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Vorrichtung zum Schleifen und Polieren von Steinen, Marmor und anderen
harten Stoffen Die Erfindung bezieht sich auf das Schleifen und Polieren von Steinen,
Marmor und ganz allgemein von allen harten Stoffen in Blöcken, Platten oder Tafeln
und betrifft insbesondere die für diese Arbeitsgänge benutzten Vorrichtungen mit
auf der Oberfläche des Werkstücks mehrere Bewegungen ausführenden Schleiforganen.
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Man hat bereits vorgeschlagen, als Schleiforgane Körper und insbesondere
Blöcke zu benutzen, die aus einem für die auszuführende Arbeit geeigneten Werkstoff
bestehen und ihre Wirkung auf das Werkstück so: ausüben, daß sie mit diesem nur
eine tangentiale Berührung haben, wobei diese Organe Schwingungsbewegungen ausführen..
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In den bekannten Vorrichtungen sind die schleifenden und schwingenden
Organe auf einem geeigneten Gestell angebracht, welches um eine Achse in Umdrehung
versetzt wird, die selbst mit dem Traggestell über der gesamten Oberfläche des Werkstücks
verschoben wird.
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Bei diesen Vorrichtungen nehmen jedoch die Schleiforgane bei jeder
Umdrehung des Traggestells um seine Achse periodisch wieder
dieselben
Stellungen ein, was gewisse Nachteile mit sich bringt. Insbesondere ist es schwierig,
das Traggestell in den Randteilen über die Gesamtoberfläche des Werkstücks so zu
führen, daß alle diese Teile regelmäßig bearbeitet "werden. Andererseits wirken
sich die etwa vorhandenen Unregelmäßigkeiten der Vorrichtungen zur Betätigung der
Verschiebungen der Schleiforgane in Unregelmäßigkeiten in der Abnutzung der wirksamen
Oberflächen der Schleiforgane und infolgedessen in Fehlern der bearbeiteten Oberflächen
aus. Ferner ist bei diesen Vorrichtungen die von einem Werkzeug ausgeführte Arbeit
nicht für alle Punkte seiner Berührungslinie mit dem Werkstück oder für seine verschiedenen
Berührungslinien mit dem Werkstück in seinen verschiedenen Schwingungsstellungen
gleich, was zur Folge hat, daß außer in einer begrenzten Zone kein Einklang zwischen
der auszuübenden Wirkung und der Beschaffenheit oder der Art des Werkzeugs besteht,
wodurch sich entweder eine vorzeitige Abnutzung gewisser Zonen des Werkzeugs oder
eine zu kräftige, unter Umständen unregelmäßige Einwirkung des Werkzeugs auf das
Werkstück ergibt.
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Zur Behebung dieser Nachteile beim Schleifen und Polieren von Steinen,
Marmor und anderen harten Stoffen bei Verwendung einer 'bekannten Vorrichtung mit
mehreren Schleifsteinen die um eine zentrale Achse in kreisförmige Bewegung versetzt
werden und gleichzeitig durch die Wirkung eines auf der zentralen `Velle sitzenden
Nockens radiale Schwingungsbe-,vegungen ausführen, so. daß sie mit dem Werkstück
nur in tangentialer Berührung stehen, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß der
Nocken eine Drehbewegung um die zentrale Welle erfährt, wobei diese Bewegung im
oder entgegen dem Drehsinn der zentralen Welle bei verschiedenen Geschwindigkeiten
erteilt wird.
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Bei der Vorrichtung gemäß der Erfindung wird der Schwingausschlag
der Schleifsteine hei jeder Umdrehung der Achse wenigstens für eine verhältnismäßig
große Zahl von Umdrehungen verschoben, so daß eine gleichmäßige Abnutzung der Schleifsteine
und Verbesserung der Schleifarbeit die Folge ist.
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Für die Drehbewegung des Nockens im Drehsinn der zentralen Welle können
die Rückwirkungen der von dem Nocken betätigten und den Schleifsteinträgern zugeordneten
Rollen auf den Nocken benutzt werden. Die kraftschlüssige übermittlung der Drehbewegung
erfolgt mit Hilfe jeder geeigneten Vorrichtung, vorteilhafterweise mittels eines
Geschwindigkeitwechselgetriebes, das von der zentralen Welle angetrieben wird. Durch
die Anordnung von Umkehrzahnrädern kann bei der kraftschlüssigen Drehbewegung die
Drehrichtung des Nockens geändert werden.
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Uni den verschiedenen Schwingausschlägen der Schleifsteine um die
zentrale Welle Rechnung zu tragen, ist das Traggestell der Schleifsteine mit der
Antriebswelle mit Hilfe einer Vorrichtung für Universalbewegung, insbesondere durch
eine Vorrichtung mit Kugelgelenk verbunden, wobei vorzugsweise jeder Schleifstein
mit dem Traggestell mit Hilfe einer eine Vorrichtung mit Universalbewegung, insbesondere
ein Kugelgelenk umfassenden Verbindung verbunden ist.
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Um in allen Schwingungslagen der Schleifsteine eine möglichst gleichmäßige
Einwirkung auf das Werkstück zu erzielen, bildet man die wirksame Oberfläche der
Schleiforgane trapezförmig oder ähnlich aus, wobei die kleine Seite des Trapezes
der Achse der Kreisbewegungen der Schleiforgane zugekehrt ist.
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Damit schließlich die obigen kennzeichnenden Anordnungen sowie gewisse
andere Kennzeichen der Erfindung gut verstanden werden können, sind diese nachstehend
genauer beschrieben, und zwar entsprechend verschiedenen bevorzugten, nur als Beispiel
gegebenen Ausführungsformen, welche in den Zeichnungen mehr oder weniger schematisch
dargestellt sind.
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Abb. i zeigt in Seitenansicht eine Zuricht-und Poliervorrichtung gemäß
der Erfindung; Abb. 2 zeigt in größerem :Maßstab und im Längsschnitt unter Fortlassung
einiger Teile einen Teil dieser Vorrichtung; Abb. 3 und .4 sind längs der Linien
3-3 und 4-4 der Abb. 2 geschnittene Grundrisse; Abb. 5 zeigt eine Projektion der
wirksamen Fläche eines Schleifwerkzeugs auf eine waagerechte Ebene.
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Bei der als Beispiel gewählten, in Abb. i dargestellten Zuricht- und
Poliervorrichtung mit Kniegelenk (die Vorrichtung könnte auch ebensogut eine Vorrichtung
ohne Kniegelenk sein) hat man einen Arm oder Halter vorgesehen, der aus zwei Abschnitten
i und zusammengesetzt ist, welche hei 3 aneinander und andererseits bei 5 an einer
verhältnismäßig stabilen Stütze angelenkt sind, die einem Gestell d. angehört, welches
auch eine Mauer, eine Wand od. dgl. sein kann.
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Bei 7, in der Nähe der Stütze 6, ist ein Drehantrieb angeordnet, dem
ein in Richtung des Gelenks 3 angebrachtes Vorgelege 7° zugeordnet ist, um eine
am Ende des Abschnittes 2 angebrachte lotrechte Welle um ihre Achse in Umdrehung
zu versetzen, wobei die Drehantriebsübertragung z. B. mit Hilfe einer Riemenscheibe
io vorgenommen wird.
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In Abb..2 trägt die mit -8 bezeichnete lotrechte
Welle
an ihrem unteren. Ende Schleiforgane, die auf die unten angegebene oder eine ähnliche
Weise angebracht sind.
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Dem unteren Ende der Welle 8 ist .ein Kugelgelenk i i oder irgendeine
andere Vorrichtung zur Universalbewegung, wie z. B. ein Kardan, zugeordnet, und
auf dem Kugelgelenk i i sind zwei Scheiben 12 und 13 angebracht, die einen Ring
14 einspannen, der zwei oder mehr Paare von Konsolen 15 trägt, z. B. vier Paare
in dem dargestellten Ausführungsbeispiel. In entsprechenden. Öffnungen dieser Konsolen
sind Achsen 16 angebracht, auf denen Halter 17 für die Schleiforgane schwingen können.
Die Achsen 16 und die Halter 17 sind so eingerichtet, daß sie nicht nur radiale
Schwingungsbewegungen, sondern auch eine gewisse Schwingung um den merklich durch
die Mitte ihrer Achse gehenden Halbmesser ausführen können, wozu auf diesen Achsen
16 kugelige Auflagerflächen, wie die Kugelgelenke 18, vorgesehen sind.
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Zur Erzielung der Drehung um die Welle 8 sind Verbindungsteile, wie
die Stifte ig, z. B. durch Schrauben in den Ring 14 eingesetzt und treten mit Spiel
in Aussparungen 2o des Kugelgelenks i i ein, was die Kugelgelenkbewegungen der Halter
der Schleiforgane ermöglicht.
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Diese Halter haben andererseits Verlängerungen 21, welche eine zylindrische
Auf lagerfläche 22 haben, auf welche Lager, und zwar vorzugsweise Kugel- oder Rollenlager
23, aufgebracht sind, die ihrerseits Rollen 24 tragen, deren Rollflächen gekrümmt,
und zwar vorzugsweise kugelig oder im wesentlichen kugelig sind.
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Diese Rallen 24 laufen auf einem Nocken 25, der einen oder mehrere
Buckel aufweisen kann, aber vorzugsweise durch einen Teil gebildet wird, der einen
oder mehrere gegenüber der Welle B exzentrische Teile von kreisförmigem Querschnitt
umfaßt.
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Dieser Nocken ist auf einer die Welle 8 umgebenden Muffe 27 befestigt
oder auf diese aufgesetzt, welche sich gegenüber der Welle 8 um ihre Achse drehen
kann. Hierzu ist vorzugsweise ein Einbau mit Zwischenschaltung von Rollkörpern,
zumindest an der Stelle des Nockens vorgesehen, wie z. B. ein Rollenlager 28, welches
gleichzeitig ein Gegenlager bildet und zu diesem Zweck mit seiner inneren Rollbahn
auf einem in geeigneter `Weise auf der Welle 8 befestigten Ring 29 ruht.
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Der Umfang des Nockens 25 ist gleichfalls gekrümmt, und zwar z. B.
kugelig. Der Muffe 27 ist eine Vorrichtung zugeordnet, um sie in Umdrehung zu versetzen,
und zwar v orteilhafterweise von der Welle '8 aus, jedoch mit von der Geschwindigkeit
dieser Welle verschiedenen Geschwindigkeiten und auch in einem dem Drehsinn dieser
Welle entgegengesetzten Drehsinn.
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Hierfür kann. man eine beliebige geeignete Vorrichtung vorsehen, insbesondere
ein Zahnradgetriebe, wie dargestellt, welches folgendermaßen ausgebildet sein kann:
auf der Welle 8 ist ein Zahnrad 3o verkeilt, welches seine Bewegung auf ein Zahnrad
31 überträgt, welches auf einer in einem die Vorrichtung umgebenden Gehäuse 33 gelagerten
VorgelegeWelle 32 verkeilt ist.
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Die Muffe 27 ist andererseits mit einer Reihe von Zahnrädern 34, 35,
36 und 37 mit verschiedenen Durchmessern ausgerüstet, die den verschiedenen zu erhaltenden
Geschwindigkeiten angepaßt sind, und die Vorgelegewelle ist mit einem aus zwei gekuppelten
Zahnrädern 38 und 39 gebildeten Schubsatz versehen, dessen Verschiebungen
auf der genuteten Vorgelegewelle 32 mit Hilfe einer Gabel 4o gesteuert werden, die
in eine Nut 41 des Schubsatzes eingreift und in einem Schlitz 42 des Gehäuses 33
verschiebbar ist. Beliebige Mittel, wie z. B. der Anschlag 43 und die Mutter 44,
gestatten die Feststellung der Gabel in einer gewünschten Regelstellung.
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Außerdem ist eine zweite Vorgelegewelle 45 vorgesehen, die in Konsolen
46 von der Vorgelegewelle 32 getragen wird und mit Umkehrzahnrädern 47 und 48 ausgerüstet
ist, die in dauerndem Eingriff mit den Zahnrädern 34 bzw. 35 der Muffe 27 stehen.
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Wenn in dieser Anordnung das Zahnrad 38 mit dem Zahnrad 35 durch eine
Verschiebung der Gabel 4o nach oben in Eingriff gebracht wird, wird die Muffe 27
in demselben Sinn wie die Welle B. mit der kleinsten in dieser Richtung möglichen
Drehgeschwindigkeit in Umdrehung versetzt. Bei Überschreitung dieser Stellung durch
eine weitere Verschiebung der Gabel 4o nach oben wird das Zahnrad 38 mit dem Umkehrzahnrad
47 in Eingriff gebracht und treibt die Muffe 27 im Gegensinn der Welle B mit der
kleinsten in diesem Sinn möglichen Drehgeschwindigkeit an. Durch eine Abwärtsbewegung
der Gabel bringt man zunächst die Zahnräder 39 und 36 in Eingriff, und die Muffe
27 wird mit der größten Drehgeschwindigkeit in demselben Sinn wie die Welle 8 angetrieben,
worauf man die Zahnräder 39 und 48 zum Eingriff bringt, wodurch die Muffe
27 im Gegensinn der Welle 8 mit der größten in diesem Sinn möglichen Drehgeschwindigkeit
angetrieben wird.
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Wenn man schließlich den Schubsatz 38, 39 in die dargestellte Zwischenstellung
zwischen den Zahnrädern 35 und 36 bringt, wird die Muffe 27 nicht kraftschlüssig
angetrieben.
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Um die Rollen 24 in Berührung mit dem Nocken 25 zu halten, kann man
elastische
Mittel, wie Federn oder statische Organe, wie Gegengewichte.
vorsehen. Man verwendet jedoch vorzugsweise einen Zusammenbau mit elastischen Organen"
bei welchem diese Verformungen sehr geringen Betrages unterworfen sind.
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Hierfür wird jede der Verlängerungen 21 elastisch mit einem von dein
Nocken geführten Organ so gekuppelt, daß die ihm durch den Nocken mitgeteilten Verschiebungen
in mehr oder weniger entgegengesetzten Richtungen verlaufen, so daß die Verformungen
des die Verbindung bildenden oder in sie eingeschalteten elastischen Organs dann
auf die Unterschiede oder einen Teil der Unterschiede zwischen den Verschiebungen
dieser Verlängerungen beschränkt sind. In der dargestellten Ausführungsform ist
jede Verlängerung 2 i elastisch mit der merklich auf der anderen Seite des Nockens
liegenden Verlängerung 21 verbunden, wobei die Verbindung durch ein Paar von Ouerträgern
d.9 gebildet wird, welche an ihren entsprechenden Enden mit Hilfe von Zwischenstreben
5o verbunden sind, wobei zwischen -in Ende dieser Streben und den henachliarteii
Querträgern Federn 51 eingeschaltet sind, deren Spannung nach Belieben mit Hilfe
der Muttern 52 geregelt werden kann. Der sich gegen die Verlängerungen 21 legende
Teil 53 des Querträgers greift vorzugsweise leicht in die entsprechende Verlängerung
ein, z. B. in eine dort angebrachte Nut 5-., und dieser Teil 53 ist s0 ausgebildet,
daß er die Ouerschwingungen der Schleiforgane um die obenerwähnten Kugelgelenke
18 zuläßt.
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Wie man am besten aus der Abh. 2 sehen kann, sind die zur Ausführung
der vorzunehmenden Arbeit geeigneten Schleiforgane 55 als Blöcke ausgebildet, die
in geeigneten Fassungen 5( eingespannt sind, welche an den Werkzeug "haltern 17
vorzugsweise durch konische Verlängerungen 57 od. dgl. befestigt sind. Es sind Mittel
vorgesehen, um die Drehung der Schleiforgane um die Achsen der Verlängerungen zu
vermeiden, wobei diese Mittel beliebiger Art sein können und z. B. durch Vorsprünge
58 gebildet werden können, welche sich gegen eine Seite der Werkzeughalter
17 legen.
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Wenn die Schleiforgane in radiale Schwingungen gegenüber der Welle
8 versetzt werden, entfernt sich die Berührungslinie eines jeden dieser Organe mit
dem Werkstück von der Achse dieser Welle und nähert sich ihr wieder infolge der
Kreisbewegung um die Welle 8, wobei die Verschiebungsgeschwindigkeiten mit der Lage
der Berührungslinie wer- I änderlich sind. Wenn die Ausdehnung dieser Linie l,zonstant
bliebe, würden sich die Wechselwirkungen zwischen dem Schleiforgan und c in
W erIzstÜcl'z ändern, da die Art des als gleichmäßig angenommenen Werkzeugs
in der le Tat nur für eine enge Berührungszone geeignet ist.
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Zur Erzielung der gewünschten Gleichmäßigkeit der Wechselwirkungen
gibt man den Schleiforganen oder zumindest ihrer wirksamen Fläche 59 eine solche
Ausbildung, daß die Ausdehnung der Berührungslinie sich mit dein Halbmesser der
Kreisbewegung des Organs um die Achse der Welle 8 ändert, d. h. man gibt ihnen eine
Trapezform, wie es die waagerechte Projektion der Abb. 5 zeigt, wobei die kleine
Seite des Trapezes dem Drehungsmittelpunkt am nächsten liegt.
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Bei der beschriebenen Vorrichtung wird der Druck auf das Werkstück
durch das Gewicht der beweglichen Ausrüstung (Welle 8 und zugehörige Teile, Muffe
27 und zugehörige Teile) erzielt, wozu jedoch noch ein zusätzlicher, z. B. elastischer
Druck treten kann, der mittels einer Feder i(-)o auf das Ende der Welle 8 ausgeübt
werden kann. Zur Vervollständigung der Einrichtung ist auf einer an de-r Welle 8
befestigten Muffe (o ein Ring mit Zapfen (i vorgesehen, an denen die Schenkel eines
Gabelhebels (2 (Abb. i) angreifen, der an einem festen Punkt des Halters 1-2 angelenkt
ist und mit einer Verlängerung 63 versehen ist und dazu dient, einerseits die Gesamtanordnung
der Schleiforgane auf dem Werkstück zu verschieben und andererseits die Anordnung
hochzuheben, um sie von der Oberfläche des Werkstücks abzuheben.
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Aus vorstehendem geht hervor, daß, wenn sich die Welle 8 dreht, die
Schleiforgane kreisförmig auf dem Werkstück verschoben werden. wobei sie gleichzeitig
radiale Schwingungsbewegungen gegenüber dieser Welle ausführen. Wenn man dem Nocken
25 eine geeignete Drehbewegung erteilt, verändert man bei jeder Umdrehung die Lage
der Berührungslinie eines beliebigen Schleiforgans mit der Oberfläche des Werkstücks,
so daß man nicht nur alle Teile, insbesondere die Randteile dieser Oberfläche erreichen
kann, sondern daß auch die Abnutzung der wirksamen Oberflächen der Schleiforgane
gleichmäßig und infolgedessen die Einwirkung auf das Werkstück verbessert wird.
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Es sei ferner bemerkt, daß die Veränderung der Lage der Berührungslinie
eines Schleiforgans mit dem Werkstück bei jeder I"indrehung selbst dann erhalten
-werden kann, -wenn der Nocken 25 nicht unmittelbar angetrieben wird, und zwar dank
der Drehungsfreiheit der Muffe -27, wenn der Schubsatz die in Abb. 2 dargestellte
Stellung einnimmt. wobei dann der Nocli#en 25 durch die Wirkung der Rollen 2.4 in
langsame Umdrehung versetzt wird.
Schließlich.sind wegen der den
wirksamen Oberflächen der Schleiforgane gegebenen Ausbildung in allen von diesen
eingenommenen Stellungen die Berührungslinien der Geschwindigkeit der Kreisbewegung
an- epaßt, was die Wirkung vergleichmäßigt und die Güte der Arbeit verbessert.
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Obwohl die Erfindung unter Bezugnahme auf gewisse bevorzugte Ausführungsformen
beschrieben wurde, ist es selbstverständlich, daß sie hierauf nicht beschränkt ist,
sondern im Gegenteil auch die Veränderungen, Ab: wandlungen und gleichwertigen Ausführungen
umfaßt.