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Flächenschleifvorrichtung
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Die Erfindung betrifft eine Flächenschleifvorrichtung, umfassend einen
Träger für das zu schleifende Material und einen rotierenden Schleifkopf, welcher
parallel zu der zu schleifenden Fläche Bewegungen ausführt, wobei an dem Schleifkopf
mindestens ein Schleifsegment angeordnet ist und dieses Schleifsegment zwangsgesteuerte
Schwenkbewegungen ausführt, in deren Verlauf verschiedene Schleifflächenbereiche
des Schleifsegments in schleifenden Eingriff mit der zu schleifenden Fläche gelangen.
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Eine solche Flächenschleifvorrichtung ist bekannt aus der DE-OS 20
15 385.
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Bei der bekannten Vorrichtung ist die Schwenkachse in einer die Rotationsachse
des Schleifkopfs enthaltenden Ebene unter einem spitzen Winkel gegenüber der zu
schleifenden Fläche geneigt.
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Bei den Flächenschleifvorrichtungen der hier betrachteten A#rt besteht
das Problem der Ableitung des bei dem Schleifvor-
gang anfallenden,
ggf. in Wasser suspendierten Schleifstaubs von der zu schleifenden Fläche. Entscheidend
ist, daß der Schleifstaub möglichst rasch und im jeweiligen Schleifbereich abtransportiert
wird und in jedem Flächenelement des jeweiligen Schleifbereichs möglichst wenig
Schleifstaub gelagert wird.
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Bei der bekannten Lösung nach der DE-OS 20 15 385 schiebt das Schleifsegment
oder besser gesagt der jeweils wirksame radial zur Rotationsachse des Schleifkopfs
verlaufende Schleifflächenbereich den Schleifstaub in Umfangsrichtung der Rotationsbewegung
des Schleifkopfs vor sich her und es ist schwierig diesen Schleifstaub laufend so
abzuführen, daß der Schleifvorgang durch den angesammelten Schleifstaub nicht gestört
wird.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Flächenschleifvorrichtung
der eingangs bezeichneten Art so auszugestalten, daß die Abfuhr des Schleifstaubs
weitgehend selbsttätig erfolgt.
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Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß
die Schwenkachse des Schleifsegments in einer parallel zu der zu schleifenden Fläche
liegenden Ebene gegenüber einem Radialstrahl von der Rotationsachse des Schleifkopfs
zur Mitte des jeweils wirksamen Schleifflächenbereichs unter einem spitzen Winkel
von 20 bis 500, vorzugsweise ca. 300, in der Weise geneigt ist, daß das radial innere
Ende des jeweils wirksamen Schleifflächenbereichs gegenüber dem radial äußeren Ende
dieses Schleifflächenbereichs vorläuft.
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Beim Arbeiten mit der erfindungsgemäßen Flächenschleifvorrichtung
wirkt auf den Schleifstaub, welcher von dem jeweils wirksamen Schleifflächenbereich
des Schleifsegments über die zu schleifende Fläche vor sich her geschoben wird,
eine Schubk(Jmi>(#n##nte parallel zu (gUlll jeweiligen Schle 1ff lächenbere ich
ein,
welche zum Außenumfang des Schleifkopfs hin gerichtet ist, so daß eine automatische
Abfuhr dieses Schleifkopfs stattfindet.
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Bei der erfindungsgemäßen Flächenschleifvorrichtung kann das Schleifsegment,
wie an sich bekannt, in einer Schwalbenschwanzhalterung gelagert sein. Nachdem diese
Schwalbenschwanzhalterung nun nicht mehr radial zur Rotationsachse des Schleifkopfes
verläuft, übt der Schleifwiderstand auf das Schleifsegment eine Kraftkomponente
parallel zur Längsrichtung der Schwalbenschwanzhalterung auf. Um nun zu verhindern,
daß das Schleifsegment durch diese Kraftkomponente aus der Schwalbenschwanzhalterung
heraus geschoben wird und um - im Gegenteil - dafür zu sorgen, daß diese Kraftkomponente
die Fixierung des Schleifsegments in der Schwalbenschwanzhalterung unterstützt,
wird weiter vorgeschlagen, daß das Schleifsegment unter der Wirkung der in Längsrichtung
der Schwalbenschwanzhalterung liegenden Komponente der an dem Schleifsegment angreifenden
Reibkraft in Richtung auf das verjüngte Ende der Schwalbenschwanzhalterung hin belastet
ist.
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Der mechanische Aufbau einer erfindungsgemäßen Flächenschleifvorrichtung
im Bereich des Schleifkopfs, kann wie folgt sein: Das Schleifsegment ist an dem
Schleifkopf auf einer Schwenkwelle gelagert; diese Schwenkwelle trägt einen Steuerarm;
an diesem Steuerarm ist eine Kurvenfolgerrolle angebracht; die Kurvenfolgerrolle
liegt an einer gegenüber dem Schleifkopf eine Relativdrehung ausführenden Kurvenbahn
an; es ist eine Federung vorgesehen, welche die Kurvenfolgerrolle in Eingriff mit
der Kurvenbahn vorspannt.
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Während bei der eingangs erwähnten bekannten Lösung verhältnismäßig
komplizierte Formen von Kurvenfolgerrollen #nd/oder Kurvenbahnen sich aus der Lage
der Schwenkachse des Schleif-
segments ergeben, ist es bei der erfindungsgemäßen
Lösung - insbesondere dann, wenn die Achse der Kurvenfolgerrolle radial zur Rotationsachse
des Schleifkopfes liegt - möglich, daß die Kurvenbahn von einer Fläche gebildet
ist, deren Erzeugende von einem während des Umlaufs um die Rotationsachse längs
der Rotationsachse verschobenen Radialstrahl zur Rotationsachse gebildet ist.
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Eine solche Kurvenbahn läßt sich verhältnismäßig leicht herstellen.
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Der Steuerarm wird zweckmäßig so gelegt, daß die bei der Schleifarbeit
auf das Schleifsegment einwirkende Reibkraft die Andrückung der Kurvenfolgerrolle
an die Kurvenbahn unterstützt.
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Es hat sich gezeigt, daß bei der erfindungsgemäßen Lösung ein ratterfreier
Lauf gewährleistet ist. Dies besagt, daß das Schleifsegment bzw. die Schleifsegmente
nicht zu Ratterschwingungen um die Schwenkachse neigen, so daß keine Rattermarken
an der zu schleifenden Fläche zu erwarten sind.
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Wie aus dem Stand der Technik bekannt, ist die Differenzgeschwindigkeit
zwischen der Drehgeschwindigkeit des Schleifkopfes und der Drehgeschwindigkeit der
Kurvenbahn verhältnismäßig klein, so daß eine langsame Schwenkbewegung des Schleifsegments
um seine Schwenkachse stattfindet. Zu diesem Zweck kann der Antrieb der Kurvenbahn
über ein Planetengetriebe von dem Antrieb des Schleifkopfes abgeleitet sein.
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Die beiliegenden Figuren erläutern die Erfindung anhand eines Ausfüllrtlnccsbeispiels.
Es steilen dar Fig. 1 eine Untersicht eines erfindungsgemäßen Schleifkopfs; Fig.
2 eine Teilansicht des Schleifkopfs teilweise im Schnitt
mit einer
die Schwenkachse eines Schleifsegments enthaltenden Schnittebene und Fig. 3 eine
Teilansicht in Pfeilrichtung III der Fig. 1.
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In der Fig. 1 erkennt man in Untersicht einen Schleifkopf von dem
ein Gehäuseteil angedeutet ist und der insgesamt mit 10 bezeichnet ist. Entsprechend
der Untersicht ist die zu bearbeitende Werkstückplatte strichpunktiert angedeutet
und mit 12 bezeichnet. Diese Werkstückplatte ist in Fig. 3 besser zu erkennen, wo
sie auf einem Werkstückträger 14 ruhend dargestellt ist. Der Schieifkopf 10 ist,
wie aus Fig. 1 ersichtlich, durch eine Antriebswelle 16 getragen, deren Achse auch
in Fig. 3 eingezeichnet ist.
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An dem Schleifkopf 10 sind, wie aus Fig. 2 ersichtlich, Lagerhülsen
18 befestigt. In diesen Lagerhülsen sind Schwenkwellen 20 drehbar gelagert. An den
radial einwärts gelegenen Enden der Schwenkwellen 20 sind Steuerarme 22 drehfest
angebracht.
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Die Steuerarme 22 tragen an ihren freien Enden Kurvenfolgerrollen
24. Die Kurvenfolgerrollen 24 stehen im Anlageeingriff mit einer Kurvenbahn 26.
Die Rolle 24 wird in diesem Anlageeingriff gehalten durch ein Federaggregat 28,
welches einerseits an dem Schleifkopf 10 gelagert ist und andererseits auf den Steuerhebel
22 einwirkt.
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Die Kurvenbahn 26 weist periodische Anstiegs- und Abfallflanken auf,
welche durch Ubergangsrundungen miteinander verbunden sind, wobei die Anstiegsflanken
und die Abfallflanken im wesentlichen linear verlaufen können. Die Fläche der Kurvenbahn
ist definiert durch einen Radialstrahl zur Drehachse des Schleifkopfes, welcher
während des Umlaufs um die Drehachse des Schleifkopfes periodisch auf- und ab geht.
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An dem radial auswärts (in Bezug auf die Rotationsachse des Schleifkopfes)
liegenden Ende der Schwenkwelle 20 ist auf
dieser ein Lagerblock
30 drehfest gelagert, der an seinem dem Werkstück 20 zugekehrten Ende eine Schwalbenschwanzhalterung
32 für ein Schleifsegment 34 trägt. Das Schleifsegment 34 ist ein Zylindersegment
mit einer Zylinderfläche 36-um die Achse der Schwenkwelle 20 und mit dem Radius
R.
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Während des Umlaufs des Schleifkopfes 10 um die Achse der Antriebswelle
16 führt das Schleifsegment 34 eine Schwenkbewegung mit der Schwenkwelle 20 aus,
wobei die Schwenkbewegung eine gegenüber der Umlauffrequenz des Schleifkopfes 10
untersetzte Schwenkfrequenz besitzt.
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Wie aus Fig. 1 ersichtlich, ist die Schleiflinie 38 des Schleifsegments
34 unter einem Winkel t von ca. 300 gegenüber einem Radialstrahl 40 geneigt, welcher
von der Achse der Antriebswelle 16 zu der Längsmitte der Schleiflinie 38 führt.
Diese Längsmitte ist mit 42 bezeichnet.In Fig. 1 ist die Drehrichtung des Schleifkopfes
10 durch einen Drehpfeil 44 angedeutet.
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Man erkennt, daß das radial innere Ende 46 der Schleiflinie 38 gegenüber
dem radial Sußeron runde 48 der Schleiflinie 38 vorläuft. Dies hat zur Folge, daß
der im Bereich der Schleiflinie 38 von dem Schleifsegment 34 mittransportierte Schleifstaub
längs der Schleiflinie 38 nach radial außen gefördert wird Der Reibungswiderstand,
den das Schleifsegment 34 im Bereich der Schleiflinie 38 erfährt, erzeugt eine längs
der Schleiflinie 38 radial auswärts gerichtete Kraft auf das Schleifsegment 34.
Die Schwalbenschwanzführung 32 ist nach radial außen verjüngt, so daß das Schleifsegment
in die Verjüngung hinein gedrückt wird. Natürlich liegt die Schleiflinie 38 je nach
Schwenkstellung des Schleifsegments 34 an verschiedenen Stellen der zylindrischen
Schleiffläche 36.
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Auch in Fig. 3 ist die Bewegungsrichtung des Schleifsegments gegenüber
der zu schleifenden Fläche des Werkstücks 12 durch einen Pfeil angedeutet, der mit
44 bezeichnet ist. Der auf
das Schleifsegment 34 wirkende Reibungswiderstand
ist dem Pfeil 50 entgegengerichtet. Es wird also an dem Schleifsegment 34 und an
dem Steuerhebel 22 in Fig. 3 betrachtet, ein Moment im Gegenzeigersinn erzeugt,
so daß die Kurvenfolgerrolle 24 durch dieses Moment verstärkt an die Kurvenbahn
26 angedrückt wird.
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In Fig. 1 ist durch Doppelpfeile 52 und 54 eine zusätzliche Relativbewegung
des Schleifkopfes 10 gegenüber dem Werkstück 12 angedeutet.
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