EP0067402B1 - Schleifkopf für Hartgestein - Google Patents
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Classifications
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B24—GRINDING; POLISHING
- B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
- B24B41/00—Component parts such as frames, beds, carriages, headstocks
- B24B41/04—Headstocks; Working-spindles; Features relating thereto
- B24B41/047—Grinding heads for working on plane surfaces
Definitions
- the invention relates to a grinding head for hard rock with a vertical drive shaft, which sets the grinding head in a rotational movement, and with round, rotatably mounted grinding bodies which, with their surface line of the surface facing the hard rock, span a plane, the grinding bodies are arranged off-center in such a way that the surface lines spanning a plane of the grinding bodies are directed tangentially past the center formed by the intersection of this plane with the axis of the drive shaft.
- a grinding head of the type mentioned above, primarily used for processing glass, is known.
- this grinding head is not rotated by a vertical drive shaft rigidly connected to the grinding head.
- a vertical drive shaft is provided for this purpose, which is mounted in a rotationally fixed housing on which the grinding head is also mounted for rotation about the housing.
- the grinding wheels are individually rotated themselves via the vertical drive shaft with the interposition of an elaborate bevel gear-like gear, the rotational movement of the grinding wheels about their axis necessarily being opposite to the rotation of the grinding wheels about the vertical axis.
- It is a counter-grinding, in which, similarly to milling in metalworking, the material pieces or chips to be removed are gripped at an acute angle, so that a more uneven surface is created.
- a grinding head is known in which the axes of the grinding bodies are arranged on a conical surface, the central axis of which is formed by the vertical axis of rotation of the grinding head.
- the grinding wheels themselves are also tapered and freely rotatable in the grinding head.
- the grinding wheels are driven by the rotary movement of the grinding head around the vertical axis, whereby in the area of the neutral fiber, which separates the slip of the grinding wheel into a slip that runs in opposite directions to the rotating movement of the grinding head around the vertical axis and one that runs parallel to this rotary movement, and itself has nothing to do with the grinding effect can contribute, a recess is provided.
- Such a grinding head is, however, less suitable for grinding hard rock, since the relative speed between the grinding wheel surface and the surface to be machined is relatively low if the grinding wheel is not self-propelled and essentially causes a rolling motion that is only for grinding material but not for grinding Hard rock is suitable.
- the invention is based on the object of creating a grinding head for hard rock with which an even better surface quality than with the grinding head according to FR-PS 817 795 can be achieved and which is nevertheless constructed more simply than the grinding head of FR-PS 817 795 .
- the grinding head is rigidly connected to the vertical drive shaft and the grinding bodies are arranged freely rotatable in the grinding head.
- the invention is based on the knowledge that an excellent grinding result can be achieved if the grinding bodies are arranged in a geometric arrangement, as is known in principle from FR-PS 817 795, but are freely rotatable.
- a high relative speed occurs between the surface of the grinding wheel and the surface to be machined, the direction of rotation of the grinding wheel around its Axis is aligned with the rotational movement of the grinding head around its vertical axis.
- a pure synchronous grinding is thus achieved, in which, similarly to milling in metalworking, the material pieces or chips to be lifted are gripped completely at an obtuse angle, so that there is a quieter surface.
- Fig. 1 shows the simplest embodiment of a grinding head with two cylindrical grinding bodies 1, which are arranged perpendicular to the vertical axis 2 of the drive shaft.
- the axes 13 of the two grinding wheels 1 are offset from one another in parallel at the same height by an amount so that the Surface 3 of the hard rock to be ground facing surface lines 11 of the surface surface 12 of the grinding body 1 span a common plane.
- the rotation of the drive shaft 2, which is indicated in the figure by an arrow, is broken down by the tangential frictional force A on the grinding bodies 1 into a grinding force component B in the direction of the material line 11 and into a force component C that sets the grinding bodies 1 in rotation .
- This advantageously results in uniform abrasion of the grinding material over the entire circumference.
- the surface lines 11 of the grinding bodies 1 are in constant use and work on the annular surface 3.
- the annular support surface 3 is moved uniformly over the entire hard stone surface by the usual support and bridge movement of the device with such a grinding head.
- Fig. 2 shows a schematic representation of a grinding head, in which three cylindrical grinding bodies 1 are arranged perpendicular to the vertical axis 2 of the drive shaft of the grinding head.
- the axes 13 of the grinding bodies 1 are arranged offset off center tangentially, whereby the tangentially effective driving force is broken down into a frictional force B acting in the direction of the surface line 11 of the cylindrical surface 12 of the grinding body 1 and into a drive component C perpendicular thereto.
- This drive component C sets the grinding wheel 1 in an independent rotary movement without requiring a special drive for the grinding wheel 1.
- This rotary movement of the grinding bodies 1 enables a uniform abrasion of the grinding material along the circular ring surface 3, which is spanned by the surface lines 11 of the grinding bodies 1.
- the annular grinding surface 3 is displaced uniformly over the entire surface of the material to be grinded.
- Fig. 3 shows a grinding head in which four cylindrical grinding wheels 1 with their axes 13 perpendicular to the axis 2 of a drive shaft are arranged off-center tangentially, so that the surface lines 11 of the cylindrical surface surfaces 12 of the grinding body 1 span a common annular surface 3.
- the bearing 5 of the grinding wheel 1 on the grinding head and its attachment on an axis 4 are also indicated.
- the grinding wheel 1 is clamped on a cone 41 by means of a disc 6. Due to the need to support the axes 13 of the grinding wheels 1, the number of grinding wheels 1 in a grinding head is limited in particular by the space required for the storage 5.
- four abrasive bodies 1 are sufficient in most cases due to the uniform abrasion of the grinding material over its entire circumference.
- Fig. 4 shows a schematic representation of another grinding head with four frustoconical grinding wheels 1, which are aligned with their axes 13 at an obtuse angle to the axis 2 of the drive shaft of the grinding head, that the plane 3 spanning surface lines 11 of the lateral surfaces 12 of the frustoconical grinding bodies 1 run off-axis tangential to axis 2.
- the rotation of the drive shaft on the surface lines 11 indicated by an arrow is converted into a force component running in the direction of the surface lines 11, which carries out the grinding work and is broken down into a force component perpendicular thereto, which is used directly for the rotation of the grinding bodies 1.
- FIG. 5 shows a section through an abrasive body 1 with a cylindrical lateral surface 12 which is clamped on a cone 41 of an axis 4 by means of a disk 6.
- the disc 6 has a threaded pin 61 and is fastened with clamping bolts 63 in the threaded bore 43 in the cone 41.
- the axis 4 continues in an axle stub 42 which is mounted in a bearing bush 5 with tapered roller bearings 54.
- the bearing bush 5 is closed with bearing caps 52.
- a shaft seal 53 seals the roller bearings 54 from the outside.
- the grinding head 6 shows a grinding head with four grinding wheels 1.
- the grinding wheels 1 with a cylindrical lateral surface 12 are fastened by means of disks 6 with clamping pins 63 on axes 4 which are rotatably mounted in bearing bushes 5.
- the four bearing bushes 5 are attached to the underside of a flange 8 in such a way that the axes 13 of the grinding bodies 1 are perpendicular to the axis 2 of the drive shaft and are arranged tangentially off-center.
- the four uniformly distributed surface lines 11 of the grinding bodies 1 span a common plane, which is represented by the circular ring surface 3, in which a material to be ground is uniformly ground only by rotating the drive shaft 2.
- Fig. 7 shows a side view of a grinding head, in which a flange 8 is attached to the underside of a flange 7 which is connected to the vertical drive shaft.
- the four bearing bushes 5, from which the axes 4 protrude, are fastened to this flange 8.
- the grinding wheels 1 with disks 6 are mounted on the axes 4 with the aid of clamping pins 63.
- the grinding wheels 1 are cylindrical and are aligned with their axes 11 perpendicular to the axis 2 of the drive shaft, so that the surface lines 13 of their outer surfaces 12 span a common plane in which the grinding work is carried out.
Landscapes
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- Disintegrating Or Milling (AREA)
Description
- Die Erfindung betrifft einen Schleifkopf für Hartgestein mit einer senkrechten Antriebswelle, die den Schleifkopf in eine Drehbewegung versetzt, und mit im Querschnitt runden, drehbar gelagerten Schleifkörpern, die mit ihrer der zu schleifenden Oberfläche des Hartgesteins zugewandten Mantellinie der Mantelfläche eine Ebene aufspannen, wobei die Schleifkörper außermittig derart angeordnet sind, daß die eine Ebene aufspannenden Mantellinien der Schleifkörper tangential am durch den Schnittpunkt dieser Ebene mit der Achse der Antriebswelle gebildeten Zentrum vorbeigerichtet sind.
- Aus der FR-PS 817 795 ist ein vornehmlich zur Bearbeitung von Glas dienender Schleifkopf der oben genannten Art bekannt. Dieser Schleifkopf wird jedoch nicht von einer mit dem Schleifkopf starr verbundenen senkrechten Antriebswelle in eine Drehbewegung versetzt. Vielmehr ist hierfür eine senkrechte Antriebswelle vorgesehen, die in einem drehfesten Gehäuse gelagert ist, an dem auch der Schleifkopf für eine Drehung um das Gehäuse gelagert ist. Dabei werden über die senkrechte Antriebswelle unter Zwischenschaltung eines aufwendigen kegelradähnlichen Getriebes die Schleifkörper einzeln selbst in Drehung versetzt, wobei die Drehbewegung der Schleifkörper um ihre Achse notwendigerweise gegenläufig zur Drehung der Schleifkörper um die senkrechte Achse ist. Es handelt sich hier um ein Gegenlaufschleifen, bei dem ähnlich wie beim Fräsen in der Metallbearbeitung die abzuhebenden Materialstücke bzw. Späne in einem spitzen Winkel ergriffen werden, so daß eine unruhigere Oberfläche erzeugt wird.
- Aus der FR-PS 1108 781 ist ein Schleifkopf bekannt, bei dem die Achsen der Schleifkörper auf einer Kegelfläche angeordnet sind, dessen zentrale Achse durch die vertikale Drehachse des Schleifkopfes gebildet werden. Die Schleifkörper selbst sind ebenfalls Kegel und frei drehbar im Schleifkopf gelagert. Die Schleifkörper werden angetrieben durch die Drehbewegung des Schleifkopfes um die vertikale Achse, wobei im Bereich der neutralen Faser, die den Schlupf des Schleifkörpers in einen zur Drehbewegung des Schleifkopfes um die vertikale Achse gegenläufigen und einen zu dieser Drehbewegung gleichläufigen Schlupf trennt und selbst nichts zur Schleifwirkung beitragen kann, eine Aussparung vorgesehen ist.
- Ein derartiger Schleifkopf ist aber zum Schleifen von Hartgestein weniger geeignet, da die Relativgeschwindigkeit zwischen der Schleifkörperoberfläche und der zu bearbeitenden Fläche bei fehlendem Eigenantrieb der Schleifkörper relativ gering ist und im wesentlichen eine Abwälzbewegung bewirkt wird, die nur zum Zerkleinern von Gut aber nicht zum Schleifen von Hartgestein geeignet ist.
- Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, einen Schleifkopf für Hartgestein zu schaffen, mit dem sich eine noch bessere Oberflächengüte als mit dem Schleifkopf nach der FR-PS 817 795 erzielen läßt und der trotzdem einfacher als der Schleifkopf der FR-PS 817 795 konstruiert ist.
- Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß bei einem Schleifkopf der eingangs gennanten Art der Schleifkopf mit der senkrechten Antriebswelle starr verbunden und die Schleifkörper frei drehbar im Schleifkopf angeordnet werden.
- Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß sich ein hervorragendes Schleifergebnis erzielen läßt, wenn die Schleifkörper in einer geometrischen Anordnung, wie sie prinzipiell aus der FR-PS 817 795 bekannt ist, aber frei drehbar angeordnet werden. Bei einer solchen Anordnung tritt im Gegensatz zu einer Anordnung nach der FR-PS 1 108 781 oder im Gegensatz zu einer « Kollergang •-Anordnung eine hohe Relativgeschwindigkeit zwischen der Oberfläche der Schleifkörper und der zu bearbeitenden Oberfläche auf, wobei die Drehrichtung des Schleifkörpers um seine Achse gleichgerichtet mit der Drehbewegung des Schleifkopfes um seine vertikale Achse ist. Es wird also ein reines Gleichlaufschleifen erzielt, bei dem ähnlich wie beim Fräsen in der Metallbearbeitung die abzuhebenden Materialstücke bzw. Späne voll in einem stumpfen Winkel ergriffen werden, so daß sich eine ruhigere Oberfläche ergibt.
- Ein derartiges Gleichlaufschleifen wäre sonst nur über ein komplizierteres Getriebe zu erzielen. Nach der Erfindung aber kann auf ein Getriebe ganz verzichtet werden, was unter anderem auch den Austausch der Schleifkörper erleichtert.
- Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt. Es zeigen :
- Figur 1 eine schematische Darstellung eines Schleifkopfes mit zwei Schleifkörpern, im Grundriß und in Blickrichtung Z,
- Figur 2 eine schematische Darstellung eines Schleifkopfes mit drei zylindrischen Schleifkörpern im Grundriß,
- Figur 3 eine schematische Darstellung eines Schleifkopfes mit vier zylindrischen Schleifkörpern im Grundriß,
- Figur 4 eine schematische Darstellung eines Schleifkopfes mit vier kegelstumpfförmigen Schleifkörpern im Auf- und Grundriß,
- Figur 5 einen Schleifkörper und seine Lagerung,
- Figur 6 einen Schleifkopf mit vier zylindrischen Schleifkörpern im Grundriß und
- Figur 7 einen Schleifkopf entsprechend Fig. 6 in Seitenansicht.
- Fig. 1 zeigt die einfachste Ausführungsform eines Schleifkopfes mit zwei zylindrischen Schleifkörpern 1, die zur senkrechten Achse 2 der Antriebswelle senkrecht angeordnet sind. Die Achsen 13 der beiden Schleifkörper 1 sind auf gleicher Höhe nebeneinander parallel um einen Betrage außermittig versetzt, so daß die zur Oberfläche 3 des abzuschleifenden Hartgesteins gerichteten Mantellinien 11 der Mantelfläche 12 der Schleifkörper 1 eine gemeinsame Ebene aufspannen. Die Drehung der Antriebswelle 2, die in der Figur durch einen Pfeil angedeutet ist, wird durch die tangentiale Reibungskraft A an den Schleifkörpern 1 zerlegt in einen schleifenden Kraftanteil B in Richtung der Matitellinie 11 und in einen Kraftanteil C, der die Schleifkörper 1 in Rotation versetzt. Dadurch ergibt sich in vorteilhafter Weise ein gleichmäßiger Abrieb des Schleifgutes am gesamten Umfang. Durch diese Anordnung sind die Mantellinien 11 der Schleifkörper 1 ständig gleichmäßig im Einsatz und bearbeiten die kreisringförmige Fläche 3. Durch die übliche Support- und Brückenbewegung der Vorrichtung mit einem derartigen Schleifkopf wird die ringförmige Schleiffläche 3 gleichmäßig über die gesamte Hartgesteinoberfläche verschoben.
- Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung eines Schleifkopfes, bei dem drei zylindrische Schleifkörpr 1 senkrecht zur senkrechten Achse 2 der Antriebswelle des Schleifkopfes angeordnet sind. Dabei sind die Achsen 13 der Schleifkörper 1 außermittig tangential versetzt angeordnet, wodurch die tangential wirksame Antriebskraft in eine in Richtung der Mantellinie 11 der Zylindermantelfläche 12 des Schleifkörpers 1 wirkende Reibungskraft B und in eine dazu senkrechte Antriebskomponente C zerlegt wird. Diese Antriebskomponente C versetzt die Schleifkörper 1 in eine selbständige Drehbewegung, ohne daß es eines besonderen Antriebes der Schleifkörper 1 bedürfe. Diese Drehbewegung der Schleifkörper 1 ermöglicht einen gleichmäßigen Abrieb des Schleifgutes entlang der Kreisringfläche 3, die durch die Mantellinien 11 der Schleifkörper 1 aufgespannt wird. Durch die bei einer Schleifvorrichtung übliche Support- und Brückenbewegung wird die ringförmige Schleiffläche 3gleichförmig über die gesamteSchleifgutoberfläche verschoben.
- Fig. 3 zeigt einen Schleifkopf, bei dem vier zylindrische Schleifkörper 1 mit ihren Achsen 13 senkrecht zur Achse 2 einer Antriebswelle außermittig tangential angeordnet sind, so daß die Mantellinien 11 der Zylindermantelflächen 12 der Schleifkörper 1 eine gemeinsame Kreisringfläche 3 aufspannen. Beim Schleifkörper, der in dieser Figur rechts oben angedeutet ist, ist auch die Lagerung 5 des Schleifkörpers 1 am Schleifkopf und seine Befestigung auf einer Achse 4 angedeutet. Der Schleifkörper 1 ist auf einem Konus 41 mittels einer Scheibe 6 festgespannt. Durch die Notwendigkeit, die Achsen 13 der Schleifkörper 1 zu lagern, ist die Anzahl der Schleifkörper 1 in einem Schleifkopf insbesondere durch den für die Lagerung 5 benötigten Platz begrenzt. Andererseits sind durch den gleichmäßigen Abrieb des Schleifgutes an seinem gesamten Umfang vier Schleifkörper 1 in den allermeisten Fällen ausreichend.
- Fig. 4 zeigt eine schematische Darstellung eines anderen Schleifkopfes mit vier kegelstumpfförmigen Schleifkörpern 1, die mit ihren Achsen 13 unter einem stumpfen Winkel derart zur Achse 2 der Antriebswelle des Schleifkopfes ausgerichtet sind, daß die eine Ebene 3 aufspannenden Mantellinien 11 der Mantelflächen 12 der kegelstumpfförmigen Schleifkörper 1 zur Achse 2 außermittig tangential verlaufen. Hierdurch wird wieder die durch einen Pfeil angedeutete Rotation der Antriebswelle an den Mantellinien 11 in eine in Richtung der Mantellinien 11 verlaufende Kraftkomponente, die die Schleifarbeit vollführt und in eine hierzu senkrechte Kraftkomponente zerlegt, die unmittelbar zur Drehung der Schleifkörper 1 dient.
- Fig. 5 zeigt einen Schnitt durch einen Schleifkörper 1 mit zylindrischer Mantelfläche 12, der auf einem Konus 41 einer Achse 4 mittels einer Scheibe 6 festgespannt ist. Die Scheibe 6 besitzt einen Gewindezapfen 61 und ist mit Spannbolzen 63 in der Gewindebohrung 43 im Konus 41 befestigt. Die Achse 4 setzt sich in einem Achsenstummel 42 fort, der in einer Lagerbuchse 5 mit Kegelrollenlagern 54 gelagert ist. Die Lagerbuchse 5 ist mit Lagerdeckeln 52 abgeschlossen. Eine Wellendichtung 53 dichtet die Rollenlager 54 nach außen ab.
- Fig. 6 zeigt einen Schleifkopf mit vier Schleifkörpern 1. Die Schleifkörper 1 mit einer zylindrischen Mantelfläche 12 sind mittels Scheiben 6 mit Spannzapfen 63 auf Achsen 4 befestigt, die in Lagerbuchsen 5 drehbar gelagert sind. Die vier Lagerbuchsen 5 sind an der Unterseite eines Flansches 8 derart befestigt, daß die Achsen 13 der Schleifkörper 1 zur Achse 2 der Antriebswelle senkrecht stehen und außermittig tangential angeordnet sind. Dadurch spannen die vier gleichverteilten Mantellinien 11 der Schleifkörper 1 eine gemeinsame Ebene auf, die durch die Kreisringfläche 3 dargestellt ist, in der ein Schleifgut nur durch Drehung der Antriebswelle 2 gleichmäßig abgeschliffen wird.
- Fig. 7 zeigt eine Seitenansicht eines Schleifkopfes, bei dem auf der Unterseite eines Flansches 7, der mit der senkrecht stehenden Antriebswelle verbunden wird, ein Flansch 8 befestigt ist. An diesem Flansch 8 sind die vier Lagerbuchsen 5 befestigt, aus denen die Achsen 4 herausragen. Auf den Achsen 4 sind die Schleifkörper 1 mit Scheiben 6 mit Hilfe von Spannzapfen 63 montiert. Die Schleifkörper 1 sind zylinderförmig und mit ihren Achsen 11 zur Achse 2 der Antriebswelle senkrecht ausgerichtet, so daß die Mantellinien 13 ihrer Mantelflächen 12 eine gemeinsame Ebene aufspannen, in der die Schleifarbeit ausgeführt wird.
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