-
Vorrichtung zum Schleifen und Polieren von
-
ebenen oder leicht gebogenen Oberflächen.
-
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Schleifen und Polieren
von ebenen oder leicht gebogenen Oberflächen, insbesondere von Werkstücken aus Kunststoff
wie Flugzeugfenstern, bestehend aus einer Aufspanneinrichtung für das Werkstück
und einer darüber angeordneten angetriebenen Schleifeinrichtung mit einem Aufnahmeteller
oder
dgl. für die Schleif- oder Polierscheibe, wobei Schleifeinrichtung und Aufspanneinrichtung
parallel zur Aufspannebene in zwei rechtwinklig zueinander verlaufenden Richtungen
zueinander bewegbar sind.
-
Flugzeugfenster bestehen im allgemeinen aus einem in einer Richtung
leicht gebogenen Doppelfenster aus Kunststoff, wobei die beiden Fensterscheiben
längs ihres Randes durch ein umlaufendes Band aus Abdichtungsmaterial auf Abstand
voneinander gehalten werden und durch eine große Anzahl von Schrauben zusammengeklemmt
sind. Die nach außen weisende Oberfläche derartiger Flugzeugfenster zeigt oftmals
bereits nach relativ kurzer Zeit Zeichen von Beschädigungen infolge von daran entlangschabenden
Teilschen und dgl., welche Kratzer, Pockennarben und Haarrisse in der Fensterfläche
verursachen können. Die nach innen weisende, an der Kajütenseite liegende Oberfläche
des Doppelfensters wird oftmals von den Passagieren beim Abwischen der Scheiben
beschädigt. Aus diesen Gründen ist es erforderlich, daß die Außen- und die Innenseiten
derartiger Doppelfenster regelmäßig geschliffen und poliert werden, um diese Oberflächenbeschädigungen
zu beseitigen. Diese Arbeit muß mit großer Sorgfalt geschehen, da die betreffende
Scheibe desUDoppelfensters unbedingt gleichmäßig abgeschliffen werden muß, damit
sie über ihre gesamte Oberfläche eine konstante Dicke erhält und keine lokalen,
wenn auch nur geringen Vertiefungen aufweist. Dabei dürfen die Fensterscheiben außerdem
höchstens auf das in den Betriebsvorschriften vorgesehene Mindestmaß abgeschliffen
werden, während gleichzeitig eine glatte, einwandfrei durchsichtige Oberfläche ausgebildet
werden muß.
-
Bisher ist es üblich, diese Schleif- und Polierarbeit an Flugzeugfenstern
von Hand auszuführen, was jedoch äußerst zeitraubend ist, sehr viel Geschicklichkeit
erfordert und wozu im allgemeinen durchschnittlich etwa 3 Stunden benötigt werden,
um die Außenscheibe und die Innenscheibe einwandfrei zu schleifen und zu polieren.
-
Man kennt bereits Schleifvorrichtungen der eingangs genannten Art,
bei denen der scheibenförmige Schleifblock oder AuSnahmeteller für die Schleifscheibe
am unteren Ende einer rechtwinklig feststehend zur Aufspannebene verlaufenden Welle
sitzt, welche mit relativ hoher Drehzahl angetrieben wird. In der Praxis zeigt sich
jedoch, daß mit einer derartigen Schleifvorrichtung keine Flugzeugfenster auf befriedigende
Weise geschliffen und poliert werden können. Dies rührt einmal daher, daß eine derartige
Schleifvorrichtung nicht nur der gebogenen Form des Fensters nicht zu folgen vermag
und daß trotz der Zufuhr von Kühlmittel die Temperatur der Fensterscheibe viel zu
stark ansteigt. Ein vielleicht noch schwerwiegender Nachteil einer derartigen Vorrichtung
ist der, daß die umlaufenden Schleif- und Polierscheiben lokale Unregelmäßigkeiten
und Kratzer in der Oberfläche der Fensterscheibe hervorrufen. Dies ist wahrscheinlich
der Tatsache zuzuschreiben, daß die Schleifkörnchen sich in einer konstanten kreisförmigen
Bahn über die Werkstückooerfläche bewegen und dabei im wesentlichen ständig mit
derselben Seite auf diese Oberfläche einwirken. Die Wirkung davon wird noch dadurch
verstärkt, daß die Schleifscheibe bei jeder Umdrehung nur ein bestimmtes Teil der
Werkstückoberfläche von der Größe dieser Schleifscheibe
selbst bearbeitet.
Der entstehende Schleifstaub hat die Neigung, sich zumindest teilweise in der Mitte
der Schleifscheibe zu versammeln, was naturgemäß ebenfalls einen durchaus ungünstigen
Einfluß auf die Güte der Schleifarbeit ausübt. Schließlich kann auch ein leichtes
Verkanten der Schleifscheibe gegenüber der Werkstückoberfläche, insbesondere nahe
deren Rändern eintreten, was ebenfalls zu UnregelmäßigKeiten führt.
-
Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, eine Schleif- und Poliereinrichtung
der eingangs genannten Art zu schaffen, welche die vorgenannten Nachteile behebt,
und mittels welcher ebene oder leicht gebogene Oberflächen in relativ kurzer Zeit
gleichmäßig geschliffen und poliert werden können, sodaß eine spiegelglatte Oberfläche
erzielbar ist und die ursprüngliche Oberflächenform eingehalten wird. Wenn auch
eine derartige Schleif- und Poliervorrichtung insbesondere zur Bearbeitung der Oberfläche
von Flugzeugfenstern aus Kunststoff bestimmt ist, so ist selbstverständlich ihr
Einsatz auch zum Glätten von beispielsweise aus Metall bestehenden Werkstücken,
wie beispielsweise Ventilen, ohne weiteres möglich.
-
Gekennzeichnet ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung der eingangs
genannten Art im wesentlichen dadurch, daß die Schleifeinrichtung eine in einer
über der Aufspanneinrichtung angeordneten Stütze mittels einer nach allen Richtungen
verschwenkbaren Gelenkverbindung aufgehängte Teleskoppendelwelle besitzt, an deren
unterem Ende der Aufnahmeteller über eine zweite ebenfalls in allen Richtungen verschwenkbare
Gelenkverbindung angeschlossen ist, und daß für die Pendelwelle eine derartige Antriebseinrichtung
vorgesehen
ist, daß das untere Ende der Pendelwelle und damit der Aufnahmeteller mit der Arbeitsscheibe
in einer geschlossenen, unrunden, vorzugsweise tropfen- oder eiförmigen, Bahn über
die Oberfläche eines in der Aufspanneinrichtung eingespannten Werkstückes hinwegführbar
ist.
-
Dadurch, daß die Schleifscheibe anstelle einer rotierenden Bewegung
um eine vertikale Achse eine Wälzbewegung längs der genannten unrunden Bahn ausführt,
bestreicht die Schleifsoheibe bei jedem Schlag der Pendelwelle eine relativ große
Oberfläche des Werkstückes. Durch die unrunde, vorzugsweise tropfen- oder eiförmige
Bewegungsbahn der Schleifscheibe treten beim Durchlauf durch diese Bahn jedesmal
wieder mehr oder weniger scharfe Richtungsveränderungen auf, wodurch die Schleifkörnchen
sich jedesmal in einer anderen Richtung und mit einer anderen Seite über die Werkstückoberfläche
bewegen, sodaß ihre verschiedenen Kanten ausgenutzt werden. Schleifstaub oder losgerissene
Schleifkörnchen werden bei diesen Richtungsveränderungen nach der Seite weggedrückt
und versammeln sich infolgedessen nicht unter der Schleifscheibe. Die genannte Bewegung
verhindert gleichzeitig eine zu starke lokale Erhitzung der Werkstückoberfläche.
Dabei kann die Pendelwelle mit einer Geschwindigkeit von beispielsweise 150 Schlägen
pro Minute angetrieben werden. Durch die gelenkige Befestigung der Schleifscheibe
an der Pendelwelle kann die Schleifscheibe sich ungehindert auf den Verlauf leicht
gebogener Oberflächen einstellen. Dabei kann in an sich bekannter Weise die Aurspanneinrichtung
für das Werkstück auf einem Schlitten angebracht sein, welcher eine Verschiebung
der Aufspanneinrichtung in zwei rechtwinklig zueinander verlaufenden Richtungen
ermöglicht,
sodaß durch geeignete beispielsweise automatische Steuerung dieser beiden Bewegungen
die gesamte Oberfläche des Werkstückes gleichmäßig bearbeitet werden kann. Während
der Bearbeitung kann ein Kühlmittel zugeführt werden, welches gleichzeitig für die
Abfuhr des entstehenden Schleifstaubes sorgt und beispielsweise aus einer Mischung
von Wasser mit Mineralöl und Rostschutzzusätzen besteht. Zum Schleifen kann auf
dem Schleifbock bezw. dem Aufnahmeteller wasserfestes vorzugsweise selbstklebendes
Schleifpapier angebracht werden, dessen Körnung allmählich immer feiner wird, während
für die Abschlußbearbeitung eine Polierscheibe zusammen mit einer Polierpaste eingesetzt
werden kann, um eine glänzende, einwandfrei durchsichtige Oberfläche der Fensterscheibe
zu erhalten.
-
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ragt das Oberteil
der Pendelwelle über die Gelenkverbindung nach oben hinaus und ist mit seinem oberen
Ende gelenkig an das eine Ende einer sich in einer parallel zur Aufspannebene verlaufenden
Ebene bewegenden Antriebsstange angeschlossen, welche mit ihrem anderen Ende mit
einem angetriebenen Exzenter verbunden ist und zwischen ihren beiden Enden durch
eine Führungsbuchse läuft, die um eine rechtwinklig zur Aurspannebene verlaufende
Achse drehbar abgestützt ist. Die Form der Bewegungsbahn dieses oberen Endes der
Pendelachse und damit auch des unteren Endes derselben sowie des von diesem unteren
Ende mitgenommenen Aufnahme tellers für die Arbeitsscheiben ist bei einer bestimmten
Länge der Antriebsstange von dem Abstand zwischen den Drehachsen des Exzenters und
der Führungsbuchse abhängig, sodaß durch Wahl dieses Abstandes die gewünschte unrunde
Bahnform erzielbar ist.
-
Um den erforderlichen Schleif- und/oder Polierdruck auf die zu bearbeitende
Fläche des Werkstückes zu erzielen, ist zweckmäßigerweise der Aufnahmeteller als
Gewichtsblock ausgebildet oder durch ein Gewicht mit einem derartigen Druck beaufschlagt.
-
Die bei der erfindungsgemäßen Schleif- und Poliervorrichtung vorgesehenen
Gelenkverbindungen sind vorzugsweise als Kugelgelenke ausgebildet.
-
Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in den Zeichnungen wiedergegebenen
Ausführungsbeispiels im einzelnen erläutert; es zeigt Fig.1 eine Vorderansicht der
erfindungsgemäßen Schleif- und Poliervorrichtung; Fig.2 eine Seitenansicht der Vorrichtung;
und Fig.5 eine Draufsicht auf den Sohleifkopf sowie das von ihm bearbeitete Werkstück
und die von ihm auf dessen Oberfläche ausgeführte Bewegungsbahn.
-
Die in den Figuren dargestellte erfindungsgemäße Schleif- und Poliervorrichtung
besteht aus einer Schleifbank mit einer darauf aufgebauten Schleif- oder Poliereinrichtung
2. Da die Schleifbank jede beliebige Ausführung haben kann und mit der eigentlichen
Erfindung nichts zu tun hat, ist lediglich schematisch ihr Oberteil angedeutet.
Diese Schleifbanlc besitzt einen Schlitten 5, welcher durch nicht dargestellte Anordnungen
in Längsrichtung,
d.h. in Richtung der Pfeile A in Fig.1, horizontal
hin und her verschiebbar ist, wobei diese Verschiebung erf orderlichenfalls durch
automatische Steuerungsorgane gesteuert werden kann. Auf diesem Schlitten 3 ist
außerdem ein Querschlitten 4 angeordnet, welcher in Richtung der Pfeile B aus Fig.2
rechtwinklig zur Bewegungsrichtung des Schlittens 3 wagerecht hin und her bewegbar
ist. Dieser Schlitten 4 trägt eine lediglich schematisch angedeutete Vakuum-Aufspanneinrichtung
5, welche ebenfalls in an sich bekannter Weise ausgebildet sein kann und die äußerste
Fensterscheibe 6 eines Flugzeugdoppelfensters, deren Außenfläche 7 geschliffen und
poliert werden soll, durch Saugdruck festhält.
-
Die Fensterscheibe 6 ist in Längsrichtung (Fig.1) leicht gebogen und
in Querrichtung (Fig.2) eben. Das Flugzeugdoppelfenster besteht in an sich bekannter
Weise aus dieser äußersten Fensterscheibe 6 und einer entsprechend geformten innenliegenden
Fensterscheibe, welche längs ihrer Ränder 8 mittels lösbarer, durch Löcher 9 (Fig.3)
durchgesteckte Schraubbolzen fest miteinander verbunden sind, wobei zwischen den
beiden Fensterscheiben im Randbereich eine einen entsprechenden Abstand beider Scheiben
voneinander gewährleistende Dichtung angeordnet ist.
-
Die konkave Seite der innenliegenden Fensterscheibe, welche der Flugzeugkabine
zugekehrt ist; kann naturgemäß ebenfalls geschliffen und poliert werden, wobei allerdings
die Aufspanneinrichtung 5 eine entsprechend geformte Aufspannebene aufweisen muß.
Erforderlichenfalls können naturgemäß die beiden Fensterscheiben auch an den zueinander
weisenden Flächen geschliffen und poliert werden.
-
Auf dem Schleifbankkopf ist eine nach vorn, d.h. zum Tisch hin weisende
Winkelkonsole 12 (Fig.2) befestigt, welche an ihrer Vorderseite eine senkrechte
Frontplatte 13 trägt, die mittels Schraubbolzen 14 befestigt ist. Diese Frontplatte
13 besitzt an ihrer Oberkante eine wagerecht nach vorn ragende angeformte Tragplatte
15 für einen Elektromotor 16 mit angeflanschtem Untersetzungsgetriebe 17. Die Abtriebswelle
18 des Getriebes 17 ragt durch eine Öffnung in der Tragplatte 15 senkrecht nach
unten und trägt an ihrem unteren Ende eine Exzenterscheibe 19 mit einem Kurbelzapfen
20.
-
In einigem Abstand von dieser die Antriebswelle der Vorrichtung darstellenden
Welle 18 ist in der Tragplatte 15 ein senkrechter Wellenzapfen 21 (Fig.2) drehbar
eingesetzt, welcher unter dieser Tragplatte 15 eine wagerecht verlaufende Führungsbüchse
22 trägt.
-
Durch diese Führungsbüchse läuft eine Antriebsstange 23, welche an
ihrem einen Ende mit einem Kopf 24 um den Kurbelzapfen 20 greift und an ihrem anderen
Ende einen Kopf 25 trägt, welcher eine Kugelpfanne für ein Kugelgelenk 26 (Fig.1)
aufweist.
-
Die Frontplatte 13 trägt außerdem am unteren Ende eine zweite wagerecht
nach vorn ragende angeformte Tragschiene 27, welche an der von der Exzenterscheibe
19 abgewandten unteren Ecke der Frontplatte 13 angeformt ist. Diese Tragschiene
27 weist die Lagerung für ein zweites Kugelgelenk 28 auf. Durch diese Tragschiene
27 läuft eine Pendelwelle 29, welche zwischen ihren Enden im Kugelteil des Kugelgelenkes
28 befestigt ist, sodaß sie nach jeder Richtung verschwenkbar und drehbar in der
Tragschiene
27 aufgehängt ist. Der Mittelpunkt dieses Kugelgelenkes
28, die senkrechte Mittellinie der Achse 21 der Buchse 22 und die Längsachse der
Antriebswelle 18 liegen dabei in ein und derselben senkrechten Ebene, welche parallel
zur Frontplatte 13 verläuft. An ihrem oberen Ende trägt die Pendelwelle 29 die Kugel
des Kugelgelenkes 26, sodaß sie #an diesem Ende allseits verschwenkbar mit dem äußersten
Ende der Antriebsstange 23 verbunden ist. An ihrem unteren Ende trägt die Pendelwelle
eine über eine Flanschverbindung 30 mit ihr verbundene Büchse 31, in welcher eine
Stange 32 teleskopisch verschiebbar angeordnet ist.
-
Diese Stange 32 trägt an ihrem unteren Ende die Kugel eines dritten
Kugelgelenkes 34 (Fig.1), dessen Kugelpfanne in einem ebenen zylindrischen Gewichtsblock
35 ausgebildet ist. Dieser Gewichtsblock 35 ist abnehmbar in einer zylindrischen
Vertiefung eines runden Aufnahmetellers 36 befestigt, welcher infolgedessen zusammen
mit dem Block 35 einen Schleifblock bildet. Dieser Aufnahmeteller 36 dient als Tragorgan
für eine wasserreste Schleifscheibe 37, welche auswechselbar beispielsweise mittels
selbstklebender Rückseite am Aufnahmeteller befestigt ist, wenn auch die Befestigung
über einen Klemmring erfolgen kann, der die nach oben umgebogenen Ränder der Schleifscheibe
festhält.
-
Erforderlichenfalls kann zwischen dem Aufnahmeteller 56 und der Schleifscheibe
37 eine Zwischenscheibe aus Filz oder Gummi angeordnet werden. Im Verlaufe des Schleifvorganges
kann die Schleifscheibe 37 dann in an sich bekannter Weise durch Schleifscheiben
feinerer Körnung ersetzt werden, und abschließend kann eine Polierscheibe auf dem
Aufnahmeteller angeordnet werden, welche zusammen mit einer geeigneten Polierpaste
die geschliffene Oberfläche abschließend poliert.
-
Von einem nicht dargestellten Vorratsbehälter wird während des Schleif-
und Poliervorganges über einen Schlauch 38 mit einem Mundstück 59 (Fig.1) ein Kühlmittel
zugeführt, welches beispielsweise aus einer wässrigen Emulsion eines rosthemmenden
Mineralöles besteht.
-
Bei der vorbeschriebenen erfindungsgemäßen Vorrichtung drückt der
Schleifblock 35, 56 mit seinem Eigengewicht auf die zu bearbeitende Oberfläche 7
der Fensterscheibe 6 und kann sich dabei infolge des Kugelgelenkes 34 in jeder Lage
der Pendelwelle 29 ohne weiteres auf die Krümmung dieser Oberfläche 7 einstellen.
-
Durch den Antrieb der Exzenterscheibe 19 führt der Kopf 25 der in
der Führungsbüchse 22 geführten Antriebsstange 23 eine Umlaufbewegung längs einer
unrunden, ungefähr tropSen- oder eiförmigen Bahn aus. Diese Bewegung wird über das
Kugelgelenk 26, die im Kugelgelenk 28 abgestützte Welle 29, 32 und das Kugelgelenk
34 auf den Aufnahme teller 36 übertragen. Infolgedessen beschreibt der Mittelpunkt
dieses Aufnahmetellers 36 die in Fig.5 dargestellte Bahn 40 und der Umfang des Aufnahme
tellers die Bahn 41 auf der zu bearbeitenden Oberfläche 7, wobei der gesamte von
der Kurve 31 eingeschlossene Bereich bei jeder Umlaufbewegung der Pendelachse 29
vom Aufnahmeteller und der Schleifscheibe bestrichen wird. Bei gegebener Länge der
Antriebsstange 23, der Lage des Kugelgelenkes 28 und der Exzentrizität des Kurbelzapfens
20 wird die Form der Bahn 40 bezw. 41 durch den Abstand a (Fig.1) zwischen den Längsachsen
der Antriebswelle 18 und des Achsstummels 21 bestimmt. Eine Vergrößerung dieses
Abstandes a führt zu einer langgestrecktenen, deutlicheren TropSen- oder Eiform
dieser
Bahn. Die Vorteile einer derartigen Bewegungsbahn der Schleifscheibe,
welche relativ scharfe Richtungsveränderungen in sich birgt, wurden bereits eingangs
erläutert. Es darf jedoch noch darauf hingewiesen werden, daß bei dem dargestellten
Ausführungsbeispiel die Schleifscheibe sich gegenüber der Pendelwelle 29> 32
ungehindert um ihre senkrechte Achse drehen kann und daher in Abhängigkeit von den
angetroffenen Widerständen neben ihrer Abwälzbewegung auch eine sich selbst regelnde
Drehbewegung um ihre Achse ausführen kann. Während des Schleif- oder Poliervorganges
kann der Schlitten 5 nach jedem Schlag der Pendelachse 29 um ein kleines Stück in
Längsrichtung nach links oder nach rechts verschoben werden, um die Oberfläche 7
in Längsrichtung weiter zu bearbeiten, während am Ende eines jeden derartigen Hubes
der Querschlitten 4 um ein kleines Stück in Querrichtung verschoben werden kann,
um einen nachfolgenden überlappenden Bereich der Oberfläche zustande zu bringen.
-
Naturgemäß sind im Rahmen der Erfindung außer dem vorstehend beschriebenen
Ausführungsbeispiel auch andere Ausführungsformen denkbar. Wenn auch der vorbeschriebene
Antriebsmechanismus für die Pendelwelle auf einfachste Weise die gewünschte unrunde
Bewegungsbahn des Schleifblockes erzeugt, können auch andere Konstruktionen verwendet
werden, falls beispielsweise eine andere Form dieser Bahn wünschenswert erscheint.
Außerdem können auch mehrere Schleifeinrichtungen auf ein und derselben Schleifbank
aufgebaut werden, wobei vorzugsweise jeweils zwei Schleifeinrichtungen spiegelbildlich
zueinander angeordnet werden, um Vibrationen zu unterdrücken.