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Die
Erfindung betrifft eine Tellerschleifvorrichtung mit einem drehangetriebenen
Antriebsteil und einem von diesem gehaltenen Schleifteller. Sie ist
ferner auf eine Schleifmaschine mit einer solchen Tellerschleifvorrichtung
gerichtet.
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Tellerschleifvorrichtungen
der vorgenannten Art finden sowohl bei Handgeräten als auch bei kompletten
Werkzeugmaschinen mit einer Spanneinrichtung zum Festsetzen eines
zu bearbeitenden Werkstückes
verbreiteten Einsatz. Der Schleifteller trägt an seiner nutzungsseitigen
Fläche
einen Schleifbelag oder ist einstückig mit einem solchen ausgebildet, wobei
er von dem Antriebsteil, z.B. einer Welle, einer Antriebsspindel
oder dergleichen, drehangetrieben ist, welches seinerseits mit einer
Abtriebswelle eines Motors, z.B. über ein Getriebe, wirkverbunden
ist oder selbst die Abtriebswelle bildet. Derartige Tellerschleifvorrichtungen
dienen zur Oberflächenbearbeitung,
insbesondere zum Schleifen und/oder Polieren von Werkstücken aus
verhältnis mäßig harten
Materialien, wie Stein, Marmor, Granit, Metall oder auch Kunststoff
und dergleichen.
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Die
Schleifteller solcher Schleifvorrichtungen sind in der Regel starr
ausgebildet, was insbesondere bei unebenen Werkstücken zu
Schleifspuren bzw. Riefen gemäß dem Führungsweg
des Schleiftellers bezüglich
des Werkstückes
führen
kann, so daß die Oberflächenqualität des fertigen
Produktes in nicht tolerierbarer Weise Schaden nimmt. Um dem zu
begegnen, sind nachgiebige, gummielastische Schleifteller oder gummielastische
Zwischenlagen zur Aufnahme starrer Schleifteller bekannt, welche
eine Bildung von Schleifspuren zwar verringern, doch bleiben insbesondere
bei der Bearbeitung von Werkstücken
mit harten Stellen diese nur unzureichend bearbeitet zurück, so daß auch hier
die Gefahr einer Beeinträchtigung
der Qualität
des Schliffs bzw. der Politur besteht. Dies gilt insbesondere für relativ
inhomogene Materialien, wie Stein, Granit, Marmor und dergleichen.
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Ferner
sind zur Bearbeitung von unebenen Oberflächenkonturen Schleifteller
bekannt, welche über
ein Kardangelenk schwenkbar mit dem Antriebsteil der Schleifvorrichtung
verbunden sind. Auf diese Weise ist eine gewisse Angleichung des Schleifbelags
des Tellers an die Oberfläche
des Werkstückes
möglich,
ohne den Schleifteller auf aufwendige Weise gemäß der zu bearbeitenden Oberflächenkontur
ausrichten zu müssen.
Indes ist bei solchen Kardangelenken insbesondere bei hoher Drehgeschwindigkeit
und/oder bei hohem Andruck auf das Werkstück ein exakter Rundlauf des
Schleiftellers kaum möglich,
so daß derartige
Gelenke bei herkömmlichen,
schnell rotierenden Schleifvorrichtungen praktisch nicht zum Einsatz
gelangen. Ferner besitzt der über
das Kardangelenk mit dem Antriebsteil verbundene Schleifteller einen
verhältnismäßig hohen,
d.h. relativ weit von der zu bear beitenden Oberfläche entfernt
liegenden Schwenkpunkt, was in handhabungstechnischer Hinsicht ungünstig ist.
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Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Tellerschleifvorrichtung
der eingangs genannten Art bzw. eine Schleifmaschine mit einer solchen
Tellerschleifvorrichtung dahingehend weiterzubilden, daß sie unter
Vermeidung der vorgenannten Nachteile eine einwandfreie Bearbeitung
von insbesondere unebenen Oberflächen
ermöglicht.
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Erfindungsgemäß wird diese
Aufgabe bei einer Tellerschleifvorrichtung der eingangs genannten Art
dadurch gelöst,
daß der
Schleifteller über
ein Kugelgelenk schwenkbar mit dem Antriebsteil in Verbindung steht,
wobei die Drehbewegung des Antriebsteils mittels eines Mitnehmers
auf den Schleifteller übertragbar
ist. Ferner ist zur Lösung
des der Erfindung zugrunde liegenden Problems eine Schleifmaschine,
z.B. in Form eines Handgerätes
oder auch in Form einer Werkzeugmaschine, mit einer solchen Tellerschleifvorrichtung
vorgesehen.
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Durch
die erfindungsgemäße Ausgestaltung ist
eine einfache Angleichung des Schleiftellers an unebene, sowohl
konkave als auch konvexe Flächen des
Werkstückes
unter gleichmäßiger Verteilung
des Andruckes des Schleiftellers an die zu bearbeitende Oberfläche möglich, indem
der Schleifteller um das Kugelgelenk bezüglich der Drehachse des Antriebsteils
schwenkbar ist, so daß eine
Bildung von unästhetischen
Schleifspuren oder Riefen zuverlässig verhindert
wird. Eine exakte Ausrichtung des Antriebsteils senkrecht zu der
zu bearbeitenden Oberfläche
ist aufgrund der Schwenkbarkeit des Schleiftellers bezüglich dem
Antriebsteil um das Kugelgelenk ebenso entbehrlich wie eine Abrichtung
des Schleifwerkzeugs. Ferner ermöglicht
das Kugelgelenk eine Schwenkbarkeit des Schleiftellers um eine oder
mehrere, nahe an dem Werkstück
angeordnete Schwenkachsen, insbesondere um das Zentrum des Kugelabschnittes,
so daß eine
einfache Handhabung sichergestellt ist. Darüber hinaus stellt die durch
das Kugelgelenk gegebene Verbindung zwischen dem Schleifteller und
dem Antriebsteil eine sehr robuste Verbindung dar, welche einen
exakten Rundlauf des Schleiftellers bei praktisch beliebig hohen
Drehzahlen gewährleistet.
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Die
das Kugelgelenk bildenden Kugelabschnitt und Kugelpfanne können grundsätzlich entweder
an dem Antriebsteil oder an dem Schleifteller vorgesehen sein. Gemäß einer
in konstruktiver Hinsicht einfachen und robusten Ausführungsform
ist vorzugsweise vorgesehen, daß das
Kugelgelenk von einem dem Schleifteller zugewandten Kugelabschnitt des
Antriebsteils und einer hierzu komplementären, dem Antriebsteil zugewandten
Kugelpfanne des Schleiftellers gebildet ist. Sowohl der Kugelabschnitt als
auch die Kugelpfanne des Antriebsteils bzw. des Schleiftellers können dabei
einstückig
mit den genannten Komponenten oder auch separat ausgebildet und
mit den genannten Komponenten verbindbar sein. Letztere Alternative
ist insbesondere dann günstig,
wenn herkömmliche
Tellerschleifvorrichtungen mit einem erfindungsgemäßen Kugelgelenk nachgerüstet werden
sollen, wobei hier eine problemlose Nachrüstung z.B. dadurch möglich ist,
indem die Kugelpfanne an dem freie Ende des Antriebsteils festgelegt,
z.B. verschraubt wird, während die
Kugelpfanne an der dem Antriebsteil zugewandten Seite des Schleiftellers
montiert wird. Anschließend
wird dann der Schleifteller durch Montage des Mitnehmers unter Gewährleistung
einer Drehmomentenübertragung
mit dem Kugelabschnitt des Antriebsteils verbunden. Mit "Kugelabschnitt" im Sinne der Erfindung
ist im übrigen
ein sich gemäß einem beliebigen
Oberflächenbereich
einer Kugel erstreckendes, räumliches
Gebilde einschließlich
einer vollständigen
Kugel angesprochen, welches im übrigen
massiv oder hohl ausgebildet sein kann.
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In
vorteilhafter Ausgestaltung steht der Schleifteller über den
Mitnehmer drehfest, also in Drehrichtung des Kugelgelenks im wesentlichen spielfrei,
mit dem Antriebsteil in Verbindung, um für eine sichere und zuverlässige Übertragung
der Drehbewegung von dem Antriebsteil auf den Schleifteller zu sorgen.
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Ferner
erstreckt sich der Mitnehmer zweckmäßig bezüglich des Kugelgelenks im wesentlichen radial,
d.h. der Mitnehmer weist insbesondere eine sich zwischen dem Kugelabschnitt
und der Kugelschale erstreckende Erstreckungsrichtungskomponente
auf.
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In
bevorzugter Ausführung
ist vorgesehen, daß der
Mitnehmer von einem den Kugelabschnitt durchsetzenden Bolzen gebildet
ist, wobei der Mitnehmer insbesondere einen kreisförmigen Querschnitt
aufweist. Auf diese Weise stellt die Achse des Bolzens eine insbesondere
bezüglich
der Drehachse des Antriebsteils etwa senkrechte Schwenkachse des
Kugelgelenks dar. Selbstverständlich
kann der Bolzen beispielsweise auch zweistückig ausgebildet sein, wobei
je ein Bolzenabschnitt an diametral entgegengesetzten Seiten des
Kugelgelenks die Kugelschale unter Gewährleistung einer Drehmomentenübertragung
mit dem Kugelabschnitt verbinden kann.
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In
weiterhin bevorzugter Ausführung
ist vorgesehen, daß der
Mitnehmer starr an dem Kugelabschnitt angeordnet ist, wobei er in
zwei fluchtend, im wesentlichen parallel zur Drehachse angeordneten Langlöchern der
Kugelpfanne geführt
ist. Auf diese Weise ergibt sich eine weitere, insbesondere sowohl zur
Drehachse des Antriebsteils als auch zur Achse des Mitnehmers etwa
senkrechte Schwenkachse des Kugelgelenks, wobei die Länge der
Langlöcher
entsprechend dem um diese Achse gewünschten, maximalen Schwenkwinkel
gewählt
werden kann. Dieselbe Wirkung kann selbstverständlich auf entsprechende Weise
auch dadurch erzielt werden, indem der Mitnehmer starr an der Kugelpfanne
angeordnet ist, wobei er in einem im wesentlichen parallel zur Drehachse
angeordneten Langloch des Kugelabschnittes geführt ist. In jedem Fall ergibt
sich in Verbindung mit einer Schwenkbarkeit des Kugelgelenks um
die Achse des Mitnehmers eine innerhalb gewisser Grenzen allseitige
Schwenkbarkeit des Kugelgelenks und somit des Schleiftellers bezüglich des
Antriebsteils der Schleifvorrichtung. Mit "parallel zur Drehachse angeordnetem(n)
Langloch (Langlöchern)" ist dabei gemeint,
daß die
Längsachse
des (der) Langloches (Langlöcher)
bzw. die beiden parallelen Längsränder desselben
parallel zur Drehachse angeordnet sind.
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Zur
Unterdrückung
eines axialen Spiels zwischen der Kugelpfanne und dem Kugelabschnitt
sowie zur unterstützenden
Halterung des Schleiftellers an dem Antriebsteil kann gemäß einer
bevorzugten Ausführung
beispielsweise vorgesehen sein, daß die Kugelpfanne wenigstens
einen, den maximalen Durchmesser des Kugelabschnittes übergreifenden, radial
nach innen vorstehenden Wulst aufweist. Bei der Montage kann in
diesem Fall der Kugelabschnitt (z.B. des Antriebsteils) auf einfache
Weise in die Kugelpfanne (z.B. des Schleiftellers) eingepreßt werden,
so daß die
zueinander komplementären
Kugelflächen
des Kugelgelenks stets miteinander in Kontakt stehen und auch nach
Entfernen des Mitnehmers, welcher zur Übertragung einer Drehbewegung zwischen
dem Antriebsteil und dem Schleifteller geeignet ist, eine Verbindung
zwischen dem Kugelabschnitt und der Kugelpfanne des Kugelgelenks
sichergestellt ist. Der Wulst kann dabei z.B. von wenigstens zwei
diametral entgegengesetzten, radial nach vorstehenden Vorsprüngen der
Kugelpfanne gebildet sein, um die zum Einpressen erforderlichen Kräfte in den
gewünschten
Grenzen zu halten.
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Gemäß einer
anderen bevorzugten Ausführungsform
kann zur Halterung des Schleiftellers an dem Antriebsteil z.B. ein
Sicherungsring vorgesehen sein, welcher zwischen einem den maximalen
Durchmesser des Kugelabschnittes übergreifenden Abschnitt der
Kugelpfanne und dem Kugelabschnitt selbst angeordnet ist. Der Sicherungsring,
welcher einen geringeren Innendurchmesser als der maximale Durchmesser
des Kugelabschnittes besitzt, kann dabei zweckmäßig in einer Umfangsnut des
den maximalen Durchmesser des Kugelabschnittes übergreifenden Abschnittes der
Kugelpfanne angeordnet sein.
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In
Weiterbildung kann eine nachgiebige, das Kugelgelenk abdeckende
Abdeckung vorgesehen sein, welche unter Gewährleistung der gewünschten Schwenkbarkeit
des Kugelgelenks ein Eindringen von Feuchtigkeit und Schmutz, wie
beim Schleifvorgang entstehendem Abrieb, in und gegebenenfalls ein
Austreten von Schmiermedium aus dem Kugelgelenk verhindert.
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Ferner
kann in vielen Fällen
eine Kühlung und/oder
Schmierung erwünscht
sein, wobei in diesem Fall vorgesehen ist, daß der Kugelabschnitt und die
Kugelpfanne miteinander in Verbindung stehende Bohrungen zum Durchtritt
eines Fluides, wie eines Kühl-
und/oder Schmiermediums, aufweisen. Der Durchmesser der Bohrungen
ist dabei zweckmäßig derart
gewählt,
daß die
Bohrungen in jeder Schwenkposition der Kugelpfanne bezüglich des
Kugelabschnittes miteinander in Verbindung stehen, so daß stets
ein Durchtritt des Kühl- oder Schmiermediums möglich ist.
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Nachstehend
ist die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme
auf die Zeichnung näher
erläutert.
Dabei zeigen:
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1 einen Querschnitt durch
eine Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Tellerschleifvorrichtung;
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2 einen Querschnitt durch
die Tellerschleifvorrichtung gemäß 1 entlang der Schnittebene
II–II;
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3 einen Detailschnitt durch
den Schleifteller der Tellerschleifvorrichtung gemäß 1 und 2;
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4 einen Querschnitt durch
eine andere Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Tellerschleifmaschine;
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5 einen Querschnitt durch
eine weitere Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Tellerschleifmaschine;
und
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6 eine Detailansicht des
Querschnittes durch die Tellerschleifvorrichtung gemäß 5 entlang der Schnittebene
V–V.
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Die
in 1 geschnitten dargestellte
Tellerschleifvorrichtung einer nicht näher wiedergegebenen, z.B. als
Handgerät
oder als stationäre
Werkzeugmaschine ausgebildeten Tellerschleifmaschine weist ein Antriebsteil 1 in
Form eines mit einem Drehantrieb (nicht gezeigt) verbindbaren Wellenstummels und
einen von diesem drehangetriebenen Schleifteller 2 auf,
an dessen dem Antriebsteil 1 abgewandten Unterseite 3 ein
Schleif- oder Polierbelag (nicht gezeigt) anbringbar oder fest angeordnet
ist. Der Schleifteller 2 ist über ein Kugelgelenk 4 schwenkbar mit
dem Antriebsteil 1 verbunden, wobei das Kugelgelenk 4 von
einem Kugelabschnitt 5 und einer hierzu komplementären Kugelpfanne 6 gebildet
ist. Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel
ist der Kugelabschnitt 5 an der dem Schleifteller 2 zugewandten Stirnseite
des Antriebsteils 1 angeordnet und einstückig mit
diesem ausgebildet, während
die Kugelpfanne 6 im zentralen Bereich auf der dem Antriebsteil 1 zugewandten
Seite des Schleiftellers 2 angeordnet und ebenfalls einstückig mit
diesem ausgebildet ist.
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Zur
Gewährleistung
einer Drehmomentenübertragung
zwischen dem Schleifteller 2 und dem Antriebsteil 1 ist
ein Mitnehmer 7 in Form eines Rundbolzens 8 (vgl.
auch 2) vorgesehen,
welcher sich diametral durch den Kugelabschnitt 5 des Antriebsteils 1 hindurch
erstreckt und in jeweils diametral entgegengesetzten Bohrungen 10a, 10b des
Schleiftellers 2 starr festgelegt, z.B. verschraubt ist.
Die Längsmittelachse 9 des
Bolzens 8 bildet somit eine erste Schwenkachse des Schleiftellers 2 bezüglich des
Antriebsteils 1 um das Kugelgelenk 4.
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Wie
insbesondere aus 2 ersichtlich,
ist der den Kugelabschnitt 5 durchsetzende Bolzen 9 ferner
in einem in dem Kugelabschnitt 5 ausgebildeten Langloch 12 geführt, dessen
Längsachse
parallel zur Drehachse 11 des Antriebsteils 1 angeordnet
ist, so daß eine
zweite Schwenkachse des Schleiftellers 2 bezüglich des
Antriebsteils 1 um das Kugelgelenk 4 gebildet ist, welche – in der
in 1 und 2 dargestellten unverschwenkten Position
des Schleiftellers 2 – sowohl
zur Längsmittelachse 9 des
Bolzens 8 als auch zur Drehachse 11 des Antriebsteils 1 senkrecht angeordnet
ist. Der Schwenkwinkel um diese Achse ist durch die Länge des
Langloches 12 begrenzt. Folglich ist der Schleifteller 2 innerhalb
jeweils gewünschter
Maximalwerte des Schwenkwinkels frei um das Kugelgelenk 5 schwenkbar.
Der Durchmesser des Bolzens 8 entspricht im wesentlichen
der Breite des Langloches 12 (2), um für eine drehfeste Verbindung
des Schleiftellers 2 mit dem Antriebsteil 1 zu
sorgen. Das von dem Schnittpunkt der beiden genannten Achsen bzw.
dem Mittelpunkt M des Kugelgelenks 4 gebildete Schwenkzentrum
ist sehr nahe an einem zu bearbeitenden Werkstück (nicht dargestellt) angeordnet,
so daß bei
einer automatischen Angleichung des Schleiftellers 2 an
eine zu bearbeitende, insbesondere unebene Oberfläche ein
einfacher und kontrollierter Schleif- bzw. Poliervorgang möglich ist,
ohne daß qualitätsmindernde Schleifspuren
entstehen.
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Wie
weiterhin aus 1 und 2 ersichtlich, ist die Kugelpfanne 6 des
Schleiftellers 2 dadurch an dem Kugelschnitt 5 des
Antriebsteils 1 gehalten, indem die Kugelpfanne 6 mit
einem den maximalen Durchmesser des Kugelabschnittes 5 nach
oben übergreifenden
Wulst 13 ausgebildet ist, welcher an diametral entgegengesetzten
Seiten je einen in Richtung des Kugelabschnittes 5 nach
innen vorstehenden Vorsprung 14a und 14b mit einer
zum Kugelabschnitt 5 komplementären Innenkontur aufweist (1). Die Montage des Schleiftellers 2 an
dem Antriebsteil 1 kann auf einfache Weise durch Einpressen
des Kugelabschnittes 5 in die Kugelpfanne 6 und anschließendes Einführen des
Bolzens 8 durch die Löcher 10a, 12, 10b geschehen.
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Eine
geschnitten dargestellte Detailansicht des in 1 rechten, nach innen vorstehenden Vorsprungs 14b des
Wulstes 13 der Kugelpfanne 6 des Schleiftellers 2 ist
nochmals in 3 wiedergegeben.
Der in 1 linke, diametral
entgegengesetzte Vorsprung 14a des Wulstes 13 ist
zweckmäßig identisch
ausgebildet.
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Wie
schließlich
weiterhin aus 1 und 2 ersichtlich, ist der Schleifteller 2 in
seinem Zentrum mit einer die Kugelpfanne 6 durchsetzenden
Bohrung 15 ausgestattet, welche z.B. zum Durchtritt eines
Kühlmediums
dient. Die Bohrung 15 steht mit einer Bohrung 16 des
Kugelabschnittes 5 in Verbindung, welche den Kugelabschnitt 4 axial
durchsetzt und in eine Axialbohrung des Antriebsteils 1 mündet, um
das Kühlmedium über das
Antriebsteil 1 an den Schleifteller 2 zu überführen. Der
Durchmesser der Bohrungen 15, 16 ist vorzugsweise
so gewählt,
daß diese bei
den jeweils möglichen
Schwenkbewegungen des Schleiftellers 2 bezüglich des
Antriebsteils 1 um das Kugelgelenk 4 stets miteinander
in Verbindung stehen.
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Die
in 4 dargestellte Ausführungsform unterscheidet
sich von der Ausführungsform
gemäß 1 und 2 insbesondere dadurch, daß der den
Kugelabschnitt 5 des Antriebsteils 1 mit der Kugelpfanne 6 des
Schleiftellers 2 drehfest verbindende Rundbolzen 8 in
einer zentralen Durchgangsbohrung 17 des Kugelabschnittes 5 starr
angeordnet, z.B. verschraubt ist, während er in zwei fluchtenden,
parallel zur Drehachse der Kugelpfanne 6 bzw. des Schleiftellers 2 angeordneten
Langlöchern 18a, 18b der
Kugelpfanne 6 geführt
ist. Auch auf diese Weise ist eine allseitige Schwenkbarkeit des
Schleiftellers 2 um das Kugelgelenk 4 mit dem
Mittelpunkt M des Kugelabschnittes 5 als Schwenkzentrum
gegeben. Die Breite der Langlöcher 18a, 18b entspricht
wiederum etwa dem Durchmesser des Bolzens 8, um für eine drehfeste
Verbindung zwischen dem Antriebsteil 1 und dem Schleifteller 2 zu
sorgen.
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Anstelle
der radial nach innen vorstehenden Vorsprünge 14a, 14b des
Wulstes 13 (1)
ist der Kugelabschnitt 5 des Antriebsteils 1 bei
der in 4 wiedergegebenen
Ausführungsform
derart in der Kugelpfanne 6 des Schleiftellers 2 gehalten,
indem letzterer mit einem den maximalen Durchmesser des Kugelabschnittes 6 nach
oben übergreifenden,
flanschartigen Abschnitt 19 ausgebildet ist, welcher innenseitig
eine Umfangsnut 20 aufweist, die einen Sicherungsring 21 aufnimmt,
welcher mit der Oberfläche
des Kugel abschnittes 5 in Kontakt steht.
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Das
Kugelgelenk 4 ist von einer nachgiebigen Abdeckung 22 geschützt, die
im wesentlichen rohrförmig
ausgebildet ist und an ihrem oberen Ende in einer Ringnut des Antriebsteils 1 gehalten
ist, während
sie an ihrem unteren Ende in einer Ringnut des Tellers 2 festgelegt
ist. Die Abdeckung 22 kann z.B. aus Blech oder einem beliebigen
anderen geeigneten Material, vorzugsweise aus Gummi, gefertigt und mit
Gelenken nach Art eines Balges ausgebildet sein, wie dies z.B. aus 4 ersichtlich ist.
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Die
in 5 und 6 gezeigte Ausführungsform entspricht im wesentlichen
der Ausführungsform
gemäß 1 und 2 mit dem Unterschied, daß – entsprechend 4 – der das Antriebsteil 1 drehfest mit
dem Schleifteller 2 verbindende Bolzen 8 starr
an dem Kugelabschnitt 5 festgelegt ist, während der
Bolzen 8 in den beiden fluchtenden, parallel zur Drehachse
des Schleiftellers 2 angeordneten Langlöchern 18a, 18b der
Kugelpfanne 6 geführt
ist.