-
Vorrichtung zum Schleifen undZoder Polieren von Oberflächen.
-
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Schleifen und/oder Polieren
von Oberflächen beliebiger Art.
-
Die Notwendigkeit, Oberflächen aller möglichen Materialarten schleifen
und/oder polieren zu müssen, bringt Probleme mit sich, dies insbesondere im Bereich
der industriellen Fertigung, wo fallweise mehr oder weniger geeignete Geräte Verwendung
finden, die häufig dem speziellen Anwendungsfall angepaßt sind, wobei halbmanuelle
Verfahrensweisen oder von solchen abgeleitete Verfahrensweisen Anwendung finden.
-
Besonders spürbar werden diese Probleme dann, wenn derartige Arbeitsvorgänge
auf den Innenflächen von Behältern aus Metall, üblicherweise aus nichtrostendem
Stahl, durchgeführt werden sollen, die besonders in Großküchen als (normalerweise
zylindrische) Kochtöpfe verwendet werden. Das gleiche gilt für Behälter mit quadratischer
oder Rechteckform für andere Anwendungzwecke. Derzeit werden solche Bearbeitungsvorgänge
mittels runder Kissen aus verschiedenen Materialien und mit verschiedenen Formen
oder mittels Scheiben durchgeführt, die aus einer Vielzahl von Gewebeschichten verschiedener
Art zusammengesetzt sind, die auf einergemeinsamen Antriebswelle befestigt sind
und von dieser in eine im allgemeinen vergleichsweise schnelle Rotationsbewegung
versetzt werden können. Die wirksame Arbeitsoberfläche dieser Kissen oder Scheiben
muß kontinuierlich oder mit großer Wiederholungshäufigkeit mit geeigneten Schleifmittelsubstanzen
getränkt werden, die normalerweise als Blöcke
vorliegen. Da diese
Substanzen teigartig sind, bleiben Teile von ihnen auf der zu bearbeitenden Oberfläche
kleben. Hierdurch wird ein anschließender Reinigunsvorgang erforderlich.
-
Ein anderes Gebiet, auf dem die eingangs geschilderten Probleme auftreten,
ist die Behandlung von Oberflächen von Tafeln oder Brettern unterschiedlicher Art,
wie sie beispielsweise als Bauteile von Möbeln verwendet werden. Diese Tafeln können
aus Holz oder ähnlichen Materialien bestehen, sie können lackiert oder mit einem
Uberzug von Kunststoffmaterialien verschiedener Art versehen sein. Sie können aber
auch aus nichtrostendem Stahlblech oder aus lackierten oder mit einem Überzug versehenen
Eisenblech bestehen, wobei für diese Uberzüge das gleiche Material verwendet werden
kann wie bei Tafeln oder Brettern auf Holzbasis.
-
Derzeit werden Schleif- und/oder Polierarbeiten an solchen Tafeln
mit aus einem geeigneten Material bestehenden Walzen durchgeführt, deren Länge so
groß ist, daß sie die Querabmessung der zu bearbeitenden Tafeln vollständig überdeckt.
-
Derartiete Walzen sind außerordentlich teuer, wenn sie einstiickig
ausgebildet sind. Falls sie auch nur kleine Fehler aufweisen, entstehen auf den
zu behandelnden Tafeln durchlaufende Riefen, die zu Produktionsausschuß führen.
Deshalb ist ständige Überwachung während der Bearbeitung erforderlich. Um die Kosten
derartiger Walzen zu reduzieren, findet bei einigen Anwendungsfällen eine Ausführungsform
Verwendung, bei der die Walze aus einer Vielzahl aneinanderliegender auf derselben
Achse angeordneter Scheiben gebildet ist.
-
Infolge der unstetigen Ubergänge von Scheibe zu Scheibe besitzt diese
Ausführungsform - abgesehen von den Herstellkosten - offensichtlich dieselben Nachteile
wie eine einstückige Walze. Auch durch eine geneigte Anordnung der Walzen in Bezug
auf die Hauptebene der Tafeln können diese Nachteile nicht vollständig beseitigt
sondern bei einigen Anwendungsfällen allenfalls verringert werden.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu schaffen,
mittels derer Schleif- und/oder Polierarbeiten unter Vermeidung der vorstehend genannten
Nachteile rationeller und unter Erzielung erheblich besserer Resultate durchgeführt
werden können; die Vorrichtung soll für verschiedene Anwendungsgebiete brauchbar
und entweder manuell betätigbar oder an mechanischen Arbeitsmaschinen anbringbar
sein. So soll sie beispielsweise bei der Serienherstellung von Behältern für Großküchen
an Stelle der derzeit verwendeten Vorrichtungen einsetzbar sein. Bei dem Schleifen
von Tafeln kann sie an Stelle der üblicherweise verwendeten Walzen eingesetzt werden.
-
Die Vorrichtung gemäß der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß
ein ringförmiges geschlossenes Band vorgesehen ist, welches zwischen zwei in einem
Tragrahmen rotierbar gelagerten Elementen gespannt ist, daß wenigstens eines dieser
rotierbaren Elemente zu einer Drehbewegung antreibbar ist, daß ferner der Gesamtkomplex
um seine Längsachse drehbar ist,und daß die als Schleiffläche ausgebildete äußere
Oberfläche des genannten Bandes eine konvexe Form mit einer zu der genannten Längsache
konzentrischen Wölbung besitzt.
-
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung besitzt die Vorrichtung im
Bereich der zwischen den rotierbaren Elementen liegenden Abschnitte des Bandes auf
dessen Innenseite Elemente mit geradem oder gebogenem Längsprofil, die das Band
in diesen Bereichen stützen bzw. nach außen drücken.
-
Ferner sind Mittel vorgesehen, durch welche die Spannung des Bandes
regulierbar ist, Antriebsmittel für die Rotationsbewegung wenigstens eines der beiden
das Band tragenden rotierbaren Elemente, Antriebsmittel für die Rotatlonabewegung
der ganzen Vorrichtung um ihre Längsachse sowie Mittel, durch die die Vorrichtung
an geeigneten Handgriffen oder an Haltevorrichtungen für die Serienfertigung anbringbar
ist.
Weitere Einzelheiten, die die Struktur und die Funktion der
Vorrichtung gemäß der Erfindung sowie ihre Vorteile im Vergleich zu bekannten Vorrichtungen
erkennen lassen, ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der in der Zeichnung
dargestellten Ausführungabeispiele: Fig. 1 zeigt - in teilweise geschnittener Darstellung
eine Seitenansicht eines ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung, diese Ansicht
entspricht der Schnittlinie II-II in Fig. 2, Fig. 2 zeigt eine Ansicht des in Fig.
1 dargestellten Ausführungsbeispiels, wobei dieses um eine Vierteldrehung um seine
Längsachse verdreht ist, Fig. 3 und 4 zeigen Schnitte längs der Linie I-I in Fig.
1 und veranschaulichen die Verwendung zweier verschiedener Arten von Schleifbändern,
Fig. 5 zeigt - ebenfalls in einem längs der Linie I-I von Fig. 1 ausgeführten Schnitt,
eine Lösungsmöglichkeit für den motorischen Antrieb eines der als Träger des Schleifbandes
dienenden rotierbaren Elemente, Fig. 6 zeigt schematisch eine andere Antriebsmöglichkeit
für eines der rotierbaren Elemente, Fig. 7 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel
der Erfindung und veranschaulicht dessen Anwendungsmöglichkeit.
-
In den Figuren sind gleiche oder gleichwirkende Teile durchgehend
mit denselben Bezugszeichen versehen.
-
Bei dem in Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist ein
Schleifband mit 1 bezeichnet. Es wird von rotierbaren Elementen 2 und 3 gehalten.
Diese besitzen Lagerzapfen 2' und 3'. Ein Tragrahmen für die rotierbaren Elemente
2 und 3 ist mit 4 bezeichnet. In den Seitenteilen des Tragrahmens 4 sind Führungen
6 g##ilde', in denen Schlitten 5 verschiebbar angeordnet sind. Ferner sind Gewindespindeln
7 vorgesehen, die an den Schlitten 5 angreifen und durch die Seitenteile des Tragrahmens
4 verlaufen. Die freien Enden 8 dieser
Gewindespindeln 7 sind in
geeigneter Weise (z.B. zu einem Vierkantprofil) geformt, so daß an ihnen ein entsprechendes
Werkzeug ansetzbar ist. An dem Tragrahmen 4 und koaxial zu seiner Längsachse ist
eine Welle 9 befestigt. Die beiden Seitenteile des Tragrahmens 4 sind durch Traversen
10 miteinander verbunden. In diesen Traversen 10 sind Ausnehmungen 14 angebracht.
Diese bilden eine Führungsbahn für Zapfen 11, die an Schuhen 13 befestigt sind.
In den Ausnehmungen 14 befinden sich Federn 12. Die Bewegungsrichtung des Schleifbandes
1 ist durch Pfeile 15 angedeutet. Ein Pfeil 16 kennzeichnet die Rotationsrichtung
der Welle 9.
-
In Fig. 1 ist mit strichpunktierten Linien eine Variante der äußeren
Oberflächenform des Schleifbandes 1 im Bereich zwischen den rotierbaren Elementen
2 und 3 angedeutet. Dies wird im einzelnen weiter unten erläutert.
-
In Fig. 2, 3, 4 und 5 ist die Raumzone, in der das Schleifband 1 wirksam
ist, mit strichtpunktierten Linien angedeutet.
-
Die Wirkungsweise der Vorrichtung ist sehr einfach: Wenn das Schleifband
1 durch die rotierbaren Elemente 2 und/oder 3, von denen es gehalten wird, in Bewegung
versetzt wird, bewegt es sich in Richtung der Pfeile 15. Gleichzeitig muß es um
seine Längsachse rotieren, da der Tragrahmen 4, auf dem es angeordnet ist, durch
die Welle 9 in Rotation versetzt wird.
-
Wenn die Vorrichtung mit einer zu bearbeitenden Oberfläche in Berührung
gebracht wird, bewegt sich das Schleifband 1 während einer ersten Zeitspanne in
einer vorgegebenen Richtung auf der Oberfläche. Während einer darauffolgenden Zeitspanne
bewegt es sich in der entgegengesetzten Richtung.
-
Dieser Richtungswechsel wiederholt sich bei jeder Halbumdrehung der
Welle 9. Infolge der gleichzeitigen Rotation der Vorrichtung um ihre Längsachse
entstehen zusammengesetzte
Bewegungen, die entlang von Leitlinien
verlaufen, welche einander unter variablen von dem Verhältnis zwischen der Translationsgeschwindigkeit
des Bandes und seiner Umfangsgeschwindigkeit bei der Rotation um seine Längsachse
abhängigen Winkeln schneiden. Diesen Bewegungen werden zusätzlich die relativen
Translationsbewegungen zwischen der Vorrichtung und der zu bearbeitenden Oberfläche
algebraisch überlagert. Die äußere Oberfläche des Schleifbandes 1 hat eine konvex
gekrümmte Form, wobei der Krümmungsradius konzentrisch zur Achse der Longitudinalrotation
der Vorrichtung verläuft.
-
In Fig. 1 und 2 ist beispielhaft eine Einrichtung zur Einstellung
der Spannung des Schleifbandes dargestellt. Sie besteht aus den Schlitten 5, die
die Lagerzapfen eines der beiden rotierenden Elemente 2 oder 3 - (in der Zeichnung
handelt es sich um das Element 3) - tragen und die in Führungen 6 verschiebbar und
durch die Gewindespindeln 7 steuerbar sind. Diese an sich bekannte Spanneinrichtung
kann selbstverständlich in beliebiger Weise variiert werden.
-
Die äußere Oberfläche des Schleifbandes 1 besitzt eine Rauhigkeit,
die jeweils der gewünschten Bearbeitungsart (schleifen und/oder polieren) und dem
zu behandelnden Material angepaßt ist.
-
Das Schleifband kann als dünnes, beispielsweise aus Geweben unterschiedlicher
Art oder auch aus einer Blechfolie oder aus Plastikmaterial bestehendes Band ausgebildet
sein.
-
Seine äußere Oberfläche ist in bekannter Weise derart verkleidet oder
behandelt, daßsie schleifend wirkt. Diese Lösung ist schematisch in Fig. 3 angedeutet,
in der das (dünne) Band mit 1a und seine als Schleiffläche ausgebildete Oberfläche
mit 20 bezeichnet ist.
-
Das Band kann auch eine andere Form besitzen, wie dies in
Fig.
4 schematisch dargestellt ist. In diesem Fall ist das mit Ib bezeichnete Basisband
eben und außen mit einer dicken Schicht 21 aus weichem und sehr flexiblem Material
bekleidet.
-
Diese äußere Schicht bildet den als Schleifmittel wirkenden Teil des
Bandes. Sie kann durch irgendeines der bekannten Verfahren, beispielsweise als ein
mit verschäumten Harzen und gegebenenfalls mit geeigneten Schleifmitteln in Korn-oder
Pulverform getränktes Faservlies hergestellt sein. Die äußere Oberfläche 22 dieser
Schicht ist - wie in dem voranziehend beschriebenen Beispiel - konvex und zur Rotationslängsachse
der Vorrichtung konzentrisch.
-
Das in dieser Weise ausgebildete Schleifband kann gegebenenfalls längs
seiner Abwicklung mit äquidistanteil Lochungen versehen sein, die mit aus den rotierbaren
Elementen 2 und/ oder 3 herausragenden Zähnen im Eingriff stehen. Hierdurch kann
ein Schlupf zwischen dem Band und den Elementen 2 und/ oder 3, insbesondere dem
Element, das den Antrieb liefert, vermieden werden.
-
Fig. 5 zeigt schematisch die Anwendung eines Elektromotors, der unmittelbar
eines der rotierenden Elemente 2 und/oder 3 antreibt. Man erkennt in dieser Darstellung
den Stator 30 eines Elektromotors, der mit dem Gehäuse 31 fest verbunden ist. Dieses
Gehäuse 31 ist seinerseits fest mit einem der Längsarme des Tragrahmens 4 verbunden.
Der Rotor 32 des Elektromotors ist mit der Welle 33 fest verbunden, deren Enden
in den Schlitten 5 lagern. Diese Schlitten 5 sind - wie oben erwähnt - in die Längsarme
des Tragrahmens 4 eingefügt. Das mit 3a bezeichnete rotierbare Element ist an dieser
Welle 33 befestigt, so daß es unmittelbar von dem Rotor 32 angetrieben wird und
seine Bewegung dem Schleifband Ib mitteilt, das von derselben Art ist wie das anhand
von Fig. 4 beschriebene Schleifband.
-
Fig. 6 zeigt schematisch ein mechanisch wirkendes Antriebssystem für
eines der rotierbaren Elemente 2 und/oder 3. Bei
dem in dieser
Figur dargestellten Ausführungsbeispiel wird der Tragrahmen 4 über die Hohlwelle
9a in Rotation versetzt.
-
Diese Hohlwelle 9a hat dieselbe Funktion wie die Welle 9 bei den Ausführungsbeispielen
gemäß Fig. 1 und 2. Im Innern der Hohlwelle 9a und koaxial zu ihr ist eine Welle
9b angeordnet, die entweder an dem Gestell der Vorrichtung befestigt ist und damit
in Ruhe verbleibt oder aber ebenfalls angetrieben wird, wobei ihre Rotationsgeschwindigkeit
von derjenigen der Hohlwelle 9a abweicht. Der in das Innere des Tragrahmens 4 ragende
Endbereich der Welle 9b trägt ein Kegelzahnrad 35, das mit einem in einem der Seitenteile
des Tragrahmens 4 gelagerten weiteren Kegelzahnrad 36 kämmt.
-
Dieses weitere Kegel zahnrad 36 ist fest verbunden mit einem zylindrischen
Zahnrad 37, das seinerseits mit einem nachgeschalteten zylindrischen Zahnrad 38
im Eingriff steht. Letzteres ist mit einem der das Schleifband 1 tragenden rotierbaren
Elemente 2 und/oder 3 drehfest verbunden. Aus dieser Getriebeanordnung ergibt sich,
daß die Differenz zwischen den Rotationsgeschwindigkeiten der Hohlwelle 9a und der
Welle 9b zu einer Rotationsbewegung des Kegelzahnrades 36 führt, das diese Bewegung
über das Zahnradpaar 37, 38 an das rotierbare Element 2 und/oder 3 und damit an
das Schleifband 1 weitergibt. Es sei erwähnt, daß die Antriebsart für die rotierbaren
Elemente 2 und/oder 3 beliebig abwandelbar ist: So können beispielsweise auch Antriebssysteme
vorgesehen sein, die pneumatische Motoren (z.B. volumetrische oder Turbinenmotoren)
oder dergleichen beinhalten.
-
Fig. 7 zeigt eine Anwendungsmöglichkeit der Vorrichtung gemäß der
Erfindung für das Schleifen und/oder Polieren von Tafeln. In diesem Falle ist das
Rahmengestell, das die rotierbaren Elemente 2 und 3 und damit das Schleifband 1
trägt, nicht - wie bei der Ausführungsform nach Fig. 1 und 2 - als Gabel ausgebildet
sondern als an beiden Seiten geschlossener Rechteckrahmen 4'. Dieser Rahnen 4' wird
von den beiden fluchtenden Wellen 9' gehalten und in Rotation versetzt. Die Wellen
9' sind fest mit dem Rahmen 4' verbunden und koaxial zu
ihm angeordnet.
Die Tafeln 14, die durch die Vorrichtung zu bearbeiten sind, wandern unter dieser
vorbei. Die Verschiebungsrichtung ist durch den Pfeil 41 angedeutet. Die Bewegungen
des Bandes 1 und des Rahmens 4' sind auch in dieser Figur durch die Pfeile 15 und
16 angedeutet. Die Funktion der Vorrichtung ergibt sich ohne weiteres aus der Zeichnung,
so daß sich eine ausführliche Beschreibung erübrigt.
-
Die Vorrichtung kann - wie in Fig. 1 angedeutet - als Andruckelemente
dienende Schuhe 13 aufweisen, die im Innern des Schleifbandes 1 an den zwischen
den rotierbaren Elementen 2 und 3 liegenden Abschnitten angeordnet sind. Diese Schuhe
werden von Traversen 10 des Tragrahmens 4 getragen und geführt. Hierzu dienen die
Zapfen 11, die in die Ausnehmungen 14 der Traversen 10 eindringen. Die in den Ausnehmungen
14 eingefügten auf die Zapfen 11 wirkenden Federn 12 drücken die Schuhe 13 nach
außen gegen die innere Oberfläche des Schleifbandes 1, das auf diese Weise in seinen
zwischen den rotierbaren Elementen 2 und 3 liegenden freien Abschnitten von den
Schuhen 13 gestützt wird. Hieraus ergibt sich, daß die gesamte Oberfläche des Schleifbandes
mit einem gleichförmigen Druck auf die zu bearbeitende Oberfläche einwirkt.
-
Das Längsprofil der Schuhe 13 muß nicht notwendigerweise geradlinig
verlaufen sondern kann auch Bogenform besitzen.
-
In diesem Fall nimmt der zwischen den rotierbaren Elementen 2 und
3 liegende Abschnitt des Schleifbandes entsprechend dem Profil der Schuhe 13 einen
mehr oder weniger gebogenen Verlauf, wie er beispielhaft in Fig. 1 durch die strichtpunktierte
Linie angedeutet ist.
-
Die in Fig. 1 und 2 dargestellte Vorrichtung eignet sich insbesondere
für die Bearbeitung der inneren Ecken und Kanten von quadratischen oder rechteckigen
Behältern für Großküchen, wobei sein geradlinig verlaufender Teil zwischen den rotierbaren
Elementen 2 und 3 zur Bearbeitung der ebenen
Flächen und der gekriimmten
Flächen der inneren Kanten der Behälter dient, während das von dem rotierbaren Element
2 getragene freie Ende, das im wesentlichen Halbkugelform besitzt, sich insbesondere
für die Bearbeitung der inneren Kanten der Behälter eignet. Es sei noch erwähnt,
daß der Rotationshalbmesser der Vorrichtung selbstverständlich nicht größer sein
darf als der Krümmungsradius der inneren Ecken und Kanten der zu bearbeitenden Behälter.
-
Die Raumzone, in der die Vorrichtung gemäß der Erfindung wirksam ist,
wird von einem Rotationskörper gebildet, der aus einem halbkugelförmigen und einem
zylindrischen Teil besteht.
-
Ein Kontakt zwischen der Oberfläche des Schleifbandes und der zu bearbeitenden
Oberfläche besteht nur im Bereich einer kleinen Längszone der Oberfläche des Schleifbandes,
wobei diese Zone ständig wechselt. Ferner ändert sich die Bandbewegung bei jeder
Halbumdrehung der Vorrichtung. Hieraus ergibt sich eine beträchtliche und im Vergleich
zu bekannten Bandschleifvorrichtungen wirksamere Kühlwirkung.
-
Abschließend sei noch auf ein weiteres vorteilhaftes Anwendungsgebiet
der Vorrichtung gemäß der Erfindung hingewiesen: Wenn die Vorrichtung mit einem
Schleifband ausgestattet wird, das eine entsprechende Schleiffläche besitzt, kann
man eine Satinierung von Oberflächen erzielen, wobei sich verschiedene ästhetische
Wirkungen erreichen lassen, die die entsprechenden Wirkungen bekannter Vorrichtungen
übertreffen.