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Die Erfindung betrifft eine Exzenterschleifvorrichtung mit einer um eine Drehachse rotierbaren Antriebswelle, einen Schleifteller, welcher exzentrisch zu der Antriebswelle angeordnet und lösbar mittels einer Schraubverbindung an der Abtriebswelle befestigt ist, und eine flächige Schleifscheibe, insbesondere ein Schleifpapier, welches auswechselbar an dem Schleifteller angebracht ist, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Eine gattungsgemäße exzentrische Schleifvorrichtung geht beispielsweise aus der
EP 2 842 689 B1 hervor. Derartige Exzenterschleifvorrichtungen werden beispielsweise zum Schleifen und Polieren von Karosserieteilen von Kraftfahrzeugen vorgesehen.
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Mittels eines Elektromotors wird eine Abtriebswelle rotierend angetrieben. Exzentrisch zu einer Drehachse der Abtriebswelle ist ein Schleifteller vorgesehen, an welchem das flächige Schleifmittel angebracht wird. Der Schleifteller ist dabei lösbar mittels einer Schraubverbindung an der Abtriebswelle befestigt. Für die Schraubverbindung können eine oder mehrere Normschrauben mit einem Regelgewinde aus einem Stahlmaterial zum Einsatz kommen.
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Im Betrieb sind die Schrauben der Schraubverbindung einer nicht unerheblichen Dauerbelastung ausgesetzt, da aufgrund der exzentrischen Drehbewegung beim Schleifen wechselnde Querkräfte aufzunehmen und zu übertragen sind. Weiterhin wird die Schleifvorrichtung beim Schleifen wechselweise mit einem axialen Druck an das Werkstück angelegt und zur Veränderung des Schleifortes wieder abgenommen. Hierdurch ergibt sich auch eine axiale Wechselbelastung. Die exzentrische Bewegung wird durch eine links- oder rechtslaufende Antriebseinheit angeregt. Die Schraubverbindung kann sich hierdurch lösen oder es besteht die Gefahr, dass die Befestigungsschrauben zu stark angezogen werden, so dass sie auf Dauer brechen. Dies kann zu einer Beschädigung des Schleifgerätes mit einem hohen Schaden führen.
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Im Stand der Technik ist es üblich, die Schraubverbindung bei einer entsprechend hohen Belastung dahingehend anzupassen, dass die Schraubverbindung mit mehreren Befestigungsschrauben versehen und/oder entsprechend größere und damit belastbarere Befestigungsschrauben vorgesehen werden. Die Art und Größe der Ausbildung der Schraubverbindung hat einen Einfluss auf die Bewegung des rotierend angetriebenen Schleiftellers und damit auf das Drehverhalten des Schleiftellers, insbesondere beim Anfahren und Stoppen der Exzenterschleifvorrichtung.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Exzenterschleifvorrichtung anzugeben, welche auch bei der Übertragung größerer Schleifkräfte effizient betrieben werden kann.
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Die Aufgabe wird nach der Erfindung durch eine Exzenterschleifvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Die erfindungsgemäße Exzenterschleifvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Schraubverbindung eine einzelne Befestigungsschraube aufweist, welche aus einem Leichtmetallmaterial gebildet ist.
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Die Erfindung beruht dabei auf der Erkenntnis, dass die Masse der Schraubverbindung, welche zusammen mit dem Schleifteller exzentrisch um eine Drehachse angetrieben wird, einen nicht unerheblichen Einfluss auf die Massenträgheit des Schleifteller hat und das Betriebsverhalten einer Exzenterschleifvorrichtung dadurch positiv beeinflusst wird, wenn eine Massenträgheit des rotierend angetriebenen Schleiftellers möglichst gering gehalten wird. Zur Reduzierung der Massenträgheit ist eine einzelne Befestigungsschraube vorgesehen, welche aus einem Leichtmetallmaterial gebildet wird. Unter Leichtmetallmaterial im Sinne der Erfindung sind Leichtmetalle und Leichtmetalllegierungen zu verstehen, wobei ein Leichtmetallmaterial eine geringere Dichte hat als ein Stahlmaterial hat und vorzugsweise eine Dichte von unter 5,0g/cm3 aufweist. Insbesondere ist als Leichtmetall Titan und/oder Aluminium vorgesehen, wobei die Befestigungsschraube insbesondere aus Legierungen mit diesen Elementen gebildet ist. Auch der Schleifteller kann aus einem Leichtmetallmaterial gefertigt sein.
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Besonders bevorzugt ist es nach einer Ausführungsform der Erfindung, dass die Befestigungsschraube aus einem hochfesten Leichtmetallmaterial gebildet ist. Besonders bevorzugt ist das Leichtmetallmaterial eine Titan-Legierung, insbesondere Ti6AI4V. Mit einem derartigen hochfesten Leichtmetallmaterial kann eine Festigkeit üblicher Normschrauben aus einem Stahlmaterial übertroffen werden. Derartige Befestigungsschrauben sind grundsätzlich Sonderanfertigungen, welche nicht als Normteile erhältlich sind. Diese Materialwahl hat sich in Versuchen als besonders stabil und dauerhaft für den Einsatzzweck an Exzenterschleifvorrichtungen erwiesen.
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Abhängig von der Art der Belastung kann die Schraubengröße ausgewählt werden. Eine besonders gute Festigkeit bei einer möglichst geringen Masse wird nach einer Variante der Erfindung dadurch erzielt, dass die Befestigungsschraube ein M10-Gewinde aufweist. Die Länge der Schraube kann abhängig von der Größe des Schleiftellers vorzugsweise zwischen 10 mm und 40 mm betragen.
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Eine weitere Verbesserung der Festigkeit der Schraubverbindung ergibt sich nach einer Weiterbildung der Erfindung dadurch, dass die Befestigungsschraube mit einem Feingewinde ausgebildet ist. Mit einem Feingewinde können besonders hohe Anzugskräfte zum Fixieren des Schleiftellers erzielt werden. Ein linksdrehendes oder rechtsdrehendes Feingewinde kann bei üblichen Exzenterschleifvorrichtungen abhängig vom Drehantrieb und dessen Drehrichtung ausgewählt sein. Vorteilhafterweise kann an der Befestigungsschraube zusätzlich eine Keilsicherungsscheibe vorgesehen sein.
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Eine weitere Verbesserung der Anbringung des Schleiftellers ergibt sich nach einer Ausführungsvariante der Erfindung dadurch, dass zum Befestigen des Schleiftellers an der Antriebswelle zusätzlich zu der Schraubverbindung eine Steckverbindung mit mindestens einem radial gerichteten Formschlusselement zur Drehmomentübertragung vorgesehen ist. Durch radial gerichtete Formschlusselemente wird eine Drehbelastung der Befestigungsschraube weitgehend reduziert.
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Dabei ist es besonders bevorzugt, dass mehrere radial gerichtete Formschlusselemente vorgesehen sind, welche stern- oder blumenartig um die Schraubverbindung angeordnet sind. Die Schraubverbindung erstreckt sich dabei von einer Seite des Schleiftellers durch ein entsprechendes Durchgangloch durch diesen hindurch bis in einen Endbereich der Abtriebswelle, in welcher eine passende Gewindebohrung vorgesehen ist.
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Besonders vorteilhaft ist es weiterhin, dass erste Formschlusselemente einerseits an der Abtriebswelle und andererseits dazu passende zweite Formschlusselemente an dem Schleifteller ausgebildet sind. Diese radial gerichteten Formschlusselemente sind dabei so passend aufeinander ausgebildet, dass sie axial in Richtung der Drehachse zum Bilden der Steckverbindung steckbar sind.
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Eine besonders langlebige Anordnung einer Exzenterschleifvorrichtung wird nach einer Weiterbildung der Erfindung dadurch erzielt, dass die Abtriebswelle an ihrem distalen Ende, an welchem der Schleifteller angeordnet ist, eine lösbare Tellerwelle aufweist, an welcher der Schleifteller exzentrisch zur Drehachse der Antriebswelle gelagert ist. Insbesondere kann dabei der Schleifteller drehbar innerhalb oder an der Tellerwelle gelagert sein. Die Tellerwelle weist vorzugsweise ein Innenteil auf, welches mit der Gewindebohrung für die Befestigungsschraube versehen ist. Das Innenteil der Tellerwelle ist drehbar, insbesondere über ein Wälz- oder Rollenlager in einem hülsenförmigen Außenteil gelagert, welches exzentrisch zur Abtriebswelle an dieser angebracht ist. Der Schleifteller kann auch in einer umgekehrten Weise an einem Außenteil der Tellerwelle angeordnet sein, während diese über das Innenteil mit der weiteren Abtriebswelle verbunden ist.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Exzenterschleifvorrichtung wird dadurch erzielt, dass an dem Schleifteller eine elastische Platte zum Halten des Schleifelementes angeordnet ist. Die elastische Platte kann insbesondere ein sogenanntes Interface-Pad aus einem Schaumstoff oder einem weichen Kunststoffmaterial sein, so dass sich das Schleifelement leichter an eine zu schleifende Oberfläche anpassen kann. Die elastische Platte ist vorzugsweise selbst lösbar über eine Adapterplatte an dem Schleifteller befestigt, wobei die Adapterplatte selbst lösbar am Schleifteller angeordnet sein kann. Die Adapterplatte kann dabei eine besonders gestaltete freie Oberfläche aufweisen, welche zusammen mit der zugehörigen Oberfläche der elastischen Platte etwa eine Klettverbindung bildet.
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Die Exzenterschleifvorrichtung ist insbesondere mit einem Motor, insbesondere einem elektrisch angetriebenen Motor, verbunden und kann von Hand oder an einem Mehrachsroboter einer automatischen Schleifstation betrieben werden.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispieles weiter beschrieben, welches nachfolgend in den Zeichnungen schematisch dargestellt ist. In den Zeichnungen zeigen:
- 1 eine Explosionsdarstellung einer erfindungsgemäßen Exzenterschleifvorrichtung;
- 2 eine vergrößerte perspektivische Ansicht einer Tellerwelle aus der Exzenterschleifvorrichtung von 1, und
- 3 eine Vorderansicht der Tellerwelle von 2.
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Eine erfindungsgemäße Exzenterschleifvorrichtung 10 nach 1 weist eine Antriebseinheit 12 auf, welche im Wesentlichen als ein Elektromotor ausgebildet ist. An einer Außenseite der Antriebseinheit 12 sind in grundsätzlich bekannter Weise zwei Absaugleitungen 14 vorgesehen, welche an einer Absaugpumpe anschließbar sind. In grundsätzlich bekannter Weise kann so über die Antriebseinheit 12 Schleifstaub durch entsprechende Öffnungen im Schleifbetrieb durch die Exzenterschleifvorrichtung 10 abgesaugt werden.
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Die Antriebseinheit 12 treibt eine Abtriebswelle 20 drehend um eine Drehachse an. In der hülsenförmigen Abtriebswelle 20 ist exzentrisch zur Drehachse der Abtriebswelle 20 eine Tellerwelle 30 drehbar gelagert.
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Gemäß den 2 und 3 weist diese Tellerwelle 30 einen stangenförmigen Grundkörper 33 auf, an dessen freien, von der Antriebseinheit 12 weggerichteten Ende ein durchmesservergrößerter tellerförmiger Flansch 31 vorgesehen ist. An dem tellerförmigen Flansch 31 sind radial gerichtete Formschlusselemente 32 ausgebildet, welche vorzugsweise eine sternförmige Anordnung mit sechs vorspringenden Formschlusselementen 32 bilden. Mittig zur Achse der Tellerwelle 30 ist eine Gewindebohrung 34 zum Anschrauben eines Schleiftellers 40 eingebracht.
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Der Schleifteller 40 weist an seiner zur Tellerwelle 30 gerichteten Seite einen vorspringenden konzentrischen Ansatz 41 auf, in welchem eine Ausnehmung mit Vorsprüngen und Rücksprüngen korrespondierend zu der sternförmigen Anordnung der Formschlusselemente 32 an der Tellerwelle 30 ausgebildet sind. Auf diese Weise kann der Schleifteller 40 auf die Tellerwelle 30 axial aufgesteckt werden, wobei über die Formschlusselemente 32 eine drehmomentübertragende Verbindung gebildet wird.
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An einer Vorderseite des Schleiftellers 40 kann eine Adapterplatte 42 mittels Fixierschrauben 43 befestigt werden. An der Vorderseite der Adapterplatte 42 kann eine Adhäsionsfläche, etwa zum Bilden einer Klettverbindung, angebracht sein.
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Zum Befestigen des Schleiftellers 40 an der Tellerwelle 30 weist der Schleifteller 40 eine mittige Durchgangsbohrung auf, in welche eine topfartige Buchse 38 sowie eine Befestigungsschraube 36 eingesetzt werden kann. Die Befestigungsschraube 36 ragt durch die Buchse 38, die Adapterplatte 42 sowie den Schleifteller 40 hindurch, so dass die Befestigungsschraube 36 in Eingriff mit dem Innengewinde an der Gewindebohrung 34 in der Tellerwelle 30 kommt. Hierdurch wird der Schleifteller 40 axial an der Tellerwelle 30 festgespannt und festgelegt.
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Die Befestigungsschraube 36 sowie gegebenenfalls auch die Buchse 38 sind aus einem Leichtmetallmaterial gefertigt, insbesondere Ti6AI4V. Ebenso kann der Schleifteller 40 aus einem Leichtmetallmaterial gefertigt sein. Die Adapterplatte 42 kann aus einem Kunststoffmaterial oder ebenfalls aus einem Leichtmetallmaterial bestehen.
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Das Leichtmetallmaterial der Befestigungsschraube 36 kann sich von den anderen Leichtmetallmaterialien unterscheiden und ist insbesondere als ein hochfestes Leichtmetallmaterial ausgebildet. Die Befestigungsschraube 36 kann dabei ein M8- oder M10-Feingewinde aufweisen. Das Gewinde ist dabei vorzugsweise als ein rechtsdrehendes Feingewinde ausgebildet, wobei in einem solchen Fall die Drehrichtung der Antriebseinheit 12 entgegengesetzt, also rechtsdrehend ist.
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An der Adapterplatte 42 ist lösbar eine elastische Platte 44, etwa aus einem Schaumstoffmaterial, vorzugsweise mittels einer Klettverbindung befestigt.
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An der abgewandten Vorderseite der elastischen Platte 44 kann dann die eigentliche Schleifscheibe 50 lösbar angebracht sein, die als ein Schleifpapier ausgebildet ist. Diese kann zum lösbaren Befestigen ebenfalls mit einer Adhäsionsfläche versehen sein, die insbesondere zum Bilden einer Klettverbindung dient.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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