DE4316588C1 - Schleifmaschine mit einem Schleifband - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schleifmaschine zum Schleifen von Werkstücken mit wenigstens einem Schleifkopf mit einem Schleif­ band, das mittels eines Druckbalkens auf das Werkstück gedrückt wird, wobei der Schleifkopf relativ zur Oberfläche des Werkstücks verfahrbar ist.

Eine derartige Schleifmaschine ist in DE 42 14 347 A1 beschrie­ ben, wobei die Bewegung des Schleifkopfes manuell durch den Hand­ werker erfolgt. Eine derartige Schleifmaschine ist nur für kleine Handwerksbetriebe vorgesehen, da eine Serienfertigung aufgrund der manuellen Betätigung und des damit verbundenen Zeitaufwands nicht wirtschaftlich ist.

Schleifmaschinen für die Serienfertigung sind in zahlreichen Aus­ führungsformen bekannt. Bei diesen Bandschleifmaschinen wird das Werkstück auf ein Förderband gelegt und unter dem angetriebenen und gegen die Oberfläche des Werkstücks gedrückten Schleifband hindurch gefördert. Um ein verbessertes Schleifergebnis durch mehrere Schleifrichtungen zu erzielen, ist es bekannt, einen Kreuzschliff auszuführen, indem die Oberfläche des Werkstücks in zwei zueinander senkrecht stehenden Richtungen geschliffen wird. Schleifmaschinen, die einen derartigen Kreuzschliff in einem Durchgang ausführen, sind notwendigerweise große Anlagen, die einen erheblichen Investitionsaufwand erfordern.

Um einen Kreuzschliff zu erzeugen, ist es auch möglich, das Werk­ stück durch eine kleinere Bandschleifmaschine mit nur einem Schleifband hindurch zu transportieren und nach dem Durchlaufen das Werkstück in einer um 90° gedrehten Lage erneut durch diesel­ be Schleifmaschine durchlaufen zu lassen. Diese Arbeitsweise er­ fordert einen nicht unerheblichen Bedienaufwand, da größere Werk­ stücke durch zwei Personen am Auslauf der Maschine erfaßt, erneut zum Einlauf transportiert und in gedrehter Form wieder in die Maschine geschoben werden müssen.

Im Stand der Technik ist das Problem vorhanden, daß entweder ein erheblicher maschineller oder ein erheblicher Bedienaufwand er­ forderlich ist, um eine hochqualitative Oberflächengüte zu erzielen. Die der Erfindung zugrundeliegende Problemstellung be­ steht darin, eine automatisch arbeitende Schleifmaschine anzuge­ ben, die bezüglich des geschilderten Problems Verbesserungen er­ möglicht.

Zur Lösung des gestellten Problems ist erfindungsgemäß eine Schleifmaschine der eingangs erwähnten Art dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Bewegung des Schleifkopfes motorisch angetrie­ ben erfolgt, daß wenigstens ein Sensor einen im Verfahrweg des Schleifkopfes liegenden Rand des Werkstückes detektiert und daß eine Steuerung den Verfahrweg entsprechend dem detektierten Rand begrenzt und die Bewegung des Schleifkopfes umsteuert.

In Abkehr von den bisherigen Bauarten von Bandschleifmaschinen, bei denen der Schleifkopf mit dem Schleifband ortsfest montiert ist und das Werkstück unter dem Schleifkopf hindurch transportiert wird, sieht die erfindungsgemäße Schleifmaschine einen bewegten Schleifkopf vor, der über die Oberfläche des Werkstücks bewegbar ist, so daß das Werkstück selbst im Stillstand bleiben kann. Die Bewegung des Schleifkopfes über die Oberfläche des Werkstückes wird dabei automatisch gesteuert. Hierzu wird der Schleifkopf aus einer Ausgangsstellung in einem ersten Verfahrweg über die Ober­ fläche des Werkstücks verfahren. Ein Sensor des Schleifkopfes erkennt einen Rand des Werkstückes, der im Verfahrweg des Schleifkopfes liegt und bewirkt über eine Steuerung eine Umsteue­ rung der Bewegung des Schleifkopfes, woraufhin dieser automatisch auf einem anderen Verfahrweg über das Werkstück geführt wird. Die Steuerung ist dabei so eingestellt, daß beim Schleif­ vorgang die gesamte Oberfläche des Werkstücks von dem Schleifkopf erfaßt wird, also geschliffen wird.

Die Art der Verfahrwege hängt von der Form des Werkstücks und ggf. der Mase­ rungsrichtung der Holzoberfläche ab, wenn Werkstücke aus Holz geschliffen werden.

Insbesondere für rechteckige Werkstücke wird es zweckmäßig sein, wenn die Steuerung den Schleifkopf nach einem beendeten Verfahr­ weg auf einem dazu parallelen Verfahrweg über das Werkstück führt, so daß die Oberfläche des Werkstücks in parallelen Schleif­ bahnen geschliffen wird. Die Durchführung eines Kreuzschliffs ist dann ohne weiteres dadurch möglich, daß der Schleifkopf um 90° gedreht und anschließend senkrecht zu den bisherigen Verfahrwegen in parallelen Bahnen über das Werkstück gefahren wird. Die Dre­ hung des Schleifkopfes erfolgt dadurch, daß der Schleifkopf an einer X-Y-Verfahreinrichtung um eine senkrecht zur Werkstückauf­ nahmeebene stehende Drehachse schwenkbar angebracht ist.

Der die Ränder des Werkstücks erkennende Sensor kann durch par­ allel zum Druckbalken an dem vor- bzw. nachlaufenden Rand des Schleifkopfes angeordnete Sensorleisten gebildet sein. Diese kön­ nen unter Berücksichtigung der Verfahrgeschwindigkeit des Schleifkopfes das Ende des Werkstückes in Verfahrrichtung erken­ nen und die Umsteuerung vornehmen, wobei die Anordnung der Sen­ sorleisten am vor- und/oder nachlaufenden Rand erlaubt, daß der Schleifkopf vorwärts und rückwärts über das Werkstück verfahren kann.

Es ist aber auch möglich, die Ränder des Werkstücks in anderer Weise festzustellen. So kann es sich anbieten, auf dem Schleif­ kopf eine Kamera anzubringen, die die Kontur des Werkstückes, zumindest in Verfahrrichtung gesehen, erkennt. Es ist aber auch denkbar, daß eine Kamera die komplette Kontur eines Werkstücks aufnimmt und die Steuerung daraus die Bewegung des Schleifkopfes für die komplette Bearbeitung des Werkstückes ermittelt.

In einer weitere Vorteile bietenden Ausführungsform ist der Schleifkopf höhenverstellbar. Hierdurch kann eine Anpassung auf verschiedene Werkstückdicken erfolgen. Wenn der Schleifkopf mit wenigstens einem Abstandssensor ausgestattet ist, ist es möglich, daß der Schleifkopf etwaigen Änderungen des Abstandes folgt, also beispielsweise auch bei gewölbten Werkstücken ein einwandfreies Schleifergebnis ermöglicht.

Hierbei kann es zweckmäßig sein, wenn der Druckbalken senkrecht zur Bewegungsrichtung des Schleifbandes eine ballige Wölbung auf­ weist, da durch die daraus resultierende linienförmige Auflage auch bei Wölbungen eine gleichmäßige Schleifbearbeitung möglich ist.

Besonders zweckmäßig ist es, wenn der Druckbalken der erfindungs­ gemäßen Schleifmaschine in an sich beispielsweise aus der EP 0 155 380 B1 bekannter Weise aus einer Vielzahl von Druckschuhglie­ dern besteht, die einzeln in eine Wirkposition schaltbar sind, wobei vorzugsweise die Schaltung der Druckschuhglieder in die Wirkposition durch den wenigstens einen Sensor steuerbar ist. Auf diese Weise ist es möglich, eine gleichmäßige Bearbeitung auch dann zu erreichen, wenn der Schleifkopf über eine längs zur Ver­ fahrrichtung liegende Kante fährt.

Obwohl das Werkstück bei der erfindungsgemäßen Schleifmaschine grundsätzlich auch bewegt werden kann, ist es bevorzugt, daß die Werkstückaufnahmeebene durch einen ortsfesten Werkstücktisch ge­ bildet ist, der eine Halteeinrichtung für die orts­ feste Halterung des Werkstücks in der Werkstückaufnahmeebene auf­ weist.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 eine Draufsicht auf einen Werkstücktisch mit ei­ nem verfahrbaren Portal, an dem ein Schleifkopf schwenkbar angebracht ist,

Fig. 2 eine Ansicht auf eine Längsseite der Anordnung gemäß Fig. 1,

Fig. 3 eine Ansicht auf eine Stirnseite der Anordnung gemäß Fig. 1,

Fig. 4 eine Draufsicht auf die Vorrichtung gemäß Fig. 1 mit eingezeichneten Verfahrwegen für die Durch­ führung eines Kreuzschliffs,

Fig. 5 einen schematischen vertikalen Schnitt durch ein erstes Ausfüh­ rungsbeispiel eines Schleifkopfes,

Fig. 6 einen schematischen horizontalen Schnitt durch den Schleifkopf gemäß Fig. 5,

Fig. 7 einen schematischen vertikalen Schnitt durch eine zweite Aus­ führungsform eines Schleifkopfes, der über eine gewölbte Oberfläche bewegt wird,

Fig. 8 einen schematischen horizontalen Schnitt durch den Schleif­ kopf und seine Befestigung an dem verfahrbaren Portal.

Fig. 1 zeigt einen rechteckigen Werkstücktisch 1, dessen lan­ ge Kanten von Führungsschienen 2 begrenzt sind. Auf den Füh­ rungsschienen 2 ist ein Portal 3 in Längsrichtung des Werkstücktisches 1 verfahrbar. An dem Portal 3 ist ein Tragarm 4 in Längsrichtung des Portals 3, also senkrecht zur Längsachse 5 des Werkstück­ tisches 1, verfahrbar montiert. An dem Tragarm 4 ist ein Schleifkopf 6 befestigt. Das verfahrbare Portal 3 und der an dem Portal 3 verfahrbare Tragarm 4 bilden eine übliche X-Y-Verfahreinrichtung 3, 4. Der Schleifkopf 6 ist an dem Tragarm 4 um ein senkrecht zu der X-Y-Ebene stehendes Drehgelenk 7 verschwenkbar. Fig. 1 zeigt in den durchgezogenen Linien eine erste Stellung des Schleifkopfes 6 und in gestrichelten Linien eine um 90° dazu verschwenkte zweite Stellung des Schleifkop­ fes 6. In Fig. 1 ist in den Darstellungen des Schleifkopfes 6 schematisch die Längserstreckung eines Druckbalkens 8 angedeu­ tet.

Die Fig. 2 und 3 lassen erkennen, daß der Werkstücktisch 1 aus einem üblichen Untergestell 9 besteht, auf dem sich eine Werkstückaufnahmeebene 10 befindet, die zur Aufnahme eines Werkstücks 11 dient.

In den Fig. 2 und 3 ist innerhalb des Schleifkopfes 6 eine übliche Führung eines Schleifbandes 12 um drei Rollen 13 ange­ deutet. Fig. 3 zeigt den Schleifkopf 6 wieder in zwei zuein­ ander um 90° verschwenkten Stellungen.

Fig. 4 verdeutlicht die Bearbeitung eines Werkstücks 11. Aus einer Ausgangsstellung des Schleifkopfes 6, in der sich dieser an einer Endkante des Werkstücks 11 befindet, so daß das Por­ tal 3 in eine Endstellung bezüglich des Werkstücks 11 gefahren ist, wird durch Verfahren des Tragarms 4 entlang dem Portal 3 senkrecht zur Längsachse 5 des Werkstücktisches 1 auf einem ersten Verfahrweg 14 verfahren. Nach Überfahren eines in dem Verfahrweg 14 liegenden, detektierten Randes 15 des Werkstücks 11 wird der erste Verfahrweg 14 beendet und der Schleifkopf 6 durch seitliches Versetzen umgesteuert, so daß er auf einem zum ersten Verfahrweg 14 parallelen Verfahrweg 14′ in Rück­ wärtsrichtung über das Werkstück 11 verfahren wird. Auf diese Weise wird ein aneinander anschließendes Schleifen auf zuein­ ander parallelen Schleifbahnen in Querrichtung des Werkstücks 11 durchgeführt, bis die Oberfläche vollständig geschliffen ist. Anschließend wird der Schleifkopf 6 um 90° um die Dreh­ achse 7 verschwenkt, wie dies durch die Bahn 16 in Fig. 4 angedeutet ist. Danach wird die Oberfläche durch Bewegung des Schleifkopfes 6 auf parallelen Verfahrwegen 17, 17′ senkrecht zu den ersten Verfahrwegen 14, 14′ überstrichen, so daß ein vollständiger Kreuzschliff hergestellt worden ist.

Die Fig. 5 und 6 verdeutlichen den Aufbau eines Schleifkop­ fes 6 in einer ersten Ausführungsform. In üblicher Weise wird ein Schleifband 12 über drei Umlenkrollen 13 geführt, wobei zwei Umlenkrollen 13 parallel zur Werkstückaufnahmeebene 10 ange­ ordnet sind und zwischen sich den Druckbalken 8 aufnehmen.

Wie Fig. 6 verdeutlicht, besteht der Druckbalken 8 aus einer Mehrzahl von Gliederdruckschuhen 18, die einzeln, beispiels­ weise durch Elektromagneten oder durch Druckluft, in die Wirk­ position steuerbar sind. Die Bewegung des Schleifkopfes 6 über das Werkstück erfolgt senkrecht zur Längsachse 8′ in einer Verfahrachse 19. An einer vorlaufenden Kante und einer nach­ laufenden Kante bezüglich der Verfahrrichtung 19 ist der Schleifkopf 6 mit jeweils einer Sensorleiste 20, 21 versehen, auf denen nebeneinander eine Vielzahl von Sensoren 22 angeord­ net sind. Die Sensoren 22 können beispielsweise kapazitive Sensoren sein, die in der Lage sind, ein Holzwerkstück 11 in einem Abstand von einigen Millimetern kapazitiv zu detektie­ ren.

Zweckmäßigerweise sind die Sensoren 22 einzelnen Gliederdruck­ schuhen 18 zugeordnet. Erkennen die Sensoren 22, daß der Schleifkopf 6 über eine in Bewegungsrichtung 19 liegende Längskante des Werkstücks 11 fährt, werden die nicht mehr auf das Werkstück 11 treffenden Gliederdruckschuhe 18 in eine un­ wirksame Stellung verfahren, wie dies an sich bekannt ist, um ein Rundschleifen der Werkstückkanten zu vermeiden.

Fig. 7 zeigt eine Ausführungsform des Schleifkopfes 6, bei dem die wirksame Druckfläche 23 des Druckbalkens 8 in Bewegungsrichtung 19 ballig gewölbt ist und daher auf einer gegenüber der Breite des Druckbalkens 8 schmaleren Linie auf dem Werkstück 11′ wirksam wird. Das Werkstück 11′ ist in Fig. 7 gewölbt darge­ stellt. Der Schleifkopf 6 folgt dieser Wölbung dadurch, daß er an einem höhenverstellbar geführten Tragarm 4′ befestigt ist, die dies in Fig. 8 angedeutet ist. Hierzu werden die Sensoren 22 der vorlaufenden Sensorleiste 21 auch als Abstandssensoren benutzt oder es wird ein gesonderter Abstandssensor montiert, der die Höheneinstellung des Schleifkopfes 6 und seines Tragarms 4′ an dem Portal 3 steuert, so daß der Schleifkopf 6 der Wölbungskontur des Werkstücks 11′ folgen kann. Selbstver­ ständlich sind die entsprechenden Sensoren 22 auch geeignet, eine automatische Anpassung an unterschiedlich dicke Werk­ stücke herbeizuführen.

Anhand der Zeichnung ist ein Kreuzschliff für ein rechteckiges Werkstück 11, 11′ dargestellt worden. Selbstverständlich ist es mög­ lich, andere Bewegungsbahnen vorzusehen, wenn dies aufgrund der Maserungsrichtungen der Holzoberfläche oder einer anderen Form des Werkstücks 11, 11′ (z. B. runde Tischplatte) erforderlich oder zweckmäßig erscheint. Naturgemäß kann dabei die Länge des Druckbalkens 8 variiert werden und sich ggf. auf einen einzi­ gen Druckschuh reduzieren, der darüber hinaus geeignet geformt sein kann.

Claims (12)

1. Schleifmaschine zum Schleifen von Werkstücken (11, 11′) mit wenigstens einem Schleifkopf (6) mit einem Schleif­ band (12), das mittels eines Druckbalkens (8) auf das Werkstück (11, 11′) gedrückt wird, wobei der Schleifkopf (6) relativ zur Oberfläche des Werkstücks (11, 11′) ver­ fahrbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegung des Schleifkopfes (6) motorisch angetrieben erfolgt, daß wenigstens ein Sensor (22) einen im Verfahrweg (14, 14′; 17, 17′) des Schleifkopfes (6) liegenden Rand (15) des Werkstückes (11, 11′) detektiert und daß eine Steuerung den Verfahrweg (17, 17′) entsprechend dem detektierten Rand (15) begrenzt und die Bewegung des Schleifkopfes (6) umsteuert.

2. Schleifmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung den Schleifkopf (6) nach der Umsteue­ rung auf einen anderen Verfahrweg (14′, 17′) über das Werkstück führt.

3. Schleifmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung den Schleifkopf (6) nach einem beende­ ten Verfahrweg (14, 17) auf einen dazu parallelen Ver­ fahrweg (14′, 17′) über das Werkstück (11, 11′) führt.

4. Schleifmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß der Schleifkopf (6) an einer X-Y-Verfahreinrichtung (3, 4) um eine senkrecht zur Werkstückaufnahmeebene (10) stehende Drehachse (7) schwenkbar angebracht ist und daß nach Überstreichen der Oberfläche des Werkstückes (11, 11′) in ersten paralle­ len Verfahrwegen (14) der Schleifkopf um 90° verschwenkt in zweiten parallelen, senkrecht zu den ersten paralle­ len Verfahrwegen (14) stehenden Verfahrwegen (17) über die Oberfläche verfahren wird.

5. Schleifmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da­ durch gekennzeichnet, daß der wenigstens eine Sensor (22) durch parallel zum Druckbalken (8) an dem vor- und/oder nachlaufenden Rand des Schleifkopfes (6) angeordnete Sensorleisten (20, 21) gebildet ist.

6. Schleifmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da­ durch gekennzeichnet, daß der Schleifkopf (6) höhenver­ stellbar ist.

7. Schleifmaschine nach Anspruch 6, da­ durch gekennzeichnet, daß der Schleifkopf (6) mit wenig­ stens einem Abstandssensor ausgestattet ist und daß die Höhenverstellung des Schleifkopfes (6) automatisch in Abhängigkeit vom Meßsignal des Abstandssensors erfolgt.

8. Schleifmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 7, da­ durch gekennzeichnet, daß der Druckbalken (8) senkrecht zur Bewegungsrichtung des Schleifbandes (12) eine bal­ lige Wölbung aufweist.

9. Schleifmaschine nach Anspruch 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Druckbalken (8) aus einer Vielzahl von Druckschuhgliedern (18) besteht, die einzeln in eine Wirkposition schaltbar sind.

10. Schleifmaschine nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltung der Druckschuhglieder (18) in die Wirkposition durch den wenigstens einen Sensor (22) steuerbar ist.

11. Schleifmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 10, da­ durch gekennzeichnet, daß ein ortsfester Werkstücktisch (1) die Werkstückaufnahmeebene (10) bildet.

12. Schleifmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 11, ge­ kennzeichnet durch die Verwendung von kapazitiven Senso­ ren (22).