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Planeten-Schleifkopf
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Die Erfindung bezieht sich auf einen Planeten-Schleifkopf zum Schleifen
und Polieren von Natur- und Kunststeinen, insbesondere Hartgestein wie Granit und
allen anderen schleifbaren Materialien, bei dem der Planetenkopf gegenläufig zu
den die Planeten bildenden Schleifkörpern rotierend angetrieben ist.
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Planeten-Schleifköpfe mit üblicherweise drei oder mehr die Planeten
bildenden meist ebenen runden Schleifscheiben ermöglichen ein gleichmäßiges Schleifen
nicht nur der kleinen Flächen der Planeten-Schleifkörper, sondern des gesamten von
innen durch die Rotation des Planetenkopfes überstrichenen Flächenbereichs. Bei
den bislang bekannten Anordnungen rotieren dabei die Planeten teilweise gleichsinnig
und teilweise gegensinnig zur Rotation der Schleifkörper. In jedem Fall sind die
Verhältnisse aber so getroffen, daß die Rotationsgeschwindigkeit der Planeten größenordnungsmäßig
größer ist als die der Planetenköpfe. Dies beruht letztendlich auf der Tatsache,
daß die eigentliche Schleifwirkung ausschließlich durch die Schleifscheiben auf
den Planeten erzielt wird, wobei das zusätzliche Rotieren des Planetenkopfs lediglich
zu einer Ortsverschiebung des jeweils bearbeiteten kleinen Schleifbereichs führt.
So ist beispielsweise im Deutschen Gebrauchsmuster
75 38 613 vorgesehen,
daß die Schleifkörper (Planeten) mit 500 bis 1500 Upm rotieren, während der Planetenkopf
nur mit Umdrehungsgeschwindigkeiten von 20 bis 60 Upm umläuft. Daß die Umdrehung
des Planetenkopfes für die eigentlich resultierende Schleifgeschwindigkeit, d.h.
die Geschwindigkeit, mit der ein Bereich der Schleifscheibe auf der zu polierenden
Fläche sich bewegt, unwesentlich ist, ergibt sich nicht nur aus den vorstehend beschriebenen
großen Unterschieden der Umdrehungsgeschwindigkeit, sondern auch daraus, daß bislang
dem Drehsinn, d.h. der Tatsache, ob die Planeten gleichsinnig oder gegenläufig zur
Umdrehung des Planetenkörpers umlaufen, keine besondere Bedeutung beigemessen wird,
sondern nur darauf hingewiesen wird, daß wahlweise der eine oder andere Drehsinn
möglich ist (Deutsche Gebrauchsmusterschrift 75 38 613, S. 5, 1. Abs.).
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Die Praxis hat nun aber gezeigt, daß trotz des Verfahrens des Schleifkopfs
im ganzen über die zu schleifende oder zu polierende Fläche und der Ausbildung als
Planetenkopf die angestrebte gleichmäßige Bearbeitung nicht erzielt werden kann.
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Es ergeben sich beträchtliche Unterschiede der Schleifleistung über
die jeweils bearbeitete Fläche, die ein schattenfreies, d.h. völlig gleichmäßiges
Schleifen nicht gestatten.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Planeten-Schleifkopf
der eingangs genannten Art so auszugestalten, daß im Bearbeitungsbereich an allen
Punkten eine möglichst gleichmäßige Schleifleistung und damit eine schattenfreies
Schleifen stattfindet.
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Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß die
Drehzahlen der Planeten und des Planetenkopfes derart aufeinander abgestimmt sind,
daß sich über den gesamten Schleifbereich eine im wesentlichen gleichgroße effektive
Schleif-
geschwindigkeit ergibt.
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Durch die Überlagerung der Drehbewegungen der Planeten und des Planetenkopfes
ergibt sich radial außerhalb der Achse des Planetenkopfes eine Subtraktion der Umlaufgeschwindigkeit
des jeweils betrachteten Abschnitts des Schleifkörpers von der Umlaufgeschwindigkeit
des Planetenkopfes und im radial weiter innen liegenden Abschnitt eine Addition
dieser Geschwindigkeiten. Wegen der absolut gesehen im Außenbereich sehr viel größeren
Umlaufgeschwindigkeit erfolgt auf diese Art und Weise ein Ausgleich, der durch geeignete
Bemessung der Umlaufgeschwindigkeiten zu einem fast vollständigen Ausgleich der
Unterschiede und damit zu einer sehr viel stärkeren Harmonisierung der Schleifgeschwindigkeiten
ueber den Bearbeitungsbereich führt.
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In Weiterbildung der Erfindung läßt sich diese Harmonisierung besonders
einfach dadurch erzielen, daß die Drehzahl der Planeten im wesentlichen gleich der
Drehzahl des Planetenkopfes ist. Diese, von den bisherigen Verhältnissen der beiden
Drehzahlen völlig abweichende, Forderung einer gleichen Drehzahl von Planeten und
Planetenkopf führt bei einem Durchmesser der Planeten gleich der Hälfte des Planetenkopfdurchmessers
exakt zu einer Ausmittelung der effektiven Schleifgeschwindigkeit. Bei komplexeren
Planeten-Schleifköpfen mit mehreren und im Verhältnis zum Durchmesser des Planetenkopfs
kleiner als die Hälfte des Planetenkopfdurchmessers ausgebildeten Planeten ergibt
sich zwar nicht die exakte Gleichmäßigkeit, jedoch resultiert auch in diesem Fall
eine optimale Ausmittelung der effektiven Schleifgeschwindigkeit durch Wahl im wesentlichen
gleicher Umdrehungszahlen von Planeten und Planetenkopf.
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Um unabhängig von der absoluten Drehzahl die angesprochenen kritischen
Verhältnisse der Drehzahlen der Planeten zur Drehzahl des Planetenkopfes zu gewährleisten,
ist vorteilhafterweise die Planetenbewegung von der Bewegung des Planetenkopfes
abgeleitet, da auf diese Weise bei einmaliger getriebemäßig festgelegter Abstimmung
dieser Übersetzung die Relation unabhängig von der Absolutdrehzahl immer beibehalten
bleibt.
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Die erfindungsgemäße Ausbildung eines Planeten-Schleifkopfes eignet
sich nicht nur für die übliche Ausbildung, bei der die Planeten mit ebenen runden
Schleifscheiben versehen sind, sondern bevorzugt auch für Planeten mit im wesentlichen
rechteckigen, in diesem Fall aber noch zusätzlich pendelnd aufgehängten Schleifkörpern,
wodurch für den Schleifkörper immer eine exakte Linienberührung gewährleistet ist,
die durch ihren spezifisch höheren Schleifdruck als eine berührende Fläche entsprechend
schärfer und effektiver schleift.
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Zur Erhöhung der Schleifleistung und der Anpassfähigkeit bei Planetenköpfen
ohne pendelnde Werkzeuge sind spezielle sternförmige Werkzeuge vorgesehen, die mit
vollem Zentrum entsprechend stabil, mit unterbrochenen Schleifkanten entsprechend
schleiffreudig und in Verbindung mit den elastischen Werkzeugträgern im Sinne eines
Dreibeines sehr anpassungsfähig sind.
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Um Abweichungen von der planen Fläche, die im Mikrobereich liegen
können, trotzdem feinschleifen zu können, werden die Schleifwerkzeuge für das Feinschleifen
und Polieren auf zwischengeschaltete elastische Werkzeugträger aufgesetzt, die eine
vollständige Anpassung an die zu schleifende Fläche erlauben.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben
sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels sowie anhand
der Zeichnung. Dabei zeigen: Fig. 1 und 2 Unteransichten zweier Planeten-Schleifköpfe
mit drei bzw. vier Planeten, Fig. 3 eine Unteransicht eines Planeten-Schleifkopfes
mit pendelnd aufgehängten rechteckigen Schleifkörpern, Fig. 4 eine Unteransicht
eines Planeten-Schleifkopfes mit sternförmigen Werkzeugen, Fig. 5 ein Diagramm der
Umfangsgeschwindigkeit des Planetenkopfs im Bereich des Planetendurchmessers, Fig.
6 ein Diagramm über die Umfangsgeschwindigkeit des Planeten und Fig. 7 ein Uberlagerungsdiagramm
der Umfangsgeschwindigkeiten aus den Diagrammen 4 und 5, aus dem sich die resultierende
effektive Schleifgeschwindigkeit ergibt.
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In den Figuren ist mit 1 der Planetenkopf bezeichnet, der im Sinne
des Pfeils 2 umläuft, während mit 3 die jeweils im gegenläufigen Sinn (Pfeile 3)
umlaufenden Planeten 4 bezeichnet sind. Die Zahl der Planeten ist dabei für das
Wesen der vorliegenden Erfindung unkritisch, ebenso wie die Ausbildung der Planeten
mit Hilfe runder Schleifscheiben gemäß den Figuren 1 und 2 bzw. als rechteckförmige
Schleifkörper 5 (Fig. 3), wobei in diesem Fall zusätzlich eine pendelnde Aufhängung
vorgesehen
sein soll. Wegen einer solchen Pendelaufhängung verweisen wir beispielsweise auf
das Patent 800 112.
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In Fig. 4 ist eine alternative Ausführungsform der Planeten dargestellt,
die mit sternförmigen Werkzeugen bestückt sind.
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Die Besonderheit der erfindungsgemäßen Abstimmung der Rotationsgeschwindigkeiten
der Planeten und des Planetenkopfes ergibt sich aus den Diagrammen der Figuren 4
bis 6. Dabei ist die jeweilige Geschwindigkeit eines bestimmten Radialbereichs des
Planetenkopfes mit Vk und die des Planeten mit Vp bezeichnet. Man erkennt dabei
aus dem Uberlagerungsdiagramm der Fig. 6, welches die effektive Schleifgeschwindigkeit
als Überlagerung der beiden Drehbewegungen des Planetenkopfs 1 bzw. eines Planeten
3 wiedergibt, daß über den gesamten Ringbereich, der durch die Radialabmessungen
eines Planeten überdeckt wird, im wesentlichen genau die gleiche effektive Schleifgeschwindigkeit
auf der Oberfläche des zu bearbeitenden Werkstücks herrscht, so daß im Gegensatz
zu den extremen Schleifgeschwindigkeitsunterschieden des Planetenkopfs einerseits
als auch des Planeten selbst durch die erfindungsgemäße Auswahl der Umdrehungsgeschwindigkeit
eines Planeten im wesentlichen gleich der Umdrehungsgeschwindigkeit des Planetenkopfes
ein gleichmäßiges schattenfreies Schleifen möglich ist.
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- L e e r s e i t e -