Schleifvorrichtung und Verfahren zum Schleifen von Werkstücken

Abstract

 Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schleifvorrichtung zum Schleifen von Werkstücken 18 mit einem Gestellrahmen oder einem Gehäuse 12 und mindestens einer innerhalb des Gestellrahmens oder des Gehäuses 12 angeordneten Werkstückhalterung 16 zur Halterung von mindestens einem Werkstück 18, wobei die Werkstückhalterung 16 drehbar und verschiebbar ausgebildet ist. Zudem ist die Werkstückhalterung 16 mit dem Werkstück 18 mittels einer Hebe- und Senkvorrichtung 22 teilweise oder vollständig in einen offenen oder zumindest teilweise verschließbaren Schleifmittelbehälter 14 mit Schleifmittel einfahrbar. Der Schleifmittelbehälter 14 weist dabei mindestens eine Luftzuführdüse 32, 34, 54 zur Erzeugung eines Luftstroms innerhalb des Behälters 14 auf. Weiterhin ist an dem Schleifmittelbehälter 14 und der Werkstückhalterung 16 jeweils ein Schwingungserreger 42, 52 angeordnet, wobei die Frequenzen der Schwingungserreger 42, 52 jeweils zwischen 10 und 100 Hz einstellbar und die jeweils erzeugten Schwingungen entgegengerichtet sind und die Schwingungsamplitude zwischen 0,5 mm und 4,5 mm liegt. Die vorliegende Erfindung bezieht sich weiterhin auf ein Verfahren zum Schleifen von Werkstücken.

Beschreibung

[0001] Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Schleifvorrichtung zum Schleifen von Werkstücken mit einem Gestellrahmen oder einem Gehäuse und mindestens einer innerhalb des Gestellrahmens oder des Gehäuses angeordneten Werkstückhalterung zur Halterung von mindestens einem Werkstück, wobei die Werkstückhalterung drehbar und verschiebbar ausgebildet ist und die Werkstückhalterung mit dem Werkstück mittels einer Hebe- und Senkvorrichtung teilweise oder vollständig in einen offenen oder zumindest teilweise verschließbaren Schleifmittelbehälter mit Schleifmittel einfahrbar ist und der Schleifmittelbehälter mindestens eine Luftzuführdüse zur Erzeugung eines Luftstroms innerhalb des Behälters aufweist.

[0002] Die vorliegende Erfindung bezieht sich weiterhin auf ein Verfahren zum Schleifen von Werkstücken.

[0003] Bekannte Schleifvorrichtungen und -verfahren verwenden üblicherweise einen festen Schleifgrund, wie z. B. Schleifscheiben, Schleifbänder oder andere feste und profilierte Schleifkörper. Nachteilig an diesen festen Schleifgründen ist jedoch, daß insbesondere profilierte Werkstücke nur mit einem hohen Arbeitsaufwand geschliffen werden können. Zudem muss die Größe und Profilierung des Schleifkörpers den jeweiligen Werkstücken angepasst werden, wodurch ebenfalls hohe Kosten entstehen.

[0004] Ein weiterer Nachteil von Schleifvorrichtungen mit festen Schleifgründen ist, daß diese üblicherweise nicht geeignet sind, Oberflächen eines Hohlraumes eines Werkstücks zu bearbeiten. Für diesen speziellen Anwendungsbereich, aber auch zur Feinbearbeitung von Werkstückoberflächen allgemein, insbesondere zum Entgraten und Verrunden von innenliegenden Kanten und Verschneidungen sind sogenannte Strömungsschleifverfahren oder Fliehkraft-Gleitschleifverfahren vorgeschlagen worden, die mit flüssigen oder körnigen Schleifmitteln arbeiten. So beschreibt die DE 197 28 931 A1 eine Fliehkraft-Gleitschleifmaschine mit einem Behälter zur Aufnahme von Gleitschleifkörpern und den zu bearbeitenden Werkstücken. Der Behälter weist dabei einen etwa kreisförmigen Grundriss mit feststehender Seitenwand und mit einem im Bodenbereich rotierenden Teller zur Erzielung einer wendelförmigen Umwälzbewegung des sich oberhalb des Tellers befindlichen Behälterinhalts.

[0005] Aus der DD 47 309 ist ein Verfahren zur Entgratung, Kantenverrundung und zum Polieren von rotationssymmetrischen oder rotationsähnlichen Teilen aus vorwiegend metallischen Werkstoffen bekannt, bei dem durch mindestens eine nach links und rechts bewegbare Spindel mindestens ein Werkstück in ein vibrierendes Schleifmedium geführt und bearbeitet wird. Auch aus der DE 1 167 689 ist eine Schleifvorrichtung bekannt. Dabei wird das zu bearbeitende Werkstück beweglich innerhalb eines mit einer Schleifflüssigkeit gefüllten Behälters angeordnet. Die Schleifflüssigkeit wird durch Druckluft, die aus in den Wandungen des Behälters fest eingesetzten Düsen tritt, verwirbelt.

[0006] Nachteilig an dieser Art von Gleitschleifmaschinen und ist jedoch, daß einerseits nur relativ kleine Werkstücke bearbeitet werden können und es andererseits immer wieder zu mechanischen Störungen im Bereich zwischen Tellerrand und Behälterwandung kommt. Insbesondere sind derartige Gleitschleifmaschinen nicht geeignet, größere und profilierte Werkstücke wie z. B. Fensterrahmen, Türstöcke und ähnliches, zu bearbeiten.

[0007] Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine gattungsgemäße Schleifvorrichtung und ein gattungsgemäßes Schleifverfahren bereitzustellen, welche die genannten Nachteile der bekannten Schleifvorrichtungen und -verfahren überwindet und eine schnelle und kostengünstige Bearbeitung von größeren und profilierten Werkstücken gewährleistet.

[0008] Gelöst wird diese Aufgabe durch eine gattungsgemäße Schleifvorrichtung und ein gattungsgemäßes Schleifverfahren mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche.

[0009] Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.

[0010] Bei einer erfindungsgemäßen Schleifvorrichtung ist an einem Schleifmittelbehälter und einer Werkstückhalterung jeweils ein Schwingungserreger angeordnet, wobei die Frequenzen der Schwingungserreger jeweils zwischen 10 und 100 Hz einstellbar und die jeweils erzeugten Schwingungen entgegengerichtet sind. Die Schwingungsamplitude liegt zwischen 0,5 mm und 4,5 mm. Durch die erfindungsgemäße Wahl der Schwingungsparameter sowie die Anordnung von jeweils einem Schwingungserreger an der Werkstückhalterung sowie dem Schleifmittelbehälter wird die gewünschte Schleifwirkung schnell und einfach erzielt. Durch die entgegengerichteten Schwingungen des Schleifmittelbehälters und der Werkstückhalterung ist eine deutliche Verwirbelung des Schleifmittels innerhalb des Behälters gewährleistet. Dies führt zu einer gleichmäßigen Schleifwirkung. Des weiteren ist gewährleistet, daß Werkstücke unterschiedlichster Größe und Form schnell und kostengünstig bearbeitet werden können. Durch eine Drehung der Werkstückhalterung und/oder der Hebe- und Senkvorrichtung und damit des Werkstücks selbst ist ein gleichmäßiger Abrieb an der gesamten, von Schleifmittel umgebenen Werkstückoberfläche gewährleistet. Der durch die Luftzuführdüsen erzeugte Luftstrom innerhalb des Behälters erzeugt einerseits eine Verwirbelung des Schleifmittels innerhalb des Behälters und andererseits wird dadurch das Schleifmittel vorteilhafterweise mit Druck gegen die Werkstückoberfläche gepresst bzw. an die Werkstückoberfläche geleitet. Der Luftstrom wird vorteilhafterweise mit einem Druck zwischen 0,5 und 10 bar in das Schleifmittelgehäuse eingeleitet. Die Schwingungserreger erzeugen vorteilhafterweise jeweils eine einstellbare Beschleunigung von 1,0 bis 4 g. In diesem Bereich lassen sich die besten Arbeitsergebnisse erzielen. Sobald das gewünschte Arbeitsergebnis erreicht worden ist, wird die Werkstückhalterung mit dem Werkstück mittels der Hebe- und Senkvorrichtung aus dem Schleifmittelbehälter entfernt bzw. aus diesem herausgehoben. Durch die Veränderung der Schwingungsparameter innerhalb der erfindungsgemäßen Bereiche und der Verweildauer des Werkstücks innerhalb des Behälters ist es möglich, die gewünschte Schleifwirkung von z.B. minimal glättend bis stark abtragend einzustellen.

[0011] Die erfindungsgemäße Schleifvorrichtung ist zudem aufgrund ihres vorteilhaften Aufbaus äußerst unempfindlich gegenüber mechanischer Beanspruchung.

[0012] In einer vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Schleifvorrichtung ist bzw. sind die Luftzuführdüse(n) mit innerhalb des Behälters angeordneten Luftleitvorrichtungen zur Erzeugung eines gerichteten Luftstroms verbunden. Durch die Erzeugung eines gerichteten Luftstroms ist es möglich, die Druckverhältnisse innerhalb des Schleifmittelbehälters zu steuern und gegebenenfalls zu variieren. Zudem ist gewährleistet, daß das Behälterinnere während der Bearbeitung des Werkstücks vollständig mit Schleifmittel ausgefüllt ist. Letzteres kann auch dadurch erzielt werden, dass die Luft über im Bereich eines Bodens des Behälters angeordnete Luftzuführdüsen in den Behälter eingeleitet wird. Des weiteren kann so das sich am Behälterboden sich ansammelnde Schleifmittel gelockert werden. Auch gewährleistet eine derartige Anordnung der Luftzuführdüsen, daß der Schleifstaub des Werkstücks an die Behälteroberfläche transportiert wird.

[0013] In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Schleifvorrichtung sind der Behälter und die Hebe- und Senkvorrichtung schwingungstechnisch gegen den Gestellrahmen bzw. das Gehäuse und gegen ein Stützelement, auf dem die Schleifvorrichtung angeordnet ist, entkoppelt.

[0014] In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Schleifvorrichtung ist der Behälter flachliegend montiert. Dadurch kann die Bauhöhe der Schleifvorrichtung vorteilhafterweise niedrig gehalten werden.

[0015] Das erfindungsgemäße Verfahren zum Schleifen von Werkstücken verwendet eine erfindungsgemäße Schleifvorrichtung und weist folgende Schritte auf: (a) Einspannen eines Werkstücks in eine drehbar ausgebildete Werkstückhalterung; (b) Senken und teilweises oder vollständiges Einfahren der Werkstückhalterung mittels einer Hebe- und Senkvorrichtung in einen Schleifmittelbehälter; (c) Einleiten eines Luftstroms über Luftzuführdüsen in den Schleifmittelbehälter und Versetzen des Schleifmittelbehälters und der Werkstückhalterung in jeweils entgegengerichtete Schwingungen zur Verwirbelung des innerhalb des Behälters angeordneten Schleifmittels; (d) Drehen und/oder Heben und Senken der Werkstückhalterung mit dem vollständig oder teilweise von Schleifmittel umgebenem Werkstück; und (e) Entfernen bzw. Herausheben der Werkstückhalterung mit dem Werkstück aus dem Schleifmittelbehälter.

[0016] Weitere Aufgaben, Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den im folgenden beschriebenen und in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen.

Figur 1

ist eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Schleifvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform;

Figur 2

ist eine schematische Seitendarstellung der erfindungsgemäßen Schleifvorrichtung gemäß Figur 1; und

Figur 3

ist eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Schleifvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform.

[0017] Figur 1 zeigt in einer schematischen Darstellung eine Schleifvorrichtung 10 gemäß einer ersten Ausführungsform mit einem Gestellrahmen 12 und einer innerhalb des Gestellrahmens 12 angeordneten Werkstückhalterung 16 zur Halterung eines Werkstücks 18. Das Werkstück 18 ist in dem Ausführungsbeispiel ein profilierter Fensterrahmen. Die Werkstückhalterung 16 ist dabei drehbar gelagert, wobei die Drehung durch eine Drehvorrichtung 20 erzeugt wird. Man erkennt, daß die Werkstückhalterung 16 mittels einer Hebe- und Senkvorrichtung 22 bestehend aus zwei Hubspindeln 24, 26. Die Werkstückhalterung 16 ist dadurch teilweise oder vollständig in einen zumindest teilweise verschließbaren Schleifmittelbehälter 14 einfahrbar. Hierzu weist eine Behälterabdeckung 28 eine entsprechende Öffnung 30 auf.

[0018] Des weiteren erkennt man, daß der Schleifmittelbehälter 14 zwei Luftzuführdüsen 32, 34 zur Erzeugung eines Luftstroms innerhalb des Behälters 14 aufweist, wobei die Luftzuführdüsen 32, 34 mit ebenfalls innerhalb des Behälters 14 angeordneten Luftleitvorrichtungen 36, 38 luftleitend verbunden sind. Die Luftleitvorrichtungen 36, 38 erstrecken sich dabei von der Behälterabdeckung 28 bis zu einem Behälterboden 40. Der Luftstrom wird mit einem Druck zwischen 0,5 und 10 bar in das Schleifmittelgehäuse 14 eingeleitet. Der Behälter 14 weist zudem geeignete Luftablassvorrichtungen auf.

[0019] An dem Behälterboden 40 des Schleifmittelbehälters 14 ist ein Schwingungserreger 42 angeordnet. Zwischen einem Stützelement 50 - üblicherweise ein Betonsockel - und dem Behälterboden 40 sind dabei Schwingungsentkoppler 46 angeordnet. Das Stützelement 50 ist auf Schwingungsdämpfern 48 gelagert. Die Werkstückhalterung 16 ist ebenfalls mit einem Schwingungserreger 52 verbunden (vgl. Fig. 2). Die Frequenzen der Schwingungserreger 42, 52 sind jeweils zwischen 10 und 100 Hz einstellbar und sind entgegengerichtet. Die Schwingungsamplitude liegt zwischen 0,5 mm und 4,5 mm. Zudem erzeugen die Schwingungserreger 42, 52 jeweils eine einstellbare Beschleunigung von 1,0 bis 4 g.

[0020] Das Schleifmittel besteht üblicherweise aus Schlacke, Quarzsand, Basaltstücken oder Korund oder einer Mischung davon, wobei die Körnigkeit des Schleifmittels kleiner als 2 mm ist. Es ist aber auch denkbar, daß andere abrasive, flüssige oder feste Schleifmittel verwendet werden.

[0021] Figur 2 zeigt in einer schematische Seitendarstellung die Schleifvorrichtung 10. Man erkennt, daß der Schwingungserreger 42 mit einem Elektromotor 44 zur Schwingungserzeugung verbunden ist und das die Werkstückhalterung 16 mit dem zweiten Schwingungserreger 52 gekoppelt ist.

[0022] Figur 3 zeigt in einer schematischen Darstellung eine Schleifvorrichtung 10 gemäß einer zweiten ersten Ausführungsform. Man erkennt, daß der Behälter 14 flachliegend montiert ist. Zudem wird die Luft über im Bereich des Bodens 40 des Behälters 14 angeordnete Luftzuführdüsen 54 in den Behälter 14 eingeleitet. Es wird deutlich, daß der Behälter 14 und die Hebe- und Senkvorrichtung 22 schwingungstechnisch gegen den Gestellrahmen bzw. das Gehäuse 12 und gegen das Stützelement 50, auf dem die Schleifvorrichtung 10 angeordnet ist, entkoppelt sind. Hierzu sind Schwingungsdämpfer 46 zwischen dem Behälter 14 und dem Stützelement 50 sowie Schwingungsdämpfer 56 zwischen der Hebe- und Senkvorrichtung 22 sowie Schwingungsdämpfer 48 zur Lagerung des Stützelements 50 ausgebildet.

[0023] Des weiteren erkennt man, daß die Hebe- und Senkvorrichtung 22 gemäß diesem Ausführungsbeispiel eine Aufnahmevorrichtung 58 zur Befestigung der Werkstückhalterung 16 aufweist. Die Hubbewegung erfolgt mittels einem an der Aufnahmevorrichtung 58 entsprechend befestigten Drahtseil 62, mehreren Umlenkrollen 64 für das Drahtseil 62 sowie einem Hubzylinder 60. Damit beide Seiten des Werkstücks 18 bearbeitet werden können, kann die Hebe- und Senkvorrichtung 22 und/oder die Werkstückhalterung um 180° gedreht werden.

[0024] Die Schwingungsparameter der Schwingungserreger 42, 52 entsprechen den Parametern gemäß dem in den Figuren 1 und 2 beschriebenen Ausführungsbeispiel.

Ansprüche

1. Schleifvorrichtung zum Schleifen von Werkstücken (18) mit einem Gestellrahmen oder einem Gehäuse (12) und mindestens einer innerhalb des Gestellrahmens oder des Gehäuses (12) angeordneten Werkstückhalterung (16) zur Halterung von mindestens einem Werkstück (18), wobei die Werkstückhalterung (16) drehbar und verschiebbar ausgebildet ist und die Werkstückhalterung (16) mit dem Werkstück (18) mittels einer Hebe- und Senkvorrichtung (22) teilweise oder vollständig in einen offenen oder zumindest teilweise verschließbaren Schleifmittelbehälter (14) mit Schleifmittel einfahrbar ist und der Schleifmittelbehälter (14) mindestens eine Luftzuführdüse (32, 34, 54) zur Erzeugung eines Luftstroms innerhalb des Behälters (14) aufweist,
dadurch gekennzeichnet,
daß an dem Schleifmittelbehälter (14) und der Werkstückhalterung (16) jeweils ein Schwingungserreger (42, 52) angeordnet ist, wobei die Frequenzen der Schwingungserreger (42, 52) jeweils zwischen 10 und 100 Hz einstellbar und die jeweils erzeugten Schwingungen entgegengerichtet sind und die Schwingungsamplitude zwischen 0,5 mm und 4,5 mm liegt.

2. Schleifvorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Luft über die Luftzuführdüsen (32, 34, 54) mit einem Druck zwischen 0,5 bar und 10 bar in den Behälter (14) eingeblasen wird.

3. Schleifvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Luftzuführdüse(n) (32, 34) mit innerhalb des Behälters (14) angeordneten Luftleitvorrichtungen (36, 38) zur Erzeugung eines gerichteten Luftstroms verbunden ist bzw. sind.

4. Schleifvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Luft über im Bereich eines Bodens (40) des Behälters (14) angeordnete Luftzuführdüsen (54) in den Behälter (14) eingeleitet wird.

5. Schleifvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Schwingungserreger (42, 52) jeweils eine einstellbare Beschleunigung von 1,0 bis 4 g erzeugen.

6. Schleifvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Behälter (14) und die Hebe- und Senkvorrichtung (22) schwingungstechnisch gegen den Gestellrahmen bzw. das Gehäuse (12) und gegen ein Stützelement (50), auf dem die Schleifvorrichtung (10) angeordnet ist, entkoppelt sind.

7. Schleifvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Behälter (14) flachliegend montiert ist.

8. Schleifvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Hebe- und Senkvorrichtung (22) drehbar ausgebildet ist.

9. Schleifvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Schleifmittel aus Schlacke, Quarzsand, Basaltstücken oder Korund oder einer Mischung davon besteht, wobei die Körnigkeit des Schleifmittels kleiner als 2 mm ist.

10. Verfahren zum Schleifen von Werkstücken unter Verwendung einer Schleifvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Verfahren folgende Schritte aufweist:

a) Einspannen eines Werkstücks (18) in eine drehbar ausgebildete Werkstückhalterung (16);

b) Senken und teilweises oder vollständiges Einfahren der Werkstückhalterung (16) mittels einer Hebe- und Senkvorrichtung (22) in einen Schleifmittelbehälter (14);

c) Einleiten eines Luftstroms über Luftzuführdüsen (32, 34, 54) in den Schleifmittelbehälter (14) und Versetzen des Schleifmittelbehälters (14) und der Werkstückhalterung (16) in jeweils entgegengerichtete Schwingungen zur Verwirbelung des innerhalb des Behälters (14) angeordneten Schleifmittels;

d) Drehen und/oder Heben und Senken der Werkstückhalterung (16) mit dem vollständig oder teilweise von Schleifmittel umgebenem Werkstück (18); und

e) Entfernen bzw. Herausheben der Werkstückhalterung (16) mit dem Werkstück (18) aus dem Schleifmittelbehälter (14).

Zeichnung