EP3219438A1 - Schleifvorrichtigung - Google Patents

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Publication number
EP3219438A1
EP3219438A1 EP17152336.8A EP17152336A EP3219438A1 EP 3219438 A1 EP3219438 A1 EP 3219438A1 EP 17152336 A EP17152336 A EP 17152336A EP 3219438 A1 EP3219438 A1 EP 3219438A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
grinding
grinding device
sanding pad
rotary drive
housing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
EP17152336.8A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP3219438B1 (de
Inventor
Hans-Jürgen MULTHAMMER
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ASIS GmbH
Original Assignee
ASIS GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ASIS GmbH filed Critical ASIS GmbH
Publication of EP3219438A1 publication Critical patent/EP3219438A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP3219438B1 publication Critical patent/EP3219438B1/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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Classifications

    • 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
    • B24B23/00—Portable grinding machines, e.g. hand-guided; Accessories therefor
    • B24B23/02—Portable grinding machines, e.g. hand-guided; Accessories therefor with rotating grinding tools; Accessories therefor
    • B24B23/03—Portable grinding machines, e.g. hand-guided; Accessories therefor with rotating grinding tools; Accessories therefor the tool being driven in a combined movement
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24D—TOOLS FOR GRINDING, BUFFING OR SHARPENING
    • B24D9/00—Wheels or drums supporting in exchangeable arrangement a layer of flexible abrasive material, e.g. sandpaper
    • B24D9/08—Circular back-plates for carrying flexible material
    • B24D9/085—Devices for mounting sheets on a backing plate

Definitions

  • the invention relates to a grinding device with a housing, a rotary drive, which is arranged in or on the housing, and a sanding pad, which is rotatable relative to the housing and driven eccentrically by the rotary drive, according to the preamble of claim 1.
  • a generic grinding device for example, from the EP 2 842 689 B1 out.
  • the disc-shaped grinding medium can be automatically released from the grinding disc.
  • recesses are provided on the sanding plate so that the grinding wheel to be removed can be engaged behind by a removal device. So a reliable removal of the disc is possible. After applying a new grinding wheel then grinding can be continued.
  • a motorized hand grinder which may also be referred to as an orbital sander.
  • the sanding disk is freely rotatably supported by the grinding medium about an eccentric axis, which is arranged with an eccentric distance to a rotational axis of the rotary drive.
  • the invention has for its object to provide a grinding device which is particularly efficient for automatic grinding operation in particular.
  • the grinding device according to the invention is characterized in that a positioning device is provided, with which the sanding pad can be positioned relative to the housing when it stops in a defined holding position.
  • a basic idea of the invention is not to move the grinding disc into an adjusting unit for positioning the grinding disc, but to provide a positioning device directly on the device with which the grinding disc is brought into a defined holding position relative to the housing when the rotational movement is stopped.
  • the sanding pad always stops in one or more precisely defined holding positions.
  • the robot arm for an automatic grinding wheel change can be moved directly to a pickup without additional measuring and Justiervor réelle. This simplifies the system design and reduces the time required to change the grinding wheel. Since a grinding wheel change in an automatic grinding device is to be carried out many times in one day, so reduces the idle time of the grinding device considerably. At the same time, the useful life of the grinding device increases.
  • a preferred embodiment of the invention is that a grinding wheel is releasably secured to the sanding pad and that the sanding pad along its circumference has at least one release element for releasing the grinding wheel from the sanding pad.
  • the grinding wheel is a disk-shaped abrasive medium, which is fastened detachably to the sanding pad, for example via an adhesive or Velcro connection.
  • the release elements can basically be designed as desired and have the Function to allow a simplified removal of the grinding wheel from the sanding pad.
  • a particularly advantageous embodiment is given according to the invention in that at least one release element is formed as a recess in the sanding pad for engaging behind the grinding wheel.
  • the recess extends up to the support or holding surface on which the grinding wheel is releasably secured.
  • the recess is designed to engage a grip element or a release finger or other element of an automatic release device.
  • a plurality of recesses may be arranged distributed uniformly or non-uniformly along the circumference. Accordingly, one or more gripping means of the release device can be provided.
  • the sanding pad can be constructed in several parts, preferably with a base plate and an adapter disc. In the adapter disk, the recesses are preferably formed, wherein the grinding wheel is detachably arranged on an end face of the adapter disk.
  • the positioning device can be designed as desired. Conceivable are mechanical positioning elements, such as gears or adjusting bolts. According to a development of the invention, it is particularly advantageous that the positioning device comprises at least one magnet.
  • the magnet may in particular be activated, such as electrically or by mechanical delivery.
  • a bar magnet is provided which is electrically responsive by a controller.
  • the sanding plate may be formed magnetically or magnetizable at certain areas, so that a defined mechanical adjustment of the freely rotatable sanding pad is made possible.
  • the sanding pad is rotatably mounted about an eccentric axis, which is arranged with an eccentric distance radially spaced from a rotational axis of the rotary drive.
  • an eccentric element is attached to a drive shaft of the rotary drive, which rotates is driven about the axis of rotation, and that is mounted on the eccentric element of the grinding plate freely rotatable about the eccentric axis.
  • the eccentric distance is a few millimeters to a few centimeters.
  • the sanding pad is preferably not directly driven in the plate-shaped eccentric element, but passively freely rotatably mounted, preferably via a corresponding rolling bearing.
  • the eccentric element is non-rotatably connected to the drive shaft of the rotary drive.
  • the freewheel of the sanding pad can be blocked, for example by a mechanical stop element or magnetically.
  • at least one positioning element in particular an iron core
  • the sanding pad is held in the defined holding position.
  • one or more electromagnets can be achieved in a desired position with an iron core as positioning a reliable adjustment and positional fixation of the sanding pad.
  • the iron cores are preferably located laterally or on a rear side of the sanding plate or the eccentric element and are at a slight distance in the holding position of the electromagnet against the housing.
  • a control is provided, with which the at least one electromagnet can be controlled before the rotary drive is restarted for demagnetizing the positioning element.
  • the electromagnet can be reversed for a short time, so that the magnetization cancels in the iron core.
  • electromagnetic resistors can be avoided during grinding operation or at least largely reduced.
  • the rotary drive is an electric motor which is angularly movable and controllable. In this way it can be ensured that the rotary drive with the eccentric element is always stopped in an exact position.
  • the positioning device thus essentially has the purpose of fixing the freely rotatably mounted sanding pad in the desired holding position.
  • the solenoid is actuated to fix the grinding plate. Only then is the rotary drive stopped and moved to the intended holding position of the rotary drive.
  • the rotary drive can be, for example, an electronically controllable stepper motor.
  • suitable rotary drives such as electric synchronous motors, with appropriate control for a precise angular movement and control can be provided.
  • a Hosokawa robot arm is provided at the free end of the housing is arranged with the sanding pad.
  • painted with the grinding device vehicle bodies or other large-scale workpieces can be processed efficiently with a consistent quality.
  • the robot arm is connected to the controller so that the robot arm can travel a predetermined path for machining the workpiece.
  • At least one flushing channel is provided, with which air or another gaseous flushing medium can be introduced into the housing.
  • an overpressure relative to the ambient atmosphere can be set in the housing of the grinding device, in particular in the housing of the rotary drive. This prevents air from entering the case from the outside with fine abrasive particles. This reduces wear on the sensitive bearings. Since even with electric rotary actuators a certain sparking can never be completely ruled out and abrasive particles in the air can be flammable, as well as an explosion-proof grinding device is created.
  • a further preferred embodiment of the invention consists in that a pressure unit is provided with which the sanding pad can be pressed against a workpiece to be machined with a predetermined pressure force.
  • the pressure unit may in particular have a spring mechanism or preferably an actuating cylinder, in particular a pneumatic or hydraulic cylinder. With the pressure unit and certain path differences along the surface of the workpiece can be reliably compensated.
  • a control is provided, with which speed, torque and / or a pressing force of the grinding disc are adjustable.
  • the control values can be fixed or can be varied and readjusted depending on various sensors during the grinding process.
  • a further preferred embodiment of the invention consists in that at least one sensor for detecting an acceleration and / or speed of the sanding disk is provided, that the control is connected to the sensor and that the control unit determines values of rotational speed, torque and / or values determined by the sensor. or pressure force of the sanding pad are controllable.
  • the sensor for detecting an acceleration and / or speed of the sanding disk can in particular be arranged so that it can detect a so-called rattling of the sanding disk.
  • changing, mostly periodic movements of the sanding plate preferably occur in a direction perpendicular to the surface to be processed. Such rattling can lead to an uneven grinding result, which is undesirable.
  • one or more parameters may be changed via the controller, such as a reduction in speed or pressure, or an increase in torque. By these measures, chattering can be reduced or avoided altogether.
  • a further preferred embodiment of the invention is that via the controller, a current consumption of the rotary drive can be detected and that a pressing force of the impression unit is controlled depending on the power consumption.
  • a current consumption of the rotary drive can be detected and that a pressing force of the impression unit is controlled depending on the power consumption.
  • this current consumption is determined by corresponding sensors, wherein when a limit value is exceeded, the pressure force is correspondingly reduced. This will provide the necessary torque the rotary drive, which is predetermined in particular for receiving the predetermined speed, lowered again.
  • the invention need not only comprise a grinder, but may also comprise the entire robotic arm assembly as well as the removal and changing means for removing and replacing the grinding wheel.
  • a grinding device 10 according to the invention Fig. 1 has a box-like housing 12 with cooling fins 14. On an underside of the housing 12, a circular disk-shaped sanding pad 30 is rotatably arranged. Along the circumference of the grinding plate 30 radial suction openings 31 are arranged, sucked with which resulting grinding dust via an exhaust duct 16 from the workpiece to be ground and can be dissipated.
  • the exhaust duct 16 is formed in a lateral housing box 15, in which a control and other components of the grinding device 10 are housed protected.
  • a connecting flange 62 is provided, to which a pressure unit 60 for applying an axial pressure force can be detachably coupled and flanged onto the sanding pad 30 via a central pressure shaft 64.
  • the grinding device 10 with the flanged pressure unit 60 is in Fig. 5 shown.
  • the grinding device 10 is designed as an eccentric grinder, in which the grinding plate 30 is arranged eccentrically to a rotational axis 22 of a rotary drive 18, as clearly illustrated Fig. 6 evident.
  • a drive shaft 20 of the rotary drive 18 is rotatably connected to a disc-shaped eccentric 24.
  • the eccentric 24 is driven by the drive shaft 18 rotatably about the rotation axis 22.
  • About a sanding pad bearing 26 of the sanding pad 30 is mounted eccentrically about an eccentric axis 25 rotatably in the eccentric 24.
  • the eccentric axis 25 has a radial distance to the axis of rotation 22 of the drive shaft 20.
  • the sanding pad 30 is supported in a freely rotating manner relative to the eccentric element 24.
  • the structure of the grinding plate 30 can be seen, which has a conically tapered plate-shaped base plate 32.
  • the base plate 32 is freely rotatably mounted about the eccentric axis 25 with the sanding pad bearing 26.
  • a circular adapter plate 34 is attached at the in Fig. 6 downwardly directed free side of the base plate 32 .
  • radial recesses 35 are introduced. The recesses 35 are used for engaging behind and releasing the grinding wheel 36 which is releasably secured to the adapter plate 34.
  • the grinding wheel 36 is provided on its free side with an abrasive grain to allow grinding.
  • the recesses 35 are used to engage engaging or Abnniefingern a basically known automatic removal device so as to solve the attached via a releasable connection to the adapter plate 34 grinding wheel 36 when worn. Subsequently, a new grinding wheel 36 can be placed on the adapter disk 34 at a change station.
  • the detachable connection may be about an adhesive or Velcro connection, a screw, clamp or clamping connection.
  • a power supply line 46 For a defined stopping of the grinding plate 30 of the drum magnet 44 is electrically activated via a power supply line 46.
  • positioning elements 50 At a rear, directed to the electromagnet region of the grinding plate 30 positioning elements 50 are attached to defined positions, which are formed as a magnetizable iron core.
  • the otherwise non-magnetic grinding disc 30 is thus magnetically fixed in a defined holding position, in which the electromagnet and the iron core lie directly opposite one another.
  • the grinding device 10 can be moved without additional adjustment operations immediately in a removal device for removing and changing the grinding wheel 36.
  • the electromagnet is designed as a bar magnet 42, which can act in a targeted manner on the positioning element 50, which is fixedly attached to the rear side of the grinding plate 30.
  • the positioning element 50 can be demagnetized. This can be done via the electromagnet in the housing 12 itself or via an electromagnet in the sanding pad 30.
  • the electromagnet is activated by a control during or immediately before restarting in accordance with the demagnetization.
  • the sectional view according to Fig. 4 shows the course of the exhaust duct 16 in the housing box 15, which is located laterally on the housing 12.
  • the exhaust duct 16 is connected via hose lines, not shown, with a suction device, in particular a suction pump, so that sanding dust from the area of the sanding pad 30 can be sucked through the suction openings 31.
  • a purge gas into the interior of the housing 12 and the rotary drive 18 via a feed line, not shown Rinse lines 56 are introduced, which schematically in Fig. 6 are shown.
  • an overpressure can be set in the housing 12 so that ambient air with grinding dust can not penetrate into the housing 12. This reduces the expense of sealing and reduces the overall wear of the rotary drive 18 and the bearing of the drive shaft 20.
  • a good wear protection and a total explosion-proof arrangement is achieved.
  • FIG. 7 out Another embodiment of a grinding device 10 according to the invention is related to FIG. 7 out.
  • a sanding pad 30 with a bolt-like axis of rotation 33 is freely rotatably mounted in an eccentric 24, which in turn is rotationally driven via the drive shaft 20.
  • the center axis of the drive shaft 20 has an eccentric distance to the center axis of the bolt-shaped rotation axis 33 of the sanding pad 30.
  • a magnetically responsive positioning element 50 is arranged in the region of the eccentric element 24.
  • radial guides 38 are formed in the eccentric element 24, in which permanent magnets 48 are displaceably mounted between a radially inwardly blocking position and a retracted position.
  • the permanent magnets 48 via a return device 39 in the in FIG. 7 shown blocking position pressed.
  • the permanent magnets 48 With a rising speed of the eccentric 24, the permanent magnets 48 are pressed by the centrifugal force radially outward in its retracted position. In this position, the grinding plate 30 can rotate freely with its axis of rotation 33 in the eccentric 24.
  • the centrifugal force is released, wherein the permanent magnets 48 in the locked position in FIG FIG. 7 be pressed.
  • the permanent magnets 48 cooperate with the magnetizable positioning element 50, so that the sanding pad 30 is stopped and held in a defined angular position relative to the eccentric element 24.
  • With a corresponding angular exact stopping of the drive shaft 20 is so the sanding pad 30 in a precise position, which allows easy removal of a grinding wheel 36.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Schleifvorrichtung mit einem Gehäuse, einem Drehantrieb, welcher in oder an dem Gehäuse angeordnet ist, und einem Schleifteller, welcher gegenüber dem Gehäuse drehbar und durch den Drehantrieb exzentrisch angetrieben ist. Weiter ist eine Positioniereinrichtung vorgesehen, mit welcher der Schleifteller beim Anhalten in eine definierte Halteposition gegenüber dem Gehäuse positionierbar ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Schleifvorrichtung mit einem Gehäuse, einem Drehantrieb, welcher in oder an dem Gehäuse angeordnet ist, und einem Schleifteller, welcher gegenüber dem Gehäuse drehbar und durch den Drehantrieb exzentrisch angetrieben ist, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Eine gattungsgemäße Schleifvorrichtung geht beispielsweise aus der EP 2 842 689 B1 hervor. Bei dieser bekannten Schleifvorrichtung kann das scheibenförmige Schleifmedium automatisch von dem Schleifteller gelöst werden. Hierzu sind an dem Schleifteller Ausnehmungen vorgesehen, so dass die abzunehmende Schleifscheibe von einer Abnahmeeinrichtung hintergriffen werden kann. So ist ein zuverlässiges Abnehmen der Scheibe ermöglicht. Nach Aufbringen einer neuen Schleifscheibe kann dann eine Schleifbearbeitung fortgesetzt werden.
  • Für ein zuverlässiges Abnehmen der Schleifscheibe ist es erforderlich, dass stiftförmige Greiffinger der Abnahmeeinrichtung zuverlässig in die radialen Ausnehmungen des Schleiftellers eingreifen. Hierzu wird der Schleifteller in eine spezielle Justiereinheit mit Sensoren gefahren und dort in einer bestimmten Winkelposition justiert. Anschließend wird der so justierte Schleifteller in die Abnahmeeinrichtung verfahren, um die Schleifscheibe abzunehmen. Dies ist sehr zuverlässig, aber mechanisch und sensorisch aufwändig und zeitintensiv.
  • Aus der WO 00/29170 A1 ist eine motorbetriebene Handschleifmaschine bekannt, welche auch als ein Exzenterschleifer bezeichnet werden kann. Beim Exzenterschleifer ist der Schleifteller mit dem Schleifmedium frei drehbar um eine Exzenterachse gelagert, welche mit einem Exzenterabstand zu einer Drehachse des Drehantriebes angeordnet ist.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schleifvorrichtung anzugeben, welche insbesondere für einen automatischen Schleifbetrieb besonders effizient einsetzbar ist.
  • Die Aufgabe wird nach der Erfindung durch eine Schleifvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
  • Die erfindungsgemäße Schleifvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass eine Positioniereinrichtung vorgesehen ist, mit welcher der Schleifteller beim Anhalten in eine definierte Halteposition gegenüber dem Gehäuse positionierbar ist.
  • Eine Grundidee der Erfindung liegt darin, zum Positionieren des Schleiftellers diesen nicht in eine Justiereinheit zu verfahren, sondern unmittelbar an der Vorrichtung eine Positioniereinrichtung vorzusehen, mit welcher der Schleifteller beim Anhalten der Drehbewegung in eine definierte Halteposition gegenüber dem Gehäuse gebracht wird. Damit stoppt der Schleifteller nach dem Schleifen stets in einer oder mehreren genau definierten Haltepositionen. Bei einem automatischen Schleifscheibenwechsel mit einem Roboterarm muss dieser nicht mehr aufwändig verstellt oder verdreht werden. Vielmehr kann der Roboterarm für einen automatischen Schleifscheibenwechsel ohne zusätzliche Mess- und Justiervorgänge direkt zu einer Abnahmeeinrichtung verfahren werden. Dies vereinfacht den Anlagenaufbau und reduziert die Zeitdauer zum Schleifscheibenwechsel. Da ein Schleifscheibenwechsel bei einer automatischen Schleifvorrichtung viele Male an einem Tag durchzuführen ist, reduziert sich so die Nebenzeit der Schleifvorrichtung erheblich. Gleichzeitig erhöht sich die Nutzzeit der Schleifvorrichtung.
  • Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung besteht darin, dass eine Schleifscheibe lösbar an dem Schleifteller befestigt ist und dass der Schleifteller entlang seines Umfangs mindestens ein Löseelement zum Lösen der Schleifscheibe von dem Schleifteller aufweist. Die Schleifscheibe ist dabei ein scheibenförmiges Schleifmedium, welches etwa über eine Klebe- oder Klettverbindung lösbar an dem Schleifteller befestigt ist. Entlang des Umfangs des Schleiftellers sind ein oder mehrere Löseelemente zum Lösen der Schleifscheibe von dem Schleifteller vorgesehen. Die Löseelemente können grundsätzlich beliebig ausgebildet sein und haben die Funktion, ein vereinfachtes Abnehmen der Schleifscheibe vom Schleifteller zu ermöglichen.
  • Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform ist gemäß der Erfindung dadurch gegeben, dass mindestens ein Löseelement als eine Ausnehmung in dem Schleifteller zum Hintergreifen der Schleifscheibe ausgebildet ist. Die Ausnehmung erstreckt sich dabei bis zu der Auflage- oder Haltefläche, an welcher die Schleifscheibe lösbar befestigt ist. Die Ausnehmung ist zum Eingreifen eines Griffelementes oder eines Lösefingers oder eines sonstigen Elementes einer automatischen Löseeinrichtung ausgebildet. Es können insbesondere mehrere Ausnehmungen entlang des Umfangs gleichmäßig oder ungleichmäßig verteilt angeordnet sein. Entsprechend können eine oder mehrere Greifeinrichtungen der Löseeinrichtung vorgesehen sein. Der Schleifteller kann dabei mehrteilig aufgebaut sein, vorzugsweise mit einem Grundteller und einer Adapterscheibe. In der Adapterscheibe sind bevorzugt die Ausnehmungen ausgebildet, wobei die Schleifscheibe lösbar an einer Stirnseite der Adapterscheibe angeordnet ist.
  • Grundsätzlich kann die Positioniereinrichtung beliebig ausgebildet sein. Denkbar sind mechanische Positionierelemente, wie Zahnräder oder Stellbolzen. Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist es besonders vorteilhaft, dass die Positioniereinrichtung mindestens einen Magneten umfasst. Der Magnet kann insbesondere aktivierbar sein, etwa elektrisch oder durch mechanische Zustellung. Vorzugsweise ist ein Stabmagnet vorgesehen, welcher elektrisch durch eine Steuerung ansprechbar ist. Dabei kann der Schleifteller an bestimmten Bereichen magnetisch oder magnetisierbar ausgebildet sein, so dass eine definierte mechanische Einstellung des frei drehbaren Schleiftellers ermöglicht wird.
  • Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist es bevorzugt, dass der Schleifteller drehbar um eine Exzenterachse gelagert ist, welche mit einem Exzenterabstand radial beabstandet zu einer Drehachse des Drehantriebes angeordnet ist. Durch diese exzentrische Anordnung werden kreisförmige Schleifmuster am zu bearbeitenden Werkstück weitgehend vermieden.
  • Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist es bevorzugt, dass an einer Antriebswelle des Drehantriebes ein Exzenterelement befestigt ist, welches drehend um die Drehachse angetrieben ist, und dass an dem Exzenterelement der Schleifteller frei drehbar um die Exzenterachse gelagert ist. Der Exzenterabstand beträgt dabei wenige Millimeter bis einige Zentimeter. Der Schleifteller ist vorzugsweise nicht unmittelbar in dem plattenförmigen Exzenterelement angetrieben, sondern passiv frei drehbar gelagert, vorzugsweise über ein entsprechendes Wälzlager. Hingegen ist das Exzenterelement drehfest mit der Antriebswelle des Drehantriebes verbunden. Mittels der Positioniereinrichtung kann der Freilauf des Schleiftellers blockiert werden, etwa durch ein mechanisches Anschlagelement oder magnetisch.
  • Eine besonders zuverlässige Positionierung ergibt sich nach einer Weiterbildung der Erfindung dadurch, dass an dem Schleifteller und/oder dem Exzenterelement mindestens ein Positionierelement, insbesondere ein Eisenkern, angeordnet ist, welcher mit der Positioniereinrichtung zusammenwirkt, wobei der Schleifteller in der definierten Halteposition gehalten ist. Insbesondere bei der Verwendung eines oder mehrerer Elektromagneten kann mit einem Eisenkern als Positionierelement eine zuverlässige Justierung und Lagefixierung des Schleiftellers in einer gewünschten Position erreicht werden. Die Eisenkerne befinden sich dabei vorzugsweise seitlich oder an einer Rückseite des Schleiftellers oder des Exzenterelementes und liegen mit geringfügigem Abstand in der Halteposition dem Elektromagneten an dem Gehäuse gegenüber.
  • Für einen effizienten Betrieb ist es nach einer Weiterbildung der Erfindung vorteilhaft, dass eine Steuerung vorgesehen ist, mit welcher der mindestens eine Elektromagnet vor einem Wiederanfahren des Drehantriebes zum Entmagnetisieren des Positionierelementes ansteuerbar ist. Dabei kann insbesondere der Elektromagnet kurzzeitig umgepolt werden, so dass sich die Magnetisierung in dem Eisenkern aufhebt. Hierdurch können elektromagnetische Widerstände beim Schleifbetrieb vermieden oder zumindest weitgehend reduziert werden.
  • Für eine besonders gute Justierung ist es gemäß einer Ausführungsform der Erfindung bevorzugt, dass der Drehantrieb ein Elektromotor ist, welcher winkelgenau bewegbar und ansteuerbar ist. Hierdurch kann sichergestellt werden, dass der Drehantrieb mit dem Exzenterelement stets in einer genauen Position angehalten wird. Die Positioniereinrichtung hat somit im Wesentlichen den Zweck, den frei drehbar gelagerten Schleifteller in der gewünschten Halteposition zu fixieren. Vorzugsweise wird dabei zunächst der Elektromagnet zum Fixieren des Schleiftellers betätigt. Erst anschließend wird der Drehantrieb gestoppt und in die vorgesehene Halteposition des Drehantriebes bewegt. Der Drehantrieb kann beispielsweise ein elektronisch ansteuerbarer Schrittmotor sein. Es können jedoch auch andere geeignete Drehantriebe, so etwa Elektrosynchronmotoren, mit entsprechender Steuerung für ein winkelgenaues Bewegen und Ansteuern vorgesehen werden.
  • Grundsätzlich ist es möglich, die Schleifvorrichtung von Hand zu betreiben. Ein besonders effizienter Betrieb wird nach einer Weiterbildung der Erfindung dadurch erzielt, dass ein mehrgelenkiger Roboterarm vorgesehen ist, an dessen freiem Ende das Gehäuse mit dem Schleifteller angeordnet ist. Insbesondere können mit der Schleifvorrichtung lackierte Fahrzeugkarosserien oder andere großflächige Werkstücke effizient mit einer gleichbleibenden Qualität bearbeitet werden. Der Roboterarm ist dabei mit der Steuerung verbunden, so dass der Roboterarm zur Bearbeitung des Werkstücks einen vorgegebenen Weg abfahren kann.
  • Bei einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsvariante ist es vorteilhaft, dass mindestens ein Spülkanal vorgesehen ist, mit welchem Luft oder ein anderes gasförmiges Spülmedium in das Gehäuse einleitbar ist. Hierdurch kann in dem Gehäuse der Schleifvorrichtung, insbesondere in dem Gehäuse des Drehantriebes ein Überdruck gegenüber der Umgebungsatmosphäre eingestellt werden. So wird verhindert, dass von außen Luft mit feinen Schleifpartikeln in das Gehäuse eindringen kann. Dies vermindert Verschleiß an den empfindlichen Lagern. Da auch bei elektrischen Drehantrieben eine gewisse Funkenbildung nie gänzlich ausgeschlossen werden kann und Schleifpartikel in der Luft brennbar sein können, wird so auch eine explosionsgeschützte Schleifvorrichtung geschaffen.
  • Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung besteht darin, dass eine Andruckeinheit vorgesehen ist, mit welcher der Schleifteller mit einer vorgegebenen Andruckkraft an ein zu bearbeitendes Werkstück andrückbar ist. Die Andruckeinheit kann dabei insbesondere einen Federmechanismus oder vorzugsweise einen Stellzylinder, insbesondere einen Pneumatik- oder Hydraulikzylinder aufweisen. Mit der Andruckeinheit können auch gewisse Wegdifferenzen entlang der Oberfläche des Werkstücks zuverlässig ausgeglichen werden.
  • Zum Erzielen eines besonders guten Schleifergebnisses ist es erfindungsgemäß vorteilhaft, dass eine Steuerung vorgesehen ist, mit welcher Drehzahl, Drehmoment und/oder eine Andruckkraft des Schleiftellers einstellbar sind. Die Steuerungswerte können fest vorgegeben sein oder abhängig von verschiedenen Sensoren während der Schleifbearbeitung variiert und nachgeregelt werden.
  • Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung besteht darin, dass mindestens ein Sensor zum Erfassen einer Beschleunigung und/oder Geschwindigkeit des Schleiftellers vorgesehen ist, dass die Steuerung mit dem Sensor verbunden ist und dass durch die Steuerung abhängig von dem Sensor ermittelten Werten Drehzahl, Drehmoment und/oder Andruckkraft des Schleiftellers steuerbar sind. Der Sensor zum Erfassen einer Beschleunigung und/oder Geschwindigkeit des Schleiftellers kann insbesondere so angeordnet sein, dass diese ein sogenanntes Rattern des Schleiftellers erfassen kann. Bei einem Rattern treten meistens wechselnde, meist periodische Bewegungen des Schleiftellers vorzugsweise in einer Richtung senkrecht zur zu bearbeitenden Oberfläche auf. Ein derartiges Rattern kann zu einem ungleichmäßigen Schleifergebnis führen, was unerwünscht ist. Sobald Ansätze eines derartigen Ratterns von dem Sensor festgestellt werden, können über die Steuerung ein oder mehrere Parameter verändert werden, etwa eine Reduzierung der Drehzahl oder der Andruckkraft oder eine Erhöhung des Drehmomentes bewirkt werden. Durch diese Maßnahmen kann ein Rattern reduziert oder insgesamt vermieden werden.
  • Eine weitere bevorzugte Ausführungsvariante der Erfindung liegt darin, dass über die Steuerung eine Stromaufnahme des Drehantriebes erfassbar ist und dass eine Andruckkraft der Abdruckeinheit abhängig von der Stromaufnahme gesteuert ist. Insbesondere für eine automatische Steuerung der Schleifvorrichtung ist es vorteilhaft, ein ungleichmäßiges Schleifen und insbesondere ein Rattern vorzeitig zu erkennen. Ist beispielsweise die Andruckkraft der Andruckeinheit zu groß, führt dies unmittelbar zu einer Erhöhung des Drehmomentes an dem Drehantrieb und damit zu einer Erhöhung der Stromaufnahme. Erfindungsgemäß wird diese Stromaufnahme durch entsprechende Sensoren ermittelt, wobei bei Überschreiten eines Grenzwertes die Andruckkraft entsprechend reduziert wird. Hierdurch wird sich das notwendige Drehmoment des Drehantriebes, welches insbesondere zur Aufnahme der vorgegebenen Drehzahl vorgegeben ist, wieder gesenkt.
  • Die Erfindung muss nicht nur ein Schleifgerät aufweisen, sondern kann auch die gesamte Anlage mit Roboterarm sowie der Abnahme- und Wechseleinrichtung zum Abnehmen und Auswechseln der Schleifscheibe umfassen.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen weiter beschrieben, welche schematisch in den Zeichnungen dargestellt sind. In den Zeichnungen zeigen:
    • Fig. 1
    eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Schleifvorrichtung;
    Fig. 2
    eine teilweise geschnittene Ansicht der Schleifvorrichtung von Fig. 1;
    Fig. 3
    eine teilweise geschnittene Seitenansicht einer alternativen erfindungsgemäßen Schleifvorrichtung;
    Fig. 4
    eine teilweise geschnittene Seitenansicht der Schleifvorrichtung von Fig. 1;
    Fig. 5
    eine perspektivische Ansicht der Schleifvorrichtung von Fig. 1 mit einer Andruckeinheit;
    Fig. 6
    eine vergrößerte Teilquerschnittsansicht durch einen unteren Bereich einer erfindungsgemäßen Schleifvorrichtung; und
    Fig. 7
    eine schematische Querschnittsansicht durch einen unteren Bereich einer weiteren erfindungsgemäßen Schleifvorrichtung.
  • Eine erfindungsgemäße Schleifvorrichtung 10 gemäß Fig. 1 weist ein kastenartiges Gehäuse 12 mit Kühlrippen 14 auf. An einer Unterseite des Gehäuses 12 ist ein kreisscheibenförmiger Schleifteller 30 drehbar angeordnet. Entlang des Umfangs des Schleiftellers 30 sind radiale Absaugöffnungen 31 angeordnet, mit welchen anfallender Schleifstaub über einen Abluftkanal 16 vom zu schleifenden Werkstück abgesaugt und abgeführt werden kann. Der Abluftkanal 16 ist in einem seitlichen Gehäusekasten 15 ausgebildet, in welchem eine Steuerung und weitere Komponenten der Schleifvorrichtung 10 geschützt eingehaust sind.
  • An einem nach oben gerichteten Endbereich ist ein Verbindungsflansch 62 vorgesehen, an welchen eine Andruckeinheit 60 zum Aufbringen einer axialen Andruckkraft über einen mittigen Druckschaft 64 auf den Schleifteller 30 lösbar angekoppelt und angeflanscht werden kann. Die Schleifvorrichtung 10 mit der angeflanschten Andruckeinheit 60 ist in Fig. 5 dargestellt.
  • Die Schleifvorrichtung 10 ist als ein Exzenterschleifer ausgebildet, bei welchem der Schleifteller 30 exzentrisch zu einer Drehachse 22 eines Drehantriebes 18 angeordnet ist, wie anschaulich aus Fig. 6 hervorgeht. Eine Antriebswelle 20 des Drehantriebes 18 ist drehfest mit einem scheibenförmigen Exzenterelement 24 verbunden. Das Exzenterelement 24 wird von der Antriebswelle 18 drehend um die Drehachse 22 angetrieben. Über ein Schleiftellerlager 26 ist der Schleifteller 30 exzentrisch um eine Exzenterachse 25 drehbar in dem Exzenterelement 24 gelagert. Die Exzenterachse 25 weist einen radialen Abstand zu der Drehachse 22 der Antriebswelle 20 auf. Der Schleifteller 30 ist insgesamt frei drehend gegenüber dem Exzenterelement 24 gelagert.
  • Fig. 6 ist weiterhin der Aufbau des Schleiftellers 30 zu entnehmen, welcher einen sich konisch verjüngenden plattenförmigen Grundteller 32 aufweist. Der Grundteller 32 ist frei drehbar um die Exzenterachse 25 mit dem Schleiftellerlager 26 gelagert. An der in Fig. 6 nach unten gerichteten freien Seite des Grundtellers 32 ist eine kreisförmige Adapterscheibe 34 angebracht. Entlang des Umfangs der Adapterscheibe 34, welche vorzugsweise aus einem Kunststoffmaterial gebildet ist, sind radiale Ausnehmungen 35 eingebracht. Die Ausnehmungen 35 dienen zum Hintergreifen und Lösen der Schleifscheibe 36, welche lösbar an der Adapterscheibe 34 befestigt ist. In bekannter Weise ist die Schleifscheibe 36 an ihrer freien Seite mit einer Schleifkörnung versehen, um eine Schleifbearbeitung zu ermöglichen. Die Ausnehmungen 35 dienen zum Eingreifen von Eingriffs- oder Abnahmefingern einer grundsätzlich bekannten automatischen Abnahmeeinrichtung, um so die über eine lösbare Verbindung an der Adapterscheibe 34 befestigte Schleifscheibe 36 bei Verschleiß zu lösen. Anschließend kann an einer Wechselstation eine neue Schleifscheibe 36 auf die Adapterscheibe 34 aufgesetzt werden. Die lösbare Verbindung kann etwa eine Klebe- oder Klettverbindung, eine Schraub-, Klemm- oder Spannverbindung sein.
  • Um den frei drehbar gelagerten Schleifteller 30 für ein automatisiertes Abnehmen der Schleifscheibe 36 in einer definierten Halte- und Abnahmeposition zu fixieren, in welcher vorzugsweise die Eingriffs- und Abnahmefinger in die Ausnehmungen 35 eingreifen können, ist gemäß der Erfindung an dem Gehäuse 12 eine Positioniereinrichtung 40 mit einem Trommelmagneten 44, also einem trommelförmigen Elektromagneten, vorgesehen, wie in den Figuren 2 und 6 dargestellt ist. Für ein definiertes Anhalten des Schleiftellers 30 wird der Trommelmagnet 44 über eine Stromzuleitung 46 elektrisch aktiviert. An einem rückwärtigen, zum Elektromagneten gerichteten Bereich des Schleiftellers 30 sind an definierten Positionen Positionierelemente 50 angebracht, welche als ein magnetisierbarer Eisenkern ausgebildet sind. Bei einem Stoppen des Drehantriebes 18 ist somit der ansonsten unmagnetische Schleifteller 30 in einer definierten Halteposition magnetisch fixiert, bei der sich Elektromagnet und der Eisenkern unmittelbar gegenüberliegen. Somit kann die Schleifvorrichtung 10 ohne zusätzliche Justiervorgänge umgehend in eine Abnahmeeinrichtung zum Abnehmen und Wechseln der Schleifscheibe 36 gefahren werden.
  • In der Ausführungsvariante gemäß Fig. 3 ist der Elektromagnet als ein Stabmagnet 42 ausgebildet, welcher gezielt auf das Positionierelement 50 einwirken kann, welches fest an der Rückseite des Schleiftellers 30 angebracht ist. Zur Vermeidung von magnetischen Widerständen bei einem Wiederanfahren der Schleifvorrichtung 10 kann das Positionierelement 50 entmagnetisiert werden. Dies kann über den Elektromagneten im Gehäuse 12 selbst oder über einen Elektromagneten in dem Schleifteller 30 erfolgen. Der Elektromagnet wird durch eine Steuerung beim oder unmittelbar vor einem Wiederanfahren entsprechend zur Entmagnetisierung aktiviert.
  • Die Schnittdarstellung gemäß Fig. 4 zeigt den Verlauf des Abluftkanals 16 in dem Gehäusekasten 15, welcher sich seitlich an dem Gehäuse 12 befindet. Der Abluftkanal 16 ist über nicht dargestellte Schlauchleitungen mit einer Absaugeinrichtung, insbesondere einer Absaugpumpe, verbunden, so dass Schleifstaub aus dem Bereich des Schleiftellers 30 über die Absaugöffnungen 31 abgesaugt werden kann. Neben einer Absaugung von Umgebungsluft mit Schleifstäuben kann über eine nicht dargestellte Zuführleitung ein Spülgas in das Innere des Gehäuses 12 und des Drehantriebes 18 über Spülleitungen 56 eingeleitet werden, welche schematisch in Fig. 6 dargestellt sind. Hierdurch kann in dem Gehäuse 12 ein Überdruck eingestellt werden, so dass Umgebungsluft mit Schleifstaub nicht in das Gehäuse 12 eindringen kann. Dies reduziert den Aufwand für Abdichtungen und vermindert insgesamt den Verschleiß des Drehantriebes 18 und der Lager der Antriebswelle 20. Neben einem guten Verschleißschutz wird auch insgesamt eine explosionsgeschützte Anordnung hierdurch erreicht.
  • Eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schleifvorrichtung 10 geht im Zusammenhang mit Figur 7 hervor. Dabei ist ein Schleifteller 30 mit einer bolzenartigen Drehachse 33 frei drehbar in einem Exzenterelement 24 gelagert, welches wiederum drehend über die Antriebswelle 20 angetrieben ist. Die Mittenachse der Antriebswelle 20 weist einen Exzenterabstand zu der Mittenachse der bolzenförmigen Drehachse 33 des Schleiftellers 30 auf. An der bolzenförmigen Drehachse 33 ist im Bereich des Exzenterelementes 24 ein magnetisch ansprechendes Positionierelement 50 angeordnet. Gegenüberliegend hierzu sind in dem Exzenterelement 24 Radialführungen 38 ausgebildet, in welchen Dauermagnete 48 zwischen einer radial innenliegenden Blockierstellung und einer Rückzugsstellung verschiebbar gelagert sind. Bei einem stillstehenden oder langsam drehenden Drehteller 30 werden die Dauermagnete 48 über eine Rückstelleinrichtung 39 in die in Figur 7 dargestellte Blockierposition gedrückt. Mit einer ansteigenden Drehzahl des Exzenterelementes 24 werden die Dauermagnete 48 durch die Zentrifugalkraft radial nach außen in ihre Rückzugsstellung gedrückt. In dieser Position kann der Schleifteller 30 mit seiner Drehachse 33 frei drehen in dem Exzenterelement 24. Bei einem Anhalten des Exzenterelementes 24 durch eine entsprechende Anhaltebewegung der Antriebswelle 20 lässt die Zentrifugalkraft nach, wobei die Dauermagnete 48 in die Sperrposition gemäß Figur 7 gedrückt werden. In dieser Sperrposition wirken die Dauermagnete 48 mit dem magnetisierbaren Positionierelement 50 zusammen, so dass der Schleifteller 30 in einer definierten Winkelposition gegenüber dem Exzenterelement 24 gestoppt und gehalten wird. Bei einem entsprechenden winkelgenauen Anhalten der Antriebswelle 20 befindet sich so der Schleifteller 30 in einer genauen Position, welche eine einfache Abnahme einer Schleifscheibe 36 ermöglicht.

Claims (15)

  1. Schleifvorrichtung mit
    - einem Gehäuse (12),
    - einem Drehantrieb (18), welcher in oder an dem Gehäuse (12) angeordnet ist, und
    - einem Schleifteller (30), welcher gegenüber dem Gehäuse (12) drehbar und durch den Drehantrieb (18) exzentrisch angetrieben ist,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass eine Positioniereinrichtung (40) vorgesehen ist, mit welcher der Schleifteller (30) beim Anhalten in eine definierte Halteposition gegenüber dem Gehäuse (12) positionierbar ist.
  2. Schleifvorrichtung nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass eine Schleifscheibe (36) lösbar an dem Schleifteller (30) befestigt ist und dass der Schleifteller (30) entlang seines Umfangs mindestens ein Löseelement zum Lösen der Schleifscheibe (36) von dem Schleifteller (30) aufweist.
  3. Schleifvorrichtung nach Anspruch 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das mindestens eine Löseelement als eine Ausnehmung (35) in dem Schleifteller (30) zum Hintergreifen der Schleifscheibe (36) ausgebildet ist.
  4. Schleifvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Positioniereinrichtung (40) mindestens einen Elektromagneten (42, 44) umfasst.
  5. Schleifvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Schleifteller (30) drehbar um eine Exzenterachse (25) gelagert ist, welche mit einem Exzenterabstand radial beabstandet zu einer Drehachse (22) des Drehantriebes (18) angeordnet ist.
  6. Schleifvorrichtung nach Anspruch 5,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass an einer Antriebswelle (20) des Drehantriebes (18) ein Exzenterelement (24) befestigt ist, welches drehend um die Drehachse (22) angetrieben ist, und dass an dem Exzenterelement (24) der Schleifteller (30) frei drehbar um die Exzenterachse (25) gelagert ist.
  7. Schleifvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass an dem Schleifteller (30) und/oder dem Exzenterelement (24) mindestens ein Positionierelement (50), insbesondere ein Eisenkern, angeordnet ist, welcher mit der Positioniereinrichtung (40) zusammenwirkt, wobei der Schleifteller (30) in der definierten Halteposition gehalten ist.
  8. Schleifvorrichtung nach Anspruch 7,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass eine Steuerung vorgesehen ist, mit welcher der mindestens eine Elektromagnet (42, 44) vor einem Wiederanfahren des Drehantriebes (18) zum Entmagnetisieren des Positionierelementes (50) ansteuerbar ist.
  9. Schleifvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Drehantrieb (18) ein Elektromotor ist, welcher winkelgenau bewegbar und ansteuerbar ist.
  10. Schleifvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass ein mehrgelenkiger Roboterarm vorgesehen ist, an dessen freiem Ende das Gehäuse (12) mit dem Schleifteller (30) angeordnet ist.
  11. Schleifvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass mindestens ein Spülkanal (56) vorgesehen ist, mit welchem Luft oder ein anderes gasförmiges Spülmedium in das Gehäuse (12) einleitbar ist.
  12. Schleifvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass eine Andruckeinheit (60) vorgesehen ist, mit welcher der Schleifteller (30) mit einer vorgegebenen Andruckkraft an ein zu bearbeitendes Werkstück andrückbar ist.
  13. Schleifvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass eine Steuerung vorgesehen ist, mit welcher Drehzahl, Drehmoment und/oder eine Andruckkraft des Schleiftellers (30) einstellbar sind.
  14. Schleifvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass mindestens ein Sensor zum Erfassen einer Beschleunigung und/oder Geschwindigkeit des Schleiftellers (30) vorgesehen ist,
    dass die Steuerung mit dem Sensor verbunden ist und
    dass durch die Steuerung abhängig von den von dem Sensor ermittelten Werten Drehzahl, Drehmoment und/oder Andruckkraft des Schleiftellers (30) steuerbar sind.
  15. Schleifvorrichtung nach Anspruch 13 oder 14,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass über die Steuerung eine Stromaufnahme des Drehantriebes (18) erfassbar ist und
    dass eine Andruckkraft der Andruckeinheit (60) abhängig von der Stromaufnahme gesteuert ist.
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