DE9109167U1 - Schleifeinheit und Schleifmaschine - Google Patents

Description

Becker &f Müller _:

European Patent Attorney Patentanwälte Eu.opedn Patent Attorney

Anmelderin: 16. Juli 1991

Kunststoff-Spritzgußwerk

Ing. Klaus Burk KG

5063 Overath 1-Vilkerath B 22059 AY12

Schleif einheit und Schleifmaschine Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Schleif einheit für eine Schleifmaschine sowie die mit einer solchen Schleif einheit bestückte Schleifmaschine.

In zahlreichen Gebieten der Technik werden Schleifmaschinen benötigt. Dies gilt sowohl im industriellen wie im Hobbybereich. Zum Hobbybereich gehört das Schleifen von Gläsern, beispielsweise bei der sogenannten Tiffany-Glas-Technik.

Schleifmaschinen für diesen Anwendungsbereich, wie sie derzeit auf dem Markt sind, bestehen aus einem zylinderförmigen Diamant-Schleifkopf, der auf einer motorisch angetriebenen Welle aufsitzt. Das zu schleifende Glas wird über eine seitliche Auflagefläche an den Schleifkopf geführt. Um das Schleifen zu erleichtern und die Belästigung durch Schleifstaub zu verringern, ist direkt neben dem Schleifkopf ein Schwamm angeordnet, der bodenseitig in einem Wasserreservoir steht. Auf diese Weise wird ständig Feuchtigkeit auf den Schleifkopf übertragen und der trockene Schleifstaub wird auf diese Weise im Wasser gebunden. Die Flüssigkeit wird

91 &Pgr;9 167.

Eisenhütlenstraße 2 ■ D-4030 Ratingen 1 Telefon (0)2102/83088 + 842901 Telex 172102323 ■ Telelex 2102323—patbrev Telefax (0)2102/83069

anschließend über die meist gitterartige Auflagefläche in das Wasserreservoir zurückgeführt.

Diese Schleifmaschine hat sich grundsätzlich bewährt.
Jedoch erscheint die Zuführung des Wassers an den Schleifkopf verbesserungswürdig, zumal nicht immer gewährleistet ist, daß der Schwamm in unmittelbarem Kontakt zum Schleifkopf steht und in diesem Fall ein gewisser Verschleiß
des Schwamms nicht zu vermeiden ist.

Eine weitere bekannte, auf dem Markt angebotene Schleifmaschine ist deshalb mit einer Wasserpumpe bestückt,
die seitlich über eine Düse Wasser auf den Schleifkopf spritzt. In diesem Fall findet keine vollflächige Benetzung der Oberfläche des Schleifkopfs mit Wasser statt; nachteilig ist auch, daß auf Grund der zum Teil hohen Umdrehungsgeschwindigkeit der Welle mit dem Schleifkopf das Wasser seitlich wegspritzt und zwar weit über den Bereich der Schleifmaschine hinaus, so daß eine sichere Rückführung des mit dem Schleifstaub angereicherten Wassers in das Wasserreservoir nicht mehr gewährleistet ist.

Der Erfindung liegt insoweit die Aufgabe zugrunde, eine Möglichkeit aufzuzeigen, die Flüssigkeit, insbesondere Wasser, kontinuierlich an die Schleif stelle im Bereich des Schleif kopf es zu führen, ohne daß die Flüssigkeit
anschließend seitlich unkontrolliert wegspritzt. Dabei ist die Erfindung sowohl auf Schleif einrichtungen der
vorstehend genannten Art im Hobbybereich, als auch auf andere Typen von Schleifmaschinen gerichtet.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß dieses Ziel dadurch erreicht werden kann, indem die Flüssigkeit von unten in laminarer Strömung an die jeweilige Schleif-

stelle auf die Oberfläche des Schleif kopf es gebracht wird.

In ihrer allgemeinsten Ausführungsform betrifft die Erfindung eine Schleif einheit für eine Schleifmaschine mit folgenden Merkmalen:

- einer, an einem Ende antreibbaren Welle

- einem, am anderen Ende der Welle angeordneten, auf der Welle aufsitzenden Schleifkopf

- einem, zwischen dem antriebseitigen Ende und dem Schleifkopf konzentrisch zur Welle angeordneten, drehbar geführten Flügelrad und

- einem ortsfesten Gehäuse, das sich von einem unteren, zur Welle abgeschlossenen Abschnitt mit Abstand um das Flügelrad herum verjüngend bis in den Bereich des Schleif kopf es erstreckt und diesen mit geringem Abstand umgreift, wobei

- das Gehäuse im Bereich seines Bodens und/oder der nach oben verlaufenden Seitenwand mindestens eine Öffnung aufweist, über die eine Flüssigkeit in das nach oben offene Gehäuse führbar ist.

Bei dieser Ausführungsform wird über die Öffnung im Gehäuse Wasser in den Bereich zwischen Gehäusewand und Welle geführt, wobei das Flügelrad, das vorzugsweise mit der Welle umläuft, eine Art Pumpenfunktion übernimmt, so daß der Flüssigkeitsspiegel angehoben und die Flüssigkeit im Gehäuse nach oben gefördert wird, und zwar in laminarer

Strömung, bis sie über den ringförmigen Spalt zwischen dem oberen freien Ende des Gehäuses und dem zugehörigen Abschnitt des Schleif kopf es austritt. Auf diese Weise wird die Flüssigkeit in laminarer Strömung exakt an die jeweilige Schleifstelle geführt, ohne daß es zu einem Verspritzen der Flüssigkeit kommt. Vielmehr strömt die Flüssigkeit -trotz umlaufender Welle beziehungsweise trotz umlaufenden Schleif kopf es- anschließend nach wie vor weitestgehend laminar vom Schleifkopf weg, jetzt gegebenenfalls angereichert mit abgeriebenem Schleifstaub und kann seitlich über die vorzugsweise gitterförmige Auflagefläche in das Flüssigkeitsreservoir zurücklaufen.

Die Strömungsgeschwindigkeit der Flüssigkeit (nachstehend wird stets von Wasser gesprochen) kann dabei durch die Position des Flügelrades innerhalb des Gehäuses, die Geometrie des Flügelrades, die Geometrie des Gehäuses (insbesondere des Abstandes zur Welle und des Neigungswinkels zum offenen Ende) sowie in Abhängigkeit von der Umdrehungsgeschwindigkeit der Welle und/oder des Flügelrades eingestellt werden.

Zu diesem Zweck sind nach vorteilhaften Ausführungsformen der Erfindung folgende Merkmale vorgesehen:

- das Flügelrad soll höhenverstellbar angeordnet werden.

- auch der Schleifkopf soll höhenverstellbar ausgebildet sein .

- die Drehzahl des Antriebsmotors für die Welle soll regelbar sein.

-das Gehäuse soll mehrteilig und/oder auswechselbar gestaltet sein.

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Nach einem weiteren Merkmal ist vorgesehen, das Gehäuse auf einer konzentrisch zur Welle verlaufenden, ortsfesten Führungsbuchse anzuordnen.

Die Führungsbuchse dient gleichzeitig zur Stabilisierung der Welle. Zur Vermeidung von Reibungsverlusten wird zwischen Führungsbuchse und Welle vorzugsweise eine Gleitdichtung angeordnet.

Das Flügelrad kann verschiedenste Ausführungsformen besitzen Es kann sowohl unmittelbar als auch mittelbar auf der Welle befestigt werden. Bevorzugt ist eine unmittelbare Befestigung auf der Welle, zum Beispiel mit einer Stellschraube, was auch die Positionierung des Flügelrades entlang der Welle erleichtert.

Ein besonders vorteilhafter Aufbau ergibt sich dann, wenn das Flügelrad einen ersten, im wesentlichen konzentrisch zur Welle verlaufenden Teil und einen zweiten, radial von der Welle abstehenden Teil aufweist, der mit den Flügeln ausgebildet ist. Dabei ergibt sich eine im wesentlichen umgekehrte Topfform mit radial abstehendem Topfrand am unteren Ende.

Die Flügel verlaufen dann vorzugsweise vom zweiten Teil vertikal nach unten, wobei ihre Ausrichtung vorzugsweise radial zur Wellenachse ist. Selbstverständlich kann aber auch eine gewisse winkelmäßige Verschiebung der Flügel gewählt werden.

Im Sinne einer gleichmäßigen laminaren Strömung ist es bevorzugt, die Flügel in gleichmäßigem Abstand zueinander, also symmetrisch verteilt, anzuordnen.

Das Flügelrad kann vorzugsweise als einteiliges Kunststoffteil, beispielsweise im Spritzgußverfahren, hergestellt werden.

Der Schleifkopf, der sich in seinem Aufbau nicht von bekannten Schleif köpf en unterscheidet, kann auf ähnliche Weise wie das Flügelrad auf der Welle befestigt werden. Dabei ist eine Ausführungsform möglich, bei der der Schleifkopf den ersten Abschnitt des Flügelrades übergreift.

Das Gehäuse für die Schleif einheit besteht vorzugsweise ebenfalls aus einem Kunststoffteil. Im Schnitt weist das Gehäuse nach einer vorteilhaften Ausführungsform eine kegelstumpf artige Konfiguration auf. Der bodenseitige Abschnitt des Gehäuses kann als separates Bauteil oder integral mit dem Wandabschnitt ausgebildet werden.

Besonders bevorzugt ist es, wenn die kegelstumpfförmige Seitenwand und/oder der Boden des Gehäuses auf einer korrespondierenden Bodenplatte der Schleifmaschine festgelegt werden, die selbst wiederum so gestaltet sein kann, daß aus ihr die Führungsbuchse für die Welle ausgeformt wird. Diese Ausführungsform wird nachstehend anhand der Zeichnung noch näher beschrieben.

Aus der vorstehenden Beschreibung ergibt sich im wesentlichen bereits die Gestaltung einer Schleifmaschine mit der beschriebenen Schleif einheit. Die genannte Bodenplatte bildet danach den abgeschlossenen unteren Abschnitt des Gehäuses aus und dient gleichzeitig als Boden einer Wanne zur Aufnahme des Wassers. Diese Bodenplatte wird dann seitlich in der Umfangswand der Schleifmaschine befestigt.

Um in diesem Fall eine Wasserzufuhr durch die Gehäusewand in den Bereich des Flügelrades zu ermöglichen ist vorgesehen, zumindest die Wand des Gehäuses für die Schleifeinheit auf vereinzelten Führungsnoppen, die aus der Bodenplatte ausgeformt sind, anzuordnen, so daß zwischen den einzelnen Noppen Durchgangsöffnungen für die Flüssigkeit entstehen.

Vom offenen Randbereich des Gehäuses der Schleifeinheit erstreckt sich vorzugsweise parallel zur Bodenplatte eine weitere Führungsplatte, die vorstehend als Auflagefläche bezeichnet wurde, und auch in der Seitenwand des Maschinengehäuses befestigt werden kann. Diese Auflagefläche (Führungsplatte) ist -wie im Stand der Technikais Gitterplatte ausgebildet, um eine Wegführung des mit Schleifstaub angereicherten Wassers in die darunter ausgebildete Wanne für das Wasser zu erleichtern.

Weitere Merkmale ergeben sich aus den Merkmalen der Unteransprüche sowie den sonstigen Anmeldungsunterlagen. So kann anstelle eines Flügelrades auch jedes äquivalente Mittel zur Einstellung der beschriebenen Pumpenwirkung eingesetzt werden.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert. Dabei zeigt die einzige Figur -in schematisierter Darstellung- eine Schleif einheit in Zuordnung zur benachbarten Bauteilen einer korrespondierenden Schleifmaschine, im Längsschnitt.

Mit dem Bezugszeichen 10 ist eine Welle gekennzeichnet, wobei aus Gründen der besseren Übersichtlichkeit nur das obere Ende der Welle dargestellt ist. In dem hier nicht dargestellten unteren Teil wird die Welle von einem Elektromotor rotierend angetrieben.

Die Welle 10 wird von einer Führungsbuchse 12 mit geringem Abstand umgriffen, wobei die Führungsbuchse mit Abstand zum freien Ende der Welle 10 endet.

Die Führungsbuchse 12 ist Bestandteil einer Bodenplatte 14, die wiederum Bestandteil der (im übrigen nicht dargestellten) Schleifmaschine ist. Zwischen Führungsbuchse 12 und Welle 10 ist über einen Abschnitt eine Gleitdichtung 16 angeordnet.

Oberhalb des freien Endes der Führungsbuchse 12 sitzt ein Flügelrad 18 auf der Welle 10 auf. Das Flügelrad 18 ist über eine Schraube 20 auf der Welle 10 befestigt. Das Flügelrad 18 besteht aus einem ersten Teil 18a, der im wesentlichen konzentrisch zur Welle nach unten verläuft und dabei die Führungsbuchse 12 mit Abstand umgreift. Im unteren Teil 18b weist das Flügelrad 18 einen radial zur Achse der Welle 10 verlaufenden Rand auf. Von der Unterseite des Randes 18b erstrecken sich radial zur Achse der Welle 10 verlaufende Flügel 18c, die symmetrisch mit gleichem Abstand zueinander angeordnet sind.

Oberhalb des Flügelrades 18 sitzt ein Schleifkopf 22 auf der Welle 10 auf. Auch der Schleifkopf 22 ist über eine Schraube 24 auf der Welle 10 höhenverstellbar befestigt. In der Figur sind unterschiedliche Positionen des Schleif kopf es 22 dargestellt. Je nach Verschleißgrad kann der Schleifkopf 22 also nach oben oder unten versetzt angeordnet werden. Der Schleifkopf 22 ist dabei so gestaltet, daß er den ersten Abschnitt 18a des Flügelrades 18 übergreift.

Auf der Bodenplatte 14 sind drei Noppen 26, jeweils im Winkel von 120 zueinander angeordnet. Die Noppen 26

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weisen innenseitig Abkröpfungen auf, die zur Aufnahme eines Gehäuses dienen, das insgesamt mit dem Bezugszeichen 28 gekennzeichnet ist. Das Gehäuse besteht aus einem -im Schnitt- kegelstumpfformigen wandseitigen Abschnitt 30 und einem bodenseitigen Abschnitt 32. Zum Gehäuse 28 gehören hier aber auch die Führungsbuchse 12 und der Verbindungsbereich 14a zwischen der Führungsbuchse 12 und den Noppen 26.

Zwischen den Noppen 26 ist das Gehäuse 28 demnach durchbrochen, so daß im Raum 36 eingebrachtes Wasser durch diese Öffnungen in den Bereich innerhalb des Gehäuses 28 strömen kann.

Das Gehäuse 28 verläuft, konisch sich nach oben verjüngend, bis in den Bereich des oberen freien Endes des Flügelrades 18 und damit bis in den Bereich des Schleif kopf es 22. Wie aus der Figur zu erkennen ist, wird dabei zwischen dem Schleifkopf 22 und dem oberen freien Ende des Gehäuses 28 ein kleiner Ringspalt 38 ausgebildet.

Seitlich, und damit senkrecht zur Achse der Welle 10, erstreckt sich vom oberen Rand des Gehäuses 28 eine gitterförmige Auflagefläche 40, die wie die Bodenplatte 14 in der Umfangswand der Schleifmaschine befestigt ist.

Die Funktionsweise der Schleif einheit beziehungsweise der Schleifmaschine sind wie folgt:

Nach Anschalten des Motors drehen sich die Welle 10 und damit das Flügelrad 18 und der Schleifkopf 22. Über die Öffnungen zwischen den Noppen 26 strömt Wasser, das zuvor in dem Bereich zwischen den gitterförmigen Deckel 40 und die Bodenplatte 14 eingefüllt wurde, in den Bereich innerhalb des Gehäuses 28. Durch die Rotation des Flügel-

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rades entsteht ein gewisser Überdruck innerhalb des Gehäuses 28, der dafür sorgt, daß das Wasser langsam über den sich konisch verjüngenden Ringspalt nach oben in Richtung auf den Ringspalt 38 strömt und dort mit laminarer Strömung austritt. Dabei ist der Bereich &ogr; 'berhalb des Ringspaltes 38 exakt die Stelle, an der zum Beispiel ein Glas gegen den Schleifkopf 22 geführt wird. Abgeriebener Schleifstaub wird sofort im Wasser gebunden und seitlich (nach außen) weggeführt, wo das Wasser/Schleifstaub-Gemisch durch das Gitter 40 in das Wasserreservoir zurückströmt.

Obwohl die Welle 10 mit hoher Umdrehungsgeschwindigkeit dreht, spritzt das Wasser seitlich nicht weg sondern verbleibt in laminarer Strömung. Überdies hat sich herausgestellt, daß auf Grund der kontinuierlichen Zuführung des Wassers in laminarer Strömung die Schleifleistung um teilweise mehr als 50 % heraufgesetzt werden kann.

Neben der optimierten Wasserwegführung ermöglicht die erfindungsgemäße Gestaltung also auch eine Verbesserung der Schleif leistung. Gleichzeitig kann die Schleifmaschine kleiner ausgebildet werden, weil das Wasser seitlich nicht mehr wegspritzt. Auch kann auf Maßnahmen wie Prallwände oder dergleichen zum Auffangen des wegspritzenden Wassers verzichtet werden.

Claims (19)

Dr.Thomas U.Becker Rorkor Rn3 Mi'illor Dr. Karl-Ernst Mgller Diplomingenieur DCU^tJI of IVIUIIGI Oiplo.ringer>;eur European Patent Attorney Patentanwälte 2uropear. Pater.) Aller, iby Schutzansprüche

1. Schleif einheit für eine Schleifmaschine mit

1.1 einer, an einem Ende antreibbaren Welle (10),

1.2 einem, am anderen Ende der Welle (10) angeordneten, auf der Welle (10) aufsitzenden Schleifkopf (22),

1.3 einem, zwischen dem antriebseitigen Ende und dem Schleifkopf (22) konzentrisch zur Welle (10) angeordneten, drehbar geführten Flügelrad (18) und

1.4 einem ortsfesten Gehäuse (28), das sich von einem unteren, zur Welle (10) abgeschlossenen Abschnitt mit Abstand um das Flügelrad (18) herum verjüngend bis in den Bereich des Schleif kopf es (22) erstreckt und diesen mit geringem Abstand umgreift, wobei

1.5 das Gehäuse (28) im Bereich seines Bodens und/oder der nach oben verlaufenden Seitenwand (30) mindestens eine Öffnung aufweist,* über die eine Flüssigkeit in das nach oben offene Gehäuse (28) führbar ist.

2. Schleif einheit nach Anspruch 1, bei der das Gehäuse (28) auf einer konzentrisch zur Welle (10) verlaufenden, ortsfesten Führungsbuchse (12) aufsitzt.

3. Schleif einheit nach Anspruch 2, bei der zwischen

der Führungsbuchse (12) und der Welle (10) eine Gleitdichtung (16) angeordnet ist.

4. Schleif einheit nach Anspruch 1 oder 2, bei der das Flügelrad (18) direkt auf der Welle (10) befestigt ist.

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5. Schleif einheit nach Anspruch 4, bei der das Flügelrad (18) höhenverstellbar auf der Welle (10) befestigt ist.

6. Schleif einheit nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei der das Flügelrad (18) einen ersten, im wesentlichen konzentrisch zur Welle verlaufenden Teil (18a) und einen zweiten, radial von der Welle (10) abstehenden Teil (18b) aufweist, der mit Flügeln (18c) ausgebildet ist.

7. Schleif einheit nach Anspruch 6, bei der die Flügel (18c) vom zweiten Teil (18b) vertikal nach unten abstehen.

8. Schleif einheit nach Anspruch 6 oder 7, bei der die Flügel (18c) im wesentlichen radial zur Welle (10) verlaufen.

9. Schleif einheit nach einem der Ansprüche 6 bis 8, bei der die Flügel (18c) in gleichmäßigem Abstand zueinander angeordnet sind.

10. Schleif einheit nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei der der Schleifkopf (22) direkt auf dem freien oberen Ende der Welle (10) aufsitzt.

11. Schleif einheit nach Anspruch 10, bei der der Schleifkopf (22) höhenverstellbar auf der Welle (10) angeordnet ist.

12. Schleif einheit nach einem der Ansprüche 6 bis 11, bei der der Schleifkopf (22) den ersten Abschnitt (18a) des Flügelrads (18) übergreift.

13. Schleif einheit nach einem der Ansprüche 1 bis 12, bei der das Flügelrad (18) und/oder das Gehäuse (28) aus Kunststoff besteht.

14. Schleifmaschine mit einer Schleif einheit nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der abgeschlossene untere Abschnitt des Gehäuses (28) von einer senkrecht zur Welle (10) verlaufenden Bodenplatte (14) gebildet wird, die außenseitig an der Wand der Schleifmaschine befestigt ist und den Boden einer Wanne zur Aufnahme der Flüssigkeit bildet.

15. Schleifmaschine nach Anspruch 14, bei dem die Führungsbuchse (12) für die Welle (10) mit der Bodenplatte

(14) einteilig ist.

16. Schleifmaschine nach Anspruch 14 oder 15, bei der das Gehäuse (28) auf entsprechenden Führungsnoppen (26) der Bodenplatte (14) aufsitzt.

17. Schleifmaschine nach einem der Ansprüche 14 bis 16, bei der sich vom oberen offenen Randbereich (bei 38) des Gehäuses (28) im wesentlichen parallel zur Bodenplatte (14) eine weitere Führungsplatte (40) erstreckt, die ebenfalls in der Seitenwand der Schleifmaschine befestigt ist.

18. Schleifmaschine nach Anspruch 17, bei der die Führungsplatte (40) als Gitterplatte ausgebildet ist.

19. Schleifmaschine nach einem der Ansprüche 14 bis 18, bei der die Bodenplatte (14) und/oder die Führungsplatte (40) aus Kunststoff bestehen.