EP4274707A1 - Vorrichtung und verfahren zum bearbeiten von oberflächen - Google Patents

Vorrichtung und verfahren zum bearbeiten von oberflächen

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Publication number
EP4274707A1
EP4274707A1 EP22700309.2A EP22700309A EP4274707A1 EP 4274707 A1 EP4274707 A1 EP 4274707A1 EP 22700309 A EP22700309 A EP 22700309A EP 4274707 A1 EP4274707 A1 EP 4274707A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
tools
tool
processing
tool mechanism
designed
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.)
Pending
Application number
EP22700309.2A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Martin GAUTSCHI
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.)
Gamartec Ag
Original Assignee
Gamartec Ag
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 Gamartec Ag filed Critical Gamartec Ag
Publication of EP4274707A1 publication Critical patent/EP4274707A1/de
Pending legal-status Critical Current

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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
    • B24B47/00—Drives or gearings; Equipment therefor
    • B24B47/10—Drives or gearings; Equipment therefor for rotating or reciprocating working-spindles carrying grinding wheels or workpieces
    • B24B47/12—Drives or gearings; Equipment therefor for rotating or reciprocating working-spindles carrying grinding wheels or workpieces by mechanical gearing or electric power
    • 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
    • B24B7/00—Machines or devices designed for grinding plane surfaces on work, including polishing plane glass surfaces; Accessories therefor
    • B24B7/10—Single-purpose machines or devices
    • B24B7/18—Single-purpose machines or devices for grinding floorings, walls, ceilings or the like
    • B24B7/186—Single-purpose machines or devices for grinding floorings, walls, ceilings or the like with disc-type tools
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A47—FURNITURE; DOMESTIC ARTICLES OR APPLIANCES; COFFEE MILLS; SPICE MILLS; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
    • A47L—DOMESTIC WASHING OR CLEANING; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
    • A47L11/00—Machines for cleaning floors, carpets, furniture, walls, or wall coverings
    • A47L11/02—Floor surfacing or polishing machines
    • A47L11/10—Floor surfacing or polishing machines motor-driven
    • A47L11/12—Floor surfacing or polishing machines motor-driven with reciprocating or oscillating tools
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A47—FURNITURE; DOMESTIC ARTICLES OR APPLIANCES; COFFEE MILLS; SPICE MILLS; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
    • A47L—DOMESTIC WASHING OR CLEANING; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
    • A47L11/00—Machines for cleaning floors, carpets, furniture, walls, or wall coverings
    • A47L11/02—Floor surfacing or polishing machines
    • A47L11/10—Floor surfacing or polishing machines motor-driven
    • A47L11/14—Floor surfacing or polishing machines motor-driven with rotating tools
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A47—FURNITURE; DOMESTIC ARTICLES OR APPLIANCES; COFFEE MILLS; SPICE MILLS; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
    • A47L—DOMESTIC WASHING OR CLEANING; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
    • A47L11/00—Machines for cleaning floors, carpets, furniture, walls, or wall coverings
    • A47L11/40—Parts or details of machines not provided for in groups A47L11/02 - A47L11/38, or not restricted to one of these groups, e.g. handles, arrangements of switches, skirts, buffers, levers
    • A47L11/4036—Parts or details of the surface treating tools
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A47—FURNITURE; DOMESTIC ARTICLES OR APPLIANCES; COFFEE MILLS; SPICE MILLS; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
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    • A47L11/40—Parts or details of machines not provided for in groups A47L11/02 - A47L11/38, or not restricted to one of these groups, e.g. handles, arrangements of switches, skirts, buffers, levers
    • A47L11/4063—Driving means; Transmission means therefor
    • A47L11/4069—Driving or transmission means for the cleaning tools
    • 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
    • B24B23/04—Portable grinding machines, e.g. hand-guided; Accessories therefor with oscillating grinding tools; Accessories therefor
    • 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
    • B24B41/0475—Grinding heads for working on plane surfaces equipped with oscillating abrasive blocks, e.g. mounted on a rotating head
    • 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
    • B24B7/00—Machines or devices designed for grinding plane surfaces on work, including polishing plane glass surfaces; Accessories therefor
    • B24B7/10—Single-purpose machines or devices
    • B24B7/18—Single-purpose machines or devices for grinding floorings, walls, ceilings or the like

Definitions

  • the invention relates to the field of devices for treating surfaces, in particular floors.
  • the device comprises at least two tools, and in a working position the device is in direct contact with the surface exclusively through the tools.
  • a further aspect of the invention relates to a method for treating surfaces and in particular floors.
  • Such a device is known, for example, from CH208161A, which describes a treatment device especially for treating floors.
  • the processing device comprises two tools, referred to as processing bodies, which can be moved in pairs in opposite directions and perform a circular translational movement. The two tools therefore move in opposite directions.
  • the processing of surfaces places many different demands on a machine
  • devices for rough grinding of the surface are known.
  • the amount of material removed is high and it is possible to machine a lot of surface in a short time, but the machining quality of the surface is correspondingly low (e.g. rough surface, visible machining marks).
  • Belt or drum grinding machines are typically used for coarse grinding.
  • devices for fine grinding a surface which bring about a small amount of material removal with high processing quality of the surface.
  • the sanding marks from the rough sanding e.g. rough surface, visible processing marks
  • Such fine sanding of surfaces then also takes a correspondingly long time.
  • Surface grinding machines with one or more discs are typically used for fine grinding.
  • Surface treatment means polishing in surface treatment agents and care products.
  • oily surface treatment agents are polished in.
  • Known devices for the surface treatment of large surfaces such as floors usually have one or more rotating plates or disks. Due to the centrifugal force created by the rotation of the plates or discs, such a device can only be operated at a limited speed, since otherwise the surface treatment agent or the care product would not be polished in, but would be carried outwards or thrown away.
  • different devices of different types are used for different processing steps, as well as different methods.
  • Several devices must therefore be purchased, maintained and repaired. This is expensive, time consuming and also takes up a lot of space. If surfaces such as floors are processed, all the necessary devices have to be brought on site, which also results in correspondingly complex logistics.
  • known devices are difficult to control.
  • face grinders with rotating disks are difficult to handle. Due to the handling required, rotating plates cannot be rotated at any speed (such a device can hardly be controlled above a certain rotational speed), which has a limiting effect on the processing quality and/or processing speed.
  • known devices and methods are only poorly suited or not at all suitable for processing edge regions of surfaces. Areas of surfaces that are difficult to reach because of spatial obstacles can also be processed poorly or not at all with the known devices. For example, the devices cannot be approached close enough to such areas, positioned therein and/or moved therein without guiding and controlling the devices being made more difficult or impossible. For example, the known devices are not suitable for processing floors along walls. Bottlenecks, corners and/or geometrically complicated areas of surfaces can only be processed to a limited extent or not at all with the known devices. For example, surfaces and in particular floors in the area of projections, landings, sloping stairs and/or sloping ceilings or other structures can only be processed to a limited extent or not at all with the known devices.
  • Another disadvantage of the known devices is the fact that a single device can have several tools, but only tools of the same type. With known devices, only one and the same work step can be carried out by the device at a specific processing time without the device being restricted in its possible uses or its efficiency being impaired.
  • a known device cannot be equipped with two different tools for the simultaneous execution of two different work steps, such as grinding with coarse abrasive grit on the one hand and grinding with fine abrasive grit on the other, without a clear processing direction being specified as a result: so that the work steps can be carried out in a predetermined order can run off, i.e. a surface is first sanded with coarse abrasive grain and then sanded with fine abrasive grain, the tools and the device must be positioned in a fixed arrangement with respect to the processing direction.
  • one tool may apply and spread a polish and another tool polish in that polish.
  • the tools and the device must be positioned in a fixed arrangement with respect to the processing direction.
  • Such a fixed arrangement of the tools and the device with regard to the processing direction limits the possible uses and thus also the efficiency of the device, because, for example, in the case of edge areas of surfaces and/or in cramped conditions, the device cannot always be brought and/or guided in the required processing direction can.
  • an area of the surface increases that cannot be treated by the desired processing steps and therefore has to be processed or reworked manually. This is the case, for example, if only a first work step can be carried out for reasons of space (dimensions and arrangement of the elements of the device and/or spatial configuration of the surface to be processed and adjacent elements such as walls, etc.), but not the second work step.
  • a stop in the machine direction can prevent further movement of the device in the machine direction, and the tool arranged upstream in the machine direction cannot yet apply the corresponding operation to the partial area of the surface on which the operation of the tool arranged downstream has already been applied.
  • changing the machining direction can only help to a limited extent or not at all.
  • a device for processing surfaces in particular floors, which comprises a tool mechanism with at least two tools that can be moved relative to the tool mechanism, a tool motor for driving the tools and a guide device for guiding the device by a person.
  • the tool mechanism includes a circular translational trajectory for each of the tools.
  • the path of movement of the tools is arranged in pairs in opposite directions.
  • the device is designed such that it is in a working position exclusively by the tools are in direct contact with the surface.
  • the device is designed in such a way that during normal operation of the device, the tools move at a cutting speed of at least 100 m/min along the circular translatory movement path.
  • Tools refer to elements of the device that are used to process the surface. These tools move simultaneously relative to the tool mechanism and the surface. The movement of the tools relative to the surface serves to machine the surface.
  • a processing step can be or include, for example, grinding (rough grinding, fine grinding, grinding with abrasives of different grain sizes i.e. different abrasive grains), polishing in, for example, oils, waxes, surface treatment agents or care products as well as other surface treatments. Corresponding tools are used in a processing step of the surface.
  • Machining steps can be understood as cutting steps (such as grinding) and/or care steps (polishing, waxing).
  • cleaning of surfaces is not understood as processing of surfaces.
  • the path of movement of the tool is the spatial track or path along which the tool is moved in normal operation when machining the surface.
  • a pairwise opposite arrangement of the movement path of the tools is understood to mean that the tools, viewed in pairs, each have movement paths which, in normal operation, cause the tools to move in opposite directions to allow. This causes a mutual compensation of the moments of movement (ie the momentum or the physical moment) of a pair of tools in normal operation.
  • the movements of all tools of a device are aligned in opposite directions in such a way that a sum of all forces acting on all tools from the surface to be machined and also the moments of the tools is equal to zero at all times when the device is not moving. In other words: if the device itself remains spatially in the same place, but the tools are driven and moved as in normal operation, all the forces of the driven tools balance out in total.
  • the tools therefore move in opposite directions, which means that the device can be operated free of vibrations and disturbing forces (by preventing imbalance, twist and other forces which occur, for example, with rotating plates such as in single-disc grinding machines).
  • the cutting speed of the tools is defined as the speed at which the tools are moved across the surface with which the tools are in contact.
  • Cutting speed the speed at which the tool is moved over the surface to be machined.
  • the cutting speed is the maximum speed that the tool has in normal operation along its trajectory.
  • the cutting speed can remain constant.
  • the cutting speed of a tool along a circular translational trajectory with a diameter of 20mm which is corresponds to a tool stroke of 20 mm, i.e. 0.02 m
  • 3200 revolutions per minute i.e. 53.3 Hz
  • 0.02 mx Pi x 3200 min 1 200 m/min.
  • the cutting speed of the device according to the invention is im
  • Normal operation at least 100 m/min. In particular, it is at least 150 m/min. It can also be at least 200 m/min.
  • the tools are moved in particular in a translatory manner and at a constant speed along their circular path of movement. If a tool is rotated and/or moved at varying speeds during its movement along the trajectory, different cutting speeds arise for the same tool, depending on the point of the tool under consideration (e.g. in the case of a rotation: close to an axis of rotation comparatively slow, the further away from the axis of rotation , the faster). This can lead to undesired effects (such as the surface being processed differently at different points, surface treatment agents or care products not being polished in but being carried outwards or thrown away, the device being difficult to guide and/or the tools being subject to irregular wear or suffer from varying degrees of stress).
  • Processing steps other than fine and coarse grinding can also be carried out with the inventive device due to the high cutting speed.
  • the surface treatment can be carried out advantageously with this device.
  • the high cutting speed can generate frictional heat and ultimately a certain elevated temperature. This enables a high processing speed and a high surface quality after surface treatment.
  • Such high cutting speeds along circular translatory movement paths are not described or achieved in the prior art, because for such high cutting speeds of at least 100 m/min the stroke of the tools and/or the speed of movement of the tools are greatly increased compared to the known devices would have to (literally doubled or more). This increases the stress on the material and on the construction of the device. Conventional devices are not suitable for such cutting speeds. Simply multiplying the stroke or speed of movement of the tools is not enough to achieve a working device - it would not withstand the strain.
  • the device according to the invention with the high cutting speed cannot be based on a highly scaled conventional device, but requires designs that have been newly conceived and tested from the ground up.
  • the tools can have rectangular effective surfaces, ie the tools are in direct contact with the surface via the rectangular effective surface and process it. However, the tools can also have round, oval, square, polygonal or any shaped effective surfaces.
  • the tool mechanism includes at least two tools.
  • the tool mechanism includes four tools.
  • the tooling mechanism includes a higher, even number of tools.
  • the tools can be designed in such a way that they can be easily removed from and reattached to the tool mechanism.
  • the tools can be exchanged quickly and easily, which allows the device to be used in a variety of ways and simplifies its maintenance, repair and servicing.
  • a tool with a first half of a hook and loop fastener can have an attachment attached with another half of the hook and loop fastener, the attachment being, for example, a plastic pad for polishing or waxing a surface. Attachments with effective surfaces for grinding can also be used.
  • the fastening devices for the attachments can also be designed as snap fasteners, zippers, elastic or non-elastic fastening means such as elastic bands, cords, wire, hooks, eyelets, screws and the like.
  • the fastening methods can lead to an adhesive connection between the attachment and the tool, for example by clamping, adhering, snapping in, enveloping and/or screwing in.
  • the working position denotes a spatial arrangement and a functional state of the device in which the device is able to process the surface. In other words, the device is in its working position during normal operation. Normal operation denotes a state of the device during its intended use, ie while a surface is being processed.
  • the guide device is designed in such a way that a person is able to guide the device through the guide device.
  • a guide device can include elements such as brackets, handles or handlebars or similar constructions.
  • the surface to be machined is essentially flat or even, i.e. flat apart from small bumps.
  • the surface to be processed can also be slightly curved.
  • the surface can be aligned essentially horizontally.
  • the surface can, for example, also be slightly inclined (for example up to a maximum of 10 degrees inclination to the horizontal).
  • a processing direction designates the direction in which the device is moved during the processing of the surface in order to process different areas of the surface sequentially in terms of time and space.
  • the processing direction runs parallel to the surface.
  • the guide device can be arranged upstream in the processing direction, downstream in the processing direction or at an angle to the processing direction.
  • the tool mechanism has a circular translational movement path of the tools.
  • the tool motor is an electric motor and can be designed as a conventional AC motor.
  • the tool motor is designed as a BLDC motor.
  • the device includes an adjustable control for a frequency of the tool motor (ie for a number of revolutions of a drive axle per second).
  • the tool mechanism causes a force deflection of a drive movement of the tool motor to movements of the tools along a circular translatory path of movement. This is also known as swinging motion or swinging.
  • the tool mechanism can include one or more eccentrics, which deflect a rotary drive movement of the tool motor (ie a rotary movement of the drive axle of the tool motor) into oscillating movements of the tools.
  • the surface can be machined with tools moving at a constant cutting speed by means of an oscillating movement, i.e. a circular translational movement path. This allows the surface to be processed evenly. As a result, a high processing quality can be achieved.
  • a circular translatory path of movement also ensures that, for example in the case of wooden floors, the surface of which is always processed in all directions relative to the grain of the wood. This allows for an even finish without excessive removal of wood in a specific direction relative to the grain of the wood.
  • the trajectory for each of the tools includes a stroke of the tools of at least 10mm.
  • the stroke of the tools on the movement path can be at least 15 mm. In particular, the stroke is 20 mm.
  • a stroke of 20 mm in combination with a cutting speed of at least 200 m/min has achieved good results in tests.
  • the large stroke enables a high cutting speed of the tools and the resulting advantages.
  • the device is designed in such a way that the tools are capable of moving along their movement path at a frequency of at least 2000 revolutions per minute during normal operation.
  • the tools can be moved along their trajectory at a frequency of at least 2500 revolutions per minute.
  • the tools are moved along their movement path at a frequency of at least 3000 revolutions per minute.
  • revolution is meant a complete run of a movement of the tool along its trajectory until the tool is again at the same point in its motion cycle.
  • a circular translational path of movement that is a complete revolution along the path of movement.
  • the high frequency enables a high cutting speed of the tools and the resulting advantages.
  • the device In order to be able to make such frequencies possible, the device must be built in a correspondingly solid manner. This is not the case with known devices.
  • the tool mechanism includes a toothed belt.
  • the tool motor is frictionally connected to the tools via this toothed belt.
  • the toothed belt can be designed on one side, ie have teeth on only one side.
  • the toothed belt can also be designed on two sides, ie it can have teeth on two sides. In particular, these sides with teeth on the double-sided toothed belt are positioned on opposite sides of the toothed belt.
  • the tool mechanism contains a toothed belt which connects the tool motor with the tools in a non-positive manner.
  • the tools are therefore driven by the tool motor via the toothed belt.
  • a single toothed belt can connect the tool motor to all tools in a non-positive manner, i.e. all tools can be driven synchronously by the tool motor.
  • Several toothed belts can also be included in the tool mechanism, which non-positively connects the tool motor to the tools.
  • a toothed belt has the advantage of being able to carry out the necessary rapid movements with little wear and to ensure stable and reliable power transmission. Operation with a toothed belt is also quiet. Toothed belts require little maintenance. The toothed belt can be operated free of lubricants or with only small amounts of lubricants, which is clean and hygienic. The timing belt is light. Toothed belts allow slip-free power transmission. The toothed belt also has a high level of efficiency. Thanks to the toothed belt, all tools can be driven with just one tool motor.
  • the toothed belt allows a compact design of the tool mechanism. Because of this compactness, the device can process surfaces that are difficult to access.
  • the compact design due to the toothed belt can be characterized by a low height of the tool mechanism. A low height allows the device to be used in cramped conditions, which enables a versatile use of the device.
  • the tool mechanism includes multiple gears.
  • the tool motor is frictionally connected to the tools via these gears.
  • the tool mechanism contains a number of gears which positively connect the tool motor to the tools.
  • the tools are therefore driven by the tool motor via the gears.
  • Gears can be made robust. Especially in combination with sufficient lubrication, the necessary quick movements can take place and a stable and reliable power transmission can be guaranteed. Gears allow slip-free power transmission. Thanks to the gear wheels, all tools can be driven synchronously with just one tool motor.
  • Gears allow a compact design of the tool mechanism. Due to this compactness, the device can process surfaces that are difficult to access.
  • the compact design due to the gears can be characterized by a low height of the tool mechanism. A low height allows the device to be used in cramped conditions, which enables a versatile use of the device.
  • the device includes a plurality of tool motors. Each of these tool motors is only in force with one of the tools.
  • the device thus comprises a plurality of tool motors which drive the tools independently of one another. In this way, a power transmission, for example via toothed belts or gear wheels, can be dispensed with.
  • the device has a weight of at least 50 kg. During normal operation, this weight rests on the surface that is in direct contact with the tools.
  • the device has a weight of at least 80 kg.
  • the weight of the device can be at least 120 kg.
  • a device with a weight of at least 80 kg and a stroke of 20 mm in combination with a cutting speed of at least 200 m/min has achieved good results in tests.
  • the high weight of at least 50 kg compared to the prior art, in combination with the high cutting speed, enables high material removal when processing the surface, while at the same time the processing quality is high. In this way, the surface can be processed quickly and efficiently and at the same time with high quality.
  • the device can be designed to accommodate an additional weight.
  • the device can have fixing points for a separately designed additional weight.
  • the tools of the device have a total processing area of at least 0.05 m 2 .
  • this processing surface is in direct contact with the surface to be processed.
  • the processing area can also be at least 0.1 m 2 .
  • the processing area is at least 0.14 m 2 in size.
  • a large processing surface can, in connection with the other features of the device according to the invention, enable a high level of efficiency in the processing of the surface.
  • the device has a rotating device.
  • the turning device is designed in such a way that it allows the tool mechanism to be turned relative to the guide device about an axis which is essentially perpendicular to the surface.
  • the tool mechanism and thus also the tools can be rotated relative to the guide device by the rotating device.
  • the rotation takes place essentially parallel to the surface to be machined. This allows one person to move the device along walls, for example, on the guide device.
  • the guide device can be rotated with respect to the processing direction in which the device is guided.
  • the tool mechanism can be rotated relative to the guide device in a clockwise direction relative to the machining direction.
  • the rotation of the tool mechanism relative to the guide device can also take place in a clockwise direction relative to the machining direction.
  • rotation can take place in both directions or exclusively in one direction.
  • the rotating device is designed in such a way that it allows the tool mechanism to rotate by at least 180 degrees relative to the guide device.
  • the rotary device allows rotation through at least 360 degrees.
  • the rotating device can be configured to rotate indefinitely.
  • Unlimited rotation means that rotation of the rotary device is designed to be free of a maximum angle of rotation, which means that it can be rotated by any angle of rotation.
  • the rotating device can be designed in such a way that it is able to rotate the tool mechanism relative to the guide device while the tools are working on the surface.
  • all tools can be moved unchanged when rotating the rotary device as when machining surfaces, with the sum of all forces acting from the surface on all tools being equal to zero at all times.
  • tools can be moved at different speeds, deflections and/or movement phases (ie with a phase offset) relative to one another when the rotary device is rotated. In this case, the sum of all forces acting on all tools from the surface cannot be equal to zero, and this sum of the forces can be used for the rotary movement.
  • a rotary movement of the rotary device is superimposed on the movement of the tools in the tool mechanism while the device is in the working position. This allows rapid adjustment of the guide device relative to the machining direction during machining of the surface. The device can thereby be operated in a comfortable, ergonomic and efficient manner.
  • the rotating device can, for example, also rotate the tool mechanism relative to the guide device while the tools are stationary or when the tools are moving but without machining a surface. This can also take place in a position other than the working position. This allows a change in the spatial configuration of the device also in addition to phases of surface processing. For example, this can be advantageous for transport, storage, maintenance, repair and/or commissioning of the device.
  • the device when working surfaces in narrow passages, such as working floors in a narrow aisle or corridor, the device can first be guided with a guide device arranged upstream in a first working direction and then guided in a second working direction, which is opposite to the first working direction. wherein the guiding device is arranged upstream of the second processing direction.
  • the device can first be pushed into a narrow corridor, then stop guiding in the processing direction and rotate the tool mechanism 180 degrees with respect to the guide (especially without interrupting the processing of the soil), and then the device out of the narrow corridor can be drawn without changing the arrangement of the tools with respect to the machining direction.
  • the device can also be operated, for example, with the guide device positioned at an angle and, in particular, also at right angles with respect to the processing direction. This is particularly suitable for guiding the device along walls for processing edge areas of floors.
  • the tools can also carry out different work steps, which are to be carried out in a specific order. Since the arrangement of the tools with respect to the processing direction can be kept unchanged, the work steps can be carried out in the desired order without restricting the possible uses of the device and/or without the efficiency of the device suffering as a result.
  • the rotating device can be designed in such a way that it allows the tool mechanism to rotate about an axis that is essentially perpendicular to the surface relative to the tool motor.
  • the tool mechanism can thus be rotated not only relative to the guide device, but also relative to the tool motor. By being able to rotate the tool mechanism without rotating the tool motor, the corresponding effort is relatively small.
  • the guide device can be connected to the tool motor in a rotationally fixed manner, and the tool mechanism is designed to be rotatable in relation thereto.
  • various elements of the device such as operating elements, cables or ventilation devices can be spatially arranged in such a way that they retain their position relative to the person operating the device, regardless of the machining direction. This can facilitate the formation of the device.
  • the tool mechanism can also be non-rotatably connected to the tool motor.
  • the rotating device of the device comprises, for example, a ball bearing which is capable of rotatably connecting the tool mechanism to the tool motor.
  • the turning mechanism of the device may comprise a plain bearing capable of rotatably connecting the tool mechanism to the tool motor.
  • a ball bearing allows a low-friction and stable connection between the tool mechanism and the tool motor.
  • a plain bearing in particular a plastic plain bearing, also allows a low-friction and stable connection between the tool mechanism and the tool motor.
  • the rotary device can also have roller bearings and/or other elements that can be moved relative to one another.
  • the turning device can also comprise a combination of the aforementioned elements.
  • the guide device can comprise an operating element, the operating element being designed such that in a first setting of the operating element the rotary device is fixed in a rotationally fixed manner and in a second setting of the operating element the rotary device can be rotated.
  • the operator can use the operating element to lock the tool mechanism in a rotationally fixed manner relative to the guide device or release it for rotation. This allows an ergonomic and efficient operation of the device.
  • the operating element can, for example, also be formed at a different point of the device than on the guide device, for example in the area of the tool motor.
  • the device can also be designed without such a control element.
  • the rotary device of the device can optionally have a rotary motor which is capable of driving a rotary movement of the rotary device.
  • the rotary motor allows the tool mechanism to be motorized, which allows ergonomic and efficient operation of the device.
  • the turning device can also be driven by the tool motor by means of a corresponding construction.
  • the rotary device can also be designed without a direct motor drive.
  • the rotary device can also be driven, for example, by forces that arise when the surface is machined, ie by forces that arise between the tools and the surface during machining (whereby the rotary device is driven indirectly by the tool motor).
  • the control element can optionally be able to rotate the rotary device in the second setting of the control element, driven by the rotary motor.
  • the device By driving the rotary device by a rotary motor, with the operating element allowing the rotary device to be locked in a rotationally fixed manner or allowing it to be driven by the rotary motor, the device can be operated ergonomically, efficiently and with little effort.
  • the device can also be designed in such a way that the rotary motor drives the rotary device independently of the operating element or not.
  • the device can include a toothed belt, which is capable of transmitting a movement of the tool motor to all tools, the tool mechanism being designed to be non-rotatable with respect to the guide device.
  • the tool mechanism can transmit the movement of the tool motor to all tools in addition to the toothed belt free of other toothed belts.
  • the device comprises a control light, which is able to illuminate a part of the surface next to the device and thereby cause optically recognizable patterns in the case of machining defects on an already machined part of the surface.
  • the indicator light illuminates a surface adjacent to the device. If this surface has already been processed with the device, the quality of the processing can be assessed based on the lighting.
  • a machining defect such as a rough spot or rough scratch appears in a visually recognizable pattern. Visually recognizable means that an operator of the device can see with the naked eye from the operating position on the guide device that there is a machining defect.
  • control lighting is aligned transversely to the processing direction.
  • the control lighting is aligned in such a way that the optically recognizable patterns in the case of processing defects are arranged to the side of the device, viewed in the processing direction.
  • the control lighting is arranged on two opposite sides of the device and is aligned transversely to the processing direction.
  • the surface that has already been processed can be checked on both sides of the device by means of control lighting radiating from both sides of the device.
  • the processing direction and/or orientation of the guide device relative to the tools then does not represent an obstacle when assessing the processing quality.
  • a light beam emitted by the control lighting strikes the surface at an angle of no more than 30 degrees.
  • the angle can also be a maximum of 20 degrees.
  • the maximum angle can be 10 degrees.
  • a degree means an angle which corresponds to a 360th part of a full circle.
  • a light emitted by the control lighting has a different color from daylight and/or room lighting.
  • the color of the light from the control lighting which differs from daylight and/or room lighting, still creates a white overall impression, but differs in that it has a high proportion of blue light.
  • the higher proportion of blue light allows a differentiation from daylight and/or room light.
  • control lighting has a higher proportion of blue light color than daylight and/or room lighting.
  • the control lighting has a color temperature of 6000 to 12000 Kelvin.
  • the color temperature can be from 6000 to 10000 Kelvin.
  • the color temperature is high from 6000 to 8000 Kelvin.
  • sunlight typically has a color temperature of 5000 Kelvin or less on the earth's surface.
  • Room lighting light also typically has a color temperature of 5000 Kelvin or below because the human eye perceives this as natural and pleasant.
  • a working light which is used to illuminate the surface to be processed and can also be included in the device, typically has a color temperature of 3500 Kelvin.
  • control lighting includes LEDs that emit white light with a high proportion of blue light. These are energy-efficient, can maintain clearly predetermined beam directions and produce a clearly recognizable pattern in the case of machining defects.
  • the device includes a dual voltage supply, which is designed in such a way that either a single-phase low-voltage connection or a multi-phase low-voltage connection can be used to supply the device with electrical energy.
  • a dual voltage supply allows the device to be supplied with the necessary electrical energy either from a single-phase low-voltage connection or from a multi-phase low-voltage connection.
  • Single phase low voltage is typically a 220-240 volt outlet.
  • such a single-phase, low-voltage connection is limited to a current rating of 10, 13, or 16 amps.
  • Multi-phase low voltage refers to three-phase current here, i.e. a three-phase connection with 380-400 volts.
  • such a multi-phase low-voltage connection is limited to a current rating of 16 or 32 amps.
  • the design and functionality of the dual voltage supply ensures that only one connection can be used to power the device at a time.
  • the dual voltage supply allows the device to operate with little power on a single phase low voltage supply or with more power on a polyphase low voltage supply. This allows the device to be used flexibly, regardless of the restrictions imposed by specific power connections at the place of use.
  • Known devices for processing surfaces usually have only one power supply for either single-phase or multi-phase power connections. Depending on the connection at the place of use, this means that a very specific known device or even two different known devices must be made available or used. This is in contrast to a device according to the invention with a dual voltage supply, which can be operated with two different voltages.
  • the device includes a drive module and a tool module.
  • the drive module includes the tool motor and the guide device.
  • the tool module includes the tool mechanism and the tools.
  • the drive module is connected to the tool module in a non-positive and contact-locked manner.
  • the drive module is designed to be separable from the tool module. Due to the modular division of tool and drive or guide part, it is possible to use the device in a very versatile way due to interchangeable tool modules.
  • the same drive module can drive different, specifically designed tool modules. This reduces manufacturing and procurement costs.
  • a machine park can be replaced by a drive module and several different tool modules.
  • the device can operate different tool modules with the same drive module and is therefore versatile. Transport and storage of the device is simplified.
  • Tool modules can have different auxiliary elements in a targeted manner, for example a suction device for a grinding tool module and/or a care substance distribution system for a care tool module.
  • the device has a lockable coupling device between the drive module and the tool module
  • the drive module includes a drive module handle.
  • the drive module handle can assume a transport position for transporting the drive module when it is separated from the tool module, which differs from an operating position. In the operating position of the drive module handle, the drive module is connected to the tool module in a contact and non-positive manner by the locked coupling device and is ready for normal operation.
  • the lockable coupling device is designed in such a way that changing the drive module handle from the operating position to the transport position releases locking of the coupling device. And vice versa Changing the power module handle from the transport position to the operating position locks the coupling device.
  • the device comprises a first and a second tool, the first tool being able to carry out a first machining step of the surface and the second tool being able to carry out a second machining step.
  • the first processing step differs from the second processing step.
  • the device can be used efficiently. This allows two different machining steps to be carried out at the same time, with the first tool carrying out the first working step on part of the surface and the second tool then carrying out the second working step on the same part of the surface if the device is guided or moved correspondingly far in the machining direction has been. In this way, the device can carry out two working steps simultaneously (on spatially different parts of the surface). These two work steps can thus be staggered in time with respect to a specific part of the surface to be processed be carried out one after the other in a predetermined sequence if the device brings the corresponding tools into the required position in the processing direction.
  • the device can also have three or more different tools, which are each able to carry out different work steps.
  • Different work steps mean that the work steps differ (in type and/or quality). For example, coarse and fine sanding or grinding with tools of different grit are referred to as different work steps.
  • the device can also comprise tools which are all capable of carrying out the same work step and which are all of the same design.
  • a further aspect of the invention relates to a method for processing surfaces, in particular floors.
  • a device according to the invention as described above is used in this method. This procedure includes the following steps:
  • the tools (5a, 5b) are moved at a cutting speed of at least 100 m/min over a stroke of at least 10 mm.
  • the stroke can also be at least 15 mm. In particular, the stroke is at least 20 mm.
  • the device exerts a weight force on the surface, which corresponds to a weight of at least 50 kg.
  • this weight corresponds to a weight of at least 85 kg. It can also correspond to a weight of 120 kg.
  • the combination of the movement of the tools with a cutting speed of at least 100 m/min with a stroke of at least 10 mm while exerting the weight of a weight of at least 50 kg allows a surface to be processed efficiently and with high quality with high processing quality and high material removal. This means that several different work steps can be carried out at the same time.
  • a single device can also do several different work steps.
  • the advantages described above for the corresponding device also apply analogously to the method described here.
  • a further aspect of the invention relates to a method for processing surfaces, in particular one of the devices described above with a rotary device. In particular, these method steps are combined with one of the methods described above. The method comprises the following steps: - Moving the device in a first processing direction, wherein the
  • tool mechanism is aligned in a first working position with respect to the first machining direction and a longitudinal direction of the guide device is arranged essentially parallel to the first machining direction in projection onto the surface to be machined, - rotating the tool mechanism relative to the guide device
  • the machining direction is, and wherein the longitudinal direction of the guide device is arranged in projection onto the surface to be machined at an angle of at least 20 degrees with respect to the second machining direction.
  • the longitudinal direction of the guide device corresponds to one
  • the longitudinal direction of the guiding device points from a handle for the person using the device to the connection point of the guiding device with the device.
  • the longitudinal direction of the guide device can be aligned in projection onto the surface to be machined, in particular at an angle of at least 30 degrees with respect to the second machining direction.
  • the longitudinal direction of the guide device can in particular also be aligned at an angle of at least 45 degrees with respect to the second processing direction.
  • the longitudinal direction of the guide device can also be aligned in particular at an angle of at least 90 degrees with respect to the second processing direction.
  • the longitudinal direction of the guide device can also be aligned in particular at an angle of 180 degrees with respect to the second processing direction. This means that in projection onto the surface to be machined, the longitudinal direction of the guide device is oriented in the opposite direction to the second machining direction.
  • FIG. 1 shows a perspective view of an embodiment of the device
  • FIG. 2 shows a section through the device from FIG. 1 in a view from the side;
  • Figure 3 is a perspective view of an underside of the
  • Figure 4 is a perspective view of a top of a
  • FIG. 5 is a top view of the swing mechanism of Figure 4;
  • FIG. 6 shows a perspective view of the device from FIG
  • FIG. 7 shows a perspective view of an upper side of the tool module with the tool module handle extended.
  • Figure 1 shows a perspective view of an embodiment of the device 1.
  • the device 1 comprises a guide device 2, a tool motor 3 and a tool mechanism 4.
  • a rotary device 6 (better visible in Figures 2 and 6) comprising a Plastic plain bearings formed.
  • the tool mechanism 4 and the tool motor 3 are relatively rotatably connected to each other by the rotary device 6 .
  • the rotary device 6 is thus arranged between the tool mechanism 4 on the one hand and the tool motor 3 and the guide device 2 arranged in a rotationally fixed manner thereto on the other hand.
  • the rotating device 6 allows the tool mechanism 4 to be rotated about an axis a (shown by a broken line) arranged perpendicularly to a surface to be machined, for example a floor.
  • the guide device 2 is arranged non-rotatably relative to the tool motor 3 with respect to the axis a of the rotary device 6 .
  • Tool motor 3 and guide device 2 are also arranged relative to rotary device 6 and attached to it in such a way that the center of mass of tool motor 3, Guide device 2 and rotating device 6 and their connecting elements in a working position of the device 1 is essentially on the axis a.
  • the tool motor 3 is a BLDC electric motor which can be operated in a controllable manner with a frequency (revolutions of a drive axle per second) of 15 to 70 Hz.
  • the tool mechanism 4 comprises two tools 5a, 5b (easily recognizable in FIGS. 2 and 3), each of which has a rectangular effective area 535 mm wide and 150 mm long.
  • the tool mechanism 4 also includes a
  • Oscillating mechanism 7 which converts the rotary drive movement of the tool motor 3 into an oscillating movement of the tools 5a, 5b.
  • the oscillating mechanism 7 thus transmits the power of the tool motor 3 to the two tools 5a, 5b, which move in opposite directions due to the oscillating mechanism 7.
  • the oscillating mechanism 7 gives the tools 5a, 5b their circular translatory movement path, along which they move at a cutting speed of at least 100 m/min.
  • the tool mechanism 4 is rectangular in projection onto the surface to be machined and is 600 mm wide at its widest point and 485 mm long at its longest point.
  • the first tool 5a and the second tool 5b are connected to the tool mechanism 4 by a screw connection and can be exchanged quickly and easily.
  • the first tool 5a and the second tool 5b are identical, ie carry out the same processing step for processing the surface.
  • the first tool 5a can also perform a different machining step than the tool 5b.
  • the guide device 2 is designed as a handlebar-like machine grip 11 with two connecting struts 12a, 12b.
  • the two connecting struts 12a, 12b are adjustable in height attached to the device 1, so that the handlebar-like Machine handle 11 in the working position of the device 1 is able to take an ergonomic distance from the surface to be processed.
  • a further adjustment position of the two connecting struts 12a, 12b allows the device 1 to assume a compact form that is easy to store and transport.
  • the handlebar-like machine handle 11 of the guide device 2 also includes an operating element 10, which locks the rotary device 6 in a first state (i.e. connects the tool mechanism 4, the tool motor 3 and the guide device 2 with one another in a rotationally fixed manner relative to the axis a of the rotary device 6).
  • a part of rotary device 6 connected to tool mechanism 4 is rotated by a rotary motor (not shown here) relative to a part of rotary device 6 connected to tool motor 3 about axis a - from device 1 to the viewed from the surface to be machined - rotated counterclockwise (represented by a dashed line arrow in Figure 1).
  • two operating elements are provided as thumb controls on the handlebar-like machine grip 11, with a first operating element causing a clockwise rotation of the rotating device 6 and a second operating element causing a counterclockwise rotation of the rotating device 6 when it is in its second state in each case.
  • the first operating element can be designed as a thumb control for the left hand and cause the tool mechanism 4 to rotate counterclockwise relative to the guide device 2 .
  • the second operating element can be designed accordingly for the right hand and cause a clockwise rotation.
  • the device 1 has one on each of two opposite sides
  • Control lighting 13 which each illuminate the surface transverse to the processing direction.
  • On the tool mechanism 4 is a
  • Tool module handle 33 can be seen, and two tool module rollers 35 arranged opposite it.
  • a drive module handle 32 is arranged on tool motor 3, and one of two drive module rollers 34 arranged opposite this can be seen.
  • FIG. 2 shows a section through the device 1 from FIG. 1 in a view from the side.
  • FIG. 2 shows the same components of the device 1 as in FIG.
  • the outer part of the plastic plain bearing is fixed to the tool mechanism 4 with respect to the axis a of the rotating device 6, and the inner part (closer to the axis a) of the plastic plain bearing is fixed with respect to the axis a of the rotating device 6
  • FIG. 3 shows a perspective view of an underside of the tool mechanism 4, with the tools 5a, 5b being visible.
  • Figure 4 is a perspective view of an upper side of the
  • Oscillating mechanism 7 of the tool mechanism 4 shown This clearly shows the one-sided toothed belt 20, which for the sake of clarity has not drawn any teeth and therefore appears in all figures as a belt with a smooth surface.
  • the tool motor 3 transmits its driving force at a drive point 22 to the toothed side of the one-sided toothed belt 20.
  • the drive point 22 is connected to the tool motor 3 via a clutch, which can positively couple or decouple the tool motor 3 to the drive point 22.
  • the one-sided toothed belt 20 is tensioned to a pretension of 200 Nm by an adjustable tensioning means 21 in the form of a gear wheel that can be displaced transversely to a direction of movement of the one-sided toothed belt 20 .
  • an adjustable tensioning means 21 in the form of a gear wheel that can be displaced transversely to a direction of movement of the one-sided toothed belt 20 .
  • Oscillating mechanism 7 all have the same direction of rotation.
  • An eccentric pulley is attached to each of the four eccentric toothed belt wheels.
  • Eccentric toothed belt wheels are the drive of the eccentric disk, which in turn represents the output of the eccentric toothed belt wheels.
  • the output takes place via an eccentric output shaft, which is arranged parallel to an axis of rotation of the eccentric toothed belt wheels and rotates about the axis of rotation of the eccentric toothed belt wheels when the eccentric toothed belt wheels rotate.
  • Two of these eccentric drive axles together drive a tool 5a, 5b as a pair of eccentric axles, as a result of which the tools 5a, 5b perform an oscillating movement along a circular translatory path of movement.
  • a first pair of eccentric axes, which moves the first tool 5a, moves 180 degrees out of phase with a second pair of eccentric axes, which moves the second tool 5b. Due to this phase shift
  • the tools 5a, 5b swing through 180 degrees in opposite directions to each other.
  • the tools 5a, 5b oscillate in an oscillating circuit with a diameter of 20 mm, as a result of which the tools 5a, 5b achieve a working width (ie a width of the surface which is machined by the tools 5a, 5b) of 555 mm (i.e. the sum the width of the tool plate of 535 mm and the stroke of 20 mm).
  • the tools 5a, 5b together have a working area of 0.16 m 2 (the sum of 2 plates, each 535 mm wide and 150 mm long). The whole thing weighs on this working surface Total weight of 80 kg of the device 1.
  • FIG. 5 shows a view from above of the oscillating mechanism 7 from FIG. 4. It is clearly evident here that the one-sided toothed belt 20 essentially has the shape of a square with constrictions on one side. In this case, the rectangle is a square, the corners of which are spanned by the four driven points 23a-23d of the two-sided toothed belt 20. The constriction occurs on one side of the square through the drive point 22. The drive point 22 is essentially the same distance away from all four output points 23a-23d.
  • FIG. 6 shows how a drive module 30 comprising the tool motor 3 and the guide device 2 is separated from a tool module 31 comprising the tool mechanism 4 . The separation takes place at the rotary device 6.
  • the drive module handle 32 is moved from an operating position shown in FIG. 6 into a transport position (folded upwards) and a coupling device is released in this way.
  • This lockable coupling device acts on the pins protruding from the rotary device 6 .
  • the drive module 30 and the tool module 31 can be easily transported, cleaned and/or stored.
  • the drive module handle 32 can be used in conjunction with the drive module rollers 34, and analogously the tool module handle 33 can be used with the tool module rollers 35.
  • Figure 7 shows a perspective view of an upper side of the tool module 31 with the tool module handle 33 extended.
  • the device 1 In the operating position, the device 1 is guided and controlled by a person on the guide device 2 .
  • the person can thereby control a speed at which the tools 5a, 5b oscillate in opposite movements relative to one another and in this way work the surface.
  • the tools 5a, 5b oscillate at 500 to 3100 revolutions per minute due to the gear ratios of all power transmission elements between the tool motor 3 and the tools 5a, 5b.
  • the number of revolutions per minute is infinitely variable and can be set according to the requirements of the work steps.
  • the person can use the operating element 10 to set the rotary device 6 from a locked state into a rotary movement driven by the rotary motor.
  • This rotational movement allows the guide device 2 and the tool motor 3 to be rotated relative to the tool mechanism 4 about the axis a of the rotating device 6 .
  • a movement of the tools 5a, 5b in the tool mechanism 4 is superimposed with a rotation of the tool mechanism 4 about the axis a of the rotary device 6.
  • the guide device 2 can be rotated relative to the tool mechanism 4 in order to guide the device 1 in otherwise only operating directions that are difficult or impossible to achieve and/or to areas of the surfaces that are otherwise difficult or impossible to access.
  • the rotation of the tool mechanism 4 about the axis a of the rotary device 6 can also take place when the tools 5a, 5b are not being moved and/or when the device 1 is not in the working position.

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Abstract

Vorrichtung (1) zum Bearbeiten von Oberflächen und insbesondere von Böden, umfassend einen Werkzeugmechanismus (4) mit mindestens zwei relativ zum Werkzeugmechanismus (4) bewegbaren Werkzeugen (5a, 5b), einen Werkzeugmotor (3) zum Antreiben der Werkzeuge (5a, 5b) und eine Führungseinrichtung (2) zur Führung der Vorrichtung (1) durch eine Person. Dabei ist die Vorrichtung (1) derart ausgebildet, dass sie in einer Arbeitsposition ausschliesslich durch die Werkzeuge (5a, 5b) in direktem Kontaktschluss mit der Oberfläche steht. Der Werkzeugmechanismus (4) umfasst eine kreisförmig translatorische Bewegungsbahn für jedes der Werkzeuge (5a, 5b), wobei die Bewegungsbahn der Werkzeuge (5a, 5b) jeweils paarweise gegenläufig verlaufend angeordnet ist. Zudem ist die Vorrichtung (1) derart ausgebildet, dass sich im Normalbetrieb der Vorrichtung (1) die Werkzeuge (5a, 5b) mit einer Schnittgeschwindigkeit von mindestens 100 m/min entlang der kreisförmig translatorischen Bewegungsbahn bewegen. Optional umfasst die Bewegungsbahn für jedes der Werkzeuge (5a, 5b) einen Hub der Werkzeuge (5a, 5b) von mindestens 10 mm.

Description

VORRICHTUNG UND VERFAHREN ZUM BEARBEITEN VON
OBERFLÄCHEN
Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet von Vorrichtungen zum Bearbeiten von Oberflächen, insbesondere von Böden. Dabei umfasst die Vorrichtung mindestens zwei Werkzeuge, und die Vorrichtung steht in einer Arbeitsposition ausschliesslich durch die Werkzeuge in direktem Kontaktschluss mit der Oberfläche. Ein weiterer Aspekt der Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Bearbeiten von Oberflächen und insbesondere von Böden.
Eine derartige Vorrichtung ist beispielsweise aus CH208161A bekannt, welche ein Bearbeitungsgerät besonders zur Behandlung von Fussböden beschreibt. Das Bearbeitungsgerät umfasst zwei als Bearbeitungskörper bezeichnete Werkzeuge, welche paarweise in zueinander entgegen gesetzter Richtung bewegbar sind und eine kreisförmige Translationsbewegung ausführen. Die beiden Werkzeuge bewegen sich also entgegengesetzt schwingend. Die Bearbeitung von Oberflächen stellt viele unterschiedliche Anforderungen an eine
Vorrichtung, die Oberflächen bearbeiten soll, bzw. an ein Verfahren. Je nach Art der Bearbeitung der Oberfläche müssen ganz bestimmte Bedingungen erfüllt sein. Beispielsweise ist für einen Feinschliff eine hohe Bearbeitungsqualität erforderlich, während für einen Grobschliff ein hoher Materialabtrag erforderlich ist und gleichzeitig die Bearbeitungsqualität nicht besonders hoch sein muss. Polieren, Ölen, Wachsen oder andere Oberflächenbehandlungen mit einem Pflegestoff stellen wiederum andere Anforderungen an die Vorrichtung bzw. das Verfahren. Bekannte Vorrichtungen bzw. Verfahren sind meist auf spezifische Bearbeitungsschritte ausgerichtet und erfüllen die entsprechenden Anforderungen. Deswegen haben bekannte Vorrichtungen bzw. Verfahren den Nachteil, dass sie sich nur für bestimmte Bearbeitungsschritte eignen.
Beispielsweise sind Vorrichtungen für einen Grobschliff der Oberfläche bekannt. Dabei ist der Materialabtrag hoch, und es ist möglich, viel Oberfläche in kurzer Zeit zu bearbeiten, aber die Bearbeitungsqualität der Oberfläche ist einem Grobschliff entsprechend niedrig (z.B. raue Oberfläche, sichtbare Bearbeitungsspuren). Für Grobschliff werden typischerweise Band- oder Trommelschleifmaschinen eingesetzt.
Es sind andererseits auch Vorrichtungen für einen Feinschliff einer Oberfläche bekannt, welche bei hoher Bearbeitungsqualität der Oberfläche einen geringen Materialabtrag bewirken. Beim Feinschliff werden die Schleifspuren vom Grobschliff (z.B. raue Oberfläche, sichtbare Bearbeitungsspuren) beseitigt. Ein solcher Feinschliff von Oberflächen beansprucht dann auch entsprechend viel Zeit. Für Feinschliff werden typischerweise Planschleifmaschinen mit einem oder mehreren Tellern eingesetzt.
Auch bekannt sind Vorrichtungen für eine Oberflächenbehandlung der Oberfläche. Unter Oberflächenbehandlung ist ein Einpolieren von Oberflächenbehandlungsmitteln und Pflegemitteln zu verstehen. Beispielsweise werden ölige Oberflächenbehandlungsmittel einpoliert. Bekannte Vorrichtungen für die Oberflächenbehandlung von grossen Oberflächen wie etwa Böden weisen meistens einen oder mehrere rotierende Teller oder Scheiben auf. Aufgrund der durch die Rotation der Teller bzw. Scheiben entstehende Fliehkraft kann eine solche Vorrichtung nur mit beschränkter Drehzahl betrieben werden, da sonst das Oberflächenbehandlungsmittel bzw. das Pflegemittel nicht einpoliert, sondern nach aussen getragen bzw. weggeschleudert würde. Im bekannten Stand der Technik werden für verschiedene Bearbeitungsschritte verschiedene Vorrichtungen verschiedenen Typs verwendet, ebenso auch verschiedene Verfahren. Mehrere Vorrichtungen müssen also angeschafft, unterhalten und repariert werden. Dies ist teuer, zeitaufwändig und benötigt auch viel Platz. Wenn Oberflächen wie Böden bearbeitet werden, müssen alle nötigen Vorrichtungen vor Ort gebracht werden, woraus auch eine entsprechend aufwendige Logistik resultiert.
Zudem sind bekannte Vorrichtungen schwierig zu steuern. Beispielsweise können Planschleifmaschinen mit rotierenden Tellern nur schwierig gehandhabt werden. Durch die erforderte Handhabbarkeit können rotierende Teller auch nicht beliebig schnell rotiert werden (oberhalb einer gewissen Rotationsgeschwindigkeit ist eine derartige Vorrichtung kaum mehr steuerbar), was einen limitierenden Effekt auf die Bearbeitungsqualität und/oder Bearbeitungsgeschwindigkeit hat.
Und bekannte Vorrichtungen bzw. Verfahren eignen sich nur schlecht oder gar nicht zum Bearbeiten von Randbereichen von Oberflächen. Auch wegen räumlicher Hindernisse schwierig erreichbare Bereiche von Oberflächen können schlecht oder gar nicht mit den bekannten Vorrichtungen bearbeitet werden. Beispielsweise können die Vorrichtungen nicht nah genug an solche Bereiche angenähert, darin positioniert und/oder darin bewegt werden, ohne dass das Führen und Steuern der Vorrichtungen erschwert oder verunmöglicht wird. Beispielsweise eignen sich die bekannten Vorrichtungen nicht dazu, Böden entlang von Wänden zu bearbeiten. Auch Engstellen, Ecken, und/oder geometrisch komplizierte Bereiche von Oberflächen können mit den bekannten Vorrichtungen nur bedingt oder gar nicht bearbeitet werden. Beispielsweise können Oberflächen und insbesondere Böden etwa im Bereich von Vorsprüngen, Absätzen, Treppenschrägen und/oder Dachschrägen oder andere Konstruktionen mit den bekannten Vorrichtungen nur bedingt oder gar nicht bearbeitet werden. Ein anderer Nachteil der bekannten Vorrichtungen ist die Tatsache, dass eine einzelne Vorrichtung zwar mehrere Werkzeuge aufweisen kann, aber nur jeweils Werkzeuge desselben Typs. Mit bekannten Vorrichtungen kann zu einem bestimmten Bearbeitungszeitpunkt immer nur ein und derselbe Arbeitsschritt durch die Vorrichtung ausge fuhrt werden, ohne dass die Vorrichtung dadurch in ihren Verwendungsmöglichkeiten eingeschränkt wird, oder deren Effizienz beeinträchtigt wird.
Beispielsweise kann eine bekannte Vorrichtung nicht mit zwei verschiedenen Werkzeuge zum gleichzeitigen Ausfuhren von zwei verschiedenen Arbeitsschritten wie etwa zum Schleifen mit grober Schleifkörnung einerseits und Schleifen mit feiner Schleifkörnung andererseits ausgestattet werden, ohne dass dadurch eine eindeutige Bearbeitungsrichtung vorgegeben ist: damit die Arbeitsschritte in einer vorgegebenen Reihenfolge ablaufen können, d.h. eine Oberfläche beispielsweise zuerst mit grober Schleifkörnung geschliffen und danach mit feiner Schleifkörnung geschliffen wird, müssen die Werkzeuge und die Vorrichtung in einer fixen Anordnung bezüglich der Bearbeitungsrichtung positioniert sein.
Als anderes Beispiel kann für eine Oberflächenbehandlung ein Werkzeug ein Pflegemittel auftragen und verteilen, und ein anderes Werkzeug dieses Pflegemittel einpolieren. Auch dafür müssen die Werkzeuge und die Vorrichtung in einer fixen Anordnung bezüglich der Bearbeitungsrichtung positioniert sein.
Eine solche fixe Anordnung der Werkzeuge und der Vorrichtung bezüglich der Bearbeitungsrichtung schränkt die Verwendungsmöglichkeit und damit auch die Effizienz der Vorrichtung ein, weil beispielsweise bei Randbereichen von Oberflächen und/oder in beengten Verhältnissen die Vorrichtung nicht immer in die benötigte Bearbeitungsrichtung gebracht und/oder geführt werden kann. Zudem vergrössert sich im Fall von zwei verschiedenen Werkzeugen in derselben Vorrichtung ein Bereich der Oberfläche, welcher nicht durch die gewünschten Bearbeitungsschritte behandelt werden kann und demnach manuell bearbeitet oder nachbearbeitet werden muss. Dies ist beispielsweise der Fall, wenn aus räumlichen Gründen (Ausmasse und Anordnung der Elemente der Vorrichtung und/oder räumliche Konfiguration der zu bearbeitenden Oberfläche und angrenzenden Elementen wie Wände etc.) nur ein erster Arbeitsschritt, nicht aber der zweite Arbeitsschritt durchgeführt werden kann. Beispielsweise kann ein Anschlag in Bearbeitungsrichtung ein Weiterbewegen der Vorrichtung in Bearbeitungsrichtung verhindern, und das in Bearbeitungsrichtung stromaufwärts angeordnete Werkzeug kann den entsprechenden Arbeitsschritt noch nicht auf den Teilbereich der Oberfläche anwenden, auf welchen der Arbeitsschritt des stromabwärts angeordneten Werkzeugs bereits angewendet worden ist. Je nach räumlicher Konstellation der zu bearbeitenden Oberfläche und/oder Ausbildung der Vorrichtung kann auch eine Änderung der Bearbeitungsrichtung nur bedingt oder gar nicht Abhilfe schaffen.
Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, welche mindestens teilweise mindestens einen der oben genannten Nachteile behebt.
Diese Aufgabe löst eine Vorrichtung zum Bearbeiten von Oberflächen, insbesondere von Böden, welche einen Werkzeugmechanismus mit mindestens zwei relativ zum Werkzeugmechanismus bewegbaren Werkzeugen, einen Werkzeugmotor zum Antreiben der Werkzeuge und eine Führungseinrichtung zur Führung der Vorrichtung durch eine Person umfasst. Der Werkzeugmechanismus umfasst eine kreisförmig translatorische Bewegungsbahn für jedes der Werkzeuge. Die Bewegungsbahn der Werkzeuge ist jeweils paarweise gegenläufig verlaufend angeordnet. Die Vorrichtung ist derart ausgebildet, dass sie in einer Arbeitsposition ausschliesslich durch die Werkzeuge in direktem Kontaktschluss mit der Oberfläche steht. Zudem ist die Vorrichtung derart ausgebildet, dass sich im Normalbetrieb der Vorrichtung die Werkzeuge mit einer Schnittgeschwindigkeit von mindestens 100 m/Min entlang der kreisförmig translatorischen Bewegungsbahn bewegen.
Werkzeuge bezeichnen dabei Elemente der Vorrichtung, welche zur Bearbeitung der Oberfläche dienen. Diese Werkzeuge bewegen sich dabei gleichzeitig relativ zum Werkzeugmechanismus und zur Oberfläche. Die Bewegung der Werkzeuge relativ zur Oberfläche dient dazu, die Oberfläche zu bearbeiten.
Ein Bearbeitungsschritt kann beispielsweise Schleifen (Grobschleifen, Feinschleifen, Schleifen mit Schleifmitteln von verschiedenem Kömungsgrad i.e. unterschiedlicher Schleifkömung), Einpolieren von beispielsweise Ölen, Wachsen, Oberflächenbehandlungsmitteln oder Pflegemitteln sowie andere Oberflächenbearbeitungen sein oder umfassen. In einem Bearbeitungsschritt der Oberfläche werden entsprechende Werkzeuge verwendet.
Als Bearbeitungsschritte können spanende Schritte (wie etwa Schleifen) und/oder pflegende Schritte (Polieren, Wachsen) verstanden werden.
Insbesondere wird eine Reinigung von Oberflächen nicht als Bearbeitung von Oberflächen verstanden.
Als Bewegungsbahn des Werkzeugs wird die räumliche Spur bzw. Bahn bezeichnet, entlang welcher das Werkzeug im Normalbetrieb beim Bearbeiten der Oberfläche bewegt wird.
Unter paarweise gegenläufiger Anordnung der Bewegungsbahn der Werkzeuge wird verstanden, dass die Werkzeuge in Paaren betrachtet jeweils Bewegungsbahnen aufweisen, welche im Normalbetrieb eine gegenläufige Bewegung der Werkzeuge erlauben. Dies bewirkt eine gegenseitige Kompensation der Bewegungsmomente (also des Schwungs bzw. des physikalischen Moments) eines Werkzeugpaars im Normalbetrieb. Die Bewegungen aller Werkzeuge einer Vorrichtung sind derart entgegengesetzt ausgerichtet, dass eine Summe aller von der zu bearbeitenden Oberfläche auf alle Werkzeuge wirkende Kräfte und auch der Momente der Werkzeuge zu jedem Zeitpunkt gleich Null ist, wenn die Vorrichtung nicht bewegt wird. Anders ausgedrückt: wenn die Vorrichtung selber räumlich an derselben Stelle bleibt, die Werkzeuge aber wie im Normalbetrieb angetrieben und bewegt werden, gleichen sich alle Kräfte der angetriebenen Werkzeuge in der Summe aus.
Die Werkzeuge bewegen sich also entgegengesetzt, wodurch die Vorrichtung frei von Schwingungen und störenden Kräften betrieben werden kann (durch ein Verhindern von Unwucht, Drall und weiteren Kräften, welche beispielsweise bei rotierenden Tellern wie bei Einscheibenschleifmaschinen auftreten).
Die Schnittgeschwindigkeit der Werkzeuge wird definiert als die Geschwindigkeit, mit welcher das Werkzeug über die Oberfläche bewegt werden, mit welcher die Werkzeuge in Kontaktschluss stehen. Anders ausgedrückt ist die
Schnittgeschwindigkeit die Geschwindigkeit, mit welcher das Werkzeug über die zu bearbeitende Oberfläche bewegt wird. Die Schnittgeschwindigkeit ist die maximale Geschwindigkeit, welche das Werkzeug im Normalbetrieb entlang seiner Bewegungsbahn aufweist.
Bei einer kreisförmigen Bewegung der Werkzeuge kann die Schnittgeschwindigkeit konstant bleiben.
Beispielsweise beträgt die Schnittgeschwindigkeit eines Werkzeugs entlang einer kreisförmig translatorischen Bewegungsbahn mit einem Durchmesser von 20mm (was einem Hub des Werkzeugs von 20 mm, also von 0.02 m entspricht), welches mit 3200 Umdrehungen pro Minute (also 53.3 Hz) bewegt wird: 0.02 m x Pi x 3200 min 1 = 200 m/min. Die Schnittgeschwindigkeit der erfmdungsgemässen Vorrichtung beträgt im
Normalbetrieb mindestens 100 m/min. Insbesondere beträgt sie mindestens 150 m/min. Sie kann auch mindestens 200 m/min betragen.
Insbesondere weisen alle Punkte jedes einzelnen Werkzeugs, welches im Normalbetrieb in Kontaktschluss mit der Oberfläche steht, immer dieselbe
Schnittgeschwindigkeit auf. Anders ausgedrückt werden die Werkzeuge insbesondere translatorisch und mit konstanter Geschwindigkeit entlang ihrer kreisförmigen Bewegungsbahn bewegt. Wird ein Werkzeug während seiner Bewegung entlang der Bewegungsbahn gedreht und/oder mit variierender Geschwindigkeit bewegt, entstehen unterschiedliche Schnittgeschwindigkeiten für dasselbe Werkzeug, je nach betrachtetem Punkt des Werkzeugs (beispielsweise bei einer Drehung: nahe an einer Rotationsachse vergleichsweise langsam, je weiter von der Rotationsachse entfernt, desto schneller). Dies kann zu unerwünschten Effekten führen (wie etwa, dass die Oberfläche an verschiedenen Stellen unterschiedlich bearbeitet wird, Oberflächenbehandlungsmittel bzw. Pflegemittel nicht einpoliert, sondern nach aussen getragen bzw. weggeschleudert wird, die Vorrichtung schlechter geführt werden kann und/oder die Werkzeuge unter unregelmässigem Verschleiss bzw. unterschiedlich starker Belastung leiden).
Durch die vergleichsweise hohe Schnittgeschwindigkeit von mindestens 100 m/min, welche deutlich höher ist als im aktuellen Stand der Technik für kreisförmig translatorischen Bewegungsbahnen (etwa doppelt so hoch wie maximal üblich), kann mit derselben Vorrichtung beispielsweise gleichzeitig Grob- und Feinschliff erfolgen. Anders ausgedrückt kann dadurch sowohl ein hoher Materialabtrag als auch gleichzeitig eine hohe Bearbeitungsqualität erzielt werden. Dies erlaubt eine Bearbeitung von Oberflächen mit hoher Effizienz, grosser Geschwindigkeit und unter Vermeidung von Rillen oder Schleifspuren wie dies etwa bei einem Grobschliff der Fall wäre.
Auch andere Bearbeitungsschritte als Fein- und Grobschliff können aufgrund der hohen Schnittgeschwindigkeit mit der erfinderischen Vorrichtung erledigt werden. Beispielsweise ist die Oberflächenbehandlung mit dieser Vorrichtung vorteilhaft ausführbar. Durch gezielte Wahl der Werkzeuge für die Oberflächenbehandlung kann über die hohe Schnittgeschwindigkeit Reibungswärme und schlussendlich eine bestimmte erhöhte Temperatur erzeugt werden. Dies ermöglicht eine hohe Verarbeitungsgeschwindigkeit und eine hohe Oberflächenqualität nach der Oberflächenbehandlung.
Im Stand der Technik werden keine derart hohen Schnittgeschwindigkeiten entlang von kreisförmig translatorischen Bewegungsbahnen beschrieben oder erzielt, weil für solch hohe Schnittgeschwindigkeiten von mindestens 100 m/min der Hub der Werkzeuge und/oder die Bewegungsgeschwindigkeit der Werkzeuge im Vergleich zu den bekannten Vorrichtungen sehr stark vergrössert werden müsste (regelrecht verdoppelt oder mehr). Dies erhöht die Belastung auf das Material und auf die Konstruktion der Vorrichtung. Herkömmliche Vorrichtungen sind nicht für derartige Schnittgeschwindigkeiten geeignet. Einfach nur den Hub oder die Bewegungsgeschwindigkeit der Werkzeuge zu vervielfachen reicht nicht aus, um ein funktionierendes Gerät zu erzielen - es würde der Belastung nicht standhalten. Die erfmdungsgemässe Vorrichtung mit der hohen Schnittgeschwindigkeit kann nicht auf einer hochskalierten herkömmlichen Vorrichtung basieren, sondern erfordert von Grund auf neu konzipierte und ausgetestete Konstruktionen. Die Werkzeuge können dabei rechteckige Wirkungsflächen aufweisen, d.h. dass die Werkzeuge über die rechteckige Wirkungsfläche mit der Oberfläche in direktem Kontaktschluss stehen und diese bearbeiten. Die Werkzeuge können aber auch runde, ovale, quadratische, vieleckige oder beliebig geformte Wirkungs flächen aufweisen.
Der Werkzeugmechanismus umfasst mindestens zwei Werkzeuge. Insbesondere umfasst der Werkzeugmechanismus vier Werkzeuge. Oder der Werkzeugmechanismus umfasst eine höhere, gerade Anzahl an Werkzeugen.
Die Werkzeuge können beispielsweise derart ausgebildet sein, dass sie einfach vom Werkzeugmechanismus entfembar und wieder befestigbar sind. So können etwa die Werkzeuge einfach und rasch ausgetauscht werden, was eine vielseitige Verwendung der Vorrichtung erlaubt und deren Wartung, Reparatur und Unterhalt vereinfacht.
Beispielsweise können verschiedene Werkzeuge mit verschiedenen Körnungen zum Schleifen und/oder Werkzeuge mit Befestigungsvorrichtungen für Aufsätze mit verschiedenen Wirkflächen am Werkzeugmechanismus befestigt werden. An einem Werkzeug mit einer ersten Hälfte eines Klettverschlusses kann beispielsweise ein Aufsatz mit einer anderen Hälfte des Klettverschlusses befestigt werden, wobei der Aufsatz etwa ein Kunststoffpad zum Polieren oder Wachsen einer Oberfläche ist. Auch Aufsätze mit Wirkflächen zum Schleifen können verwendet werden. Die Befestigungsvorrichtungen für die Aufsätze können dabei auch als Druckknöpfe, Reissverschlüsse, elastische oder nicht elastische Befestigungsmittel wie Gummizüge, Schnüre, Draht, Haken, Ösen, Schrauben und dergleichen ausgebildet sein. Die Befestigungsverfahren können beispielsweise durch Klemmen, Haften, Einrasten, Umhüllen und/oder Eindrehen zu Haftschluss zwischen Aufsatz und Werkzeug führen. Mit Arbeitsposition ist eine räumliche Anordnung und ein funktionaler Zustand der Vorrichtung bezeichnet, in welcher die Vorrichtung die Oberfläche zu bearbeiten imstande ist. Anders ausgedrückt befindet sich die Vorrichtung im Normalbetrieb in ihrer Arbeitsposition. Normalbetrieb bezeichnet dabei einen Zustand der Vorrichtung bei deren vorgesehenen Gebrauch, also während der Bearbeitung einer Oberfläche.
Die Führungseinrichtung ist derart ausgebildet, dass eine Person durch die Führungseinrichtung die Vorrichtung zu Führen imstande ist. Beispielsweise kann eine Führungseinrichtung Elemente wie Bügel, Griffe oder Lenker bzw. ähnliche Konstruktionen umfassen.
Die zu bearbeitende Oberfläche ist im Wesentlichen flach bzw. eben, d.h. von kleinen Unebenheiten abgesehen flach.
Die zu bearbeitende Oberfläche kann aber auch leicht gekrümmt sein. Die Oberfläche kann im Wesentlichen horizontal ausgerichtet sein. Oder die Oberfläche kann beispielsweise auch leicht geneigt sein (beispielsweise bis zu maximal 10 Grad Neigung zur Horizontalen).
Eine Bearbeitungsrichtung bezeichnet die Richtung, in welcher die Vorrichtung während des Bearbeitens der Oberfläche bewegt wird, um zeitlich und räumlich aufeinander folgend verschiedene Bereiche der Oberfläche zu bearbeiten. Die Bearbeitungsrichtung verläuft parallel zur Oberfläche.
Die Führungseinrichtung kann in Bearbeitungsrichtung stromaufwärts, in Bearbeitungsrichtung stromabwärts oder auch angewinkelt zur Bearbeitungsrichtung angeordnet sein. Der Werkzeugmechanismus weist eine kreisförmig translatorische Bewegungsbahn der Werkzeuge auf.
Der Werkzeugmotor ist ein Elektromotor und kann als herkömmlicher AC-Motor ausgebildet sein. Insbesondere ist der Werkzeugmotor als BLDC-Motor ausgebildet.
Insbesondere umfasst die Vorrichtung eine regelbare Steuerung für eine Frequenz des Werkzeugmotors (also für eine Anzahl von Umdrehungen einer Antriebsachse pro Sekunde).
Der Werkzeugmechanismus bewirkt dabei eine Kraftumlenkung einer Antriebsbewegung des Werkzeugmotors auf Bewegungen der Werkzeuge entlang einer kreisförmig translatorischen Bewegungsbahn. Dies wird auch als Schwingbewegung oder Schwingen bezeichnet. Beispielsweise kann der Werkzeugmechanismus einen oder mehrere Exzenter umfassen, welche eine rotatorische Antriebsbewegung des Werkzeugmotors (also eine Drehbewegung der Antriebsachse des Werkzeugmotors) in Schwingbewegungen der Werkzeuge umlenkt.
Durch eine Schwingbewegung, also eine kreisförmig translatorische Bewegungsbahn, kann die Oberfläche mit mit konstanter Schnittgeschwindigkeit bewegten Werkzeugen bearbeitet werden. Dies erlaubt eine gleichmässige Bearbeitung der Oberfläche. Dadurch kann eine hohe Bearbeitungsqualität erzielt werden.
Eine kreisförmig translatorische Bewegungsbahn stellt auch sicher, dass beispielsweise bei Holzböden deren Oberfläche immer in alle Richtungen relativ zu einer Faserung des Holzes bearbeitet wird. Dies ermöglicht eine gleichmässige Bearbeitung ohne übermässigen Abtrag von Holz in einer bestimmten Richtung relativ zur Faserung des Holzes. Als optionales Merkmal umfasst die Bewegungsbahn für jedes der Werkzeuge einen Hub der Werkzeuge von mindestens 10 mm.
Der Hub der Werkzeuge auf der Bewegungsbahn kann mindestens 15 mm betragen. Insbesondere beträgt der Hub 20 mm.
Ein Hub von 20 mm in Kombination mit einer Schnittgeschwindigkeit von mindestens 200 m/min hat in Versuchen gute Resultate erzielt. Der grosse Hub ermöglicht eine hohe Schnittgeschwindigkeit der Werkzeuge und die dadurch entstehenden Vorteile.
Als optionales Merkmal ist die Vorrichtung derart ausgebildet, dass sich die Werkzeuge im Normalbetrieb mit einer Frequenz von mindestens 2000 Umläufen pro Minute entlang ihrer Bewegungsbahn zu bewegen imstande sind.
Die Werkzeuge können im Normalbetrieb mit einer Frequenz von mindestens 2500 Umläufen pro Minute entlang ihrer Bewegungsbahn bewegt werden. Insbesondere werden die Werkzeuge im Normalbetrieb mit einer Frequenz von mindestens 3000 Umläufen pro Minute entlang ihrer Bewegungsbahn bewegt.
Mit Umlauf ist ein vollständiger Durchlauf einer Bewegung des Werkzeugs entlang seiner Bewegungsbahn gemeint, bis sich das Werkzeug wieder an demselben Punkt in seinem Bewegungszyklus befindet. Bei einer kreisförmig translatorischen Bewegungsbahn also eine vollständige Umdrehung entlang der Bewegungsbahn.
Die hohe Frequenz ermöglicht eine hohe Schnittgeschwindigkeit der Werkzeuge und die dadurch entstehenden Vorteile. Um derartige Frequenzen ermöglichen zu können, muss die Vorrichtung entsprechend solide gebaut sein. Dies ist bei bekannten Vorrichtungen nicht der Fall.
Als optionales Merkmal umfasst der Werkzeugmechanismus einen Zahnriemen. Über diesen Zahnriemen steht der Werkzeugmotor in Kraftschluss mit den Werkzeugen. Der Zahnriemen kann einseitig ausgebildet sein, also auf nur einer Seite Zähne aufweisen. Der Zahnriemen kann alternativ auch zweiseitig ausgebildet sein, also auf zwei Seiten Zähne aufweisen. Insbesondere sind diese Seiten mit Zähnen am zweiseitigen Zahnriemen auf sich gegenüberliegenden Seiten des Zahnriemens positioniert.
Anders ausgedrückt ist im Werkzeugmechanismus ein Zahnriemen enthalten, welcher den Werkzeugmotor kraftschlüssig mit den Werkzeugen verbindet. Die Werkzeuge werden also vom Werkzeugmotor über den Zahnriemen angetrieben.
Dabei kann ein einziger Zahnriemen den Werkzeugmotor mit allen Werkzeugen kraftschlüssig verbinden, also alle Werkzeuge durch den Werkzeugmotor synchron antreiben. Es können auch mehrere Zahnriemen vom Werkzeugmechanismus umfasst sein, welche den Werkzeugmotor kraftschlüssig mit den Werkzeugen verbindet.
Ein Zahnriemen hat den Vorteil, die nötigen schnellen Bewegungen mit wenig Verschleiss auszuführen und eine stabile und zuverlässige Kraftübertragung zu gewährleisten. Auch ist der Betrieb mit einem Zahnriemen geräuscharm. Zahnriemen sind wartungsarm. Der Zahnriemen kann frei von Schmiermitteln oder mit nur geringen Mengen von Schmiermitteln betrieben werden, was sauber und hygienisch ist. Der Zahnriemen ist leicht. Zahnriemen erlauben eine schlupffreie Kraftübertragung. Der Zahnriemen weist zudem einen hohen Wirkungsgrad auf. Durch den Zahnriemen können mit nur einem Werkzeugmotor alle Werkzeuge angetrieben werden.
Der Zahnriemen erlaubt eine kompakte Bauweise des Werkzeugmechanismus. Aufgrund dieser Kompaktheit kann die Vorrichtung Oberflächen bearbeiten, welche schwer zugänglich sind. Die kompakte Bauweise aufgrund des Zahnriemens kann sich durch eine geringe Höhe des Werkzeugmechanismus auszeichnen. Eine geringe Höhe erlaubt eine Verwendung der Vorrichtung in beengten Verhältnissen, was einen vielseitigen Einsatz der Vorrichtung ermöglicht.
Als optionales Merkmal umfasst der Werkzeugmechanismus mehrere Zahnräder. Über diese Zahnräder steht der Werkzeugmotor in Kraftschluss mit den Werkzeugen.
Anders ausgedrückt sind im Werkzeugmechanismus mehrere Zahnräder enthalten, welche den Werkzeugmotor kraftschlüssig mit den Werkzeugen verbinden. Die Werkzeuge werden also vom Werkzeugmotor über die Zahnräder angetrieben.
Zahnräder können robust ausgebildet werden. Insbesondere in Kombination mit einer ausreichenden Schmierung können die nötigen schnellen Bewegungen erfolgen und eine stabile und zuverlässige Kraftübertragung gewährleistet werden. Zahnräder erlauben eine schlupffreie Kraftübertragung. Durch die Zahnräder können mit nur einem Werkzeugmotor alle Werkzeuge synchron angetrieben werden.
Zahnräder erlauben eine kompakte Bauweise des Werkzeugmechanismus. Aufgrund dieser Kompaktheit kann die Vorrichtung Oberflächen bearbeiten, welche schwer zugänglich sind. Die kompakte Bauweise aufgrund der Zahnräder kann sich durch eine geringe Höhe des Werkzeugmechanismus auszeichnen. Eine geringe Höhe erlaubt eine Verwendung der Vorrichtung in beengten Verhältnissen, was einen vielseitigen Einsatz der Vorrichtung ermöglicht. Als optionales Merkmal umfasst die Vorrichtung eine Mehrzahl von Werkzeugmotoren. Jeder dieser Werkzeugmotoren steht dabei nur mit einem der Werkzeuge in Kraftschluss. Die Vorrichtung umfasst somit mehrere Werkzeugmotoren, welche die Werkzeuge unabhängig voneinander antreiben. Auf diese Weise kann auf eine Kraftübertragung beispielsweise über Zahnriemen oder Zahnräder verzichtet werden.
Die oben genannten Varianten des Antriebs der Werkzeuge (Zahnriemen, Zahnräder, separates Antreiben jedes Werkzeugs durch mehrere Motoren in der Vorrichtung) können in ganz bestimmten Ausbildungen die hohe Schnittgeschwindigkeit erlauben und die dabei entstehenden und/oder zu übertragenden Kräfte aushalten. Es ist denkbar, dass aufgrund von Weiterentwicklungen in Zukunft auch anders ausgebildete Antriebe diese Anforderungen erfüllen werden können. Ein Einsatz solcher Antriebe in der Vorrichtung soll nicht ausgeschlossen werden.
Als optionales Merkmal weist die Vorrichtung ein Gewicht von mindestens 50 kg auf. Dieses Gewicht liegt im Normalbetrieb durch die Werkzeuge auf der damit in direktem Kontaktschluss stehende Oberfläche auf.
Insbesondere weist die Vorrichtung ein Gewicht von mindestens 80 kg auf. Das Gewicht der Vorrichtung kann mindestens 120 kg betragen.
Eine Vorrichtung mit einem Gewicht von mindestens 80 kg und einem Hub von 20 mm in Kombination mit einer Schnittgeschwindigkeit von mindestens 200 m/min hat in Versuchen gute Resultate erzielt.
Das im Vergleich zum Stand der Technik hohe Gewicht von mindestens 50 kg ermöglicht im Zusammenspiel mit der hohen Schnittgeschwindigkeit einen hohen Materialabtrag beim Bearbeiten der Oberfläche, wobei gleichzeitig die Bearbeitungsqualität hoch ist. Auf diese Weise kann die Oberfläche rasch und effizient und gleichzeitig hochqualitativ bearbeitet werden.
Optional kann die Vorrichtung zur Aufnahme von einem Zusatzgewicht ausgebildet sein. Um die Vorrichtung zusätzlich zu beschweren, kann die Vorrichtung Fixierpunkte für ein separat ausgebildetes Zusatzgewicht aufweisen.
Als optionales Merkmal weisen die Werkzeuge der Vorrichtung eine gesamthaft mindestens 0.05 m2 grosse Bearbeitungsfläche auf. Diese Bearbeitungsfläche steht im Normalbetrieb in direktem Kontaktschluss mit der zu bearbeitenden Oberfläche.
Die Bearbeitungsfläche kann auch mindestens 0.1 m2 betragen. Insbesondere ist die Bearbeitungsfläche mindestens 0.14 m2 gross. Eine grosse Bearbeitungsfläche kann in Verbindung mit den anderen Merkmalen der erfmdungsgemässen Vorrichtung eine hohe Effizienz der Bearbeitung der Oberfläche ermöglichen.
Als optionales Merkmal weist die Vorrichtung eine Drehvorrichtung auf. Die Drehvorrichtung ist derart ausgebildet, dass sie den Werkzeugmechanismus um eine im Wesentlichen senkrecht zur Oberfläche stehende Achse relativ zur Führungseinrichtung zu drehen erlaubt.
Durch die Drehvorrichtung kann der Werkzeugmechanismus und damit auch die Werkzeuge relativ zur Führungseinrichtung gedreht werden. Die Drehung erfolgt dabei im Wesentlichen parallel zur zu bearbeitenden Oberfläche. Dies erlaubt es, die Vorrichtung beispielsweise auch entlang von Wänden durch eine Person an der Führungseinrichtung zu bewegen. Die Führungseinrichtung kann bezüglich der Bearbeitungsrichtung, in welche die Vorrichtung geführt wird, gedreht werden. Die Drehung des Werkzeugmechanismus relativ zur Führungseinrichtung kann dabei relativ zur Bearbeitungsrichtung im Uhrzeigersinn erfolgen. Die Drehung des Werkzeugmechanismus relativ zur Führungseinrichtung kann dabei aber auch relativ zur Bearbeitungsrichtung im Uhrzeigersinn erfolgen. Je nach Ausbildung der Drehvorrichtung kann eine Drehung dabei in beide Richtungen erfolgen oder aber ausschliesslich in eine Richtung.
Optional ist die Drehvorrichtung derart ausgebildet, dass sie eine Drehung des Werkzeugmechanismus relativ zur Führungseinrichtung um mindestens 180 Grad erlaubt. Insbesondere erlaubt die Drehvorrichtung eine Drehung um mindestens 360 Grad. Die Drehvorrichtung kann unlimitiert drehend ausgebildet sein. Unlimitiert drehend heisst, dass eine Drehung der Drehvorrichtung frei von einem maximalen Drehwinkel ausgebildet ist dadurch um einen beliebig hohen Drehwinkel gedreht werden kann.
Die Drehvorrichtung kann beispielsweise derart ausgebildet sein, dass sie imstande ist, den Werkzeugmechanismus relativ zur Führungseinrichtung zu drehen, während die Werkzeuge die Oberfläche bearbeiten. Optional können alle Werkzeuge beim Drehen der Drehvorrichtung unverändert wie bei der Bearbeitung von Oberflächen bewegt werden, wobei insbesondere eine Summe aller von der Oberfläche auf alle Werkzeuge wirkende Kräfte zu jedem Zeitpunkt gleich Null ist. Als weitere Option können Werkzeuge beim Drehen der Drehvorrichtung mit relativ zueinander unterschiedlichen Geschwindigkeiten, Auslenkungen und/oder Bewegungsphasen (also mit Phasenversatz) bewegt werden. Dabei kann die Summe aller von der Oberfläche auf alle Werkzeuge wirkende Kräfte insbesondere nicht gleich Null sein, und diese Summe der Kräfte kann zur Drehbewegung genutzt werden. Somit wird eine Drehbewegung der Drehvorrichtung mit der Bewegung der Werkzeuge im Werkzeugmechanismus überlagert, während die Vorrichtung sich in der Arbeitsposition befindet. Dies erlaubt eine rasche Anpassung der Führungseinrichtung relativ zur Bearbeitungsrichtung während der Bearbeitung der Oberfläche. Die Vorrichtung kann dadurch auf eine bequeme, ergonomische und effiziente Weise betrieben werden.
Die Drehvorrichtung kann den Werkzeugmechanismus beispielsweise aber auch relativ zur Führungseinrichtung drehen, während die Werkzeuge unbewegt sind oder wenn die Werkzeuge sich zwar bewegen, aber ohne dabei eine Oberfläche zu bearbeiten. Dies kann etwa auch in einer anderen Position als der Arbeitsposition stattfmden. Dies erlaubt eine Änderung der räumlichen Konfiguration der Vorrichtung auch neben Phasen der Bearbeitung von Oberflächen. Beispielsweise kann dies von Vorteil sein für Transport, Lagerung, Wartung, Reparatur und/oder Inbetriebnahme der Vorrichtung.
Beim Bearbeiten von Oberflächen in engen Passagen wie etwa der Bearbeitung von Böden einem schmalen Gang oder Korridor kann beispielsweise die Vorrichtung zuerst mit einer in einer ersten Bearbeitungsrichtung stromaufwärts angeordneten Führungseinrichtung geführt werden und danach in eine zweite Bearbeitungsrichtung geführt werden, welche der ersten Bearbeitungsrichtung entgegengesetzt ist, wobei die Führungseinrichtung zur zweiten Bearbeitungsrichtung stromaufwärts angeordnet ist. Anders ausgedrückt kann die Vorrichtung zuerst in einen schmalen Korridor geschoben werden, dann das Führen in Bearbeitungsrichtung gestoppt und der Werkzeugmechanismus bezüglich der Führungseinrichtung um 180 Grad gedreht werden (insbesondere ohne dabei die Bearbeitung des Bodens zu unterbrechen), und danach die Vorrichtung aus dem schmalen Korridor gezogen werden, ohne dass die Anordnung der Werkzeuge bezüglich der Bearbeitungsrichtung geändert ist. Die Vorrichtung kann beispielsweise auch mit bezüglich der Bearbeitungsrichtung angewinkelter und insbesondere auch rechtwinkliger Stellung der Führungseinrichtung betrieben werden. Dies eignet sich insbesondere für ein Führen der Vorrichtung entlang von Wänden zum Bearbeiten von Randbereichen von Böden.
Die Werkzeuge können auch verschiedene Arbeitsschritte ausführen, welche in einer bestimmten Reihenfolge ausgeführt werden sollen. Da die Anordnung der Werkzeuge bezüglich der Bearbeitungsrichtung unverändert gehalten werden kann, können die Arbeitsschritte in der gewünschten Reihenfolge ausgeführt werden, ohne dass die Einsatzmöglichkeiten der Vorrichtung beschränkt werden und/der die Effizienz der Vorrichtung darunter leidet.
In einer Variante der Vorrichtung kann die Drehvorrichtung derart ausgebildet sein, dass sie den Werkzeugmechanismus um eine im Wesentlichen senkrecht zur Oberfläche stehende Achse relativ zum Werkzeugmotor zu drehen erlaubt.
Der Werkzeugmechanismus kann somit nicht nur relativ zur Führungseinrichtung, sondern auch relativ zum Werkzeugmotor gedreht werden. Indem der Werkzeugmechanismus gedreht werden kann, ohne den Werkzeugmotor zu drehen, ist ein entsprechender Kraftaufwand relativ gering.
Beispielsweise kann die Führungseinrichtung drehfest mit dem Werkzeugmotor verbunden sein, und der Werkzeugmechanismus ist drehbar dazu ausgebildet. Durch eine drehfeste Verbindung von Führungseinrichtung und Werkzeugmotor können verschiedene Elemente der Vorrichtung wie etwa Bedienungselemente, Kabel oder Lüftungsvorrichtungen derart räumlich angeordnet werden, dass sie ihre Position relativ zur die Vorrichtung führenden Person unabhängig von der Bearbeitungsrichtung unverändert beibehalten. Dies kann die Ausbildung der Vorrichtung erleichtern. Alternativ kann der Werkzeugmechanismus auch drehfest mit dem Werkzeugmotor verbunden sein.
Die Drehvorrichtung der Vorrichtung umfasst beispielsweise ein Kugellager, welches den Werkzeugmechanismus mit dem Werkzeugmotor drehbar zu verbinden imstande ist.
Die Drehvorrichtung der Vorrichtung kann ein Gleitlager umfassen, welches den Werkzeugmechanismus mit dem Werkzeugmotor drehbar zu verbinden imstande ist.
Ein Kugellager erlaubt eine reibungsarme und stabile Verbindung von Werkzeugmechanismus und Werkzeugmotor. Auch ein Gleitlager, insbesondere ein Kunststoffgleitlager, erlaubt eine reibungsarme und stabile Verbindung von Werkzeugmechanismus und Werkzeugmotor. Alternativ kann die Drehvorrichtung auch Walzenlager und/oder andere relativ zueinander bewegliche Elemente aufweisen.
Die Drehvorrichtung kann auch eine Kombination von vorgenannten Elementen umfassen.
Die Führungseinrichtung kann in einer Variante der Vorrichtung ein Bedienelement umfassen, wobei das Bedienelement derart ausgebildet ist, dass in einer ersten Einstellung des Bedienelements die Drehvorrichtung drehfest fixiert ist und in einer zweiten Einstellung des Bedienelements die Drehvorrichtung drehbar ist.
Durch das Bedienelement kann die die Vorrichtung führende Person den Werkzeugmechanismus relativ zur Führungseinrichtung drehfest arretieren oder für eine Drehung freigeben. Dies erlaubt eine ergonomische und effiziente Bedienung der Vorrichtung. Das Bedienelement kann beispielsweise aber auch an einer anderen Stelle der Vorrichtung als an der Führungseinrichtung ausgebildet sein, beispielsweise im Bereich des Werkzeugmotors. Die Vorrichtung kann aber auch ohne ein solches Bedienelement ausgebildet sein. Die Drehvorrichtung der Vorrichtung kann optional einen Drehmotor aufweisen, welcher eine Drehbewegung der Drehvorrichtung anzutreiben imstande ist. Durch den Drehmotor kann der Werkzeugmechanismus motorisiert angetrieben werden, was eine ergonomische und effiziente Bedienung der Vorrichtung erlaubt. Alternativ kann die Drehvorrichtung auch mittels einer entsprechenden Konstruktion durch den Werkzeugmotor angetrieben werden. Die Drehvorrichtung kann auch ohne direkten Motorantrieb ausgebildet sein. Die Drehvorrichtung kann beispielsweise auch durch Kräfte angetrieben werden, welche beim Bearbeiten der Oberfläche entstehen, also etwa durch zwischen den Werkzeugen und der Oberfläche entstehenden Kräften bei der Bearbeitung (wodurch die Drehvorrichtung indirekt vom Werkzeugmotor angetrieben ist). Dabei kann optional das Bedienelement in der zweiten Einstellung des Bedienelements die Drehvorrichtung durch den Drehmotor angetrieben zu drehen imstande sein.
Durch ein Antreiben der Drehvorrichtung durch einen Drehmotor, wobei das Bedienelement es erlaubt, die Drehvorrichtung drehfest zu arretieren oder das Antreiben durch den Drehmotor gestattet, ist die Vorrichtung ergonomisch, effizient und mit geringem Kraftaufwand fuhrbar. Die Vorrichtung kann aber auch derart ausgestaltet sein, dass der Drehmotor unabhängig vom Bedienelement die Drehvorrichtung antreibt oder nicht. Optional kann die Vorrichtung einen Zahnriemen umfassen, welcher eine Bewegung des Werkzeugmotors an alle Werkzeuge zu übertragen imstande ist, wobei der Werkzeugmechanismus drehfest bezüglich der Führungseinrichtung ausgebildet ist. Insbesondere kann dabei der Werkzeugmechanismus die Bewegung des Werkzeugmotors an alle Werkzeuge neben dem Zahnriemen frei von weiteren Zahnriemen übertragen. Alle zuvor bereits genannten Vorteile, optionalen Merkmale und Kombinationen von optionalen Merkmalen für den Zahnriemen gelten auch für die Vorrichtung, in welcher der Werkzeugmechanismus drehfest bezüglich der Führungseinrichtung ausgebildet sein kann. Insbesondere wegen der kompakten Bauweise des Werkzeugmechanismus mit dem Zahnriemen ist die Vorrichtung zum Bearbeiten von schwierig erreichbaren und schwer zugänglichen Bereichen von Oberflächen geeignet.
Also optionales Merkmal umfasst die Vorrichtung eine Kontrollbeleuchtung, welche einen Teil der Oberfläche neben der Vorrichtung zu beleuchten imstande ist, und dadurch auf einem bereits bearbeiteten Teil der Oberfläche optisch erkennbare Muster bei Bearbeitungsdefekten bewirken kann.
Die Kontrollbeleuchtung beleuchtet einen an die Vorrichtung angrenzende Oberfläche. Ist diese Oberfläche bereits mit der Vorrichtung bearbeitet, kann aufgrund von der Beleuchtung die Qualität der Bearbeitung beurteilt werden. Ein Bearbeitungsdefekt wie etwa eine raue Stelle oder grobe Kratzer erscheinen in einem optisch erkennbaren Muster. Optisch erkennbar bedeutet, dass ein Bediener der Vorrichtung mit blossem Auge von der Bedienungsposition an der Führungseinrichtung aus erkennen kann, dass ein Bearbeitungsdefekt vorliegt.
Insbesondere ist die Kontrollbeleuchtung quer zur Bearbeitungsrichtung ausgerichtet. Anders ausgedrückt: wird die Vorrichtung mit der Führungseinrichtung in die Bearbeitungsrichtung bewegt, so ist die Kontrollbeleuchtung derart ausgerichtet, dass die optisch erkennbaren Muster bei Bearbeitungsdefekten in Bearbeitungsrichtung betrachtet seitlich der Vorrichtung angeordnet sind. Optional ist die Kontrollbeleuchtung auf zwei gegenüberliegenden Seiten der Vorrichtung angeordnet und jeweils quer zur Bearbeitungsrichtung ausgerichtet.
Durch eine beidseitig der Vorrichtung ausstrahlende Kontrollbeleuchtung kann die bereits bearbeitete Oberfläche auf beiden Seiten der Vorrichtung kontrolliert werden. Die Bearbeitungsrichtung und/oder Orientierung der Führungseinrichtung relativ zu den Werkzeugen stellt dann kein Hindernis beim Beurteilen der Bearbeitungsqualität dar.
Insbesondere trifft ein von der Kontrollbeleuchtung ausgestrahlter Lichtstrahl die Oberfläche in einem Winkel von maximal 30 Grad. Der Winkel kann auch maximal 20 Grad betragen. Der maximale Winkel kann 10 Grad sein. Mit Grad ist ein Winkel gemeint, welcher einem 360-sten Teil eines Vollkreises entspricht.
Optional weist ein von der Kontrollbeleuchtung ausgestrahltes Licht eine vom Tages- und/oder Raumbeleuchtungslicht unterschiedliche Farbe auf.
Beispielsweise erweckt die von Tages- und/oder Raumbeleuchtungslicht unterschiedliche Farbe des Lichts der Kontrollbeleuchtung immer noch einen weissen Gesamteindruck, unterscheidet sich aber durch einen hohen Blaulichtanteil. Der höhere Blaulichtanteil erlaubt eine Unterscheidung vom Tages- und/oder Raumlicht.
Insbesondere weist die Kontrollbeleuchtung einen höheren Anteil an blauer Lichtfarbe auf als Tages- und/oder Raumbeleuchtungslicht. Beispielsweise weist die Kontrollbeleuchtung eine Farbtemperatur von 6000 bis 12000 Kelvin auf. Die Farbtemperatur kann von 6000 bis 10000 Kelvin betragen. Insbesondere ist die Farbtemperatur von 6000 bis 8000 Kelvin hoch. Zum Vergleich: Sonnenlicht weist nach seinem Durchtritt durch die Erdatmosphäre auf der Erdoberfläche typischerweise eine Farbtemperatur von 5000 Kelvin oder weniger auf. Auch Raumbeleuchtungslicht weist typischerweise eine Farbtemperatur von 5000 Kelvin oder darunter auf weil dies vom menschlichen Auge als natürlich und angenehm empfunden wird.
Ein Arbeitslicht, welches der Beleuchtung der zu bearbeitenden Oberfläche dient und ebenfalls von der Vorrichtung umfasst sein kann, weist typischerweise eine Farbtemperatur von 3500 Kelvin auf.
Durch die farbliche Unterscheidung des Lichts der Kontrollbeleuchtung von Tageslicht und/oder der Beleuchtung von Räumen kann das Muster bei Bearbeitungsdefekten trotz der entsprechender Beleuchtung der Oberfläche durch Tageslicht und/oder Raumbeleuchtungslicht klar erkannt werden.
Beispielsweise umfasst die Kontrollbeleuchtung LEDs, welche weisses Licht mit hohem Blaulichtanteil ausstrahlen. Diese sind energieeffizient, können klar vorbestimmte Strahlrichtungen einhalten und bewirken ein deutlich erkennbares Muster bei Bearbeitungsdefekten.
Also optionales Merkmal umfasst die Vorrichtung eine Dualspannungsversorgung, welche derart ausgebildet ist, dass entweder ein einphasiger Niederspannungsanschluss oder aber ein mehrphasiger Niederspannungsanschluss für die Versorgung der Vorrichtung mit elektrischer Energie genutzt werden kann. Eine Dualspannungsversorgung erlaubt eine Versorgung der Vorrichtung mit der nötigen elektrischen Energie entweder aus einem einphasigen Niederspannungsanschluss oder einem mehrphasigen Niederspanungsanschuss. Einphasige Niederspannung ist typischerweise ein Anschluss mit 220-240 Volt. Typischerweise ist ein solcher einphasiger Niederspannungsanschluss auf eine Stromstärke von 10, 13 oder 16 Ampere beschränkt. Mehrphasige Niederspannung bezeichnet hier Drehstrom, also einen dreiphasigen Anschluss mit 380-400 Volt. Typischerweise ist ein solcher mehrphasiger Niederspannungsanschluss auf eine Stromstärke von 16 oder 32 Ampere beschränkt.
Die Dualspannungsversorgung stellt durch ihre Bau- und Funktionsweise sicher, dass jeweils nur ein Anschluss zur Stromversorgung der Vorrichtung benutzt werden kann. Durch die Dualspannungsversorgung kann die Vorrichtung mit wenig Leistung an einem einphasigen Niederspannungsanschluss oder mit mehr Leistung an einem mehrphasigen Niederspannungsanschluss betrieben werden. Dies erlaubt einen flexiblen Einsatz der Vorrichtung unabhängig von Einschränkungen durch bestimmte Stromanschlüsse am Einsatzort. Bekannte Vorrichtungen zur Bearbeitung von Oberflächen weisen meist nur eine Spannungsversorgung für nur entweder einphasige oder mehrphasige Stromanschlüsse auf. Das führt dazu, dass je nach Anschluss am Einsatzort eine ganz bestimmte bekannte Vorrichtung oder sogar zwei verschiedene bekannte Vorrichtungen zur Verfügung gestellt bzw. verwendet werden müssen. Dies im Gegensatz zu einer erfmdungsgemässen Vorrichtung mit einer Dualspannungsversorgung, welche mit zwei unterschiedlichen Spannungen betrieben werden kann.
Als optionales Merkmal umfasst die Vorrichtung ein Antriebsmodul und ein Werkzeugmodul. Dabei umfasst das Antriebsmodul den Werkzeugmotor und die Führungseinrichtung. Und das Werkzeugmodul umfasst den Werkzeugmechanismus und die Werkzeuge. Das Antriebsmodul ist mit dem Werkzeugmodul im Normalbetrieb kontakt- und kraftschlüssig verbunden. Und das Antriebsmodul ist vom Werkzeugmodul trennbar ausgebildet. Durch die modulare Aufteilung von Werkzeug- und Antriebs- bzw. Führungsteil ist es möglich, die Vorrichtung durch wechselbare Werkzeugmodule sehr vielseitig einzusetzen. Dasselbe Antriebsmodul kann verschiedene, ganz bestimmt ausgebildete Werkzeugmodule antreiben. Dies reduziert Kosten in Herstellung und Beschaffung. Ein Maschinenpark kann durch ein Antriebsmodul und mehrere unterschiedliche Werkzeugmodule ersetzt werden.
Die Vorrichtung kann mit demselben Antriebsmodul verschiedene Werkzeugmodule betreiben und ist somit vielseitig einsetzbar. Transport und Lagerung der Vorrichtung wird vereinfacht. Werkzeugmodule können zielgerichtet unterschiedliche Hilfselemente aufweisen, beispielsweise eine Absaugvorrichtungen für ein Schleif- Werkzeugmodul und/oder eine Pflegestoffverteilanlage für ein Pflege- Werkzeugmodul.
Optional weist die Vorrichtung eine arretierbar ausgebildete Koppelvorrichtung zwischen dem Antriebsmodul und dem Werkzeugmodul auf, und das Antriebsmodul umfasst einen Antriebsmodulhandgriff. Der Antriebsmodulhandgriff kann dabei eine Transportposition zum Transportieren des Antriebsmoduls in vom Werkzeugmodul getrenntem Zustand einnehmen, welche sich von einer Betriebsposition unterscheidet. In der Betriebsposition des Antriebsmodulhandgriff ist das Antriebsmodul mit dem Werkzeugmodul durch die arretierte Koppelvorrichtung kontakt- und kraftschlüssig verbunden und bereit für den Normalbetrieb.
Insbesondere ist die arretierbare Koppelvorrichtung derart ausgebildet, dass ein Wechsel des Antriebsmodulhandgriffs von der Betriebsposition in die Transportposition eine Arretierung der Koppelvorrichtung löst. Und umgekehrt ein Wechsel des Antriebsmodulhandgriffs von der Transportposition in die Betriebsposition die Koppelvorrichtung arretiert.
Dies erlaubt eine ergonomische Bedienung der Vorrichtung: das entkoppeln sprich lösen der Arretierung der Koppelvorrichtung bringt den Antriebsmodulhandgriff bereits in Transportposition. So kann das Antriebsmodul rasch, einfach und intuitiv vom Antriebsmodul getrennt und gleich auf ergonomische Weise gehoben, bewegt und transportiert werden. Ein Wechsel von Werkzeugmodulen gestaltet sich rasch und einfach. Zudem werden wenige Elemente benötigt, um die Arretierung der Koppelvorrichtung zu bedienen und das Heben und Bewegen der
Werkzeugvorrichtung auf ergonomische Weise zu ermöglichen. Separate Arretierungs- und Transportmechanismen fallen weg. Dies ist kostengünstig, effizient und wenig anfällig auf Fehlfunktionen. In einer Variante umfasst die Vorrichtung ein erstes und ein zweites Werkzeug, wobei das erste Werkzeug einen ersten Bearbeitungsschritt der Oberfläche auszuführen imstande ist und das zweite Werkzeug einen zweiten Bearbeitungsschritt auszuführen imstande ist. Dabei ist der erste Bearbeitungsschritt vom zweiten Bearbeitungsschritt verschieden.
Wenn mindestens zwei unterschiedliche Werkzeuge mindestens zwei unterschiedliche Bearbeitungsschritte ausführen, kann die Vorrichtung effizient eingesetzt werden. Dies erlaubt gleichzeitig ein Ausführen von zwei verschiedenen Bearbeitungsschritten, indem das erste Werkzeug den ersten Arbeitsschritt an einem Teil der Oberfläche ausführt, und das zweite Werkzeug den zweiten Arbeitsschritt danach am selben Teil der Oberfläche ausführt, wenn die Vorrichtung in Bearbeitungsrichtung entsprechend weit geführt bzw. bewegt worden ist. Auf diese Weise kann die Vorrichtung gleichzeitig (an räumlich verschiedenen Teilen der Oberfläche) zwei Arbeitsschritte ausführen. Diese beiden Arbeitsschritte können somit hinsichtlich eines bestimmten Teils der zu bearbeitenden Oberfläche zeitlich versetzt in vorgegebener Reihenfolge hintereinander ausgeführt werden, wenn die Vorrichtung in Bearbeitungsrichtung die entsprechenden Werkzeuge in die dazu nötige Position bringt. Die Vorrichtung kann aber auch drei oder mehr verschiedene Werkzeugen aufweisen, welche jeweils verschiedene Arbeitsschritte auszuführen imstande sind. Mit verschiedenen Arbeitsschritten ist gemeint, dass die Arbeitsschritte sich unterscheiden (in Art und/oder Qualität). So werden z.B. Grob- und Feinschliff bzw. Schleifen mit Werkzeugen verschiedener Körnung als verschiedene Arbeitsschritte bezeichnet. Die Vorrichtung kann alternativ aber auch Werkzeuge umfassen, welche alle denselben Arbeitsschritt auszuführen imstande sind und welche alle gleichartig ausgebildet sind.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bearbeiten von Oberflächen, insbesondere von Böden. Insbesondere wird bei diesem Verfahren eine wie oben beschriebene erfmdungsgemässe Vorrichtung verwendet. Dieses Verfahren umfasst folgende Schritte:
- zur Verfügung stellen einer Vorrichtung umfassend mindestens zwei bewegbare Werkzeuge zum Bearbeiten der Oberfläche,
- ausüben einer Gewichtskraft durch die Vorrichtung auf die Oberfläche, wobei die Vorrichtung ausschliesslich über die Werkzeuge in direktem
Kontaktschluss mit der Oberfläche steht, und gleichzeitig
- kreisförmig translatorisches sowie paarweise gegenläufiges bewegen der Werkzeuge mit einer Schnittgeschwindigkeit von mindestens 100 m/min. Durch die paarweise gegenläufigen Bewegungen der Werkzeuge werden (bei räumlichem Stillstand der Vorrichtung) alle Momente der Werkzeugbewegungen miteinander kompensiert, wie weiter oben bereits für die Vorrichtung beschrieben. Die entsprechenden Vorteile gelten auch für das hier beschriebene Verfahren. Die Vorteile der Schnittgeschwindigkeit von mindestens 100 m/min sind ebenfalls weiter oben bereits beschrieben und gelten auch für das hier beschriebene Verfahren.
Als optionales Merkmal werden die Werkzeuge (5a, 5b) mit einer Schnittgeschwindigkeit von mindestens 100 m/min über einen Hub von mindestens 10 mm bewegt.
Der Hub kann auch mindestens 15 mm betragen. Insbesondere beträgt der Hub mindestens 20 mm.
Auch die Vorteile des Hubs von mindestens 10 mm sind bereits oben beschrieben und gelten analog auch für das Verfahren.
Als optionales Merkmal übt in diesem Verfahren die Vorrichtung auf die Oberfläche eine Gewichtskraft aus, welche einem Gewicht von mindestens 50 kg entspricht.
Insbesondere entspricht diese Gewichtskraft einem Gewicht von mindestens 85 kg. Es kann auch einem Gewicht von 120 kg entsprechen. Insbesondere die Kombination von der Bewegung der Werkzeuge mit einer Schnittgeschwindigkeit von mindestens 100 m/min bei einem Hub von mindestens 10mm unter Ausübung der Gewichtskraft eines Gewichts von mindestens 50 kg erlaubt es, bei hoher Bearbeitungsqualität und hohem Materialabtrag eine Oberfläche effizient und hochqualitativ zu bearbeiten. Dadurch können mehrere verschiedene Arbeitsschritte gleichzeitig erledigt werden. Auch kann ein einzige Vorrichtung mehrere verschiedene Arbeitsschritte erledigen. Die weiter oben beschriebenen Vorteile zur entsprechenden Vorrichtung gelten analog auch für das hier beschriebene Verfahren. Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bearbeiten von Oberflächen, insbesondere einer der oben beschriebenen Vorrichtungen mit einer Drehvorrichtung. Insbesondere sind diese Verfahrensschritte mit einem der oben beschriebenen Verfahren kombiniert. Das Verfahren umfasst dabei folgende Schritte: - Bewegen der Vorrichtung in eine erste Bearbeitungsrichtung, wobei der
Werkzeugmechanismus bezüglich der ersten Bearbeitungsrichtung in einer ersten Arbeitsposition ausgerichtet ist und eine Längsrichtung der Führungseinrichtung in Projektion auf die zu bearbeitende Oberfläche im Wesentlichen parallel zur ersten Bearbeitungsrichtung angeordnet ist, - Drehen des Werkzeugmechanismus relativ zur Führungseinrichtung unter
Verwendung der Drehvorrichtung,
Bewegen der Vorrichtung in eine zweite Bearbeitungsrichtung, wobei der Werkzeugmechanismus bezüglich der zweiten Bearbeitungsrichtung in einer zweiten Arbeitsposition angeordnet ist, welche analog zur ersten Arbeitsposition des Werkzeugmechanismus bezüglich der ersten
Bearbeitungsrichtung ist, und wobei die Längsrichtung der Führungseinrichtung in Projektion auf die zu bearbeitende Oberfläche in einem Winkel von mindestens 20 Grad bezüglich der zweiten Bearbeitungsrichtung angeordnet ist.
Die Vorteile einer bezüglich Werkzeugmechanismus drehbaren Führungseinrichtung sind bereits weiter oben beschrieben und gelten auch für das Verfahren, in welchem der Werkzeugmechanismus bezüglich der Längsrichtung der Führungseinrichtung (bzw. einer Projektion derselben auf die zu bearbeitende Oberfläche) gedreht wird.
Die Längsrichtung der Führungseinrichtung entspricht dabei einer
Verbindungsgeraden ausgehend von einem Kontaktpunkt zwischen der Vorrichtung und einer die Vorrichtung führenden Person, welche die Vorrichtung in Arbeitsposition an der Führungseinrichtung führt, weisend zu einem kraftschlüssigen Verbindungspunkt der Führungseinrichtung mit der restlichen Vorrichtung. Anders ausgedrückt: die Längsrichtung der Führungseinrichtung zeigt von einem Griff für die die Vorrichtung führende Person zum Verbindungspunkt der Führungseinrichtung mit der Vorrichtung. Die Längsrichtung der Führungseinrichtung kann dabei in Projektion auf die zu bearbeitende Oberfläche insbesondere in einem Winkel von mindestens 30 Grad bezüglich der zweiten Bearbeitungsrichtung ausgerichtet sein. Die Längsrichtung der Führungseinrichtung kann insbesondere aber auch in einem Winkel von mindestens 45 Grad bezüglich der zweiten Bearbeitungsrichtung ausgerichtet sein. Die Längsrichtung der Führungseinrichtung kann auch insbesondere in einem Winkel von mindestens 90 Grad bezüglich der zweiten Bearbeitungsrichtung ausgerichtet sein.
Die Längsrichtung der Führungseinrichtung kann aber auch insbesondere in einem Winkel von 180 Grad bezüglich der zweiten Bearbeitungsrichtung ausgerichtet sein. Das heisst, dass in Projektion auf die zu bearbeitende Oberfläche die Längsrichtung der Führungseinrichtung der zweiten Bearbeitungsrichtung entgegengesetzt ausgerichtet ist.
Weitere bevorzugte Ausführungsformen gehen aus den abhängigen Patentansprüchen hervor. Dabei sind Merkmale der Verfahrensansprüche sinngemäss mit den Vorrichtungsansprüchen kombinierbar und umgekehrt.
Im Folgenden wird der Erfmdungsgegenstand anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels, welches in den beiliegenden Zeichnungen dargestellt ist, näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 Eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform der Vorrichtung;
Figur 2 einen Schnitt durch die Vorrichtung aus Figur 1 in einer Ansicht von der Seite; Figur 3 eine perspektivische Ansicht auf eine Unterseite des
Werkzeugmechanismus;
Figur 4 eine perspektivische Ansicht auf eine Oberseite eines
Schwingmechanismus des Werkzeugmechanismus;
Figur 5 eine Ansicht von oben auf den Schwingmechanismus aus Figur 4; Figur 6 eine perspektivische Ansicht der Vorrichtung aus Figur 1, wobei das
Antriebsmodul vom Werkzeugmodul getrennt ist;
Figur 7 eine perspektivische Ansicht auf eine Oberseite des Werkzeugmoduls mit ausgefahrenem Werkzeugmodulhandgriff.
Grundsätzlich sind in den Figuren gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Figur 1 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform der Vorrichtung 1. Die Vorrichtung 1 umfasst eine Führungseinrichtung 2, einen Werkzeugmotor 3 und einen Werkzeugmechanismus 4. Zwischen Werkzeugmechanismus 4 und Werkzeugmotor 3 ist dabei eine Drehvorrichtung 6 (besser erkennbar in Figuren 2 und 6) umfassend ein Kunststoffgleitlager ausgebildet. Somit sind der Werkzeugmechanismus 4 und der Werkzeugmotor 3 durch die Drehvorrichtung 6 relativ drehbar zueinander miteinander verbunden.
Die Drehvorrichtung 6 ist also zwischen dem Werkzeugmechanismus 4 einerseits und dem Werkzeugmotor 3 sowie der drehfest dazu angeordneten Führungseinrichtung 2 andererseits angeordnet. Die Drehvorrichtung 6 erlaubt eine Drehung des Werkzeugmechanismus 4 um eine senkrecht zu einer zu bearbeiten Oberfläche, beispielsweise einem Boden, angeordnete Achse a (durch eine unterbrochene Linie dargestellt). Die Führungseinrichtung 2 ist dabei bezüglich der Achse a der Drehvorrichtung 6 drehfest zum Werkzeugmotor 3 angeordnet. Werkzeugmotor 3 und Führungseinrichtung 2 sind zudem derart relativ zur Drehvorrichtung 6 angeordnet und daran befestigt, dass der Massenschwerpunkt von Werkzeugmotor 3, Führungseinrichtung 2 und Drehvorrichtung 6 sowie deren verbindenden Elemente in einer Arbeitsposition der Vorrichtung 1 im Wesentlichen auf der Achse a liegt.
Der Werkzeugmotor 3 ist ein BLDC -Elektromotor, welcher regelbar mit einer Frequenz (Umdrehungen einer Antriebsachse pro Sekunde) von 15 bis 70 Hz betrieben werden kann.
Der Werkzeugmechanismus 4 umfasst zwei Werkzeuge 5a, 5b (gut erkennbar auf Figuren 2 und 3), welche je eine rechteckige Wirkungsfläche von 535 mm Breite und 150 mm Länge aufweisen. Der Werkzeugmechanismus 4 umfasst zudem einen
Schwingmechanismus 7, welcher die rotatorische Antriebsbewegung des Werkzeugmotors 3 in eine Schwingbewegung der Werkzeuge 5a, 5b umwandelt. Der Schwingmechanismus 7 überträgt also die Kraft des Werkzeugmotors 3 auf die beiden Werkzeuge 5a, 5b, welche sich aufgrund des Schwingmechanismus 7 entgegengesetzt schwingend bewegen. Der Schwingmechanismus 7 gibt den Werkzeugen 5a, 5b deren kreisförmig translatorische Bewegungsbahn vor, entlang welchen sie sich mit einer Schnittgeschwindigkeit von mindestens 100 m/min bewegen.
Der Werkzeugmechanismus 4 ist in Projektion auf die zu bearbeitende Oberfläche rechteckig ausgebildet und ist an seiner breitesten Stelle 600 mm breit und an seiner längsten Stelle 485 mm lang. Das erste Werkzeug 5a und das zweite Werkzeug 5b sind durch eine Schraubverbindung mit dem Werkzeugmechanismus 4 verbunden und können rasch und einfach ausgetauscht werden. Im vorliegenden Fall sind das erste Werkzeug 5a und das zweite Werkzeug 5b identisch, führen also denselben Bearbeitungsschritt zur Bearbeitung der Oberfläche aus. Das erste Werkzeug 5a kann aber auch einen anderen Bearbeitungsschritt als das Werkzeug 5b ausführen.
Die Führungseinrichtung 2 ist als lenkerartiger Maschinengriff 11 mit zwei Verbindungsstreben 12a, 12b ausgebildet. Die beiden Verbindungsstreben 12a, 12b sind dabei höhenverstellbar an der Vorrichtung 1 befestigt, damit der lenkerartige Maschinengriff 11 in der Arbeitsposition der Vorrichtung 1 eine ergonomische Distanz zur zu bearbeitenden Oberfläche einzunehmen imstande ist. Zudem erlaubt eine weitere Verstellposition der beiden Verbindungsstreben 12a, 12b (der Achse a angenähert) der Vorrichtung 1, eine kompakte und lager- sowie transportfreundliche Form anzunehmen.
Der lenkerartige Maschinengriff 11 der Führungseinrichtung 2 umfasst zudem ein Bedienelement 10, welches in einem ersten Zustand die Drehvorrichtung 6 arretiert (also den Werkzeugmechanismus 4, den Werkzeugmotor 3 und die Führungseinrichtung 2 relativ zur Achse a der Drehvorrichtung 6 drehfest miteinander verbindet). In einem zweiten Zustand des Bedienelements 10 wird ein mit dem Werkzeugmechanismus 4 verbundener Teil der Drehvorrichtung 6 durch einen Drehmotor (hier nicht dargestellt) relativ zu einem mit dem Werkzeugmotor 3 verbundenen Teil der Drehvorrichtung 6 um die Achse a - von der Vorrichtung 1 aus auf die zu bearbeitende Oberfläche betrachtet - im Gegenuhrzeigersinn gedreht (in Figur 1 durch einen Pfeil mit gestrichelter Linie dargestellt). Daraus resultiert eine Drehung des Werkzeugmechanismus 4 relativ zum Werkzeugmotor 3 und der Führungseinrichtung 2 im (wie gerade eben definierten) Gegenuhrzeigersinn. Optional sind zwei Bedienelemente als Daumensteuerungen am lenkerartigen Maschinengriff 11 vorgesehen, wobei ein erstes Bedienelement eine Drehung der Drehvorrichtung 6 im Uhrzeigersinn und ein zweites Bedienelement eine Drehung der Drehvorrichtung 6 gegen den Uhrzeigersinn bewirkt, wenn es sich jeweils in seinem zweiten Zustand befindet. Dabei kann das erste Bedienelement als Daumensteuerung für die linke Hand ausgebildet sein und eine Drehung des Werkzeugmechanismus 4 relativ zur Führungseinrichtung 2 im Gegenuhrzeigersinn bewirken. Das zweite Bedienelement kann entsprechend für die rechte Hand ausgebildet sein und eine Drehung im Uhrzeigersinn bewirken. Die Vorrichtung 1 weist auf zwei entgegengesetzten Seiten je eine
Kontrollbeleuchtung 13 auf, welche jeweils die Oberfläche quer zur Bearbeitungsrichtung beleuchten. Am Werkzeugmechanismus 4 ist ein
Werkzeugmodulhandgriff 33 zu erkennen, und diesem gegenüber angeordnet zwei Werkzeugmodulrollen 35. Beim Werkzeugmotor 3 ist ein Antriebsmodulhandgriff 32 angeordnet, und diesem gegenüber angeordnet ist eine von zwei Antriebsmodulrollen 34 sichtbar.
In Figur 2 ist ein Schnitt durch die Vorrichtung 1 aus Figur 1 in einer Ansicht von der Seite dargestellt. Figur 2 zeigt dieselben Bestandteile der Vorrichtung 1 wie Figur 1. Die Drehvorrichtung 6 ist als Kunststoffgleitlager ausgebildet, welches als Drehachse die besagte Achse a der Drehvorrichtung 6 aufweist. Dabei ist der äussere Teil des Kunststoffgleitlagers mit dem Werkzeugmechanismus 4 bezüglich der Achse a der Drehvorrichtung 6 fest verbunden, und der innere (näher zur Achse a gelegene) Teil des Kunststoffgleitlagers ist bezüglich der Achse a der Drehvorrichtung 6 fest mit dem
Werkzeugmotor 3 und der Führungseinrichtung 2 verbunden.
Figur 3 zeigt eine perspektivische Ansicht auf eine Unterseite des Werkzeugmechanismus 4, wobei die Werkzeuge 5a, 5b sichtbar sind.
In Figur 4 ist eine perspektivische Ansicht auf eine Oberseite des
Schwingmechanismus 7 des Werkzeugmechanismus 4 dargestellt. Darin gut ersichtlich ist der einseitige Zahnriemen 20, welcher aus Gründen einer übersichtlichen Darstellung kein Zähne eingezeichnet hat und daher auf allen Figuren wie ein Riemen mit glatter Oberfläche erscheint.
Der Werkzeugmotor 3 überträgt seine Antriebskraft an einer Antriebstelle 22 auf die gezahnte Seite des einseitigen Zahnriemens 20. Dabei ist die Antriebstelle 22 mit dem Werkzeugmotor 3 über eine Kupplung verbunden, welche den Werkzeugmotor 3 mit der Antriebstelle 22 kraftschlüssig koppeln oder entkoppeln kann. Gleichzeitig wird der einseitige Zahnriemen 20 durch ein einstellbares Spannmittel 21 in Form eines quer zu einer Bewegungsrichtung des einseitigen Zahnriemens 20 verschiebbaren Zahnrads auf eine Vorspannung von 200 Nm gespannt. Über Zahnriemenräder, welche an Abtriebsstellen 23a-23d am einseitigen
Zahnriemens 20 angreifen, wird die Antriebskraft des Werkzeugmotors 3 durch den einseitigen Zahnriemen 20 auf vier Exzenterzahnriemenräder des Schwingmechanismus 7 übertragen. Die vier Exzenterzahnriemenräder des
Schwingmechanismus 7 weisen alle dieselbe Rotationsrichtung auf. An den vier Exzenterzahnriemenrädem ist je eine Exzenterscheibe befestigt. Die
Exzenterzahnriemenräder sind der Antrieb der Exzenterscheibe, welche wiederum der Abtrieb der Exzenterzahnriemenräder darstellt. Der Abtrieb erfolgt dabei über eine Exzenterabtriebsachse, welche parallel zu einer Drehachse der Exzenterzahnriemenräder angeordnet ist und bei einer Rotation der Exzenterzahnriemenräder um die Drehachse der Exzenterzahnriemenräder rotiert.
Je zwei dieser Exzenterabtriebsachsen treiben als Exzenterachsenpaar gemeinsam ein Werkzeug 5a, 5b an, wodurch die Werkzeuge 5a, 5b eine Schwingbewegung entlang einer kreisförmig translatorische Bewegungsbahn ausführen. Ein erstes Exzenterachsenpaar, welches das erste Werkzeug 5a bewegt, bewegt sich dabei um 180 Grad phasenverschoben zu einem zweiten Exzenterachsenpaar, welches das zweite Werkzeug 5b bewegt. Durch diese Phasenverschiebung der
Exzenterachsenpaare um 180 Grad schwingen die Werkzeuge 5a, 5b in zueinander entgegen gesetzter Richtung. Die Werkzeuge 5a, 5b schwingen dabei in einem Schwingkreis mit einem Durchmesser von 20 mm, wodurch die Werkzeuge 5a, 5b eine Arbeitsbreite (d.h. eine Breite der Oberfläche, welche von den Werkzeugen 5a, 5b bearbeitet wird) von 555 mm erreichen (also die Summe der Breite der Werkzeugplatte von 535 mm und dem Hub von 20 mm). Die Werkzeuge 5a, 5b weisen zusammen eine Bearbeitungsfläche von 0.16 m2 auf (die Summe von 2 Platten mit je 535 mm Breite und 150 mm Länge). Auf dieser Bearbeitungsfläche lastet das ganze Gewicht von total 80 kg der Vorrichtung 1. Auf die Vorrichtung 1 können noch ein oder zwei separat ausgebildete, nicht dargestellte Zusatzgewichte von je 20 kg gestapelt werden. Je nach Anwendung und zur Verfügung stehender Spannungsversorgung kann das Gewicht somit zwischen 80 kg, 100 kg und 120 kg gezielt variiert werden.
Figur 5 zeigt eine Ansicht von oben auf den Schwingmechanismus 7 aus Figur 4. Dabei ist gut ersichtlich, dass der einseitige Zahnriemen 20 im Wesentlichen eine Form eines Vierecks mit Einschnürungen an einer Seite aufweist. Das Viereck ist in diesem Fall ein Quadrat, dessen Ecken durch die vier Abtriebsstellen 23a-23d des zweiseitigen Zahnriemens 20 aufgespannt werden. Die Einschnürung erfolgt dabei an einer Seite des Quadrats durch die Antriebsstelle 22. Die Antriebsstelle 22 ist dabei im Wesentlichen gleich weit von allen vier Abtriebsstellen 23a-23d entfernt. In Figur 6 ist dargestellt, wie ein Antriebsmodul 30, umfassend den Werkzeugmotor 3 und die Führungseinrichtung 2, von einem Werkzeugmodul 31, umfassend den Werkzeugmechanismus 4, getrennt ist. Die Trennung erfolgt an der Drehvorrichtung 6. Dazu wird der Antriebsmodulhandgriff 32 von einer in Figur 6 gezeigten Betriebsposition in eine Transportposition (nach oben geklappt) bewegt und auf diese Weise eine Koppelvorrichtung gelöst. Diese arretierbare Koppelvorrichtung greift an den aus der Drehvorrichtung 6 herausragenden Stiften an. Auf diese Weise getrennt können das Antriebsmodul 30 und das Werkzeugmodul 31 einfach transportiert, gesäubert und/oder gelagert werden. Zum einfachen Transport (beispielsweise ähnlich einem Rollkoffer) kann der Antriebsmodulhandgriff 32 in Verbindung mit den Antriebsmodulrollen 34 verwendet werden, und analog der Werkzeugmodulhandgriff 33 mit den Werkzeugmodulrollen 35. In Figur 7 ist in perspektivischer Ansicht eine Oberseite des Werkzeugmoduls 31 mit ausgefahrenem Werkzeugmodulhandgriff 33 gezeigt. In Betriebsposition wird die Vorrichtung 1 durch eine Person an der Führungseinrichtung 2 geführt und gesteuert. Dabei kann die Person eine Geschwindigkeit steuern, mit welcher die Werkzeuge 5a, 5b in relativ zueinander entgegen gesetzter Bewegung schwingen und auf diese Weise die Oberfläche bearbeiten. Die Werkzeuge 5a, 5b schwingen dabei aufgrund der Übersetzungen aller Kraftübertragungselemente zwischen Werkzeugmotor 3 und Werkzeugen 5a, 5b mit 500 bis 3100 Umdrehungen pro Minute. Dabei ist die Anzahl der Umdrehungen pro Minute stufenlos regelbar und kann entsprechend Anforderungen der Arbeitsschritte eingestellt werden.
Zudem kann die Person während der Bearbeitung der Oberfläche über das Bedienelement 10 die Drehvorrichtung 6 aus einem arretierten Zustand in eine durch den Drehmotor angetriebene Drehbewegung versetzen. Durch diese Drehbewegung kann die Führungseinrichtung 2 und der Werkzeugmotor 3 relativ zum Werkzeugmechanismus 4 um die Achse a der Drehvorrichtung 6 gedreht werden. In diesem Fall überlagert sich eine Bewegung der Werkzeuge 5a, 5b im Werkzeugmechanismus 4 mit einer Rotation des Werkzeugmechanismus 4 um die Achse a der Drehvorrichtung 6. Dadurch kann die Führungseinrichtung 2 relativ zum Werkzeugmechanismus 4 gedreht werden, um ein Führen der Vorrichtung 1 in sonst nur schwierig oder gar nicht erzielbare Betriebsrichtungen und/oder an sonst nur schwierig oder gar nicht zugängliche Stellen der Oberflächen zu erlauben. Die Drehung des Werkzeugmechanismus 4 um die Achse a der Drehvorrichtung 6 kann dabei aber auch erfolgen, wenn die Werkzeuge 5a, 5b nicht bewegt werden und/oder wenn die Vorrichtung 1 sich nicht in Arbeitsposition befindet.

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Vorrichtung (1) zum Bearbeiten von Oberflächen, insbesondere von Böden, umfassend einen Werkzeugmechanismus (4) mit mindestens zwei relativ zum Werkzeugmechanismus (4) bewegbaren Werkzeugen (5a, 5b), einen
Werkzeugmotor (3) zum Antreiben der Werkzeuge (5a, 5b) und eine Führungseinrichtung (2) zur Führung der Vorrichtung (1) durch eine Person, wobei der Werkzeugmechanismus (4) eine kreisförmig translatorische Bewegungsbahn für jedes der Werkzeuge (5a, 5b) umfasst, die Bewegungsbahn der Werkzeuge (5a, 5b) jeweils paarweise gegenläufig verlaufend angeordnet ist, und die Vorrichtung (1) derart ausgebildet ist, dass sie in einer Arbeitsposition ausschliesslich durch die Werkzeuge (5a, 5b) in direktem Kontaktschluss mit der Oberfläche steht, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) derart ausgebildet ist, dass sich im Normalbetrieb der Vorrichtung (1) die Werkzeuge (5a, 5b) mit einer Schnittgeschwindigkeit von mindestens 100 m/min entlang der kreisförmig translatorischen Bewegungsbahn bewegen.
2. Vorrichtung (1) gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegungsbahn für jedes der Werkzeuge (5a, 5b) einen Hub der Werkzeuge (5a, 5b) von mindestens 10 mm umfasst.
3. Vorrichtung (1) gemäss -Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die
Vorrichtung (1) derart ausgebildet ist, dass im Normalbetrieb die Werkzeuge (5a, 5b) entlang ihrer Bewegungsbahn mit einer Frequenz von mindestens 2000 Umläufen pro Minute zu bewegen imstande sind.
4. Vorrichtung (1) gemäss einem der Ansprüche 1 - 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkzeugmechanismus (4) einen Zahnriemen umfasst, über welchen der Werkzeugmotor (3) in Kraftschluss mit den Werkzeugen (5a, 5b) steht.
5. Vorrichtung (1) gemäss einem der Ansprüche 1 - 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) ein Gewicht von mindestens 50 kg aufweist, welches im Normalbetrieb durch die Werkzeuge (5a, 5b) auf der damit in direktem Kontaktschluss stehende Oberfläche aufliegt.
6. Vorrichtung (1) gemäss einem der Ansprüche 1 - 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkzeuge (5a, 5b) eine gesamthaft mindestens 0.05 m2 grosse Bearbeitungsfläche aufweisen, die im Normalbetrieb in direktem Kontaktschluss mit der zu bearbeitenden Oberfläche steht.
7. Vorrichtung (1) gemäss einem der Ansprüche 1 - 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) eine Drehvorrichtung (6) aufweist, welche derart ausgebildet ist, dass sie den Werkzeugmechanismus (4) um eine im Wesentlichen senkrecht zur Oberfläche stehende Achse (a) relativ zur Führungseinrichtung (2) zu drehen erlaubt, und insbesondere dass sie den Werkzeugmechanismus (4) um eine im
Wesentlichen senkrecht zur Oberfläche stehende Achse (a) relativ zum Werkzeugmotor (3) zu drehen erlaubt.
8. Vorrichtung (1) gemäss Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungseinrichtung (2) ein Bedienelement (10) umfasst, wobei das
Bedienelement (10) derart ausgebildet ist, dass in einer ersten Einstellung des Bedienelements (10) die Drehvorrichtung (6) drehfest fixiert ist und in einer zweiten Einstellung des Bedienelements (10) die Drehvorrichtung (6) drehbar ist, wobei insbesondere das Bedienelement (10) in der zweiten Einstellung des Bedienelements (10) die Drehvorrichtung (6) durch einen Drehmotor angetrieben zu drehen imstande ist.
9. Vorrichtung (1) gemäss einem der Ansprüche 1 - 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) eine Kontrollbeleuchtung (13) umfasst, welche einen Teil der Oberfläche neben der Vorrichtung (1) zu beleuchten imstande ist, und dadurch auf einem bereits bearbeiteten Teil der Oberfläche optisch erkennbare Muster bei Bearbeitungsdefekten bewirken kann.
10. Vorrichtung (1) gemäss einem der Ansprüche 1 - 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) ein Antriebsmodul (30) und ein Werkzeugmodul (31) umfasst, das Antriebsmodul (30) den Werkzeugmotor (3) und die Führungseinrichtung (2) umfasst, das Werkzeugmodul (31) den Werkzeugmechanismus (4) und die Werkzeuge (5a, 5b) umfasst, und wobei Antriebsmodul (30) mit dem Werkzeugmodul (31) im Normalbetrieb kontakt- und kraftschlüssig verbunden ist und das Antriebsmodul (30) vom Werkzeugmodul (31) trennbar ausgebildet ist.
11. Vorrichtung (1) gemäss einem der Ansprüche 1 - 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) ein erstes (5a) und ein zweites (5b) Werkzeug umfasst, wobei das erste Werkzeug (5a) einen ersten Bearbeitungsschritt der Oberfläche auszuführen imstande ist und das zweite Werkzeug (5b) einen zweiten
Bearbeitungsschritt auszuführen imstande ist, und der erste Bearbeitungsschritt vom zweiten Bearbeitungsschritt verschieden ist.
12. Verfahren zum Bearbeiten von Oberflächen, insbesondere von Böden, insbesondere mit einer Vorrichtung gemäss einem der Ansprüche 1 - 11, umfassend folgende Schritte: zur Verfügung stellen einer Vorrichtung (1) umfassend mindestens zwei bewegbare Werkzeuge (5a, 5b) zum Bearbeiten der Oberfläche, ausüben einer Gewichtskraft durch die Vorrichtung (1) auf die Oberfläche, wobei die Vorrichtung (1) ausschliesslich über die Werkzeuge (5a, 5b) in direktem Kontaktschluss mit der Oberfläche steht, und gleichzeitig - kreisförmig translatorisches sowie paarweise gegenläufiges bewegen der Werkzeuge (5a, 5b) mit einer Schnittgeschwindigkeit von mindestens 100 m/min.
13. Verfahren gemäss Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkzeuge (5a, 5b) mit einer Schnittgeschwindigkeit von mindestens 100 m/min über einen Hub von mindestens 10 mm bewegt werden.
14. Verfahren gemäss Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die
Vorrichtung (1) auf die Oberfläche eine Gewichtskraft ausübt, welche einem Gewicht von mindestens 50 kg entspricht.
15. Verfahren zum Bearbeiten von Oberflächen mit einer Vorrichtung (1) gemäss einem der Ansprüche 7 oder 8, insbesondere gemäss einem Verfahren der
Ansprüche 12 - 14, umfassend folgende Schritte:
Bewegen der Vorrichtung (1) in eine erste Bearbeitungsrichtung, wobei der Werkzeugmechanismus (4) bezüglich der ersten Bearbeitungsrichtung in einer ersten Arbeitsposition ausgerichtet ist und eine Längsrichtung der
Führungseinrichtung (2) in Projektion auf die zu bearbeitende Oberfläche im Wesentlichen parallel zur ersten Bearbeitungsrichtung angeordnet ist, Drehen des Werkzeugmechanismus (4) relativ zur Führungseinrichtung (2) unter Verwendung der Drehvorrichtung (6),
Bewegen der Vorrichtung (1) in eine zweite Bearbeitungsrichtung, wobei der Werkzeugmechanismus (4) bezüglich der zweiten Bearbeitungsrichtung in einer zweiten Arbeitsposition ausgerichtet ist, welche analog zur ersten Arbeitsposition des Werkzeugmechanismus (4) bezüglich der ersten Bearbeitungsrichtung ist, und wobei die Längsrichtung der Führungseinrichtung (2) in Projektion auf die zu bearbeitende Oberfläche in einem Winkel von mindestens 20 Grad bezüglich der zweiten Bearbeitungsrichtung angeordnet ist, und insbesondere dieser Winkel 180 Grad ist, d.h. dass in Projektion auf die zu bearbeitende Oberfläche die Längsrichtung der Führungseinrichtung der zweiten Bearbeitungsrichtung entgegengesetzt ausgerichtet ist.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
BE430719A (de) 1937-10-22
DE4117776A1 (de) * 1991-05-31 1992-12-03 Leo Lustig Parkettschleifmaschine
SE530893C2 (sv) * 2007-02-15 2008-10-07 Htc Sweden Ab System. anordning och metod för planing av golv
JP6785602B2 (ja) * 2016-09-13 2020-11-18 アマノ株式会社 洗浄装置

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