DE3337485A1 - Arbeitskopf fuer schleif- und poliermaschinen mit scheibenfoermigen werkzeugen - Google Patents

Description

Arbeitskopf für Schleif- und Poliermaschinen mit scheibenförmigen Werkzeugen

Die Erfindung betrifft Arbeitsköpfe für Maschinen zum Schleifen und Polieren von Fliesen, Marmor und anderen Steinen oder ähnlichen Materialien.

Ein Zweck der Erfindung ist die Schaffung eines Kopfes, der ilehrfachbewegungen ausführt und der ein wirksames System zur Kühlung, Waschung und Schmierung mit Wasser für die mit Diamanten versehenen scheibenförmige Werkzeuge aufweist.

Diese Aufgabe wird durch einen Arbeitskopf mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst-

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche, auf die hiermit zur Verkürzung der Beschreibung ausdrücklich verwiesen wird.

Im folgenden sei die Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert:

Fig. 1 zeigt eine Schleif- und Poliermaschine herkömmlicher Art,

Fig. 2 zeigt eine Schleif- und Poliermaschine, die nach den Grundsätzen der Erfindung realisiert ist,

Fig. 3 und 4 zeigen einen Bearbeitungskopf, der sich insbesondere für das Schleifen eignet, in einem Axialschnitt bzw. in einer teilweise geschnittenen Teilaufsicht,

Fig. 5 und 6 zeigen einen Bearbeitungskopf der sich insbesondere für das Polieren, jedoch auch für das Schleifen, eignet, ebenfalls in einem Axialschnitt und in einer Teilaufsicht.

In Fig. 1 ist eine Schleif- und Poliermaschine herkömmlicher Art mit sechs Bearbeitungsköpfen dargestellt. Es existieren auch einschlägige Maschinen mit acht Bearbextungskopfen. Fig. 2 zeigt eine Maschine gemäß der Erfindung mit vier Bearbeitungsköpfen, wobei wenigstens die ersten Bearbeitungsköpfen die in Fig. 3 und 4 und wenigstens die letzten die in Fig. 5 und 6 dargestellte Bauart aufweisen können.

Der in Fig. 3 und 4 in näheren Einzelheiten dargestellte Bearbeitungskopf ist ein Schleifkopf, der mit Diamanten versehene Fräsen mit radialen Achsen besitzt. Mit 21 ist allgemein eine feste Struktur bezeichnet, in der ein zentraler Sitz 21A und ein seitlicher Sitz 21B gebildet sind. In den zentralen Sitz ist eine Hauptwelle 23 aufgenommen, deren als Doppellager ausgebildetes unteres Lager mit 25 bezeichnet ist. Diesem Lager 25 sind geeignete Dichtungen nachgeordnet. Die Welle 23 endet in einem Flanschteil 23A, die das Anschlußteil für den eigentlichen Schleifkopf bildet. Die vorangehend beschriebenen Teile sind auch bei Schleifgeräten herkömmlicher Art vorhanden.

Der erwähnte seitliche Sitz 21B dient zur Anbringung eines nichtrotierenden Teiles 27, welches in der im folgenden näher beschriebenen Art und Heise gehalten und mit dem genannten Sitz über ein Bolzenelement 29 in Eingriff steht, das

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seine Rotation verhindert, jedoch eine axiale Regulierung in Richtung der vertikalen Achse der Welle 23 ermöglicht.

An dem Flanschteil 23A der Welle 23 ist ein Flanschteil 31 eines mit der Welle 23 rotierenden Werkzeugträgers in Form eines Wellenteiles 33 angebracht, der zwei Lager 34 und 35 trägt. Das Lager 34 ist an dem Teil 27 montiert, welches seinerseits ein Lager 36 trägt. Auf den Lagern 35 und 36 ist ein Körper 37 montiert, mit dem eine Platte 37A in Eingriff steht. An dem Körper 37 sind mehrere im wesentlichen zylindrische Radialkörper 39 befestigt, deren Achsen in radialer Richtung verlaufen und um die Hauptachse des Kopfes regelmäßig verteilt sind. Zum Anbringen dieser Radialkörper sind an dem zylindrischen Mantel des Körpers 39 geeignete äußere Abflachungen vorgesehen. Die Radialkörper 39 besitzen radiale Bohrungen mit Lagern 41, in denen j weils ein Schaft 43 aufgenommen ist. Auf letzterem ist ein entsprechendes Fräswerkzeug 45 montiert, das sich außerhalb des betreffenden Trägerkörpers 39 befindet. Der Schaft 43 besitzt ein inneres konisches Zahnritzel 47. Die einzelnen konischen Ritzel 47 kämmen mit einem gemeinsamen konischen Zahnkranz 49, der mit der Welle 33 und somit mit der Welle 23 drehfest verbunden ist. Infolgedessen treibt die Welle 23 die Werkzeuge 45 zu einer Drehbewegung an. Mit dem Körper 37 ist ein mit dem Lager 36 kombiniertes und außerdem mit einem Zahnkranz 50 verbundenes Teil 37B fest verbunden. Der Zahnkranz 50 kämmt mit einem Antriebsritzel 51, das seinerseits von einem Motorgetriebe 52 angetrieben wird. Letzteres läßt somit den Körper 37 mit den Radialkörpern 39 langsam rotieren. Die Welle 23 und das Wellenteil 33, die koaxial und in gegenseitiger Verlängerung angeordnet sind, besitzen eine axiale Bohrung 53 für die Zuführung von Wasser. Am unteren Ende des Wellenteiles 33 ist die Bohrung 53 verschlossen. Von der Bohrung 53 zweigen Durchgänge 55 ab, denen röhrenförmige Anschlußstücke 57A von axialen Bohrungen 57 entsprechen, die in den einzelnen Werkzeugen 45 und in den betreffenden Schäften 43 angebracht

sind. Zwischen den Durchgängen 55 und den röhrenförmigen Anschlußstücken 57A, die relativ zu jenen rotieren, sind geeignete Dichtungen vorgesehen. Jedes Fräswerkzeug 45 besitzt eine äußere schraubenförmige Rippe 59/ auf welcher mit Diamanten versehene Blättchen 61 aufgeschweißt sind, die längs des schraubenförmigen Profils in geeignetem gegenseitigen Abstand angebracht sind. In der von den Windungen der schraubenförmigen Rippe 59 begrenzten schraubenförmigen Kehle münden Bohrungen 63 für den Austritt des Wassers, welches diesen von einem Sammelkanal 65 zugeführt wird, der seinerseits über Anschlußstücke 67 aus der betreffenden axialen Bohrung 57 gespeist wird. Die Bohrungen 63 sind gleichförmig über den Umfang verteilt.

In Fig. 5 und 6 ist ein Kopf für mit Diamanten versehene scheibenartige Polierwerkzeuge in näheren Einzelheiten dargestellt. Mit 71 ist allgemein eine feste Struktur bezeichnet, die der Struktur 21 von Fig. 3 und 4 ähnelt und die einen zentralen Sitz 71A sowie einen seitlichen Sitz 71B bildet. In dem zentralen Sitz 71A befindet sich eine Hauptwelle 73- Deren unteres Lager 75 ist als Doppellager ausgebildet, dem eine geeignete Dichtung nachgeordnet ist. Auch die Welle 73 endet in einem Flanschteil 73A, die das Anschlußstück für den eigentlichen Polierkopf bildet. Diese Teile finden sich in gleicher oder ähnlicher Ausbildung auch in herkömmlichen Geräten.

Mit 77 ist allgemein ein nichtrotierendes Teil bezeichnet, das in der weiter unten beschriebenen Weise unterhalb des Flanschteiles 73A gehaltert ist. Dieses nichtrotierende Teil 77 ist durch ein Bolzenelement 79 gegen Drehung gesichert, welches von einem in dem Sitz 71B aufgenommenen Organ 81 getragen wird. Das Bolzenelement 79 verhindert eine Drehung des Teiles 77/ erlaubt jedoch dessen axiale Verschiebung in Richtung der Achse der Welle 73. Mit dem Flansch 73A steht ein Flanschkopf 83 in Eingriff, von welchem aus sich koaxial

zur Welle 73 eine Welle 85 erstreckt, die an ihrem unteren Ende eine Erweiterung 87 bildet oder trägt. An dieser Erweiterung 87 sind in mit 87A bezeichneten Teilen, die regelmässig um die Achse 85 verteilt sind, Sitze mit aufgetragenen Elementen 89 vorgesehen. In jedem dieser Sitze befinden sich Lager 91 und 93 für ein mit Diamanten versehenes scheibenförmiges Polierwerkzeug. Oberhalb des Lagers 93 ist jeder der genannten Sitze durch ein Verschlußelement 95 verschlossen. Das nichtrotierenden Teil 77 ist mit Lagern 97 auf der Welle 85 montiert, die es trägt. Während das Teil 77 durch den Bolzen 79 gegen Drehung gesichert ist, kann es der Höhenveränderung der rotierenden Einheit 73/ 85, 87 folgen. Das nichtrotierende Teil 77 besitzt einen zylindrischen Zahnkranz 99, mit dem einzelne Ritzel 101 kämmen, die den einzelnen von den paarweise angeordneten Lagern 91 und 93 getragenen scheibenförmigen Werkzeugen angehören. An der Ausdehnung 87 sind Zonen 87B mit annähernd radial verlaufenden Bohrungen 103 vorgesehen. Jede dieser Bohrungen ist mit einer entsprechenden vertikalen Bohrung 105 verbunden. Diese Bohrung 105 setzt sich mit einem Anschlußstück 107 in das Verschlußelement 95 fort. Das Anschlußstück 107 mündet in 109 im Bereich des mit den Lagern 91 und 93 versehenen entsprechenden Sitzes axial nach unten. Die Bohrungen 103 gehen in radialer Richtung von einer axialen Bohrung 111 aus, die in der Welle 73 und in dem Wellenteil 85 vorgesehen ist und zur Zuführung von Wasser zu den einzelnen Werkzeugen dient. Jedes Polierwerkzeug besitzt einen Schaft 113, der in den Lagern 91 und 93 montiert ist und das genannte Zahnritzel 101 bildet. Mit dem Schaft 113 ist eine entsprechende Scheibe fest verbunden. Letztere trägt am Umfang einen schmalen kreisförmigen Kranz von mit Diamanten versehenen Blättchen 117, die in geeigneter Weise auf den Kranz selbst verteilt sind. Wie sich aus der in Fig. 6 gegebenen Aufsicht erkennen läßt, sind die Blättchen im einzelnen in Gruppen montiert, welche geneigt angeordnet sind. Im Innern des Kranzes der mit Diamanten versehenen Blättchen 117 befindet sich unter

der Scheibe 115 eine dünne Scheibe 119/ die unter Zwischenfügung von Abstandselementen 121 einen Zwischenraum für das Wasser begrenzt. Das Wasser erreicht diesen Zwischenraum über die Bohrung 111 und den Durchgang, der gebildet ist von den zugehörigen Bohrungen 103, 105 , 107 und 109 und einer Bohrung 125, die den Schaft 113 axial durchdringt und von der Mündungsstelle der Bohrung 109 zu dem Zwischenraum führt. Das Wasser strömt infolgedessen zu dem Umfang der Scheibe 119 und wird im Innern des Werkzeugkranzes 117 in geeigneter Weise verteilt.

Sowohl in den Polierköpfen als auch in den Schleifköpfen sind zweckentsprechende Labyrinthe und geeignete Dichtungen vorgesehen, die die mechanischen Organe gegen das Eindringen von Wasser und Schleifmittel schützen.

Zur Funktionsbeschreibung eines Kopfes gemäß Fig. 5 und der zum Polieren aber auch zum Schleifen dient, sei auf den beschriebenen und dargestellten Polierkopf Bezug genommen, der aus vier Planetenscheiben besteht, auf welchen die mit Diamanten versehenen Blättchen radial angeordnet sind und die jeweils einen Durchmesser von etwa 300 mm haben. Die Scheiben berühren einander nahezu und wirken so auf einer Front von etwa 750 mm Breite.

Wenn man die beiden äußersten Punkte 115a und 115B eines Werkzeuges betrachtet, sind die Umfangsgeschwindigkeiten außerordentlich unterschiedlich. Für den Punkt 115A ergibt sich die Summe der auf die Drehzahl des Werkzeugträgergehäuses 87 bezogenen Umfangsgeschwindigkeit entsprechend einem Durchmesser von 750 mm und der Umfangsgeschwindigkeit der Scheibe 115 mit einem Durchmesser von 300 mm, bezogen auf die eigene Drehzahl. Insgesamt beträgt demnach die Geschwindigkeit 30 m/s. Für den Punkt 115B ergibt sich die algebraische Summe der auf den Durchmesser 150 mm bezogenen " Umfangsgeschwindigkeit relativ zur Drehzahl des Gehäuses

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vermindert um die Umfangsgeschviindigkeit der Scheibe mit dem Durchmesser der Scheibe 300 mm relativ zu der entsprechenden Drehzahl, insgesamt etwa 18 m/s.

Da es sich um einen Polierkopf handelt, haben diese beiden Geschwindigkeiten ihre jeweilige genaue Funktion, da die Geschwindigkeit in dem äußeren Punkt 115A dazu dient, den notwendigen leichten Flaterialabtrag herbeizuführen, während die geringere Geschwindigkeit in dem Punkt 115B das für das Polieren günstige "Gleiten" bewirkt.

Der betrachtete Polierkopf besitzt eine wirksame Wasserzuführung für die Scheiben 115, welche die mit Diamanten versehenen Blättchen 117 tragen. Eine kontinuierliche und gleichförmige Wasserzuführung zu den Werkzeugen gewährleistet ein optimales Resultat an dem Werkstück und verringert den Verschleiß des Werkzeuges. Die Orientierung der Blättchen 117 ist - wie aus Fig. 6 hervorgeht - durch die Neigung gegenüber der Tangenten und den Orientierungssinn so beschaffen, daß das Wasser in zentripetaler Richtung getrieben und somit festgehalten wird.

Die Zuführung des Wassers erfolgt durch die zentrale Öffnung 111 der Spindel und von dort in die zentrale Achse des Werkzeugträgergehäuses .

Durch den Druck am Eingang und durch die "Pumpwirkung" infolge der Rotation des Gehäuses 87, 89, 95 tritt das Wasser längs des Randes der Scheibe gleichförmig und in feinen Tröpfchen aus, wobei es vom Zentrum nach außen alle Blättchen jeder Scheibe angreift und dabei die angestrebte Kühl-Schmier- und Reinigungsfunktion ausübt.

Der Kopf arbeitet "auf Anschlag" mit "Steigungsverriegelung" im Falle maximaler Motorleistung.

-At-

Der Raumbedarf und die Anschlußelemente können so beschaffen sein, daß der Kopf auch an vorhandene Maschinen ansetzbar ist und sich gegen Köpfe anderer Art austauschen laßt.

Die Scheiben können auch mit leicht geneigten und nach unten konvergierenden Achsen montiert sein, so daß insbesondere die Außenränder der Diamantenkränze wirksam werden. Auf diese Weise läßt sich der Kopf auch zum Schleifen verwenden.

Claims (5)

1. Patentansprüche

   i1 .j Arbeitskopf zum Polieren sowie zum Schleifen mit scheibenförmigen Werkzeugen, die mit Diamanten versehene Elemente aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mehrzahl der genannten Werkzeuge (115) vorgesehen sind, die um Achsen rotieren, welche im wesentlichen parallel zur Rotationsachse des Kopfes (85-87) und dieser gegenüber versetzt angeordnet sind, und daß in dem Kopf Durchgänge (103, 105, 107) für Wasser angebracht sind, die von einer axialen Zuführung zu Anschlußstücken an den Kopfseiten jedes Werkzeuges führen.
2. 2. Arbeitskopf nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet, daß die scheibenförmigen Werkzeuge (115) in Sitzen montiert sind, die an der rotierenden Konstruktion des Kopfes ausgebildet sind, wobei zur Montage der scheibenförmigen Werkzeuge (115) Naben (113) dienen, die eine zentrale Bohrung (125) besitzen und mit Planetenzahnrädern (101) versehen sind, welche mit einem zentralen Antriebszahnkranz (99) kämmen, und daß in der, genannten rotierenden Konstruktion (87) Durchgänge (103) angebracht sind, die von einer Zuführung auf der Achse der genannten Konstruktion ausgehen.
3. 3° Arbeitskopf nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge-

   kennzeichnet, daß jede der genannten mit einer Bohrung versehenen Naben (113) im Innern des Kranzes der mit Diamanten versehenen Elemente (117) einen Zwischenraum für die Verteilung des Wassers bestimmt, der eine Ausmündung besitzt, die sich ringförmig längs des Umfanges erstreckt.
4. 4. Arbeitskopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d adurch gekennzeichnet, daß die Planetenzahnräder mit einem festen koaxialen Zahnkranz kämmen.
5. 5. Arbeitskopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d adurch gekennzeichnet, daß die an den kreisförmigen Kränzen der scheibenförmigen Werkzeuge vorgesehenen mit Diamanten versehenen Elemente derart geneigt angeordnet sind, daß sie dem Wasser eine Bewegungskomponente in zentripetaler Richtung erteilen.