be fastened to a turntable, wherein a motor-driven processing tool, in particular a lapping or polishing tool, can be fastened to a pendulum arm in such an articulated manner that it has three degrees of freedom for rotation.
Die erfindungsgemäße Oberflächenbearbeitungsmaschine ist vielseitig einsetzbar. Die freie Bewegbarkeit des Bearbeitungswerkzeugs ermöglicht die Bearbeitung von planen und/oder nicht planen Flächen. Es können je nach Bedarf verschiedene Werkzeuge, insbesondere Läpp- oder Polierwerkzeuge, eingesetzt werden, wodurch Oberflächen mit ein und derselben Maschine grob und fein geschliffen, poliert oder geläppt werden können. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungsmerkmale des erfindungsgemäßen Gegenstandes sind in der Beschreibung und in den Unteransprüchen enthalten.The surface processing machine according to the invention can be used in a variety of ways. The free mobility of the processing tool enables the processing of flat and/or non-flat surfaces. Different tools, in particular lapping or polishing tools, can be used as required, whereby surfaces can be roughly and finely ground, polished or lapped with one and the same machine. Further advantageous design features of the object according to the invention are contained in the description and in the subclaims.
Anhand des in der beiliegenden Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels wird die Erfindung näher erläutert.The invention is explained in more detail with reference to the embodiment shown in the accompanying drawing.
In der Figur ist eine erfindungsgemäße Ausführungsform einer Oberflächenbearbeitungsmaschine, insbesondere einer Läpp- und Poliermaschine in Seitenansicht, teilweise geschnitten, ohne Seitenabdeckungen dargestellt. Ein zu bearbeitender Gegenstand 1 (im folgenden als Probe 1 bezeichnet), ist mit Hilfe einer Halterung 2 auf einem Drehteller 4 insbesondere zentral befestigbar. Mit Hilfe eines auf der von der Probe 1 abgewandten Seite des Drehtellers 4 angeordneten elektrischen Motors 6 wird der Drehteller 4 über eine den Drehteller 4 und den elektrischen Motor 6 verbindende Drehteller-Antriebswelle 8 derart angetrieben, dass er um eine senkrecht zu seiner Haupterstreckungsfläche verlaufende Achse y-y rotiert. Dabei bildet die Abtriebswelle des angeordneten elektrischen Motors 6 gleichzeitig die Drehteller-Antriebswelle 8 (direkter Antrieb). Alternativ sind weitereThe figure shows an embodiment of a surface treatment machine according to the invention, in particular a lapping and polishing machine, in a side view, partially cut away, without side covers. An object 1 to be treated (hereinafter referred to as sample 1) can be fastened to a rotary table 4, in particular centrally, using a holder 2. With the help of an electric motor 6 arranged on the side of the rotary table 4 facing away from the sample 1, the rotary table 4 is driven via a rotary table drive shaft 8 connecting the rotary table 4 and the electric motor 6 in such a way that it rotates about an axis y-y running perpendicular to its main extension surface. The output shaft of the arranged electric motor 6 simultaneously forms the rotary table drive shaft 8 (direct drive). Alternatively, further
Antriebsmöglichkeiten wie &zgr;. B. Riemenantrieb denkbar. Der elektrischen Motor 6 ist durch eine zwischen dem Drehteller 4 und dem elektrischen Motor 6 angeordnete, die Drehteller-Antriebswelle 8 umschließende Ablaufwanne 10 gegen Verschmutzung geschützt. Der elektrische Motor 6 ist an einem Befestigungssteg 12 schwingungsgedämpft befestigt, der parallel zu einer in der Ebene des Drehtellers 4 verlaufenden Achse x-x verläuft und an einem Gehäuserahmen 14 befestigt ist. Auf der dem Drehteller 4 abgewandten Seite der Probe 1 ist ein Bearbeitungswerkzeug 16 derart lösbar in einer Halterung befestigt, daß es, einschließlich der Rotation um die in y-y Achse verlaufende Drehachse, drei Freiheitsgrade für Drehungen aufweist. Erfindungsgemäß wird dies durch die Verwendung eines Kardangelenks 18, welches mit einer in Ausgangsposition der Maschine in y-y Achse verlaufenden Werkzeug-Antriebswelle 20 verbunden ist, erreicht. Das Bearbeitungswerkzeug 16 wird über einen mit der Werkzeug-Antriebswelle 20 verbundenen elektrischen Motor 22 in Rotation um die in Ausgangsposition der Maschine senkrecht zur Fläche des Drehtellers 4 liegende Achse y-y versetzt. Das Kardangelenk 18 bewirkt, dass das Bearbeitungswerkzeug 16 während der Drehmomentübertragung aus der y-y Achse bzw. der Achse der Werkzeug-Antriebswelle 20 in alle Richtungen seitlich geneigt werden kann. Aufgrund dieser veränderbaren Winkelstellung zwischen Bearbeitungswerkzeug 16 und der Werkzeug-Antriebswelle 20 können auch nicht plane, beispielsweise konkave oder konvexe Flächen bei gleichmäßiger Auflage des Bearbeitungswerkzeugs 16 bearbeitet werden. In einer erfindungsgemäßen Oberflächenbearbeitungsmaschine sind unterschiedliche Kardangelenke 18 einsetzbar. Die Werkzeug-Antriebswelle 20 ist über einen Pendelarm 24 mit einem Exzenterantrieb 26 über eine parallel zur Werkzeug-Antriebswelle 20 verlaufenden Pendelarm-Antriebswelle 28 verbunden. Der Exzenterantrieb 26 wird über einen mit der Pendelarm-Antriebswelle 28 verbundenen elektrischen Motor 30 angetrieben. Der Pendelarm 24 ist vorteilhafterweise mit einem Führungsparallelogramm ausgerüstet. Dadurch wird erreicht, dass die Längsachse der Werkzeug-Antriebswelle 20 während des Bearbeitungsvorgangs jederzeit parallel zur Pendelarm-Antriebswelle 28 bzw. zur Achse y-y verläuft. Der Exzenterantrieb 26 bewirkt, dass die sich die Werkzeug-Antriebswelle 20 und damit das Bearbeitungswerkzeug 16 während des Bearbeitungsvorgangs auf einem Kreisbogen über die Fläche des Drehtellers bewegt, so dass eine gleichmäßige Bearbeitung der zu bearbeitenden FlächeDrive options such as belt drive are conceivable. The electric motor 6 is protected against contamination by a drain pan 10 arranged between the turntable 4 and the electric motor 6 and enclosing the turntable drive shaft 8. The electric motor 6 is attached in a vibration-damped manner to a fastening web 12 which runs parallel to an axis x-x running in the plane of the turntable 4 and is attached to a housing frame 14. On the side of the sample 1 facing away from the turntable 4, a processing tool 16 is detachably attached in a holder such that it has three degrees of freedom for rotation, including rotation about the axis of rotation running in the y-y axis. According to the invention, this is achieved by using a universal joint 18 which is connected to a tool drive shaft 20 which runs in the y-y axis in the starting position of the machine. The machining tool 16 is set in rotation about the y-y axis, which in the starting position of the machine is perpendicular to the surface of the turntable 4, by an electric motor 22 connected to the tool drive shaft 20. The cardan joint 18 means that the machining tool 16 can be tilted sideways in all directions during the torque transmission from the y-y axis or the axis of the tool drive shaft 20. Due to this changeable angular position between the machining tool 16 and the tool drive shaft 20, non-flat surfaces, for example concave or convex surfaces, can also be machined with the machining tool 16 resting evenly. Different cardan joints 18 can be used in a surface machining machine according to the invention. The tool drive shaft 20 is connected via a pendulum arm 24 to an eccentric drive 26 via a pendulum arm drive shaft 28 running parallel to the tool drive shaft 20. The eccentric drive 26 is driven by an electric motor 30 connected to the pendulum arm drive shaft 28. The pendulum arm 24 is advantageously equipped with a guide parallelogram. This ensures that the longitudinal axis of the tool drive shaft 20 runs parallel to the pendulum arm drive shaft 28 or to the y-y axis at all times during the machining process. The eccentric drive 26 causes the tool drive shaft 20 and thus the machining tool 16 to move on a circular arc over the surface of the turntable during the machining process, so that the surface to be machined is machined evenly.
gewährleistet ist. Der Pendelarm 24 erreicht dabei die maximale Reichweite, wenn die Werkzeug-Antriebswelle 20 und der Pendelarm 24 einen Winkel &agr; von 90° in Richtung des Drehtellers 4 einschließen. Der Pendelarm 24 des Bearbeitungswerkzeugs 16 ist senkrecht zum Drehteller 4 bewegbar.is guaranteed. The pendulum arm 24 reaches the maximum range when the tool drive shaft 20 and the pendulum arm 24 enclose an angle α of 90° in the direction of the turntable 4. The pendulum arm 24 of the processing tool 16 can be moved perpendicular to the turntable 4.
Die Antriebe des Drehtellers 4, des Bearbeitungswerkzeugs 16 und des Pendelarms 24 sind vorteilhafterweise stufenlos regelbar. Möglich ist auch eine erfindungsgemäße Ausführungsform, bei der mit Hilfe einer z. B. auf Federkraft basierenden zusätzlichen Gewichtsbalance der Andruck des Bearbeitungswerkzeugs 16 auf die Probe 1 regelbar ist. Der Andruck kann damit durch das der Gewichtskraft entgegenwirkende System wahlweise auch minimiert werden. Der Andruck des Bearbeitungswerkzeugs 16 kann dagegen auch durch zusätzliche Gewichte erhöht werden. Diese könnten beispielsweise im Bereich des elektrischen Werkzeugmotors 22, des Bearbeitungswerkzeugs 16, des Pendelarmes 24 oder der Werkzeug-Antriebswelle 20 angebracht sein. Grundsätzlich ist sowohl ein vollautomatischer, als auch ein manuell unterstützter Betrieb der Maschine möglich.The drives of the rotary table 4, the processing tool 16 and the pendulum arm 24 are advantageously infinitely variable. An embodiment according to the invention is also possible in which the pressure of the processing tool 16 on the sample 1 can be regulated with the aid of an additional weight balance based, for example, on spring force. The pressure can thus optionally be minimized by the system counteracting the weight force. The pressure of the processing tool 16 can, however, also be increased by additional weights. These could be attached, for example, in the area of the electric tool motor 22, the processing tool 16, the pendulum arm 24 or the tool drive shaft 20. In principle, both fully automatic and manually assisted operation of the machine is possible.
Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte und beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt sondern umfaßt auch alle im Sinne der Erfindung gleichwirkenden Ausführungen. Ferner ist die Erfindung bislang auch noch nicht auf die im Anspruch 1 definierte Merkmalskombination beschränkt sondern kann auch durch jede beliebige andere Kombination von bestimmten Merkmalen aller insgesamt offenbarten Einzelmerkmale definiert sein. Dies bedeutet, dass grundsätzlich praktisch jedes Einzeimerkmal des Anspruches 1 weggelassen bzw. durch mindestens ein an anderer Stelle der Anmeldung offenbartes Einzelmerkmal ersetzt werden kann. Insofern ist der Anspruch 1 lediglich als ein erster Formulierungsversuch für die Erfindung zu verstehen.The invention is not limited to the embodiment shown and described, but also includes all embodiments that have the same effect within the meaning of the invention. Furthermore, the invention is not yet limited to the combination of features defined in claim 1, but can also be defined by any other combination of specific features of all the individual features disclosed overall. This means that in principle practically every individual feature of claim 1 can be omitted or replaced by at least one individual feature disclosed elsewhere in the application. In this respect, claim 1 is to be understood as merely a first attempt at formulating the invention.
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Owner name: PETER WOLTERS - JOKE LAEPP- UND POLIERTECHNIK , DE Free format text: FORMER OWNER: JOISTEN & KETTENBAUM GMBH & CO. KG, 51429 BERGISCH GLADBACH, DE Effective date: 20011112 |
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