DE2503845B2 - Vibrationsgleitschleifmaschine zum Bearbeiten von Edelsteinen o.dgl - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vibrationsgleitschleifmaschine zum Bearbeiten von Edelsteinen, insbes. Schmuckedelsteinen, u. dgl. nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei einer derartigen Vibrationsgleitschleifmaschine (US-PS 37 69 758) ist der auswechselbar gehaltene zylindrische Behälter auf der einen Seite durch eine weitgehend senkrechte, an ihren Enden einerseits mit der Bodenplatte und andererseits mit einem Halter verbundenen Gelenkstütze aus einem Flachmaterialstreifen (Bandfederstahl) und auf der anderen Seite durch eine etwa horizontal verlaufende Gelenkstütze gehalten, welche einerseits an dem Behälterhalter mit einer V-Nut anliegt, daneben durch eine aus zwei gegeneinander vorgespannten Federn zusammengesetzten Doppelfeder eingespannt ist und am anderen Ende auf einer hohen Stütze aufliegt und gegen diese mit einer Zugfeder gedrückt wird, so daß die Auflagestelle ein Kipplager bildet. An der etwa horizontalen Gelenkstütze greift ein Schwingungsgenerator in Form eines mit Wechselstrom gespeisten Elektromagneten an, so daß diese Gelenkstütze auf- und abschwingt und eine entsprechende Schwingbewegung auf dieser Seite des Behälters einleitet.

Die auf der anderen Behälterseite vorgesehene Gelenkstütze erlaubt nur eine etwa horizontale Schwingbewegung des Behälters. Dies führt dazu, daß der Behälter in Kippschwingungen versetzt wird.

Beim Vibrationsgleitschleifen werden die zu bearbeitenden Edelsteine in den zylindrischen Behälter ■ zusammen mit einer Schleifmittelsuspension gegeben. Die Schwingbewegung führt zu einer Relativbewegung zwischen den Steinen und dem Schleifmittel und zu einer Umschichtung des Behälterinhalts. Bei dieser Umschichtung sollte die Masse hinreichend verdichtet

ίο werden, um eine gute Schleifleistung zu erzielen. Dies erfordert, daß der Behälter mindestens zu 70 bis 75% gefüllt ist, denn es ist die Begrenzungswirkung der Behälterwände, die das hinreichende Verdichten bewirkt, während die Masse, aus Steinen und Schleifmittel

ι > umgewälzt wird.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Schleifleistung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 beschriebenen Vibrationsgleitschleifmaschine noch weiter zu verbessern, so daß ein bestimmtes

jo Schleifergebnis in noch kürzerer Zeit als bisher erzielt wird.

Die Lösung dieser Aufgabe gelingt bei einer gattungsgemäßen Maschine durch Hinzunahme des kennzeichnenden Merkmals. Danach befindet sich auch

2ί das dem Schwingbehälter abgewandte Ende der anderen Gelenkstütze nunmehr in unmittelbarer Nähe der Bodenplatte, so daß die eine Gelenkstütze, wie bisher, etwa vertikal verläuft und am behälterseitigen Ende im wesentlichen nur horizontal schwingt,während

so bei der anderen Gelenkstütze die Verbindungslinie der beiden Enden schräg zur Bodenplatte verläuft, so daß die Hauptschwingungsrichtung des am Behälter angreifenden Endes dieser Gelenkstütze senkrecht zur Behälterachse und schräg zur Horizontalebene verläuft.

J> Zweckmäßigerweise sind beide Gelenkstützen über Gummifederejemente an der Bodenplatte abgestützt, wodurch die Übertragung der vom Schwingungsgenerator erzeugten Schwingungen auf den Behälterinhalt auch weiter verbessert wird.

■><> Eine weitere Ausgestaltung der Vibrationsgleitschleifmaschine nach der Erfindung sieht vor, daß die andere (schrägschwingende) Gelenkstütze als U-förmiger Bügel mit ungleich langen Schenkeln ausgebildet ist. Diese Gelenkstütze ist vorzugsweise die angetriebene

π Gelenkstütze, auf die der Schwingungsgenerator wirkt. Die erfindungsgemäße Ausbildung der Schleifmaschine bewirkt also, daß das am Behälter angreifende Ende der im allgemeinen angetriebenen, schragen Gelenkstütze nicht nur vertikal wie bei der bekannten

^r>" Schleifmaschine, sondern auch in erheblichem Maße horizontal und damit insgesamt schräg schwingen kann. Dies führt dazu, daß die Umwälzbewegung im Schwingbehälter nicht um eine Mittelachse erfolgt, die etwa durch den Schwerpunkt der Masse oder etwas

>■> unterhalb von diesem verläuft oder mit der Mittelachse des Behälters selbst zusammenfällt. Obwohl der Behälter selbst zwar keine »Umlaufbahn« hat, kommt die Umwälzbewegung um eine oberhalb und vorzugsweise seitlich des Schwerpunkts der Masse liegende

w) Linie zustande. Hierbei können sich offenbar die Schleifkörper und die Werkstücke während ihres Umlaufs in gewissem Grad voneinander trennen, so daß die Schleifwirkung wesentlich verbessert und die benötigte Schleifzeit entsprechend verkürzt ist. Dies

h'> kann daran liegen, daß aufgrund der Trennung frisches Schleifmittel während jedes Umlaufs zwischen die einzelnen Werkstücke gelangen kann. Wenn der Mittelpunkt der Umlaufbahn mit dem Schwerpunkt der

Masse oder des Behälters selbst zusammenfallt oder darunterliegt, wie dies beim Stand der Technik der Fall ist, tritt so gut wie keine Trennung auf, so daß nur immer das gleiche Schleifmittel an den Berührungsstellen zur Wirkung kommt. Andererseits hat sich gazeigt, daß, wenn der theoretische Mittelpunkt mindestens eines Teils der Umlaufbahn des Materials oberhalb und vorzugsweise seitlich vom Schwerpunkt des Materials liegt, nicht nur eine viel bessere Trennung des Schleifmittels und der Werkstücke, sondern auch eine entsprechende Erhöhung der Verdichtung gegen die Behälterwand eintritt, was beides die Schleifwirkung erhöht. Bei der erfindungsgemäßen Schleifmaschine erfolgt der Umlauf der Masse aus Steinen und Schleifmittel um eine theoretische Mittellinie, die ziemlich hoch und in der Nähe der Behälterwand liegt und damit beträchtlich oberhalb und auf einer Seite des Schwerpunktes der Masse. Wenn der Behälterinhalt umläuft, werden aufeinanderfolgende Anteile zunächst gegen den von dem theoretischen Mittelpunkt am weitesten entfernt liegenden Bereich der Behälterwand verdichtet, und beginnen sich dann zu lösen, wenn sie anschließend am Behälter aufwärts und seitlich zum theoretischen Mittelpunkt der Umlaufbahn bewegt werden und schließlich unter dem zusätzlichen Einfluß der Schwerkraft nach unten zum Boden des Behälters gelangen. Das Auflockern oder Trennen des Materials, welches während der zuletzt genannten beiden Stufen der Umwälzbewegung auftritt, ermöglicht also, daß viel frisches Schleifmittel zwischen die Steine gelangt, ehe die nächste Verdichtung erfolgt. Kurz gesagt werden also mit der erfindungsgemäßen Schleifmaschine kontinuierlich Arbeitsabschnitte hervorgerufen, in denen der Behälterinhalt zunächst gegen die Behälterwand verdichtet wird, worauf eine Auflockerung erfolgt.

Ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vibrationsgleitschleifmaschine ist anhand einer Zeichnung näher erläutert, in der zeigt

F i g. 1 einen Lä.igsquerschnitt,

F i g. 2 eine perspektivische Ansicht der wesentlichen, den Behälter aufnehmenden Teile,

F i g. 3 den Schnitt 3-3 aus F i g. 2 und

Fig.4 eine Querschnittsdarstellung zur Verdeutlichung der Kraft- und Bewegungsverhältnisse.

Die Vibrationsgleitschleifmaschine besteht im wesentlichen aus einem nach oben hin offenen zylindrischen Behälter 50, der sich über zwei Gelenkstützen 20 und 41 auf einer Bodenplatte 15 abstützt, die ihrerseits über Schraubenfetfern 14 auf einer Grundplatte 10 ruht, welche über Gummifüße 11, die nahe den vier Ecken vorgesehen sind, auf einer Unterlage, beispielsweise einem Tisch, aufruht. Die Gummifüße 11 sind mit Schraubbolzen 12 befestigt, deren Köpfe gleichzeitig die auf der Oberseite der Grundplatte 10 vorgesehenen Schraubenfedern 14 mittels Klammern 13 halten. Die Schraubenfedern 14 sind mittels Klammern 16 und Schraubbolzen 17 in gleicher Weise an der Bodenplatte 15 befestigt. Am in der F i g. 1 rechten Ende der Bodenplatte 15 ist die Gelenkstütze 20 über Gummifederelemente 21 mittels eines Schraubbolzens 22 nachgiebig befestigt. Die Gelenkstütze 20 ist als U-förmiger Bügel mit ungleich langen Schenkeln ausgebildet, wobei der kürzere Schenkel zwischen den Gummifederelementen 21 gehalten ist Der Bügel besteht aus verhältnismäßig steifem, magnetischem Werkstoff, um mit einem elektromagnetischen Schwingungsgenerator 24 mit einer Erregerspule 23 zusammenwirken zu können. Der Schwingungsgenerator 24 ist über einen Schuh 26 und Schrauben 25 an der Bodenplatte 15 befestigt Zwischen ihm und dem Büge! ist ein Luftspalt vorgesehen, der die freie Schwingbewegung der Gelenkstütze 20 ermöglicht Die Spule kann mit üblicher Wechselspannung, z. B. 115 Volt, 60 Hertz oder 220 VoIf, 50 Hertz, über einen Ein-Aus-Schalter und über eine Halbwellen-Gleichrichterdiode und einen Regelwiderstand erregt werden. Die Spule zieht also, wenn sie erregt wird, während einer Hälfte jeder Schwingung die Gelenkstütze 20 nach unten, wobei sie um die Gummifederelemente 21 kippt, während sie während der nächsten Halbwelle aufgrund der Stromgleichrichtung freigegeben wird und in die Ausgangsstellung zurückkehren kann. Die SchwingungsampJitude wird über den Regeiwiderstand bestimmt. Am behälterseitigen Ende des langen Schenkels der Gelenkstütze 20 greift zwischen ihr und der Bodenplatte 15 eine aus zwei ineinander angeordneten, gegeneinander vorgespannten Schraubenfedern 30 und 31 zusammengesetzte Doppelfeder an. Hierdurch ist die Ab- und Aufwärtsbewegung der Gelenkstütze 20 begrenzt weil jeweils eine der beiden Federn zur Wirkung kommt. Das untere Ende der Schraubenfeder 31 ist durch einen Schraubbolzen 32 an der Bodenplatte 15 verstellbar angebracht, während das obere Ende durch den Kopf eines Schraubbolzens 33 verstellbar festgelegt ist, der sich durch ein elastomeres Pufferteil 34 erstreckt, welches in eine öffnung der Gelenkstütze 20, siehe Fig. 3, eingesetzt ist. Durch Verstellen des Schraubbolzens 32 und dadurch der Spannung der .Schraubenfuder 31 kann die aufwärtsgerichtete oder »freie« Bewegung der Gelenkstütze 20 ebenso bestimmt werden wie der anfängliche Luftspalt zwischen der Gelenkstütze 20 und dem Schwingungsgenerator 24.

Mit dem Schraubbolzen 33 ist auch der Arm 40a einer U-förmigen Behälterstütze 40 an der Oberseite des Pufferteils 34 befestigt. Die Behälterstütze 40 erstreckt sich bogenförmig nach unten bis zur anderen Seite des Behälters 50. An ihrem freien Ende ist die weitere, aufrechtstehende, L-förmige Gelenkstütze 41 verschweißt. An ihrem unteren Ende ist sie mittels Schraubbolzen 42 und zwei nebeneinander angeordneten, siehe Fig. 2, Gummifederelementen 43 mit der Bodenplatte 15 elastisch verbunden. Die Behälterstütze 40 setzt sich über die Oberkante der Gelenkstütze 41 nach oben hin fort, um einen Behälterriegel 45 aufzunehmen. Der mit einem Deckel 51 verschließbare Behälter 50 ist aus Vinyl hergestellt und im wesentlichen als horizontal angeordneter Zylinder ausgebildet, der ebene Stirnwände 52 hat, während die Außenfläche seiner zylindrischen Wand 53 mit einer Metallschließkammer 54 versehen ist, die ihn federnd nachgiebig umgibt und zum Halten an der Behälterstütze 40 dient, siehe Fig. 1. Um den Behälter 50) ordnungsgemäß in seine Betriebslage zu bringen, hat die Schließklammer 54 eine Lasche 55, mit der der Behälterriegel 45 in Eingriff kommt. Der beschriebene Teil der Schleifmaschine ist von einem Gehäuse 60 umgeben, das mit einer entsprechenden öffnung 61 zum Einsetzen und Herausnehmen des Behälters 50 versehen ist, in dessen Bodenöffnung 62 die Grundplatte 10 mittels Schrauben 63 eingesetzt ist.

Aus Fig.4 ist zu entnehmen, daß die Wirkung des Schwingungsgenerator 24 eine Hin- und Herbewegung des Arms 40a der Behälterstütze 40 auf der Seite der U-förmigen Gelenkstütze 20 erzeugt, die eine vertikale, durch den Pfeil V angedeutete Komponente und eine seitliche, horizontale, durch den Pfeil L angedeutete

Komponente hat, deren Resultierende R auf den Behälter 50 wirkt. Dies ist darauf zurückzuführen, daß die Gelenkstütze 20 an den Gummifederelementen 21 im wesentlichen um eine Achse schwenkt oder kippt, die durch den Punkt A verläuft und parallel zur horizonta- > len Achse des Behälters 50 sowie deutlich unterhalb einer weiteren Achse hegt, die hierzu parallel durch den Punkt B verläuft und die aufgrund des Puffcrteils 34 die Gelenkstütze 20 und den Arm 40a der Behälterstülze im Verhältnis zueinander kippen. Die hierdurch dem n> Behälter 50 aufgezwungene Vibrationsbewegung wird noch durch einen gewissen Grad an Rückkopplung, d. h. durch die Rückwirkung über die Bodenplatte 15 aufgrund der federnd nachgiebigen Abstützung durch die Federn 14 gegenüber der Grundplatte 10 gefördert. '■ · Die Umlaufbahn, die die Masse der Werkstücke und des Schleifmittels (welches naß oder trocken sein kann) durchläuft, während es um eine durch den Behälterinhalt erstreckende und parallel zu den anderen drei Achsen verlaufende Achse umläuft, ist durch Pfeile Pangedeu- " tct.

Bei der Schleifmaschine nach der Erfindung hat sich herausgestellt, daß, verlängert man eine Linie durch die Punkte A und B, wie die Zeichnung zeigt, der Schnittpunkt CO dieser Linie mit einer rechtwinklig ' dazu verlaufenden Linie durch den Punkt D, der auf einer weiteren Achse parallel zu den anderen vier Achsen liegt, um die die Gelenkstütze 41 auf den Gummifederelementen 41 schwenkt, nahezu der theoretische Mittelpunkt eines Teils der Bahn des Behälterin- ^! halls bei seinem Umlauf im Behälter 50 während des Betriebs ist, nämlich desjenigen Teils der Bewegungsbahn, der unterhalb der gestrichelt eingetragenen Linie E-Eliegt. Dies erhellt, daß der theoretische Mittelpunkt COder Umlaufbahn deutlich oberhalb des Schwerpunktes CCdes Behällcrinhalts und seitlich davon liegt, und zwar aufgrund des Umstandes, daß die Richtung der Hin- und Herbewegung R des Stützarms 40a zwischen der Vertikalen und der Horizontalen schräg verläuft, während die Hin- und Herbewegung am Punkt Farn anderen Ende der Behälterstütze 40 bzw. am oberen Ende der Gelenkstütze 41 im wesentlichen nur horizontal verläuft, wie dort durch den Pfeil L angedeutet. Das Verdichten des Behälterinhalts erfolgt in diesem Bereich der Umlaufbahn unterhalb der Linie E-E, da dort der Behälterinhalt vom theoretischen Mittelpunkt COder Umlaufbahn am weitesten entfernt ist, einer wirklichen Umkreisung des Mittelpunktes CO der Umlaufbahn am nächsten kommt und durch die zylindrische Wand 53 am stärksten bestimmt ist. Oberhalb der Linie E-E beginnt der Behälterinhalt sich aufzulockern, während er zum Mittelpunkt CO und schließlich unter der zusätzlich wirksam werdenden Schwerkraft wieder nach unten bewegt wird, um einen neuen Zyklus aus abwechselndem Verdichten und Trennen bzw. Auflockern zu beginnen.

Die Verringerung der Schlcifzeit ist beträchtlich. Sie beträgt ca. 20 bis 35% gegenüber der im Oberbegriff des Patentanspruchs berücksichtigten bekannten Maschine.

Liegt der theoretische Mittelpunkt CO der Umlaufbahn nur wenig oberhalb des Schwerpunktes CG, wird die Umlaufgeschwindigkeit des Behälterinhalts reduziert und infolgedessen die Arbeitsgeschwindigkeit und Schleifleislung verringert. Ist dagegen der Mittelpunkt CO gegenüber dem Schwerpunkt CG weiter nach oben versetzt, so ist die Umwälzgeschwindigkeit des Bchälterinhalts vergrößert und damit die Schlcifleistung.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Vibrationsgleitschleifmaschine zum Bearbeiten von Edelsteinen oddgL mit einem um eine horizontale Achse in angenäherte Kippschwingungen versetzbaren, zu ihr parallelen, nach oben offenen zylindrischen Behälter, mit einer Bodenplatte, von der der Behälter über zwei an gegenüberliegenden Seiten der Behältermantelfläche angreifenden Gelenkstützen getragen ist, von denen die eine Gelenkstütze, bezogen auf ihr am Behälter angreifendes Ende, im wesentlichen nur horizontal schwingen kann und die andere Gelenkstütze in einem größeren zur Behälterlängsachse senkrechten, horizontalen Abstand von der Bodenplatte gehalten ist, wobei insbes. zwischen dem am Behälter angreifenden Ende der anderen Gelenkstütze und der Bodenplatte eine l.us zwei gegeneinander vorgespannten Federn zusammengesetzte Doppelfeder angreift, und mit einem an einer der Gelenkstützen angreifenden Schwingungsgenerator, dadurch gekennzeichnet, daß sich das dem Behälter (50) abgewandte und von der Bodenplatte (15) gehaltene Ende der anderen Gelenkstütze (20) in unmittelbarer Nähe der Bodenplatte (15) befindet, so daß die Hauptschwingungsrichtung des am Behälter (50) angreifenden Endes dieser Gelenktstütze (20) senkrecht zur Behälterlängsachse und schräg zur Horizontalebene verläuft.

2. Vibrationsgleitschleifmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beide Gelenkstützen (20, 41) über Gummifederelemente (21, 43) an der Bodenplatte (15) abgestützt sind.

3. Vibrationsgleitschleifmaschine nach An-Spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die andere Gelenkstütze (20) als U-förmiger Bügel mit ungleich langen Schenkeln ausgebildet ist