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Patent Searching and Data


Title:
POLISHING DEVICE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2020/048874
Kind Code:
A1
Abstract:
A polishing device held on a robot arm (1), having a support plate (9), a polishing disc (10) held thereon, a drive moving the support plate (9) in a plane, and a metering device (8) for feeding a polishing agent to the working side of the polishing disc (1), is designed such that an application nozzle (11) of the metering device (8) is guided through an open central axis of the support plate (9), the polishing disc (10) having a central opening (17) for allowing the passage of the polishing agent metered in computer-controlled manner.

Inventors:
UNNERSTALL WERNER (DE)
WALL CHRISTIAN (DE)
BURSTEIN CHRISTIAN (DE)
KAMPMEYER STEPHAN (DE)
SINRAM DIETHARD (DE)
ALFER PETER (DE)
Application Number:
PCT/EP2019/073162
Publication Date:
March 12, 2020
Filing Date:
August 30, 2019
Export Citation:
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Assignee:
RUD STARCKE GMBH & CO KG (DE)
International Classes:
B24B27/00; B24B19/26; B24B29/00; B24B55/02; B24B57/02; B24D11/02; B24D13/18
Domestic Patent References:
WO2000037215A12000-06-29
Foreign References:
CN201516576U2010-06-30
JP3131682B22001-02-05
US20160128461A12016-05-12
KR101403089B12014-06-03
JPH0752033A1995-02-28
DE102017130805A12019-06-27
US1952910A1934-03-27
DE4222766A11994-01-13
Attorney, Agent or Firm:
DANTZ, Jan et al. (DE)
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Claims:
Ansprüche

1. An einem Roboterarm (1 ) gehaltene Poliervorrichtung, mit einem Stütztel- ler (9), einer daran gehaltenen Polierscheibe (10), einem den Stützteller (9) in einer Ebene bewegenden Antrieb sowie einer Dosiervorrichtung (8) zum Zuführen eines Poliermittels zur Arbeitsseite der Polierscheibe (10) hin, dadurch gekennzeichnet, dass eine Auftragsdüse (11 ) der Dosier- vorrichtung (8) durch eine offene Zentralachse des Stütztellers (9) geführt ist, wobei die Polierscheibe (10) eine Mittenöffnung (17) aufweist, zum Durchtritt des rechnergesteuert dosierten Poliermittels.

2. Poliervorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Zentralachse als Rotationsachse (14) ausgebildet ist.

3. Poliervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Auftragsdüse (11 ) und/oder eine Zuleitung (16) der Dosiervorrich- tung (8) durch eine Drehdurchführung der Rotationsachse (14) oder durch einen Freilauf (12) geführt sind.

4. Poliervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dosiervorrichtung (8) gegenüber einem eine Schleifbahn beschreibenden Antrieb fest positioniert ist.

5. Poliervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotationsachse (14) gegenüber der Auftrags- düse (11 ) und/oder der Zuleitung (16) relativ verdrehbar ist, wobei der Stützteller (9) verdrehfest mit der Rotationsachse (14) verbunden ist.

6. Poliervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuleitung (16) aus einem Rohr oder einem fle- xiblen Schlauch besteht.

7. Poliervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dosiervorrichtung (8) einen Vorratsbehälter (15) aufweist zur Aufnahme eines Poliermittels, wobei der Vorratsbehälter (15) an die Zuleitung (16) angeschlossen ist.

8. Poliervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Poliervorrichtung (4) einen Elektromotor (19) aufweist, der mittels eines Zahnriemens (20) über die Rotationsachse (14)und den Exzenterantrieb (13) die Polierscheibe (10) antreibt.

9. Poliervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an die Zuleitung (16) eine Druckluftleitung (21 ) an- geschlossen ist.

10. Poliervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Zuleitung (16) und einem durch die Rotationsachse (14) geführten Kanal (18) ein Injektionsrohr (23) angeord- net ist, in das das Poliermittel und die Druckluft führbar ist.

11. Poliervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufnahmevolumen der Zuleitung (16) und des Kanals (18) > Faktor 1 gegenüber der dosierten Poliermittelmenge ist.

12. Poliervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotationsgeschwindigkeit der Polierscheibe (10) variabel ist.

13. Poliervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Arbeitsseite der Polierscheibe (10) Kanäle (22) aufweist, die mit der Mittenöffnung (17) in Verbindung stehen.

14. Poliervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kanäle (22) sternförmig ausgehend von der Mittenöffnung (17) sich nach außen erstrecken.

15. Poliervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Tiefe der Kanäle (22) zum Außenrand der Po- lierscheibe (10) hin abnimmt.

16. Poliervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Stützteller (9) Durchbrechungen aufweist.

Description:
Poliervorrichtung

Die Erfindung betrifft eine Poliervorrichtung nach dem Oberbegriff des An- spruchs 1.

Zur Endbearbeitung von Oberflächen, insbesondere lackierten, finden Polier- scheiben Verwendung, die aus einem sehr weichen Material bestehen, bei spielsweise aus einem Schaumstoff, Schaumgummi, Filz oder Lammfell. Dabei ist die jeweilige Polierscheibe an einem Stützteiler der Poliervorrichtung gehal- ten, der wiederum über einen Antrieb bewegbar ist, üblicherweise rotierend.

Die dem Stützteller gegenüberliegende Arbeitsseite der Polierscheibe wird mit einer hochviskosen Polierpaste beaufschlagt, wobei für ein optimales Polierer- gebnis die Menge des aufgetragenen Poliermittels von entscheidender Bedeu- tung ist.

Bei Einsatz einer neuen Polierscheibe wird zunächst eine größere Menge Po- liermittel aufgetragen und in die Polierscheibe eingebracht. Bei weiteren, nach- folgenden Polierarbeiten wird dann lediglich noch eine kleine Menge an Polier- mittel für den jeweiligen Polierprozess aufgetragen, wobei vorzugsweise flächi- ge Werkstücke durch Orbital, Rotations- und Vibrationsbewegungen des Po- lierwerkzeugs poliert werden.

Zur Vermeidung von Politurspritzern ist eine exakte Positionierung der Polier- scheibe bzw. der Polierpaste sowie deren Ausprägungsbild auf der Polier- scheibe wichtig. Für das Polierergebnis sind der Anpressdruck, mit dem die Po- lierscheibe gegen das Werkstück gepresst wird, die Drehzahl sowie die Polier- zeit maßgeblich.

In der nicht vorveröffentlichten DE 10 2017 130 805 ist eine Dosiervorrichtung vorgeschlagen, mittels der das Poliermittel auf die Arbeitsfläche der Polier- scheibe aufgebracht wird, wozu die Dosiervorrichtung eine Auftragsdüse auf- weist. Dabei verfährt der Stützteller mitsamt der Polierscheibe zu der insoweit stationär angeordneten Dosiervorrichtung.

Prinzipiell hat sich diese Konstruktion bewährt. Allerdings gehen Forderungen dahin, die Taktzeitverluste beim Poliervorgang zu verkürzen, da die Bewegung der Polierscheibe hin zu der Dosiervorrichtung sowie das Aufbringen der Po- lierpaste relativ zeitintensiv sind. Aus der US 1 952 910 A, der WO 00/037 215 A1 sowie der DE 42 22 766 A1 ist jeweils eine Poliervorrichtung bekannt, die allerdings, entgegen der Gattung, handgeführt sind, so dass sie für den industriellen Einsatz, der eine automati- sierte Bearbeitung von Oberflächen erfordert, nicht geeignet sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Poliervorrichtung der gattungs- gemäßen Art so weiterzuentwickeln, dass ihre Verwendungsfähigkeit mit gerin- gem konstruktivem Aufwand verbessert wird.

Diese Aufgabe wird durch eine Poliervorrichtung mit den Merkmalen des An- spruchs 1 gelöst.

Durch diese konstruktive Ausgestaltung wird die Bearbeitungszeit eines Werk- stücks deutlich reduziert, da ein Verfahren des Stütztellers mit angeschlossener Polierscheibe hin zu einer Dosiervorrichtung nicht mehr erforderlich ist.

Vielmehr wird nun das Poliermittel der Polierscheibe unmittelbar zugeführt, d.h., ggf. sogar während des Poliervorgangs.

Konstruktiv ist dies dadurch gelöst, dass eine Auftragsdüse der Dosiervorrich- tung durch eine offene Zentralachse des Stütztellers geführt ist, wobei die Po- lierscheibe eine Mittenöffnung aufweist zum Durchtritt des Poliermittels.

Bevorzugt ist die Auftragsdüse in einer Drehdurchführung gehalten, die als Freilauf ausgebildet sein kann, so dass die Auftragsdüse fest steht, während dieser gegenüber der Stützteller und damit die Polierscheibe rotiert.

Hinsichtlich eines die Schleifbahn, beispielsweise eine Exzenterbewegung be- stimmenden Antriebs ist die Auftragsdüse daran angeschlossen, ebenso wie der Stützteller. D.h., die Auftragsdüse vollführt dieselbe Bahnenbewegung wie der Stützteller bzw. die Polierscheibe.

Gemäß der Gattung ist die Poliervorrichtung an einem Roboterarm gehalten, der rechnergesteuert die Poliervorrichtung dorthin verfährt, wo beispielsweise mittels einer Sensorik eine Fehlerstelle der Werkstückoberfläche erkannt ist.

Die Ausgabemenge des Poliermittels, insbesondere eine Polierpaste, erfolgt nach der Erfindung gleichfalls rechnergesteuert. Die Menge an zugeführtem bzw. zuzuführendem Poliermittel liegt vorzugsweise für den Poliervorgang zwischen 0,2 - 5 g. Allerdings erfolgt bei Einsatz einer neuen Polierscheibe einmalig ein höherer Eintrag an Poliermittel und zwar zwischen 1 und 10 g, wobei das Aufnahmevolumen der Zuleitung bevorzugt ein Vielfaches der maximal zu dosierenden Poliermittelmenge ist. Dabei wird das Poliermittel erst dann der Polierscheibe zugeführt, wenn diese mit einem Ab- stand von < 3 mm zu der zu polierenden Oberfläche positioniert ist.

Die Dosiervorrichtung ist bevorzugt mit einem Vorratsbehälter versehen, der über eine Zuleitung mit der Auftragsdüse verbunden ist, wobei diese Versor- gungsleitung formstabil als Rohr oder flexibel als geeigneter Schlauch ausge- bildet ist.

Im Zugriffsbereich des Roboterarms kann des Weiteren eine Wechselvorrich- tung vorgesehen sein, mittels der quasi automatisiert ein Polierscheibenwech- sel möglich ist, wenn die maximale Standzeit der Polierscheibe erreicht ist. Die Polierscheibe selbst, die an dem Stützteller gehalten ist, besteht bevorzugt aus einem weichen Material, insbesondere einem Schaumstoff oder dergleichen und ist üblicherweise 10 bis 20 mm dick.

Die Wechselvorrichtung, die ebenso wie die Poliervorrichtung nach der Erfin- dung zu einem optimierten Arbeitsablauf beiträgt, ist in der bereits erwähnten, nicht vorveröffentlichten DE 10 2017 130 805 thematisiert.

Um einen störenden Wärmeeintrag in die Oberfläche durch das Polieren zu mi- nimieren, ist nach einem weiteren Gedanken vorgesehen, die Oberfläche mit- tels Druckluft zu kühlen, die überdies über die Zuleitung für das Poliermittel auf die zu polierende Oberfläche geführt wird.

Zur Minimierung des Wärmeeintrags kann weiterhin vorgesehen sein, dass der elektrische Antrieb der Poliereinrichtung über einen mit einem Elektromotor verbundenen Zahnriemen erfolgt, der von der Poliereinrichtung entkoppelt an- geordnet ist.

Nach der erfindungsgemäß rechnergesteuerten Dosierung wird das Poliermittel durch Druckluft zur Auftragsdüse transportiert, wobei sich die Polierscheibe, üblicherweise ein Polierschwamm, mit reduzierter Geschwindigkeit dreht, so dass sich das Poliermittel auf der zu polierenden Oberfläche verteilt.

Nach einem weiteren Gedanken der Erfindung können in die Arbeitsfläche der Polierscheibe Kanäle eingearbeitet werden, wodurch sich das Poliermittel gleichmäßig verteilt. Bevorzugt erstrecken sich die Kanäle von der Auftragsdü- se bzw. der Mittenöffnung der Polierscheibe sternförmig zu deren Außenrand.

Je nach Erfordernis können die Kanäle in Breite und Länge variieren, wobei nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung die Tiefe der Kanäle zum Außenrand der Polierscheibe hin abnimmt.

Nach etwa der Hälfte der Polierzeit wird die Druckluft als Kühlluft durch die Zu- leitung der Polierscheibe zugeführt, um, wie erwähnt, einen Wärmeeintrag zu minimieren.

Hierzu ist nach einem weiteren Gedanken der Erfindung auch der Stützteller mit einer Vielzahl von Durchbrüchen versehen, über die beim Polieren entste- hende Wärme abführbar ist.

Insgesamt wird durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung, einschließlich der vorteilhaften Weiterbildungen, die Menge an Poliermittel deutlich reduziert, ebenso wie die Entstehung von Poliermittelspritzern.

Überdies ist ein Reinigen der polierten Oberfläche deutlich einfacher und nun- mehr durch eine nachgeordnete Wischeinrichtung automatisch durchführbar, wobei auch deren Betätigung rechnergesteuert erfolgt.

Darüber hinaus hat sich gezeigt, dass die Polierzeit minimiert wird und das Po- lierergebnis erheblich verbessert. Auch ist die Standzeit der Polierscheibe merklich erhöht, was einen positiven Einfluss auf den Reinigungsaufwand so- wie die Entsorgung der Polierscheibe mit sich bringt.

Weitere vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefüg- ten Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 den Einsatz einer Poliervorrichtung nach dem Stand der

Technik

Fig. 2 die erfindungsgemäße Poliervorrichtung in einer schemati- schen Seitenansicht

Fig. 3 ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen

Poliervorrichtung in einer geschnittenen Seitenansicht.

In der Fig. 1 ist der Einsatz einer Poliervorrichtung 4 nach dem Stand der Technik abgebildet, wobei diese Poliervorrichtung an einem Roboterarm 1 ge- halten ist.

Eine auf einem Arbeitstisch 6 positionierte Wechselvorrichtung 2 mit mehreren, an einem Rundtisch gehaltenen Spendern 3 ist taktweise derart bewegbar, dass jeweils eine Polierscheibe 10 (Figur 2) mit einem Stützteller 9 in Verbin- dung bringbar ist.

Durch eine Trennwand 5 ist ein Rüstbereich von einem Arbeitsbereich getrennt, wobei im Arbeitsbereich der Roboterarm 1 mit einem Teil der Wechselvorrich- tung 2 angeordnet ist, während der Rüstbereich dazu gedacht ist, mittels einer Bedienperson 7 die Wechselvorrichtung 2 mit Spendern 3 zu bestücken. Dem Stützteller 9 bzw. der Polierscheibe 10 ist eine Dosiervorrichtung 8 zugeordnet, mit der ein Poliermittel auf die Arbeitsfläche der Polierscheibe 10 aufbringbar ist.

Die Anordnung der Dosiervorrichtung 8 ist in der Figur 2 verdeutlicht.

Der Stützteller 9 ist im Beispiel verdrehfest an einer Rotationsachse 14 befes- tigt, die Bestandteil eines Exzenterantriebs 13 ist, mittels der eine exzentrische Polierbahn beschrieben wird, die auch von der an dem Stützteller 9 gehaltenen Polierscheibe 10 vollführt wird.

Die Dosiervorrichtung 8 weist eine Zuleitung 16 auf, die in eine Auftragsdüse 1 1 mündet, wobei diese Auftragsdüse 1 1 , gemäß der Erfindung, durch die offe- ne Rotationsachse 14, die eine Zentralachse bildet, geführt ist hin zu einer Mit- tenöffnung 17 der Polierscheibe 10, aus der rechnergesteuert dosiert ein Po- liermittel, insbesondere eine Polierpaste zur Arbeitsfläche der Polierscheibe 10 hin austritt.

Die Zuleitung 16 und die Auftragsdüse 11 sind in einem Freilauf 12 gehalten. Während sich die Rotationsachse 14 und damit der Stützteller 9 und die Polier- scheibe 10 drehen, verharrt die Auftragsdüse 11 und die Zuleitung 16 in ihrer Position. D.h., der Stützteller 9 vollführt eine Relativbewegung zur Auftragsdüse 11 und zur Zuleitung 16.

An diese ist im Übrigen ein Vorratsbehälter 15 angeschlossen, der das Polier- mittel aufnimmt, das rechnergesteuert dosiert über die Zuleitung 16 der Auf- tragsdüse 11 zugeführt wird.

Da die Dosiervorrichtung 8 gegenüber dem Exzenterantrieb 13 fest positioniert ist, vollführt die Dosiervorrichtung 8, ebenso wie der Stützteller 9 und die Po- lierscheibe 10 die Exzenterbewegungen.

Der Exzenterantrieb 13 ist lediglich als ein Ausführungsbeispiel anzusehen. Denkbar sind auch andere, die Polierbahn beschreibende Antriebe, beispiels weise um eine Orbitalbewegung zu erzeugen.

In der Figur 3 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Poliervorrichtung dargestellt, wobei für gleiche Funktionsteile gleiche Bezugs- zeichen wie in der Figur 2 eingesetzt sind.

Der Exzenterantrieb 13 ist über einen Elektromotor 19 angetrieben, wobei der Elektromotor 19 über einen Zahnriemen 20 die Rotationsachse 14 und damit den Exzenterantrieb 13 und die Polierscheibe 10 antreibt. Dabei ist die Rotati- onsachse 14 in einem mit dem Roboterarm 1 verbundenen Gehäuse 24 gela- gert.

An die Zuleitung 16 ist eine Druckluftleitung 21 angeschlossen, über die sowohl Druckluft zum Transport des Poliermittels geführt wird wie auch die Druckluft zur Kühlung der Polierscheibe 10 bzw. der zu polierenden Oberfläche. Die Zu- leitung 16 mündet in ein Injektionsrohr 23, das in einen Kanal 18 führt, über den das Poliermittel und die Druckluft der Auftragsdüse 11 zugeführt wird, die in der Mittenöffnung 17 der Polierscheibe 10 positioniert ist.

Die Mittenöffnung 17 geht über in Kanäle 22 an der Arbeitsseite der Polier- scheibe 10, wobei diese Kanäle 22 der Verteilung des Poliermittels auf der zu polierenden Oberfläche dienen.