WO2025190880A1 - Bearbeitungseinrichtung und verfahren zur bearbeitung von werkstückoberflächen - Google Patents

Bearbeitungseinrichtung und verfahren zur bearbeitung von werkstückoberflächen

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WO2025190880A1
WO2025190880A1 PCT/EP2025/056491 EP2025056491W WO2025190880A1 WO 2025190880 A1 WO2025190880 A1 WO 2025190880A1 EP 2025056491 W EP2025056491 W EP 2025056491W WO 2025190880 A1 WO2025190880 A1 WO 2025190880A1
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WO
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guide
traction means
workpiece
workpiece surface
longitudinal direction
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English (en)
French (fr)
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Sören Eden
Ingo Gebauer
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Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV
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    • B24B49/00—Measuring or gauging equipment for controlling the feed movement of the grinding tool or work; Arrangements of indicating or measuring equipment, e.g. for indicating the start of the grinding operation
    • B24B49/12—Measuring or gauging equipment for controlling the feed movement of the grinding tool or work; Arrangements of indicating or measuring equipment, e.g. for indicating the start of the grinding operation involving optical means

Definitions

  • the invention lies in the field of mechanical engineering and process technology and can be used with particular advantage in the machining of complex-shaped workpiece surfaces.
  • Automated or semi-automated solutions for the painting preparation of large free-form surfaces often consist of con- Conventional grinding systems for manual use are applied to robot kinematics and are used with force and/or contour-adaptive control.
  • sandpaper flaps are used, which are supported by flap brushes and mounted on a tool carrier.
  • Rotating rollers are primarily used as tool carriers, and these are used in both hand-held and semi-automated or fully automated systems.
  • European Patent Application EP2495074 A2 describes a solution that uses a roller segmented along its longitudinal axis to better respond to surface curvatures across the roller width. Due to the cylindrical shape of the roller segments, a correspondingly small contact area results, in which a uniform contact pressure is created between the grinding tool and the workpiece surface. This requires a relatively slow traverse of the machining device over the workpiece for Creating a uniformly structured surface. Furthermore, frequent repositioning between tool paths is necessary. This results in long overall process times, steps or double-machined areas, high operating effort, and high system costs.
  • the contour of the intermediate sanding belt section is determined by the sanding belt tension and the contact resistance on the contour of the workpiece surface. This results in higher contact pressure of the sanding belt in the workpiece areas that protrude from the other areas.
  • the greater the flank pitch of a convex contour the more the contact pressure is concentrated on the most protruding area of the contour.
  • a distribution of the contact pressure that is adapted to the surface shape or freely selectable is practically impossible to achieve.
  • the longitudinal tension of the sanding belt can be changed as a parameter, but there are strict limits to these changes.
  • sanding belt tension is set too low, for example, in many drives, sufficient friction cannot be achieved between the drive roller and the sanding belt to allow the sanding belt to rotate against the grinding force, or reliable guidance of the sanding belt over its entire length is compromised.
  • Chinese utility model CN117381607A discloses a solution for a machining device in which a rotating sanding belt is connected to a carrier with a double-T cross-section, which is mounted on rollers on both sides and thus positively guided. By linearly shifting the roller mount, the contour of the sanding surface can be adapted to the workpiece.
  • Chinese utility model CN113427367A discloses a holder for a rotating sanding belt, in which the sanding belt is connected to a hollow profile guided on guide elements.
  • the sanding belt can be wrapped around the workpieces to be machined. and kept taut by means of a tension control.
  • a rotating, drivable grinding belt is known from the Chinese utility model CN220427877U, which can be fed to a workpiece to be machined by means of pressure rollers and fixed guide bodies.
  • the object of the present invention is to be able to optimize the pressure forces of a traction device with processing elements to the respective workpiece surface, even for complex curved workpiece surfaces.
  • the invention relates to a processing device for processing workpiece surfaces, with a strand-shaped, flexible, elongated traction means which carries one or more processing elements arranged one behind the other in the longitudinal direction of the traction means, a traction means drive for driving the traction means in its longitudinal direction, and one or more guide units which the traction means passes through during its movement in its longitudinal direction, wherein each guide unit limits the movement of the traction means in a direction transverse to the longitudinal direction of the traction means, wherein at least one guide unit is designed as a multiple-guiding guide unit with a guide channel in which the traction means is guided and in which a movement of the traction means both in a first direction pointing away from the workpiece surface and is also limited in the second direction opposite to the first direction and pointing towards the workpiece, and wherein at least one longitudinal section of the traction means is rotatable or pivotable about an axis which is parallel to the longitudinal direction of the longitudinal section of the traction means, in that guide elements which form a guide channel are
  • a traction device in the form of an elongated element which can be designed, for example, as a rope, chain, for example a sleeve chain or roller chain, as a band, belt or toothed belt
  • processing elements attached to this can be moved in the longitudinal direction of the traction device along a workpiece to be processed, while contacting the workpiece surface and, for example, being pressed against the workpiece surface at least in some areas, so that the processing elements can process the surface of the workpiece while passing the workpiece, i.e., moving along it.
  • the processing elements can be designed as elements that process the surface of the workpiece by removing material or changing it in some other way.
  • the processing elements can be designed, for example, as removing tools, in particular cutting tools, as abrasives, polishing agents, or cleaning agents in the form of blades, rasps, grinding flaps, sponges or rags.
  • the first and second guide rollers can then each be aligned with their axes of rotation parallel to the inclined surfaces of the traction means.
  • the guide gap formed between a first and a second guide roller then tapers outwards on both sides in the cross-sectional view of the traction means and the axes of rotation of the first and second guide rollers converge laterally towards each other. This allows the traction device to be easily centered by the inclined first and second guide rollers, which can exert pressure on its inclined surfaces.
  • third guide rollers can also be provided to guide the traction device laterally, i.e., to limit the movement of the traction device in a direction that is perpendicular to both the feed direction of the traction device and the direction of pressure on the workpiece.
  • a third guide roller can be provided on each side of the traction device.
  • the processing device can also be designed in such a way that the first and/or the second guide elements are designed as fixed guide bodies. In this case, the effort is further limited compared to the installation of guide rollers and the traction device can slide on a guide element or between two guide elements.
  • a guide unit can also comprise a fixed guide body with a groove extending therein, which forms a guide channel, wherein the traction means is guided in the groove/guide channel and is moved along the groove/guide channel.
  • a further design can provide for at least one multiple guide element to have a first and a second guide channel, wherein the first and second guide channels are each formed between the first and second guide bodies or as a groove in a respective guide body and extend parallel to one another at a distance from one another such that two opposing edges of a traction means are guided in the guide channels.
  • the edges of the traction means can be formed by the edge strips, for example, in the case of a belt with a rectangular cross-section.
  • At least one multiple guiding unit is configured such that aerodynamic and/or magnetic and/or electrical forces act on the traction means in the first direction pointing away from the workpiece surface and/or in the second direction opposite to the first direction and pointing towards the workpiece.
  • the traction device can, for example, be magnetic or magnetizable or electrically chargeable in certain areas.
  • the guide means can then generate magnetic and/or electrical forces that act on the traction device in the desired and selectable direction.
  • the traction device then has corresponding magnetic properties or electrical properties in certain areas and is, for example, magnetizable or electrically chargeable.
  • the traction device can be held or moved in a desired direction using aerodynamic forces by generating positive and/or negative pressure or by air currents.
  • the multiple guide units can then be equipped with valves for the discharge or extraction of air.
  • a further implementation of the processing device can consist in that one or more multiple guiding units are displaceable by actuators transversely to the longitudinal direction of the traction means and/or perpendicular to a workpiece surface and/or parallel to the workpiece surface and/or that the processing device as a whole is movable or drivable in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the traction means and parallel to the workpiece surface.
  • the actuators allow the guide units, and especially the multiple guide units, to be individually positioned relative to the workpiece surface to create a desired contact pressure pattern of the machining elements along the workpiece surface and along the traction device.
  • the lateral displacement of the machining elements caused by the pivoting movement can be compensated for by moving the guide units along the workpiece surface and perpendicular to the longitudinal direction of the traction device using the actuators.
  • the machining device By displacing the machining device as a whole in a direction perpendicular to the longitudinal axis of the traction device and parallel to the workpiece surface, the machining device is moved successively over a workpiece and in each position of the machining device a strip of the workpiece surface running in the longitudinal direction of the traction device can be machined.
  • the longitudinal direction of the traction device can run in the direction of flow of a blade or perpendicular to the longitudinal axis of the blade and the machining device can be gradually moved along the longitudinal axis of the blade.
  • the invention also relates to a method for machining a workpiece surface using a machining device, in which the surface profile of the workpiece surface to be machined is detected and, based on the detected surface profile, a path of a traction means relative to the workpiece surface is set by means of one or more multiple guiding guide units, wherein the traction means is rotated or pivoted in at least one longitudinal section about an axis which is parallel to the longitudinal direction of the traction means in the longitudinal section by rotating or pivoting at least one guide unit about said axis.
  • the adjustment and positioning of the multiple guide units is achieved by their displacement using the actuators.
  • the displacement can be controlled depending on a constantly measured contact pressure of the traction device on the workpiece in order to regulate a specific contact pressure as a target value.
  • the actuators can each cause a translational movement, displacement, or a pivoting movement of guide units, or a complex superposition of a displacement and a pivoting movement.
  • the actuators can have a complex mechanical structure with one or more linear drives and, if necessary, also with a pivoting or rotary drive.
  • the determination of the displacement required for the multiple guide units The appropriate adjustment of the guide units can be achieved by detecting the surface contour of the workpiece using sensors, for example, by laser distance measurement, or by digitally entering the geometric shape into a control device.
  • the adjustment is made in such a way that a desired contact pressure pattern is generated on the workpiece surface.
  • the guide units can, for example, be adjusted such that at least one of the multiple guide units exerts a force on the traction device in a direction away from the workpiece surface, thus limiting the movement of the traction device toward the workpiece surface.
  • the machining device is moved continuously or stepwise relative to the workpiece to be machined in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the traction means.
  • the feed of the entire system that is, the machining device relative to the workpiece or the workpiece relative to the machining device—is orthogonal to the direction of travel of the sanding belt. Due to gradients in the contour of the workpiece in the feed direction, torsional movements of the traction device are advantageous. These movements are enabled by the torsional movements of the multiple guide units and the pivoting movements of the guide elements. To compensate for the displacements of the traction device caused by this torsional movement, actuators can move the multiple guide units transversely to the longitudinal direction of the traction device.
  • Figure 1 schematic of a traction device with processing elements along a multiply curved workpiece surface
  • Figure 2 in cross-section a processing device with a traction device rotating around a wing
  • Figure 3 on the left side several actuators with guide units that guide a traction device and on the right side the same configuration in a side view,
  • Figure 4 a multiple leading guide unit at the end of a
  • Figure 5 Elements of a multiple guiding unit in perspective view without a traction device
  • Figure 6 a traction device with processing elements in a perspective view, showing several multiple guiding units at the ends of actuators that guide the traction device,
  • Figure 7 a representation of a multiple guiding guide unit in a view in the direction of the longitudinal axis of the traction device to be guided and in an enlarged representation within the marked circle guide body as well as a steering device for controlling a pivoting movement of the guide unit,
  • Figure 8 is a cross-sectional view of a traction device with guide rollers
  • Figure 9 shows a cross-sectional view of a traction device with bevelled edge areas and inclined guide rollers for centering the traction device, as well as
  • Figure 10 is a cross-sectional view of a traction device with guide rollers, wherein a continuous guide roller has a centering groove for a web of the traction device.
  • the invention outlined in Fig.l is based on a method and a device for guiding schematically illustrated processing elements la, lb, lc, in particular abrasives-coated tools, e.g. grinding lamellas, or cleaning tools, e.g. brushes, over multiply curved (concave and/or convex) workpiece surfaces 3a.
  • the structure comprises a traction drive whose rotating traction mechanism 2, for example, a toothed belt, a chain, or a belt, is equipped with grinding or cleaning tool holders on the inside or outside.
  • the rotating movement of the traction mechanism can be driven by a drive wheel via a positive connection (chain or toothed belt) or via a friction connection (flat belt).
  • each individual processing element 1a, 1b, 1c such as an abrasive, always being guided approximately at a specific feed rate to the workpiece surface and, for example, with a predetermined contact force.
  • the abrasive acts on the workpiece surface with a uniform process force.
  • Tensile and/or compressive forces as well as torsional forces are actively introduced into the rotating traction device 2. Due to the possible multi-directional force acting on the traction device, this is The guide element 1a, 1b, 1c is positioned at various positions along its path by a suitably directed deflection or redirection movement relative to the workpiece surface 3a, until the respective processing element 1a, 1b, 1c on the traction device 2 has a defined infeed and alignment with the workpiece surface 3a.
  • the adjustment force is introduced by a wraparound of the traction device, whereby the guidance can be provided by roller- or slide-bearing active surfaces.
  • a wraparound-free solution for traction device guidance can be achieved using electromagnetic and aerodynamic operating principles.
  • the deflection movement or positioning movement 14 of the traction means 2 is generated by modularly arranged actuators, for example with separately movable guide arms. These guide arms or actuators can be arranged and driven next to the rotating traction means 2, transversely or perpendicular to the longitudinal direction 4 or the traction means running direction vector of the traction means at the position of the respective actuator.
  • the tools or processing elements 1a, 1b, lc are located on the side of the traction means 2 opposite the actuators.
  • the actuators are arranged outside the rotating traction means 2, for example in a star shape directed inwards.
  • the tools or processing elements 1a, 1b, lc are located on the inside of the traction means 2 and face the workpiece surface 3a.
  • two process variants can be distinguished for all variants of the possible guidance of the traction device, i.e. in the case of a ring-shaped rotating traction device with the actuator arrangement on the outside or on the inside of the ring-shaped traction device and in the case of a non-ring-shaped guidance of the traction device:
  • a processing device moved along the workpiece surface perpendicular to the longitudinal direction 4 of the traction device 2 with the workpiece 3 at rest and
  • a stationary processing device and a workpiece moved transversely to the longitudinal direction 4 of the traction means 2 relative to the processing device.
  • the system variant with an arrangement of the actuators and force introduction as well as guidance of the traction device 2 from outside the rotating traction device involves enclosing the workpiece profile cross-section with the rotating traction device 2, as shown in Figure 2. This enables the simultaneous machining of opposing sections of the workpiece surface 3a, for example, on the suction and pressure sides of a rotor blade.
  • An embodiment in Fig. 3, which shows a front and side view of parts of the processing device, comprises a system and its control system for the automatic, continuous, and geometry-adaptive grinding and/or cleaning of free-form surfaces.
  • This allows the path of a continuously rotating traction device 2 equipped with processing elements in the form of brushes or grinding brushes 1a, 1b, 1c to be adaptively adapted to the contours of a workpiece surface 3a.
  • the contour of the workpiece surface 3a runs, in the section plane shown, essentially parallel to or at a constant distance from the traction device 2, which can be designed, for example, as a flat belt or a toothed belt.
  • the circulating movement is implemented using a traction device drive 5, 6 with a drive roller 5 and a drive motor 6 connected thereto.
  • the drive motor 6 is mounted on the base frame 7.
  • the belt speed is adjusted as a function of the feed rate. speed of the entire system. This allows a continuously and smoothly machined surface structure to be achieved even with fluctuating feed speeds due to manual procedures
  • the grinding brushes 1 can also be aligned relative to the profile of the workpiece surface 3a.
  • Such torsion can compensate for curvatures of the workpiece surface 3a in the direction of the overall system feed vector 9.
  • the overall feed vector represents the direction in which the workpiece or the processing device is moved relative to one another perpendicular to the longitudinal direction of the traction device.
  • the traction mechanism through its flexibility in the direction perpendicular to the workpiece surface, compensates for the curvatures of the workpiece surface in the cross-section perpendicular to the workpiece's longitudinal axis, while the curvatures of the workpiece surface in the direction parallel to the workpiece's longitudinal axis are enabled by the torsion of the traction mechanism around its longitudinal direction and thus by the possible pivoting movement of the multiple guide units.
  • This torsional movement is indicated in the upper right-hand part of Figure 3 and in Figure 7 by arrow 8.
  • the belt is guided by several lifting, lowering, and tilting multi-guiding guide units 11a, 11b, 11c and two outer guide units 12a, 12b.
  • the belt path can be guided over a wide area, between the upper deflection rollers 13 of the outer guide units 12, at a defined distance from multiply curved convex and/or concave workpiece surfaces (3).
  • the deflection movement and positioning 14 of the multiple guide units 11a, 11b, 11c and the outer guide units 12a, 12b can be implemented by scissor lift kinematics 15, which are mounted on the base frame 7. Also mounted on the base frame 7 is a pneumatic linear drive 16. This guides and moves the tension roller 17 with an air pressure-dependent un- idirectional tensioning force 18. When the stroke position is varied by implementing the deflection movements 14 and forming a longer belt path above the base frame 7, the tensioning force 18 of the pneumatic linear drive 16 is exceeded and the tensioning roller 17 is pulled towards the deflection rollers 19a, 19b, which are mounted on the base frame 7.
  • the tensioning roller 17 moves away from the lower deflection rollers 19a, 19b again due to the tensioning force 18 and absorbs the excess belt length. This also ensures sufficient and continuous tensioning of the traction device 2 in the form of the belt shown in this example.
  • the deflection or positioning movement 14 of the multiple guide units 11a, 11b, 11c due to the movement of the respective scissor lift kinematics 15 can, as shown in detail in Figure 7, be implemented with a linear actuator 20, which moves the lifting carriage 21 back and forth.
  • a linear actuator 20 which moves the lifting carriage 21 back and forth.
  • Another aspect or variant for implementing the deflection or positioning movement 14 of the multiple guide units can be realized by using a lifting actuator 22 to raise the lifting lever 23.
  • the linear actuator 20 can be a simple linear guide.
  • the distance between the multiple guide units 11a, 11b, 11c and the outer guide units 12a, 12b and the workpiece surface 3a is adjusted via a distance control system.
  • distance sensors are mounted upstream and downstream on the multiple guide units 11a, 11b, 11c and the outer guide units 12a, 12b. These sensors measure the distances to the workpiece using sensors in their detection areas 25.
  • the position of the stroke actuator is controlled via a controller. 22 or that of the linear actuator 20 is adjusted such that a defined distance of the belt path is set via the deflection movement or positioning movement 14 of the multiple guide units 11a, 11b, 11c and also of the outer guide units 12a, 12b.
  • the target distances of the guide units 11a, 11b, 11c, 12a, 12b from the workpiece surface 3a are automatically adjusted.
  • the torsional movement 8 of the multiple guide units 11a, 11b, 11c and the outer guide units 12a, 12b for adjusting the belt alignment to compensate for curvatures of the workpiece surface 3a in the direction of the overall system feed vector 9 is achieved by guiding the surface rollers 27 to the workpiece surface 3a.
  • the actuators position the guide units relative to the workpiece surface, and the surface rollers, which form part of a steering device for the torsional movement, are pressed against the workpiece surface.
  • the guide fork 28 rotates about the pivot point or pivot axis 29 of the respective guide unit, thus implementing the torsional movement 8 of the traction device. Due to the torsional movement 8, the belt running direction vector 4 and overall the belt/traction means 2 at the level of the guide units in the direction of the overall system feed vector 9. To compensate for this offset, the push rod 31 is pushed forward or backward via the compensation actuator 32. For this purpose, the compensation actuator 32 is mounted on the lifting carriage 21 via a joint. The push rod movement 33 moves the articulation point 34 counter to the offset of the belt running direction vector.
  • the rotation of the guide fork 28 is measured via an angle measuring sensor at the articulation point 29.
  • the average offset of the belt running direction vector 4 can thus be calculated from the distance of the belt running direction vector to the articulation point 29.
  • the calculated offset together with the respective position of the scissor lifting kinematics 15, is used to control the position of the compensation actuator 32.
  • a pivoting movement around the articulation point 34 can also be carried out for compensation.
  • the adjustment of the target distance of the traction device 2 from the workpiece surface 3a can be implemented by the spring-loaded mounting of the contact rollers 27. For this purpose, they are mounted on a spring lever 40, which in turn is mounted in the pivot 38 and can thus describe the rotary movement 39.
  • a compression spring 37 which is attached to the outermost end of the spring lever 40 and below the pivot 38 on the guide fork 28, supports the contact roller 27 downwards. By overcoming the spring force of the compression springs 37 when adjusting the position of the guide units during the adjustment movement 14, the target distance of the traction device 2 from the workpiece surface can be adjusted.
  • two compression spring elements 30 support the guide fork 28 in the extended state and hold it in the center position. If the guide rollers 27 are in contact with the workpiece surface 3a If a force is applied, this can cause the guide fork to pivot and the traction device, such as a belt, to twist. The belt and the machining elements attached to it then adapt to the contour of the workpiece surface through a pivoting movement of the guide fork 28.
  • Another possible embodiment assumes the offset of the belt running direction vector 4 at the level of the guide units in the direction of the overall system feed vector 9.
  • no compensating actuator 32 is present and the push rod 31 is connected to the lifting carriage 21 via a direct connection at the pivot point 41.
  • the torsional movement 8 is generated by progressive deflection movement and overcoming the spring force of the compression spring elements 30, which lie beneath the contact roller 27 and one of which can be compressed on one side by contact with the workpiece.
  • the upper bearing point 43 of the respective opposite compression spring element 30 can slide along in the link 42 of the guide fork 28 during the torsional movement 8 without hindering the torsional movement. If both rollers 27 are in contact with the workpiece 3, the target distance of the guide unit is achieved by overcoming the spring force of both compression springs 37 by further implementation of the positioning movement 14 and/or by processing the distance sensor value and a suitable control. 14 of the management units and 8 of traction device 2, variant 3
  • a further variant for implementing the torsional movement 8, in which no further components apart from the machining elements/tools 1a, 1b, 1c are brought into contact with the workpiece 3, provides for a rigid mounting of the guide fork 28 by omitting the pivot point 29 on the fork carrier 35 and the omission of the guide rollers 27. In this case, an offset of the belt running direction vector 4 in the direction of the overall system feed vector 9 is also accepted.
  • the torsional movement about the pivot point or the axis 34 is implemented by actuating the compensation actuator 32.
  • the difference between the detected distances of the leading and trailing sensors is kept as small as possible by a compensating movement of the compensation actuator 32.
  • the lifting actuator 22 regulates the desired distance to the workpiece surface 3a based on the distance mean value of both values of the preceding and following distance sensors 24, which are shown in Figure 7 on the left and right side of the guide fork 28.
  • Variant 4 does not provide for the possibility of implementing the torsional movement 8 on the multiple guide units 11a, 11b, 11c and the outer guide units 12a, 12b.
  • an uneven alignment of the processing elements 1a, 1b, 1c, for example, of grinding brushes, relative to the workpiece surface 3a is tolerated, or the alignment of the traction device in the form of a belt is implemented via the alignment of the entire system via a mobility of the carrier, which can align the base frame 7 relative to the workpiece 3.
  • the surface rollers 27 and any compression spring elements on the guide unit, as well as the pivot point 29, can then be omitted.
  • the guide fork 28 can be rigidly mounted on the fork carrier 35.
  • the target distance is set using the average of the distance sensor values of the distance sensors 24 running upstream and downstream in the feed direction.
  • Fig. 4 and Fig. 5 show a multiple guided guide unit 11a, 11b, 11c, once with a guided traction means (Fig. 4) and once without a guided traction means 2 (Fig. 5).
  • several inner and two outer belt guide units 11a, 11b, 11c, 12a, 12b encompass the traction means 2 on both sides, from the inside of the belt, with guide elements 44, 45 in the form of cantilevered inner guide rollers (guide elements) and outer guide rollers (guide elements 45).
  • the guide rollers are arranged such that their axes of rotation are parallel to one another and the inner belt running surfaces 46a, 46b and outer belt running surfaces 47a, 47b are enclosed between the respective two roller running surfaces in the guide channels 101 formed between them.
  • the axes of rotation of the Rollers are orthogonal to the belt travel vector and the longitudinal direction 4 of the belt.
  • the belt running surfaces 46a, 47a are arranged on a first edge 100a of the belt, while the belt running surfaces 46b, 47b are arranged on the second edge 100b of the belt opposite the first edge.
  • a guide channel 101 between two guide elements 44, 45 in the form of guide rollers is shown by dashed lines.
  • An inner guide roller (guide element 44) and an outer guide roller (guide element 45) are each mounted in a central guide link 48.
  • the central guide link 48 is connected to the guide fork 28 via the fork rotation joint 49.
  • the rotation axis of the fork rotation joint 49 is parallel to the axes of the guide rollers and enables rotation 50 of the central guide link 48 on the guide fork 28. This reduces the influence of the wrap angle at the guide roller circumference on the belt path when adjacent guide units are in different positions.
  • the guide units are designed more extensively in a further variant.
  • outer guide links 51 each with guide rollers, are arranged. These guide rollers are also arranged on both sides of the traction device 2.
  • outer guide links 51 are connected to each other and also to the central guide links 49 by scissor arms 52.
  • the scissor arms 52 are each connected to the Guide links 48 and 51.
  • Adjacent outer guide links 51 of adjacent guide units 11a, 11b, 11c are each connected to one another via scissor arms 52 or via a rigid connecting link 54.
  • Ball joints 56 with a plain bearing bushing are mounted on the side of the middle and outer guide links 48 and 51 facing away from the traction mechanism.
  • a bar spring 57 extends through these joints from the middle guide link 48 of one outer guide unit 12a to the middle guide link 48 of the other outer guide unit 12b.
  • the bar spring 57 supported by the middle guide links 48, runs between the respective middle guide links 48 at a constant distance parallel to the workpiece surface 3a. This keeps the outer guide links, and thus also the traction mechanism path, close to the workpiece at a distance from it. The distance to the workpiece surface is adjusted by the distance adjustment on the middle guide link 48.
  • a torsion spring is inserted in each scissor rotation joint 55. In the relaxed state, this holds the connected scissor arms in a parallel position. If the distance between the middle guide links 48 increases by setting different stroke positions of adjacent guide units 11a, 11b, 11c, the scissor arms are spread and the torsion springs of the respective scissor arm pairs are deflected evenly. The respective outer guide links 51 slide via the ball joints 56 along the bar spring and similar distances are established between the guide links. If the distance between two middle guide links again, the scissor arms are pulled together again by the torsion spring in the scissor rotation joint 58.
  • Fig. 6 shows a guided belt path of the belt/tension means 2 with a deformed bar spring 57. If the belt path to be guided lengthens between the outer guide units 12, this leads to an elongation of the bar spring 57.
  • the bar spring 57 is fastened at one end to the fixing point 58 of the middle guide link 49 of an outer guide unit 12a, 12b.
  • a spring buffer 59 is mounted, into which the other end of the bar spring 57 opens.
  • the spring buffer 59 guides the bar spring in a sliding tube 60 and deflects it in the negative stroke direction 61. If a longer spring path is required, a part of the bar spring is pulled out of the spring buffer and pushed back in for shorter paths.
  • the invention enables the simultaneous engagement of a plurality of grinding and cleaning tools with a defined, automatically adjusted infeed on a free-form surface of a workpiece 3, for example, a blade of a wind turbine.
  • a workpiece 3 for example, a blade of a wind turbine.
  • the described method and the machining device also make it possible to equip the traction device along its length with brushes or other abrasives that have different thicknesses or can carry different grain sizes. In this way, grinding processes with varying degrees of surface action and/or subsequent surface cleaning can be implemented directly during one pass of the traction device over an area of the workpiece surface.
  • the system is intended for all applications in which Large workpiece surfaces or molds with free-form characteristics need to be ground or cleaned. These include special applications such as grinding unevenness, removing coatings or oxide layers, microstructuring for painting preparation, and cleaning surfaces of dust or liquids.
  • workpiece surfaces that can be machined include:
  • Figure 8 shows a cross-section of a traction device 2 in the form of a sanding belt with a sanding support 102, which can be driven in a direction perpendicular to the plane of the drawing.
  • a first and a second guide roller are provided on each of the two lateral edges of the traction device, which essentially comprises a carrier belt for the sanding support 102.
  • These guide rollers form guide elements 44, 45, 103, 104.
  • the rotation axes of all rollers are indicated by dashed/broken lines.
  • additional lateral, third guide rollers 105, 106 are provided, which limit lateral movement of the traction device perpendicular to its drive direction and parallel to the workpiece surface to be machined.
  • the rotation axes of the two third guide rollers can be parallel to each other and aligned transversely to the rotation axes of the first and second guide rollers, in particular perpendicular to them.
  • Figure 9 also shows a cross-section through a traction device 2 in the form of a sanding belt with a sanding support 102, wherein the traction device 102 has edges that taper towards both sides in cross-section, i.e., the thickness of the traction device decreases in cross-section via inclined surfaces 107, 108 towards the edges.
  • the inclined surfaces can be designed as flat surfaces, but also as convexly curved surfaces in cross-section.
  • the guide elements 44, 45, 103, 104 which are formed by first and second guide rollers, can be inclined for rolling on the inclined surfaces, i.e., their axes of rotation can converge towards the edges of the traction device outwards. The guide rollers thus center the traction device in cooperation with its inclined surfaces.
  • Lateral guide rollers 106 can also be provided additionally, but these can also be omitted.
  • Figure 10 shows an embodiment in which, on the side of the traction device facing the grinding support 102, a guide element 44, 103 in the form of a guide roller is provided on each side of the grinding support, and on the side of the traction device opposite the grinding support, a guide element 109 in the form of a continuous guide roller is provided, which extends over the center of the traction device and has a centering groove 110 into which a centering web 111 of the traction device projects.
  • This type of centering and guiding of the traction device is also applicable to traction devices provided with processing means other than a grinding support.
  • Guide channels are formed on both sides of the traction device between one of the guide elements 44, 103 and the continuous guide roller 109.
  • the guide roller 109 like the guide elements 44, 103, can be mounted in a guide fork.

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

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Bearbeitungseinrichtung zur Bearbeitung von Werkstückoberflächen (3a), mit einem strangförmigen, flexiblen, langgestreckten Zugmittel (2), das ein oder mehrere, in Längsrichtung (4, 4a, 4b) des Zugmittels hintereinander angeordnete, Bearbeitungselemente (1a, 1b, 1c) trägt, einem Zugmittelantrieb (5, 6) zum Antrieb des Zugmittels in seiner Längsrichtung, sowie einer oder mehreren Führungseinheiten (11a, 11b, 11c, 12a, 12b), die das Zugmittel bei seiner Bewegung in seiner Längsrichtung passiert, wobei jede Führungseinheit die Bewegung des Zugmittels in einer Richtung quer zur Längsrichtung des Zugmittels begrenzt, wobei wenigstens eine Führungseinheit als mehrfach führende Führungseinheit (11a, 11b, 11c) mit einem Führungskanal (101) ausgebildet ist, in dem das Zugmittel geführt ist und in dem eine Bewegung des Zugmittels sowohl in einer von der Werkstückoberfläche weg weisenden ersten Richtung (104) als auch in der der ersten Richtung entgegengesetzten, zum Werkstück hin weisenden zweiten Richtung (105) begrenzt ist.

Description

Bearbeitungseinrichtung und Verfahren zur Bearbeitung von Werkstückoberflächen
Die Erfindung liegt auf dem Gebiet des Maschinenbaus und der Prozesstechnik und ist mit besonderem Vorteil bei der Bearbeitung von kom- plex geformten Werkstückoberflächen verwendbar.
Auf vielen Gebieten der Technik sind Werkstückoberflächen mechanisch zu bearbeiten. Zum Ausgleich von Unebenheiten der Oberfläche, zur Entfernung von Beschichtungen, zur Mikrostrukturierung und zur Reinigung werden zum Beispiel komplexe Freiformoberflächen von Rotorblättern für Windenergieanlagen, Flugzeugtragflächen sowie Schiffsund Flugzeugrümpfe mittels Schleif- und Bürstprozessen für die Lackierung vorbereitet. Ähnliche Vorbereitungsschritte, die eine mechanische Bearbeitung einer Werkstückoberfläche beinhalten, werden auf Oberflächen von Formwerkzeugen zur Herstellung entsprechender Faserverbundbauteile angewendet. Dadurch resultieren, auf Grund der großen Flächen und der Freiformcharakteristik der Oberflächen, lange Prozesszeiten, unergonomische manuelle Bearbeitungsprozesse, komplexe Werkzeugwege sowie komplexe und große Roboterkinematiken zur Umsetzung von automatischen Prozessen. Bei manueller Prozessführung und weitestgehend starren Werkzeugkonturen, die in Kontakt zur Freiformfläche stehen, ist beispielsweise beim Schleifen von Oberflächen mit einer ungleichmäßigen Druckverteilung zwischen Bearbeitungswerkzeug und Werkstück zu rechnen. Dadurch kommt es entweder zu einem zu hohen Materialabtrag oder zu nicht ausreichend strukturierten oder abgetragenen Oberflächenbereichen.
Bisherige Bearbeitungsprozesse, zur Bearbeitung von Werkstückoberflächen sind vielfach als manuelle Arbeitsvorgänge gestaltet. Dabei werden oft konventionelle handgeführte Systeme wie Schwingschleifer, Exzenterschleifer oder Schleifgeräte mit rotierendem Schleifkörper- und Bürstenbesatz eingesetzt. Schleifbänder mit denen große Kontaktzonen zum Werkstück eingestellt werden können, werden zwar in der Literatur beschrieben, jedoch bisher selten angewendet.
Automatisierte oder teilautomatisierte Lösungen für die Lackiervorbereitung von großen Freiformflächen bestehen bisher oft darin, dass kon- ventionelle Schleifsysteme für die manuelle Anwendung an Roboterkinematiken appliziert werden und kraft- und/oder konturadaptivgeregelt eingesetzt werden. In dieser Weise werden beispielsweise Schleifpapierlamellen eingesetzt, welche von Lammelenbürsten gestützt, auf einem Werkzeugträger montiert sind. Als Werkzeugträger kommen dabei vor Allem rotierende Walzen zum Einsatz, welche sowohl an handgeführten Systemen wie auch an teilautomatisierten oder vollautomatisierten Systemen eingesetzt werden.
Werkstücke wie Rotorblätter oder Flugzeugtragflächen haben in der Regel deutlich stärkere Flächenkrümmungen in Richtung senkrecht zu ihrer Längsachse als parallel zur Längsachse. Da es am Strömungsprofil solcher Bauteile durch eine starre Bürstenwalze zu ungleichmäßigen Kontaktbereichen über die Walzenbreite kommt, wird die Walze mit einer entsprechend komplexen Kinematik entlang des Strömungsprofilquerschnittes und um die Längsachse der Werkstücke herumgeführt. Es treten allerdings auch restriktive Flächenkrümmungen in Längsrichtung der Werkstücke auf, weswegen, nach dem einzusehenden Stand der Technik, entsprechende Walzen oft nicht breiter als etwa 800 Millimeter sind. Für die Gesamtbearbeitung der Oberfläche von Bauteilen, von aktuell bis zu 120 Metern, muss ein sehr häufiges Umsetzen und Neupositionieren der Zylinderwalze entlang der Bauteillängsachse erfolgen. Dadurch resultieren ein nicht kontinuierlicher Prozess und lange Prozesszeiten. In der europäischen Offenlegungsschrift EP2495074 A2 ist eine Lösung beschrieben, die eine entlang ihrer Längsachse segmentierte Walze verwendet, um über die Walzenbreite besser auf Flächenkrümmungen reagieren zu können. Auf Grund der Zylinderform der Walzensegmente resultiert ein entsprechend kleiner Kontaktbereich, in dem jeweils ein gleichmäßiger Kontaktdruck zwischen Schleifwerkzeug und Werkstückoberfläche hergestellt ist. Dies bedingt eine relativ langsame Überfahrt der Bearbeitungseinrichtung über das Werkstück zur Herstellung einer gleichmäßig strukturierten Oberfläche. Außerdem ist ein häufiges Umsetzen zwischen den Werkzeugbahnen notwendig. Daraus resultieren insgesamt lange Prozesszeiten, Absätze oder doppelt bearbeitete Bereiche, ein hoher Bedienungsaufwand und hohe Systemkosten.
Bei der Bearbeitung von Holzwerkstücken, wie abgesetzte oder ebene Platten und Leisten werden bereits flexible Riemen oder Gliederketten eingesetzt, die mit Schleifbürsten und/oder Schleiflamellen besetzt sind. Mit solchen Einrichtungen können zwar großflächige Bauteile bearbeitet werden, jedoch ist eine solche Bearbeitung bisher nur für ebene oder schwach gekrümmte Oberflächen sinnvoll. Bei solchen Systemen wird oft ein mit Schleiflamellen und Stützbürsten besetztes Zugmittel in Form eines Schleifbandes eingesetzt, jedoch ist bisher keine Lösung dafür bekannt, ein solches Schleifband einer komplexen Oberflächenkontur eines Werkstücks anzupassen. Ein solches Schleifband läuft in der Regel zwischen zwei Umlenkrollen am Werkstück entlang oder wird im besten Fall , wie in der europäischen Offenlegungsschrift EP2422929A1 beschrieben, von der dem Werkstück gegenüberliegenden Seite aus durch Laufrollen oder Gleitkissen gestützt.
Bei anderen bekannt gewordenen Systemlösungen sollen konventionelle endlos umlaufende, ringförmige Schleifbänder mit einer möglichst großen Kontaktfläche zwischen Werkzeug und Werkstück an konve- xen/konkaven Werkstückoberflächen geführt werden. Zur Anpassung des Schleifbandverlaufs an die Werkstückkontur wird das umlaufende Schleifband zwischen zwei Umlenkrollen von der Innenseite des Schleifbandrings gestützt, wobei ein- und ausfahrbare Rollen sowie Gleitkissen zwischen zwei festen Laufrollen eingesetzt werden. Die Rollen und Gleitkissen stützen das Schleifband nach innen ab und können es nach außen zu konkaven Werkstückoberflächenabschnitten herausführen. Die Position der Rollen und Gleitkissen zwischen den beiden Umlenkrollen kann dabei variiert werden. An einer konvexen Form wird das Schleifband beispielsweise an den äußeren tieferliegenden Enden des konvexen Konturverlaufs positioniert. Der Verlauf des dazwischenliegenden Schleifbandabschnittes ist durch die Schleifbandspannung und den Auflagewiderstand an der Kontur der Werkstückoberfläche bestimmt. Dadurch resultiert ein höherer Anpressdruck des Schleifbandes im Bereich von Werkstückbereichen, die vor den übrigen Bereichen hervorstehen. Je größer die Flankensteigung eines konvexen Konturverlaufes ist, desto mehr konzentriert sich dabei die Anpresskraft auf den am weitesten vorstehenden Bereich der Kontur. Eine an die Oberflächenform angepasste oder frei wählbare Verteilung der Anpresskraft ist praktisch nicht zu erreichen. Beispielsweise kann die Längsspannung des Schleifbandes als ein Parameter verändert werden, jedoch sind diesen Veränderungen enge Grenzen gesetzt. Wenn die Schleifbandspannung zu gering gewählt wird, kann beispielsweise bei vielen Antrieben kein ausreichender Reibschluss zwischen Antriebsrolle und Schleifband eingestellt werden, um das Schleifband entgegen der Schleifkraft umlaufen zu lassen oder eine zuverlässige Führung des Schleifbandes über seine gesamte Länge ist gefährdet.
Aus dem chinesischen Gebrauchsmuster CN117381607A ist für eine Bearbeitungseirichtung eine Lösung bekannt, bei der ein umlaufendes Schleifband mit einem im Querschnitt Doppel-T- förmigen Träger verbunden ist, der beidseitig auf Rollen gelagert und dadurch zwangsgeführt ist. Durch eine lineare Verschiebung der Rollenhalterung lässt sich die Kontur der Schleiffläche an Werkstücke anpassen.
Aus dem chinesischen Gebrauchsmuster CN113427367A ist eine Halterung für ein umlaufendes Schleifband bekannt, bei der das Schleifband mit einem Hohlprofil verbunden ist, das auf Führungskörpern geführt ist. Das Schleifband kann um zu bearbeitende Werkstücke herumgelegt und mittels einer Zugspannungsregelung straff gehalten werden.
Weiter ist aus dem chinesischen Gebrauchsmuster CN220427877U ein umlaufendes, antreibbares Schleifband bekannt, das mittels Andruckrollen und festen Führungskörpern zu einem zu bearbeitenden Werkstück zugestellt werden kann.
Vor dem Hintergrund des Standes der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, auch für komplex gekrümmten Werkstückoberflächen die Andruckkräfte eines Zugmittels mit Bearbeitungselementen an die jeweilige Werkstückoberfläche optimiert gestalten zu können.
Die Aufgabe wird mit den Merkmalen der Erfindung gemäß den unabhängigen Patentansprüchen gelöst. Die abhängigen Patentansprüche stellen mögliche Implementierungen vor.
Somit bezieht sich die Erfindung auf eine Bearbeitungseinrichtung zur Bearbeitung von Werkstückoberflächen, mit einem strangförmigen, flexiblen, langgestreckten Zugmittel, das ein o- der mehrere, in Längsrichtung des Zugmittels hintereinander angeordnete, Bearbeitungselemente trägt, einem Zugmittelantrieb zum Antrieb des Zugmittels in seiner Längsrichtung, sowie einer oder mehreren Führungseinheiten, die das Zugmittel bei seiner Bewegung in seiner Längsrichtung passiert, wobei jede Führungseinheit die Bewegung des Zugmittels in einer Richtung quer zur Längsrichtung des Zugmittels begrenzt, wobei wenigstens eine Führungseinheit als mehrfach führende Führungseinheit mit einem Führungskanal ausgebildet ist, in dem das Zugmittel geführt ist und in dem eine Bewegung des Zugmittels sowohl in einer von der Werkstückoberfläche weg weisenden ersten Richtung als auch in der der ersten Richtung entgegengesetzten, zum Werkstück hin weisenden zweiten Richtung begrenzt ist und wobei wenigstens ein Längsabschnitt des Zugmittels um eine Achse drehbar oder zu schwenkbar ist, die parallel zur Längsrichtung des Längsabschnitts des Zugmittels ist, indem Führungselemente, die einen Führungskanal bilden, mit oder an wenigstens einer mehrfach führenden Führungseinheit um die genannte Achse drehbar oder schwenkbar sind..
Mittels eines Zugmittels in Form eines langgestreckten Elementes, das beispielsweise als Seil, Kette, beispielsweise Hülsenkette oder Rollenkette, als Band, Riemen oder Zahnriemen ausgebildet sein kann, können mehrere an diesem befestigte gleichartige oder verschiedene Bearbeitungselemente in Längsrichtung des Zugmittels an einem zu bearbeitenden Werkstück entlang bewegt werden, während sie das Werkstückoberfläche berühren und beispielsweise zumindest bereichsweise gegen die Werkstückoberfläche gedrückt werden, so dass die Bearbeitungselemente die Oberfläche des Werkstücks bearbeiten können, während sie das Werkstück passieren, das heißt, sich an diesem entlang bewegen. Die Bearbeitungselemente können als Elemente ausgebildet sein, die die Oberfläche des Werkstücks abtragend bearbeiten oder in anderer Weise verändern. Dazu können die Bearbeitungselemente beispielsweise als abtragende, insbesondere spanend abtragende Werkzeuge ausgebildet sein, als Schleifmittel, Poliermittel, oder Säuberungsmittel in Form von Klingen, Raspeln, Schleiflamellen, Schwämmen oder Lappen.
Dabei ist es wichtig, über eine größere, in vielen Fällen mehrfach gekrümmte Oberfläche des Werkstücks die gewünschten Anpresskräfte an das Werkstück zu realisieren, die auch von der Position auf der Werkstückoberfläche abhängig sein und somit über die Werkstückoberfläche variieren können. Dabei ist es nicht immer hilfreich, das Zugmittel über die am weitesten aus der Werkstückoberfläche vorstehenden Stellen zu ziehen und an diesen Stellen eine hohe Anpresskraft an das Werkstück zu erreichen, während unmittelbar benachbarte Bereiche der Werkstückoberfläche möglicherweise nicht die gewünschten Anpresskräfte erfahren. Für die Gestaltung des Verlaufs der Anpresskräfte der Bearbeitungswerkzeuge an die Werkstückoberfläche ist es sinnvoll, auf das Zugmittel nicht nur an einer Stelle oder an verschiedenen Stellen in Richtung zur Werkstückoberfläche hin eine Kraft auszuüben, sondern auch an einigen Stellen die Möglichkeit zu haben, auf das Zugmittel eine Kraft auszuüben, die von der Werkstückoberfläche weg weist und, mit anderen Worten die Bewegung des Zugmittels in Richtung auf die Werkstückoberfläche hin zu begrenzen. Damit kann an den Stellen, an denen auf das Zugmittel eine Kraft ausgeübt wird, die von der Werkstückoberfläche weg weist, die Anpressdruck des Bearbeitungswerkzeugs an die Werkzeugoberfläche an der jeweiligen Stelle des Zugmittels und an der Stelle der Werkstückoberfläche reduziert, beispielsweise auf Null reduziert werden. Somit kann mit einer ausreichenden Anzahl von mehrfach führenden Führungseinheiten über einen großen Teil einer Werkstückoberfläche, insbesondere über eine gesamte Werkstückoberfläche hinweg, ein gewünschtes Anpressmuster der Bearbeitungselemente an die Werkstückoberfläche trotz einer kompliziert mehrfach gekrümmten Oberfläche realisiert werden. Unter einem Anpressmuster wird in diesem Zusammenhang die örtliche Verteilung der Anpresskräfte auf das Zugmittel und damit auf die an diesem befestigten Bearbeitungselemente entlang der Längsrichtung des Zugmittels verstanden. Der jeweilige Anpressdruck, mit dem durch die einzelnen mehrfach führenden Führungseinheiten das Zugmittel an das Werkstück gepresst wird, kann an jeder mehrfach führenden Führungseinheit gemessen werden. Der Anpressdruck kann als Zielgröße auch durch ein Nachführen des Zustellweges mittels einer Druckregeleinrichtung geregelt werden. Bei der Bestimmung des Anpressdrucks kann jeweils auch die Krümmung des Zugmittels im Bereich der jeweiligen mehrfach führenden Führungseinheit berücksichtigt werden. Diese kann durch den Vergleich der Positionen benachbarter mehrfach führender Führungseinheiten ermittelt werden. Ein Teil der auf die mehrfach führenden Führungseinheiten wirkenden Kraft wird im Fall einer nennenswerten Krümmung auf die Verformung und Krümmung des Zugmittels aufgewendet werden, so dass nur ein Teil der auf das jeweilige mehrfach führende Führungsmittel als Anpresskraft an das Werkstück übrig bleibt.
Vereinfacht ausgedrückt sind die mehrfach führenden Führungseinheiten dazu eingerichtet, auf das Zugmittel jeweils in beide Richtungen, sowohl zur Werkstückoberfläche hin als auch von der Werkstückoberfläche weg, eine Kraft auszuüben, dadurch, dass das Zugmittel sich in dem Führungskanal bewegt und durch die Begrenzungen des Führungskanals sowohl in der zur Werkstückoberfläche hinweisenden Richtung als auch in der entgegengesetzten Richtung in ihrer Bewegung begrenzt ist. In den genannten Richtungen kann durch die Begrenzungen des Führungskanals auf das Zugmittel jeweils eine Kraft ausgeübt werden. Die geometrische Form des Zugmittels, insbesondere sein Querschnitt, der senkrecht zu seiner Längsrichtung liegt, kann dabei sehr einfach und hinterschneidungsfrei gestaltet sein, so dass das Zugmittel sehr flexibel und einfach in Richtung senkrecht zu seiner Längsrichtung und senkrecht zur Werkstückoberfläche biegbar ist. Die Kraft, die durch die mehrfach führenden Führungseinheiten auf das Zugmittel ausgeübt wird, kann dort, wo die Kraft angreift, senkrecht auf der Längsrichtung des Zugmittels stehen und /oder senkrecht auf der Werkstückoberfläche oder in einem Winkelbereich zwischen 60 Grad und 90 Grad zur Werkstückoberfläche. Durch eine mehrfach führende Führungseinheit kann auch der Abstand des Zugmittels zur Werkstückoberfläche an der Position der mehrfach führenden Führungseinheit festgelegt sein. Die Position der einen oder mehreren mehrfach führenden Führungseinheiten, beispielsweise ihr jeweiliger Abstand von der Werkstückoberfläche, kann durch eine Halterung o- der einen Aktuator und/oder durch eine Abstützung auf der Werkstückoberfläche einstellbar sein. Es können insgesamt entlang der Länge des Zugmittels ein, mindestens zwei oder mehr als zwei mehrfach führende Führungseinheiten vorgesehen sein. Aktuatoren zur Einstellung der jeweiligen Position einer Führungseinheit relativ zur Werkstückoberfläche können komplex gestaltet sein und translatorische sowie auch drehende oder Schwenkbewegungen der Führungseinheiten ermöglichen. Zu diesem Zweck können Aktuatoren, wie weiter unten noch im Detail beschrieben wird, beispielsweise Linearantriebe und auch Scherenantriebe aufweisen, die pneumatisch, hydraulisch oder auch mit Elektromotoren funktionieren.
Ein Zugmittelantrieb kann beispielsweise ein Zahnrad oder ein profiliertes Antriebsrad aufweisen, über das das Zugmittel geführt wird. Der Zugmittelantrieb kann mit dem Zugmittel kraftschlüssig oder formschlüssig im Eingriff stehen, um das Zugmittel anzutreiben. Das Zugmittel kann dabei grundsätzlich kreisringförmig umlaufend oder als Zugmittel mit zwei Enden ausgebildet sein.
Um die Bearbeitungseinrichtung auch an gekrümmte Oberflächen noch besser anpassen zu können können die Führungselemente an den mehrfach führenden Führungseinheiten oder mit diesen Führungseinheiten schwenkbar sein. Die Schwenkbewegung der Führungselemente kann motorisch antreibbar oder durch eine an der Werkstückoberfläche geführte Lenkeinrichtung bewegbar sein. Ein oder mehrere mehrfach führende Führungseinheiten können beispielsweise jeweils eine schwenkbare Führungsgabel aufweisen, an deren Gabelarmen jeweils Führungselemente angeordnet sind und/oder an deren Gabelarmen jeweils eine Führungsnut gebildet ist. Das Zugmittel bewegt sich dann in seiner Längsrichtung jeweils durch eine derartige Führungsnut und zwischen ihren Gabelarmen hindurch. An den Gabelarmen können jeweils die Führungselemente befestigt sein und wenn es sich um Führungsrollen oder Führungskörper handelt, können diese jeweils an den Gabelarmen drehbar gelagert sein.
Die Bearbeitungseinrichtung kann derart gestaltet werden, dass wenigstens eine mehrfach führende Führungseinheit ein oder mehrere erste Führungselemente und ein oder mehrere zweite Führungselemente aufweist, wobei zwischen den ersten Führungselementen einerseits und den zweiten Führungselementen andererseits ein Führungskanal gebildet ist, durch den wenigstens ein Teil des Zugmittels, bei- spielsweis ein Rand des Zugmittels, in seiner Längsrichtung hindurchbewegbar ist.
Dabei können die ersten Führungselemente das Zugmittel in Richtung zur Werkstückoberfläche hin stützen, während die zweiten Führungselemente das Zugmittel in der entgegengesetzten Richtung stützen. Das Zugmittel kann in seiner Längsrichtung auf beiden Seiten entlang seiner Längsrichtung verlaufend zu beiden Seiten der Bearbeitungselemente je einen Rand aufweisen, von denen wenigstens ein Rand in einem derartigen Führungskanal geführt ist.
Eine weitere Gestaltung der Bearbeitungseinrichtung kann vorsehen, dass bei wenigstens einer mehrfach führenden Führungseinheit die ersten und/oder die zweiten Führungselemente als Führungsrollen ausgebildet sind.
Führungsrollen ermöglichen eine gute Übertragung einer Stützkraft auf das Zugmittel, wobei das Zugmittel gleichzeitig widerstandsarm in seiner Längsrichtung bewegbar ist, wenn die Drehachsen der Führungsrollen senkrecht zur Längsachse des Zugmittels ausgerichtet sind. Das Zugmittel kann beispielsweise als flaches Band mit rechteckigem oder ovalem Querschnitt oder als Riemen ausgebildet sein und zwischen den Führungsrollen in seiner Längsrichtung bewegt werden. Es kann auch vorgesehen sein, dass das Zugmittel im Querschnitt einen mittleren, Teil und zu beiden Seiten jeweils einen Randteil aufweist, wobei die Dicke der beiden Randteile im Querschnitt nach aussen zu den seitlichen Rändern des Zugmittels hin abnimmt. Die Randteile sind durch jeweils zwei einander gegenüberliegende Schrägflächen begrenzt. Die ersten und die zweiten Führungsrollen können dann jeweils mit ihren Rotationsachsen parallel zu den Schrägflächen des Zugmittels ausgerichtet sein. Der zwischen einer ersten und einer zweiten Führungsrolle gebildete Führungsspalt läuft in der Querschnittsansicht des Zugmittels dann zu beiden Seiten nach außen spitz zu du die Rotationsachsen der ersten und zweiten Führungsrollen laufen seitlich nach außen aufeinander zu. Dadurch kann das Zugmittel durch die schräggestellten ersten und zweiten Führungsrollen, die Druck auf seine Schrägflächen ausüben können, einfach zentriert werden. Es können in llen Fällen zusätzlich zu den ersten und zweiten Führungsrollen auch dritte Führungsrollen vorgesehen sein, die das Zugmittel seitlich führen, das heiOt in einer Richtung, die senkrecht sowohl auf der Vorschubrichtung des Zugmittels als auch senkrecht auf der Anpressrichtung auf das Werkstück steht, die Bewegung des Zugmittels begrenzen. Dazu kann seitlichan jeder Seite des Zugmittels jeweils eine dritte Führungsrolle vorgesehen sein.
Die Bearbeitungseinrichtung kann auch dadurch ausgestaltet werden, dass die ersten und/oder die zweiten Führungselemente als feststehende Führungskörper ausgebildet sind. In diesem Fall ist der Aufwand gegenüber der Installation von Führungsrollen weiter begrenzt und das Zugmittel kann an einem Führungselement oder zwischen zwei Führungselementen gleiten.
Eine Führungseinheit kann auch einen feststehenden Führungskörper mit einer in diesem verlaufenden Nut umfassen, die einen Führungskanal bildet, wobei das Zugmittel in der Nut/dem Führungskanal geführt ist und entlang der Nut/dem Führungskanal bewegt wird.
Eine weitere Gestaltung kann vorsehen, dass wenigstens ein mehrfach führendes Führungselement einen ersten und einen zweiten Führungskanal aufweist, wobei der erste und der zweite Führungskanal jeweils zwischen ersten und zweiten Führungskörpern oder als Nut in je einem Führungskörper gebildet sind und im Abstand zueinander derart parallel zueinander verlaufen, dass zwei einander gegenüberliegende Ränder eines Zugmittels in den Führungskanälen geführt werden. Dabei können die Ränder des Zugmittels beispielsweise bei einem im Querschnitt rechteckigen Band durch die Randstreifen gebildet sein.
Es kann auch vorgesehen sein, dass wenigstens eine mehrfach führende Führungseinheit derart eingerichtet ist, dass aerodynamische und/oder magnetische und/oder elektrische Kräfte auf das Zugmittel in der von der Werkstückoberfläche weg weisenden ersten Richtung und/oder in der der ersten Richtung entgegengesetzten, zum Werkstück hin weisenden zweiten Richtung wirken.
Zu diesem Zweck kann das Zugmittel beispielsweise bereichsweise magnetisch oder magnetisierbar oder elektrisch aufladbar sein. Die Führungsmittel können dann magnetische und/oder elektrische Kräfte erzeugen, die in der gewünschten und wählbaren Richtung auf das Zugmittel wirken. Das Zugmittel weist dann bereichsweise entsprechende magnetische Eigenschaften oder elektrische Eigenschaften auf und ist beispielsweise magnetisierbar oder elektrisch aufladbar. Zudem kann das Zugmittel mit aerodynamischen Kräften durch die Erzeugung von Über- und/oder Unterdrück oder durch Luftströmungen gehalten oder in eine gewünschte Richtung befördert werden. Die mehrfach führenden Führungseinheiten können dann Ventile zum Ausströmen oder Absaugen von Luft aufweisen.
Eine weitere Implementierung der Bearbeitungseinrichtung kann darin bestehen, dass ein oder mehrere mehrfach führende Führungseinheiten durch Aktuatoren quer zur Längsrichtung des Zugmittels und/oder senkrecht zu einer Werkstückoberfläche und/oder parallel zur Werkstückoberfläche verschiebbar sind und/oder dass die Bearbeitungseinrichtung im Ganzen in einer Richtung senkrecht zur Längsrichtung des Zugmittels und parallel zur Werkstückoberfläche bewegbar oder antreibbar ist.
Durch die Aktuatoren können die Führungseinheiten und speziell auch die mehrfach führenden Führungseinheiten relativ zur Werkstückoberfläche jeweils einzeln positioniert werden, um ein gewünschtes Anpressmuster der Bearbeitungselemente entlang der Werkstückoberfläche und entlang dem Zugmittel zu erzeugen. Bei einem Schwenken der Führungselemente und/oder der Führungseinheiten kann durch eine Verschiebung der Führungseinheiten entlang der Werkstückoberfläche und senkrecht zur Längsrichtung des Zugmittels mittels der Aktuatoren die durch die Schwenkbewegung erfolgte seitliche Verschiebung der Bearbeitungselemente kompensiert werden.
Durch eine Verschiebung der Bearbeitungseinrichtung im Ganzen in einer Richtung senkrecht zur Längsachse des Zugmittels und parallel zur Werkstückoberfläche wird die Bearbeitungseinrichtung sukzessive über ein Werkstück bewegt und in jeder Position der Bearbeitungseinrichtung kann ein Strefen der werdstückoberfläche, der in Längsrichtung des Zugmittels verläuft, bearbeitet werden. Bei der Bearbeitung von Flügeln einer Windturbine kann beispielsweise die Längsrichtung des Zugmittels in Anströmrichtung eines Flügels oder senkrecht zur Längsachse des Flügels verlaufen und die Bearbeitungseinrichtung nach und nach entlang der Längsachse des Flügels verschoben werden.
Außer auf eine Bearbeitungseinrichtung der oben beschriebenen Art bezieht sich die Erfindung auch auf ein Verfahren zum Bearbeiten einer Werkstückoberfläche mit einer Bearbeitungseinrichtung bei dem vorgesehen ist, dass das Oberflächenprofil der zu bearbeitenden Werkstückoberfläche erfasst und ausgehend von dem erfassten Oberflächenprofil mittels einer oder mehrerer mehrfach führender Führungseinheiten ein Verlauf eines Zugmittels relativ zur Werkstückoberfläche eingestellt wird, wobei das Zugmittel in wenigstens einem Längsab- schnitt um eine Achse gedreht oder geschwenkt wird, die parallel zur Längsrichtung des Zugmittels in dem Längsabschnitt ist, indem wenigstens eine Führungseinheit um die genannte Achse gedreht oder geschwenkt wird.
Die Einstellung und Positionierung der mehrfach führenden Führungseinheiten erfolgt durch ihre Verschiebung mittels der Aktuatoren. Die Verschiebung kann in Abhängigkeit von einem ständig gemessenen Anpressdruck des Zugmittels an das Werkstück geregelt werden, um einen bestimmte Anpressdruck als Zielgröße einzuregeln. Die Aktoren können jeweils eine Translationsbewegung oder Verschiebung oder eine Schwenkbewegung von Führungseinheiten oder eine komplexe Überlagerung von einer Verschiebung und einer Schwenkbewegung bewirken. Dazu können die Aktuatoren einen komplexen mechanischen Aufbau mit einem oder mehreren Linearantrieben und gegebenenfalls auch mit einem Schwenk— oder Drehantrieb aufweisen. Die Ermittlung der Verschiebung, die für die mehrfach führenden Füh- rungseinheiten jeweils sinnvoll ist, kann durch Erfassung des Oberflächenverlaufs des Werkstücks mittels Sensoren, beispielsweise durch Laserabstandsmessung, oder durch digitale Eingabe der geometrischen Form in eine Steuerungseinrichtung erfolgen. Die Einstellung erfolgt derart, dass ein gewünschtes Anpressmuster an der Werkstückoberfläche erzeugt wird. Zu diesem Zweck können die Führungseinheiten beispielsweise derart eingestellt werden, dass wenigstens eines der mehrfach führenden Führungseinheiten eine Kraft auf das Zugmittel in einer von der Werkstückoberfläche weg weisenden Richtung ausübt und somit die Bewegung des Zugmittels in Richtung zur Werkstückoberfläche hin begrenzt.
Es kann weiter bei dem Bearbeitungsverfahren vorgesehen sein, dass die Bearbeitungseinrichtung kontinuierlich oder schrittweise relativ zu dem zu bearbeitenden Werkstück in Richtung senkrecht zur Längsrichtung des Zugmittels bewegt wird.
Der Vorschub des Gesamtsystems, das heißt der Bearbeitungseinrichtung gegenüber dem Werkstück oder des Werkstückes relativ zur Bearbeitungseinrichtung erfolgt orthogonal zur Schleifbandlaufrichtung. Durch Steigungen im Konturverlauf des Werkstückes in Vorschubrichtung sind jeweils Torsionsbewegungen des Zugmittels sinnvoll, die durch die Torsionsbewegungen der mehrfach führenden Führungseinheiten und die Schwenkbewegungen der Führungselemente ermöglicht werden. Zur Kompensation der durch diese Torsionsbewegung bedingten Verschiebungen des Zugmittels quer zur Längsrichtung des Zugmittels können Aktuatoren die mehrfach führenden Führungseinheiten verschieben.
Im Folgenden wird die Erfindung in Figuren einer Zeichnugn gezeigt und nachfolgend beschrieben.
Dabei zeigt:
Figur 1: schematisch ein Zugmittel mit Bearbeitungselementen entlang einer mehrfach gekrümmten Werkstückoberfläche,
Figur 2: im Querschnitt eine Bearbeitungseinrichtung mit einem um einen Flügel umlaufenden Zugmittel,
Figur 3: auf der linken Seite mehrere Aktuatoren mit Führungseinheiten, die ein Zugmittel führen und auf der rechten Seite dieselbe Konfiguration in einer Seitenansicht,
Figur 4: eine mehrfach führende Führungseinheit am Ende eines
Aktuators in einer perspektivischen Ansicht mit einem durch die Führungseinheit geführten Zugmittel,
Figur 5: Elemente einer mehrfach führenden Führungseinheit in perspektivischer Darstellung ohne ein Zugmittel,
Figur 6: ein Zugmittel mit Bearbeitungselementen in einer perspektivischen Darstellung, wobei mehrere mehrfach führende Führungseinheiten an den Enden von Aktuatoren gezeigt sind, die das Zugmittel führen,
Figur 7: eine Darstellung einer mehrfach führenden Führungseinheit in einer Ansicht in Richtung der Längsachse des zu führenden Zugmittels und in vergrößerter Darstellung innerhalb des markierten Kreises Führungskörper sowie eine Lenkeinrichtung zur Steuerung einer Schwenkbewegung der Führungseinheit,
Figur 8 eine Querschnittsdarstellung eines Zugmittels mit Führungsrollen,
Figur 9 eine Querschnittsdarstellung eines Zugmittels mit angeschrägten Randbereichen und schräggestellten Führungsrollen zur Zentrierung des Zugmittels, sowie
Figur 10 eine Querschnittsdarstellung eines Zugmittels mit Führungsrollen, wobei eine durchgehende Führungsrolle eine Zentriernut für einen Steg des Zugmittels aufweist. Der in Fig.l skizzierten Erfindung liegt ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Führung von schematisch dargestellten Bearbeitungselementen la, lb, lc, insbesondere schleifmittelbesetzten Werkzeugen, z. B. Schleiflamellen, oder Reinigungswerkzeugen, z.B. Bürsten über mehrfach gekrümmte (konkave und/oder konvexe) Werkstückoberflächen 3a zugrunde.
Dabei weist der Aufbau einen Zugmitteltrieb auf, dessen umlaufendes Zugmittel 2, beispielsweise ein Zahnriemen oder eine Kette oder ein Band, auf der Innen- oder Außenseite mit Schleif- oder Reinigungswerkzeugaufnahmen besetzt ist. Die Umlaufbewegung des Zugmittels kann dabei mittels eines Antriebsrades über einen Formschluss (Kette oder Zahnriemen) oder über einen Reibschluss (Flachriemen) angetrieben werden.
Durch aktive und mehrfache Umlenkbewegungen des Zugmittels 2, angedeutet durch Pfeile 14, kann dessen Verlauf, je nach Geometrie-Anforderung des Werkstückes 3, beispielsweise einem konvexen oder konkaven Verlauf der Werkstückoberfläche 3a an diese angepaßt werden. Hieraus ergibt sich, dass jedes einzelne Bearbeitungselement la, lb, lc, beispielsweise Schleifmittel, immer näherungsweise mit einer bestimmten Zustellung zur Werkstückoberfläche und beispielsweise mit einer vorgegebenen Anpresskraft geführt wird. Das Schleifmittel wirkt mit einer gleichmäßigen Prozesskraft auf die Werkstückoberfläche.
Es werden aktiv Zug- und/oder Druckkräfte sowie Torsionskräfte in das umlaufende Zugmittel 2 eingeleitet. Durch die in mehreren Richtungen mögliche Kraftwirkung auf das Zugmittel wird dieses, an unterschiedli- chen Positionen seines Verlaufs, durch eine geeignet gerichtete Aus- o- der Umlenkbewegung relativ zur Werkstückoberfläche 3a positioniert, bis das jeweilige Bearbeitungselement la, lb, lc auf dem Zugmittel 2 eine definierte Zustellung und Ausrichtung zur Werkstückoberfläche 3a besitzt. Die Verstellkrafteinleitung erfolgt in den gezeigten Beispielen durch einen Umgriff des Zugmittels, wobei die Führung durch rollen- o- der gleitgelagerte Wirkflächen erfolgen kann. Eine umgriffsfreie Lösung zur Zugmittelführung kann durch elektromagnetische sowie aerodynamische Wirkprinzipien erfolgen.
Die Umlenkbewegung oder Positionierungsbewegung 14 des Zugmittels 2 wird durch modular angeordnete Aktuatoren, beispielsweise mit separat bewegbaren Führungsarmen, erzeugt. Diese Führungsarme bzw. Aktuatoren können neben dem umlaufenden Zugmittel 2 quer oder senkrecht zur Längsrichtung 4 oder dem Zugmittellaufrichtungsvektor des Zugmittels an der Position des jeweiligen Aktuators angeordnet und antreibbar sein. Dabei befinden sich die Werkzeuge oder Bearbeitungselemente la, lb lc auf der jeweils den Aktuatoren gegenüberliegenden Seite des Zugmittels 2. In einer weiteren Ausführungsvariante sind die Aktuatoren beispielsweise bei einem ringförmig umlaufenden Zugmittel, wie in der Figur 2 dargestellt, außerhalb des umlaufenden Zugmittels 2, beispielsweise sternförmig nach innen gerichtet angeordnet. In diesem Fall befinden sich die Werkzeuge oder Bearbeitungselemente la, lb, lc auf der Innenseite des Zugmittels 2 und sind der Werkstückoberfläche 3a zugewandt.
Grundsätzlich lassen sich für alle Varianten der möglichen Führung des Zugmittels, also bei einem ringförmig umlaufenden Zugmittel bei der Aktuatoranordung an der Außenseite oder an der innenseite des ringförmigen Zugmittels und bei einer nicht ringförmigen Führung des Zugmittels, jeweils zwei Prozessvarianten unterscheiden: Eine an der Werkstückoberfläche entlang senkrecht zur Längsrichtung 4 des Zugmittels 2 bewegte Bearbeitungseinrichtung bei ruhendem Werkstück 3 und
Eine ortsfeste Bearbeitungseinrichtung und ein quer zur Längsrichtung 4 des Zugmittels 2 relativ zur Bearbeitungseinrichtung bewegtes Werkstück.
Die Systemvariante mit einer Anordnung der Aktuatoren und Krafteinleitung sowie Führung des Zugmittels 2 von außerhalb des umlaufenden Zugmittels, beinhaltet das Umschließen des Werkstückprofilquerschnittes mit dem umlaufenden Zugmittel 2, wie dies in der Figur 2 dargestellt ist. Damit wird die gleichzeitige Bearbeitung von einander gegenüberliegenden Abschnitten der Werkstückoberfläche 3a, beispielsweise auf der Saug- und Druckseite eines Rotorblattes, möglich.
Eine Ausführungsform in Fig. 3, welche eine Vorder- und Seitenansicht von Teilen der Bearbeitungseinrichtung zeigt, umfasst ein System und dessen Steuerung zur automatischen, kontinuierlichen und geometrieadaptiven Schleifbearbeitung und/oder Reinigung von Freiformoberflächen. Damit kann der Verlauf eines mit Bearbeitungselementen in Form von Bürsten oder Schleifbürsten la, lb, lc besetzten und endlos umlaufenden Zugmittels 2, adaptiv an Konturverläufe einer Werkstückoberfläche 3a angepasst werden. Die Kontur der Werkstückoberfläche 3a verläuft dabei in der dargestellten Schnittebene im Wesentlichen parallel oder in gleichbleibendem Abstand zu dem Zugmittel 2, das beispielsweise als flaches Band oder als Zahnriemen ausgeführt sein kann. Die Umlaufbewegung wird dazu mit einem Zugmittelantrieb 5,6 mit einer Antriebsrolle 5 und einem daran angeschlossenen Antriebsmotor 6 umgesetzt. Der Antriebsmotor 6 ist am Grundrahmen 7 montiert. Die Riemengeschwindigkeit wird in Abhängigkeit von der Vorschubgeschwin- digkeit des Gesamtsystems geregelt. Somit kann auch bei schwankender Vorschubgeschwindigkeit durch manuelle Verfahren oder eingeschränkte Dynamik des Trägersystems eine kontinuierlich und glatt bearbeitete Oberflächenstruktur eingestellt werden.
Durch eine Torsionsbewegung des Zugmittels 2 um eine zum Laufrichtungsvektor 4 parallele Achse 29, die in der Figur 7 detaillierter gezeigt ist können die Schleifbürsten 1 zusätzlich relativ zum Verlauf der Werkstückoberfläche 3a ausgerichtet werden. Durch eine solche Torsion können Krümmungen der Werkstückoberfläche 3a in Richtung des Gesamtsystemvorschubvektors 9 kompensiert werden. Es sind dies beispielsweise Krümmungen der Oberfläche eines Flügels in Richtung parallel zu seiner Längsachse, also senkrecht zur Zeichenebene in der Figur 2. Der Gesamtvorschubvektor stellt die Richtung an, in der das Werkstück oder die Bearbeitungseinrichtung relativ zueinander senkrecht zur Längsrichtung des Zugmittels bewegt werden. Es kann somit festgestellt werden, dass das Zugmittel durch seine Flexibilität in Richtung senkrecht zur Werkstückoberfläche die Krümmungen der Werkstückoberfläche in dem senkrecht auf der Längsachse des Werkstücks liegenden Werkstückquerschnitt ausgleicht, während die Krümmungen der Werkstückoberfläche in der parallel zu der Längsachse des Werkstücks liegenden Richtung durch die ermöglichte Torsion des Zugmittels um seine Längsrichtung und damit durch die mögliche Schwenkbewegung der mehrfach führenden Führungseinheiten ermöglicht wird. Diese Torsionsbewegung ist im rechten Teil der Figur 3 im oberen Bereich sowie in der Figur 7 durch den Pfeil 8 angedeutet.
Der Gesamtsystemvorschub 9 kann manuell, durch die Applikation des Systems auf einem hand- oder motorbetriebenen und/oder schienengeführten Wagen implementiert werden. Weitere Varianten sehen einen automatisiert geführten Prozess vor, in dem das Gesamtsystem über den Grundrahmen 7 an eine mehrachsige Maschinenkinematik wie zum Beispiel einen Gabelstapler oder eine CNC-Maschine gekoppelt ist und damit am Werkstück 3 geführt wird. Eine weitere Prozessführungsvariante sieht die ortsunveränderbare Montage des Systems und das Endlangführen des Werkstückes 3 an der Bearbeitungseinrichtung in orthogonaler Richtung zum Riemenlaufrichtungsvektor oder der Längsrichtung 4 des Zugmittels 2 vor. Die Umsetzung der Umlenkbewegung 14 und eine Verschiebung der Aktoren kann, je nach Positionierung des Werkstückes 3 und Ausrichtung des Grundrahmens 7, beispielsweise in allen senkrecht auf dem Vorschubvektor 9 stehenden Richtungen ermöglicht werden.
Zur Anpassung des Verlaufs des Zugmittels 2, beispielsweise eines Riemenverlaufs an Freiformflächen wird der Riemen mit mehreren heb-, senk- und kippbaren mehrfach führenden Führungseinheiten 11a, 11b, 11c und zwei äußeren Führungseinheiten 12a, 12b geführt. Dabei kann der Riemenverlauf über einen weiten Bereich, zwischen den oberen Umlenkrollen 13 der äußeren Führungseinheiten 12, in einem definierten Abstand zu mehrfach gekrümmten konvexen und/oder konkaven Werkstückoberflächen (3) geführt werden. und Riemen-
Die Umlenkbewegung und Positionierung 14 der mehrfach führenden Führungseinheiten 11a, 11b, 11c und der äußeren Führungseinheiten 12a, 12b können durch Scherenhubkinematiken 15 umgesetzt werden, welche auf dem Grundrahmen 7 montiert sind. Ebenfalls auf dem Grundrahmen 7 montiert ist ein pneumatischer Linearantrieb 16. Dieser führt und bewegt die Spannrolle 17 mit einer luftdruckabhängigen un- idirektionalen Spannkraft 18. Bei Variation der Hubstellung durch Umsetzung der Umlenkbewegungen 14 und Formung eines längeren Riemenverlaufs oberhalb des Grundrahmens 7 wird die Spannkraft 18 des pneumatischen Linearantriebes 16 überschritten und die Spannrolle 17 zu den Umlenkrollen 19a, 19b gezogen, welche am Grundrahmen 7 montiert sind. Wird ein kürzerer Riemenverlauf oberhalb des Grundrahmens 7 eingestellt, so entfernt sich die Spannrolle 17 durch die Spannkraft 18 wieder von den unteren Umlenkrollen 19a, 19b und fängt die überschüssige Riemenlänge auf. Ebenfalls wird so eine ausreichende und kontinuierliche Spannung des Zugmittels 2 in Form des bei diesem Beispiel gezeigten Riemens umgesetzt.
Die Umlenkbewegung oder Positionierungsbewegung 14 der mehrfach führenden Führungseinheiten 11a, 11b, 11c aufgrund der Bewegung der der jeweiligen Scherenhubkinematiken 15 kann, wie in der Figur 7 detailliert gezeigt, mit einem Linearaktor 20, welcher den Hubschlitten 21 vor- und zurück bewegt, umgesetzt werden. Ein weiterer Aspekt oder eine Variante zur Umsetzung der Umlenkbewegung oder Positionierungsbewegung 14 der mehrfach führenden Führungseinheiten kann durch Einsatz eines Hubaktors 22 zum Anheben des Hubhebels 23 realisiert werden. In dieser Variante kann der Linearaktor 20 eine einfache Linearführung sein.
Die Einstellung des Abstandes der mehrfach führenden Führungseinheiten 11a, 11b, 11c und der äußeren Führungseinheiten 12a, 12b zur Werkstückoberfläche 3a, erfolgt über eine Abstandsregelung. Dazu sind Abstandssensoren vor- und nachlaufend an den mehrfach führenden Führungseinheiten 11a, 11b, 11c und den äußeren Führungseinheiten 12a, 12b montiert. Diese messen mit Sensoren in deren Erfassungsbereichen 25 die Distanzen zum Werkstück. Mit der Distanz zum Werkstück als Regelgröße, wird über einen Regler die Position des Hubaktors 22 oder die des Linearaktors 20so eingestellt, dass eine definierte Distanz des Riemenverlaufs, über die Umlenkbewegung oder Positionierungsbewegung 14 der mehrfach führenden Führungseinheiten 11a, 11b, 11c und auch der äußeren Führungseinheiten 12a, 12b eingestellt wird. Bei sich variierenden Werkstückoberflächenverläufen oberhalb des Riemens, bei einem Vorschub 9 der Bearbeitungseinrichtung senkrecht zur Längsrichtung des Zugmittels werden so jeweils die Sollabstände der Führungseinheiten 11a, 11b, 11c, 12a, 12b von der Werkstückoberfläche 3a automatisch eingestellt.
Umsetzung der Umlenkbewegung/Positionierung 14 der Führungseinheiten und der Torsionbewegung 8 der mehrfach führenden Führungseinheiten 11a, 11b, 11c, Variante 1
Die Torsionsbewegung 8 der mehrfach führenden Führungseinheiten 11a, 11b, 11c und der äußeren Führungseinheiten 12a, 12b zur Einstellung der Riemenausrichtung zur Kompensation von Krümmungen der Werkstückoberfläche 3a in Richtung des Gesamtsystemvorschubvektors 9 erfolgt über die Führung der Oberflächenlaufrollen 27 an die Werkstückoberfläche 3a, indem durch die Aktuatoren im Zuge der Positionierungsbewegung der Führungseinheiten diese relativ zur Werkstückoberfläche positioniert werden und die Oberflächenlaufrollen, die einen teil einer clenkeinrichtung für die Torsionsbewegung bilden, gegen die Werkstückoberfläche gedrückt werden. Durch den Kontakt der Oberflächenlaufrollen 27, welche in der Vorschubrichtung 9 vor- und nachlaufend an den Führungseinheiten 11a, 11b, 11c montiert sind, dreht sich die Führungsgabel 28 um den Gelenkpunkt oder die Schwenkachse 29 der jeweiligen Führungseinheit und setzt so die Torsionsbewegung 8 des Zugmittels um. Durch die Torsionsbewegung 8 wird der Riemenlaufrichtungsvektor 4 und insgesamt der Riemen/das Zugmittel 2 auf Höhe der Führungseinheiten in Richtung des Gesamtsystemvorschubvektors 9 verschoben. Zum Ausgleich dieses Versatzes wird die Schubstange 31 über den Ausgleichsaktor 32 vor- oder zurückgeschoben. Der Ausgleichsaktor 32 ist dazu über ein Gelenk am Hubschlitten 21 montiert. Durch die Schubstangenbewegung 33 wird der Gelenkpunkt 34 entgegen dem Versatz des Riemenlaufrichtungsvektors verschoben. Zum exakten Ausgleich des Versatzes des Riemenlaufrichtungsvektors 4 wird die Drehung der Führungsgabel 28 über einen Winkelmesssensor im Gelenkpunkt 29 gemessen. Über den Abstand des Riemenlaufrichtungsvektors zum Gelenkpunkt 29 kann damit der mittlere Versatz des Riemenlaufrichtungsvektors 4 errechnet werden. Der errechnete Versatz wird, zusammen mit der jeweils eingenommenen Stellung der Scherenhubkinematik 15, zur Regelung der Stellung des Ausgleichsaktors 32 verwendet. Auch eine Schwenkbewegung um den Gelenkpunkt 34 kann zur Kompensation zusätzlich ausgeführt werden. Die Einstellung des Sollabstands des Zugmittels 2 zur Werkstückoberfläche 3a kann durch die gefederte Lagerung der Kontaktrollen 27 umgesetzt werden. Dazu sind diese auf einem Federhebel 40 montiert, welcher wiederum im Drehgelenk 38 gelagert ist und so die Drehbewegung 39 beschreiben kann. Eine Druckfeder 37, welche am äußersten Ende des Federhebels 40 und unter dem Drehgelenk 38 an der Führungsgabel 28 befestigt ist, stützt die Kontaktrolle 27 nach unten ab. Durch Überwindung der Federkraft der Druckfedern 37 bei der Einstellung der Position der Führungseinheiten Umsetzung im Zuge der Einstellbewegung 14 kann der Sollabstand des Zugmittels 2 zur Werkstückoberfläche eingestellt werden.
Ist kein Kontakt der Führungsrollen 27 zur Werkstückoberfläche 3a vorhanden, stützen zwei Druckfederelemente 30 im ausgefahrenen Zustand die Führungsgabel 28 und halten sie in Mittelstellung. Sind die Führungsrollen 27 durch einen Kontakt mit der Werkstückoberfläche 3a mit einer Kraft belastet, so kann diese ein Schwenken der Führungsgabel und eine Torsion des Zugmittels, beispielsweise eines Riemens, bewirken. Der Riemen und mit ihm die auf ihm befestigten Bearbeitungselemente passen sich dann durch eine Schwenkbewegung der Führungsgabel 28 dem Verlauf der Werkstückoberfläche an.
Umsetzung der Umlenkbewegung/ Positionierung 14 der Führungseinheiten und Torsionbewegung 8 des Zugmittels 2, Variante 2
Eine weitere mögliche Ausführungsform nimmt den Versatz des Riemenlaufrichtungsvektors 4 auf Höhe der Führungseinheiten in Richtung des Gesamtsystemvorschubvektors 9 hin. In dieser Variante ist kein Ausgleichsaktor 32 vorhanden und die Schubstange 31 ist über eine direkte Verbindung am Gelenkpunkt 41 mit dem Hubschlitten 21 verbunden. Durch Umsetzung der Umlenkbewegung oder Positionierungsbewegung 14 der Führungseinheiten stützt sich, je nach Steigung der Werkstückoberfläche in Richtung des Vorschubvektors 9, zunächst nur die vor- oder nachgelagerte Oberflächenlaufrolle 27 am Werkstück ab. Die Torsionsbewegung 8 wird durch fortschreitende Umlenkbewegung und Überwindung der Federkraft der Druckfederelemente 30 erzeugt, welche unter der Kontaktrolle 27 liegen, und von denen eines durch den Kontakt zum Werkstück auf einer Seite komprimiert werden kann Der obere Lagerpunkt 43 des jeweils gegenüberliegenden Druckfederelements 30 kann bei der Torsionsbewegung 8 in der Kulisse 42 der Führungsgabel 28 entlanggleiten, ohne die Torsionsbewegung zu behindern. Liegen beide Laufrollen 27 am Werkstück 3 an, wird der Sollabstand der Führungseinheit durch Überwindung der Federkraft beider Druckfedern 37 durch weitere Umsetzung der Positionierbewegung 14 und/oder durch Verarbeitung des Abstandssensorwertes und eine geeignete Steuerung eingestellt. 14 der Führungsein- heiten und 8 des Zugmittels 2, Variante 3
Eine weitere Variante zur Umsetzung der Torsionsbewegung 8, in der keine weiteren Komponenten bis auf die Bearbeitungselemente/Werk- zeuge la, lb, lc in Kontakt zum Werkstück 3 gebracht werden, sieht eine starre Montage der Führungsgabel 28 durch Wegfall des Gelenkpunktes 29 auf dem Gabelträger 35 und den Wegfall der Führungsrollen 27 vor. Dabei wird ein Versatz des Riemenlaufrichtungsvektors 4 in Richtung des Gesamtsystemvoschubvektors 9 ebenfalls hingenommen. In dieser Variante wird die Torsionsbewegung um den Gelenkpunkt oder die Achse 34 durch Betätigung des Ausgleichsaktors 32, umgesetzt. Als Regelgröße für den Ausgleichsaktor 32 dienen bei diesem Prozess die Abstandssignale der Abstandsensoren 24, die beispielsweise als Laserabstandssensoren ausgebildet sein können. Dazu wird die Differenz der erfassten Abstände der vor- und nachlaufenden Sensoren durch eine Kompensationsbewegung des Ausgleichsaktors 32 möglichst klein gehalten. Gleichzeitig regelt der Hubaktor 22 den Sollabstand zur Werkstückoberfläche 3a anhand des Abstandsmittelwertes aus beiden Werten des vor und nachlaufenden Abstandssensors 24, die in der Figur 7 auf der linken und der rechten Seite der Führungsgabel 28 dargestellt sind.
Umsetzung der Umlenkbewegung/Positionierung 14 der Führungseinheiten und der Torsionbewegung 8 der mehrfach führenden Führungseinheiten 11a, 11b, 11c, Variante 4 Die Variante 4 sieht keine Umsetzungsmöglichkeit der Torsionsbewegung 8 an den mehrfach führenden Führungseinheiten 11a, 11b, 11c und den äußeren Führungseinheiten 12a, 12b vor. Hierbei wird eine ungleichmäßige Ausrichtung der Bearbeitungselemente la, lb, lc, beispielsweise von Schleifbürsten, zur Werkstückoberfläche 3a toleriert o- der die Ausrichtung des Zugmittels in Form eines Riemens über die Ausrichtung des Gesamtsystems über eine Bewegbarkeit des Trägers umgesetzt, welche den Grundrahmen 7 zum Werkstück 3 ausrichten kann. Die Oberflächenlaufrollen 27 und jegliche Druckfederelemente an der Führungseinheit sowie der Gelenkpunkt 29 können dann entfallen. Die Führungsgabel 28 kann auf dem Gabelträger 35 starr montiert sein. Die Einstellung des Sollabstandes erfolgt über den Mittelwert der Abstandssensorwerte der in Richtung der Vorschubrichtung vor- und nachlaufenden Abstandssensoren 24.
Fig. 4 und Fig. 5 zeigen eine mehrfach geführte Führungseinheiten 11a, llb, 11c einmal mit geführtem Zugmittel (Fig. 4) und ohne geführtes Zugmittel 2 (Fig. 5). Für die Formung des Zugmittelverlaufs umfassen mehrere innere und zwei äußere Riemenführungseinheiten 11a, 11b, llc, 12a, 12b das Zugmittel 2 beidseitig, von der Riemeninnenseite aus, mit Führungselementen 44, 45 in Form von einseitig gelagerten inneren Führungsrollen (Führungselemente ) und äußeren Führungsrollen (Führungselemente 45). Die Führungsrollen sind so angeordnet, dass deren Rotationsachsen parallel zueinanderstehen und die inneren Riemenlaufflächen 46a, 46b und äußeren Riemenlaufflächen 47a, 47b zwischen den jeweiligen beiden Rollenlaufflächen in den zwischen diesen gebildeten Führungskanälen 101 eingefasst sind. Die Rotationsachsen der Rollen stehen orthogonal zum Riemenlaufvektor und der Längsrichtung 4 des Riemens. Die Riemenlaufflächen 46a, 47a sind an einem ersten Rand 100a des Riemens angeordnet, während die Riemenlaufflächen 46b, 47b an dem dem ersten Rand gegenüberliegenden zweiten Rand 100b des Riemens angeordnet sind. In der Figur 5 ist auf der rechten Seite gesondert von der Hauptdarstellung beispielhaft gestrichelt ein Führungskanal 101 zwischen zwei Führungselementen 44, 45 in Form von Führungsrollen dargestellt.
Jeweils eine innere Führungsrolle (Führungselement 44) und eine äußere Führungsrolle (Führungselement 45) sind in einem mittleren Führungsglied 48 montiert. Das mittlere Führungsglied 48 ist über das Gabelrotationsgelenk 49 mit der Führungsgabel 28 verbunden. Die Rotationsachse des Gabelrotationsgelenkes 49 steht parallel zu den Achsen der Führungsrollen und ermöglicht eine Rotation 50 des mittleren Führungsgliedes 48 an der Führungsgabel 28. Dies verringert den Einfluss des Umschlingungswinkels am Führungsrollenumfang auf den Riemenverlauf, bei unterschiedlichen Stellungen nebeneinanderliegender Führungseinheiten.
Zur Reduzierung benötigter Hubkinematiken, zur Formung des Zugmittels 2 über einen weiten Verlaufsabschnitt und zur Führung des Zugmittels 2 zwischen mittleren Führungsgliedern 48, sind die Führungseinheiten in einer weiteren Variante umfangreicher ausgeführt. Dabei sind in Richtung der Längsachse 4 des Zugmittels 2 auf beiden Seiten neben je einem mittleren Führungsglied 48 äußere Führungsglieder 51 jeweils mit Führungsrollen angeordnet. Diese Führungsrollen sind ebenfalls auf beiden Seiten des Zugmittels 2 angeordnet. Mehrere äußere Führungsglieder 51 werden miteinander und auch mit den mittleren Führungsgliedern 49 mit Scherenarmen 52 verbunden. Die Scherenarme 52 sind jeweils über ein Führungsgliedrotationsgelenk 53 beidseitig mit den Führungsgliedern 48 und 51, verbunden.
Nebeneinander liegende äußere Führungsglieder 51 benachbarter Führungseinheiten 11a, 11b, 11c sind miteinander jeweils ebenfalls über Scherenarme 52 oder über ein starres Verbindungsglied 54 verbunden. An der von dem Zugmittel abgewandten Seite der mittleren und äußeren Führungsglieder 48 und 51 sind Kugelgelenke 56 mit einer Gleitlagerdurchführung montiert. Darin durchgeführt erstreckt sich eine Stabfeder 57 vom mittleren Führungsglied 48 einer äußeren Führungseinheit 12a zum mittleren Führungsglied 48 der anderen äußeren Führungseinheit 12b. Die Stabfeder 57 verläuft, gestützt durch die mittleren Führungsglieder 48, zwischen den jeweiligen mittleren Führungsgliedern 48 in gleichbleibendem Abstand parallel zu der Werkstückoberfläche 3a. Dadurch werden die äußeren Führungsglieder und so auch der Zugmittelverlauf nah am Werkstück in einem Abstand von diesem gehalten. Der Abstand zu der Werkstückoberfläche wird durch die Abstandseinstellung am mittleren Führungsglied 48 eingestellt.
Für die gleichmäßige Verteilung von äußeren Führungsgliedern 51 entlang der Länge des Zugmittels und somit für die gleichmäßige Verteilung von Stützpunkten des Zugmittels 2 zwischen zwei mittleren Führungsgliedern ist im Scherenrotationsgelenk 55 jeweils eine Torsionsfeder eingesetzt. Diese hält im entspannten Zustand die verbundenen Scherenarme in einer parallelen Stellung. Vergrößert sich der Abstand zwischen den mittleren Führungsgliedern 48, durch Einstellung unterschiedlicher Hubpositionen benachbarter Führungseinheiten 11a, 11b, 11c, so werden die Scherenarme gespreizt und die Torsionsfedern jeweiliger Scherenarmpaare gleichmäßig ausgelenkt. Dabei gleiten die jeweiligen äußeren Führungsglieder 51 über die Kugelgelenke 56 entlang der Stabfeder und es stellen sich ähnliche Abstände zwischen den Führungsgliedern ein. Verringert sich der Abstand zwischen zwei mittleren Führungsgliedern wieder, werden die Scherenarme durch die Torsionsfeder im Scherenrotationsgelenk 58 wieder zusammengezogen.
Fig. 6 zeigt einen geführten Riemenverlauf des Riemens/Zugmittels 2 mit verformter Stabfeder 57. Verlängert sich der zu führende Riemenverlauf zwischen den äußeren Führungseinheiten 12, so führt dies zu einer Längung der Stabfeder 57. Dazu ist die Stabfeder 57 an einem Ende am Fixierungspunkt 58 des mittleren Führungsglied 49 einer äußeren Führungseinheit 12a, 12b befestigt. An der anderen äußeren Führungseinheit 12a, 12b ist ein Federpuffer 59 montiert, in dem das andere Ende der Stabfeder 57 mündet. Der Federpuffer 59 führt die Stabfeder in einem Gleitrohr 60 und lenkt diese in negative Hubrichtung 61 um. Wird ein längerer Federverlauf benötigt, so wird ein Teil der Stabfeder aus dem Federpuffer herausgezogen und bei kürzeren Verläufen wieder hineingeschoben.
Die Erfindung ermöglicht den gleichzeitigen Eingriff einer Vielzahl von Schleif- und Reinigungswerkzeugen mit einer definierten automatisch eingestellten Zustellung an einer Freiformfläche eines Werkstücks 3, beispielsweise eines Flügels einer Windkraftanlage. Dadurch resultiert ein kontinuierlicher und zeiteffizienter Prozess, mit dem durch eine Bearbeitung der Werkstückoberfläche 3a eine homogene Reinheit und/oder eine homogene Oberflächenqualität hinsichtlich der Mikrostruktur erreicht werden kann. Das beschriebene Verfahren und die Bearbeitungseinrichtung ermöglichen es außerdem, das Zugmittel über seine Länge mit Bürsten oder anderen Schleifmitteln zu bestücken, die unterschiedliche Stärken haben oder unterschiedliche Korngrößen tragen können. So können Schleifprozesse mit unterschiedlich starker Oberflächenwirkung und/oder nachlaufender Oberflächenreinigung unmittelbar während einer Überfahrt des Zugmittels über einen Bereich der Werkstückoberfläche umgesetzt werden.
Grundsätzlich ist das System für alle Anwendungen gedacht, in denen großflächige Werkstückoberflächen oder Formwerkzeuge mit Freiformcharakteristik geschliffen oder gereinigt werden sollen. Darunter fallen spezielle Anwendungen wie: das Abschleifen von Unebenheiten, die Entfernung von Beschichtungen oder Oxidschichten, die Mikrostrukturierung zur Lackiervorbereitung und die Bereinigung von Oberflächen von Stäuben oder Flüssigkeiten
Beispiele für Werkstückoberflächen, die bearbeitet werden können, sind dabei:
Oberflächen von Rotorblättern für Windenergieanlagen, Flugzeugtragflächen,
Schiffs-, Schienenfahrzeug- und Flugzeugrümpfe, sowie Formwerkzeuge zur Herstellung entsprechender Produkte.
In der Figur 8 ist im Querschnitt ein Zugmittel 2 in Form eines Schleifbandes mit einer Schleifauflage 102 dargestellt, das in Richtung senkrecht zur Zeichenebene antreibbar ist. Es sind im Einzelnen an den beiden seitlichen Rändern des Zugmittels, das im Wesentlichen ein Trägerband für die Schleifauflage 102 aufweist, jeweils eine erste und eine zweite Führungsrolle vorgesehen, die Führungselemente 44, 45, 103, 104 bilden. Die Rotationsachsen aller Rollen sind jeweils durch gestrichelte/unterbrochene Linien angezeigt.
An beiden Seiten des Zugmittels 2 sind zusätzlich seitliche, dritte Führungsrollen 105, 106 vorgesehen, die eine seitliche Bewegung des Zugmittels senkrecht zu seiner Antriebsrichtung und parallel zu der zu bearbeitenden Werk- stückoberfäche begrenzen. Die Rotationsachsen der beiden dritten Führungsrollen können parallel zueinander sein und quer zu den Rotationsachsen der ersten und zweiten Führungsrollen, insbesondere senkrecht zu diesen, ausgerichtet sein. Die Figur 9 zeigt ebenfalls einen Querschnitt durch ein Zugmittel 2 in Form eines Schleifbandes mit einer Schleifauflage 102, wobei das Zugmittel 102 im Querschnitt zu beiden Seiten zulaufende Ränder aufweist, das heißt, die Dicke des Zugmittels nimmt im Querschnitt über Schrägflächen 107, 108 zu den Rändern hin ab. Die Schrägflächen können dabei als ebene Flächen ausgebildet sein, jedoch auch im Querschnitt als konvex gekrümmte Flächen. Die Führungselemente 44, 45, 103, 104, die durch erste und zweite Führungsrollen gebildet sind, können zum Abrollen auf den Schrägflächen schräggestellt sein, das heißt, ihre Rotationsachsen können nach außen zu den Rändern des Zugmittels aufeinander zulaufen. Dadurch zentrieren die Führungsrollen das Zugmittel im Zusammenwirken mit seinen Schrägflächen. Seitliche Führungsrollen 106 können noch zusätzlich vorgesehen sein, diese können sich jedoch auch erübrigen.
Die Figur 10 zeigt eine Ausführungsform, bei der auf der der Schleifauflage 102 zugewandten Seite des Zugmittels zu beiden Seiten der Schleifauflage jeweils ein Führungselement 44, 103 in Form einer Führungsrolle vorgesehen ist und auf der der Schleifauflage gegenüberliegenden Seite des Zugmittels ein Führungselement 109 in Form einer durchgehenden Führungsrolle, die sich über die Mitte des Zugmittels erstreckt und eine Zentriernut 110 aufweist, in die ein Zentriersteg 111 des Zugmittels hineinragt. Diese Art der Zentrierung und Führung des Zugmittels ist auch bei einem mit anderen Bearbeitungsmitteln als einer Schleifauflage versehenen Zugmitteln anwendbar. Es sind beiderseits des Zugmittels jeweils zwischen einem der Führungselemente 44, 103 und der durchgehenden Führungsrolle 109 Führungskanäle gebildet. Die Führungsrolle 109 kann ebenso wie die Führungselemente 44, 103 in einer Führungsgabel gelagert sein.

Claims

Patentansprüche
1. Bearbeitungseinrichtung zur Bearbeitung von Werkstückoberflächen (3a), mit einem strangförmigen, flexiblen, langgestreckten Zugmittel (2), das ein oder mehrere, in Längsrichtung (4, 4a, 4b) des Zugmittels hintereinander angeordnete, Bearbeitungselemente (la, lb, lc) trägt, einem Zugmittelantrieb (5, 6) zum Antrieb des Zugmittels in seiner Längsrichtung, sowie einer oder mehreren Führungseinheiten (11a, 11b, 11c, 12a, 12b), die das Zugmittel bei seiner Bewegung in seiner Längsrichtung passiert, wobei jede Führungseinheit die Bewegung des Zugmittels in einer Richtung quer zur Längsrichtung des Zugmittels begrenzt, wobei wenigstens eine Führungseinheit als mehrfach führende Führungseinheit (11a, 11b, 11c) mit einem Führungskanal (101) ausgebildet ist, in dem das Zugmittel geführt ist und in dem eine Bewegung des Zugmittels sowohl in einer von der Werkstückoberfläche weg weisenden ersten Richtung (104) als auch in der der ersten Richtung entgegengesetzten, zum Werkstück hin weisenden zweiten Richtung (105) begrenzt ist, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Längsab- schnitt des Zugmittels (2) um eine Achse (29) drehbar oder zu schwenkbar ist, die parallel zur Längsrichtung (4) des Längsabschnitts des Zugmittels (2) ist, indem wenigstens eine mehrfach führende Führungseinheit (11a, 11b, 11c) um die genannte Achse (29) drehbar oder schwenkbar ist.
2. Bearbeitungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine mehrfach führende Führungseinheit (11a, 11b, 11c) ein oder mehrere erste Führungselemente (44) und ein oder mehrere zweite Führungselemente (45) aufweist, wobei zwischen den ersten Führungselementen einerseits und den zweiten Führungselementen andererseits ein Führungskanal (101) gebildet ist, durch den wenigstens ein Teil des Zugmittels (2) in seiner Längsrichtung (4) hindurchbewegbar ist.
3. Bearbeitungseinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei wenigstens einer mehrfach führenden Führungseinheit die ersten und/oder die zweiten Führungselemente (44, 45) als Führungsrollen ausgebildet sind.
4. Bearbeitungseinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten und/oder die zweiten Führungselemente (44, 45) als feststehende Führungskörper ausgebildet sind.
5. Bearbeitungseinrichtung nach Anspruch 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine mehrfach führende Führungseinheit (11a, 11b, 11c) einen ersten und einen zweiten Führungskanal (101) aufweist, wobei der erste und der zweite Führungskanal jeweils zwischen ersten und zweiten Führungselementen (44, 45) oder als Nut in je einem Führungselement gebildet sind und im Abstand zueinander derart parallel zueinander verlaufen, dass zwei einander gegenüberliegende Ränder (100a, 100b) des Zugmittels (2) in den Führungskanälen geführt werden.
6. Bearbeitungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine mehrfach führende Führungseinheit (11a, 11b, 11c) derart eingerichtet ist, dass aerodynamische und/oder magnetische und/oder elektrische Kräfte auf das Zugmittel in der von der Werkstückoberfläche (3a) weg weisenden ersten Richtung (104) und/oder in der der ersten Richtung entgegengesetzten, zum Werkstück hin weisenden zweiten Richtung (105) wirken.
7. Bearbeitungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein oder mehrere mehrfach führende Führungseinheiten (11a, 11b, 11c) durch Aktuatoren (10) quer zur Längsrichtung (4, 4a, 4b)) des Zugmittels (2) und/oder senkrecht zu einer Werkstückoberfläche (3a) und/oder parallel zur Werkstückoberfläche (3a) verschiebbar sind und/oder dass die Bearbeitungseinrichtung im Ganzen in einer Richtung (9) senkrecht zur Längsrichtung (4) des Zugmittels (2) und parallel zur Werkstückoberfläche bewegbar oder antreibbar ist.
8. Verfahren zum Bearbeiten einer Werkstückoberfläche (3a) mit einer Bearbeitungseinrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Oberflächenprofil der zu bearbeitenden Werkstückoberfläche (3a) erfasst und ausgehend von dem erfassten Oberflächenprofil mittels einer oder mehrerer mehrfach führender Führungseinheiten (11a, 11b, 11c) ein Verlauf eines Zugmittels (2) relativ zur Werkstückoberfläche eingestellt wird, wobei das Zugmittel in wenigstens einem Längsabschnitt um eine Achse gedreht oder geschwenkt wird, die parallel zur Längsrichtung des Zugmittels in dem Längsabschnitt ist, indem wenigstens eine Führungseinheit um die genannte Achse gedreht oder geschwenkt wird.
9. Verfahren zum Bearbeiten einer Werkstückoberfläche (3a) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Bearbeitungseinrichtung kontinuierlich oder schrittweise relativ zu dem zu bearbeitenden Werkstück (3) in Richtung senkrecht zur Längsrichtung des Zugmittels
(2) bewegt wird.
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