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Die
Erfindung betrifft eine Antriebseinrichtung für einen Schleif-, Läpp- oder
Polier-Werkzeugkörper,
mit einer Antriebsstange für
den Werkzeugkörper.
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Schleif-Werkzeugkörper oder
kurz Schleifkörper
sind üblicherweise
keramisch gebundene, kunstharzgebundene, gummigebundene oder gesinterte
Abrasivstoffe, wie Aluminiumoxyd, Siliciumcarbid, Bornitrid, Diamant
oder ähnliche
Läppkörper, dienen
als Läppmittelträger und
werden vorzugsweise aus Metallen, wie Eisen, Gusseisen, Messing, Kupfer,
Zinn, Blei und ähnliches,
bzw. auch aus Gemischen von Metallpulvern der vorgenannten Metalle und
Kunstharz hergestellt. Läppmittel
sind in der Regel Diamant, Bornitrid, Siliciumkarbid, Aluminiumoxyd
und ähnliche
in wässriger
oder öliger
Lösung.
Polierkörper
bestehen in der Regel aus weichen Materialien, wie Kunststoffen,
Holz verschiedener Härten, Filzen
oder Tüchern,
welche das Poliermittel (Diamant, Bornitrid, SiC, Aluminiumoxyd
und ähnliches) aufnehmen.
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Es
ist bekannt, beim Schleifen, Läppen
oder Polieren von Werkstücken
mit gekrümmten
oder genuteten Oberflächen
einen entsprechenden Werkzeugkörper über die
Werkstück-Oberfläche dadurch zu
bewegen, dass er gelenkig mit einer Antriebsstange gekuppelt wird,
die ihrerseits von einem Antriebssystem mit Motor angetrieben wird.
In Verwendung sind dabei derzeit allgemein vor allem Kugelschubstangensysteme,
vgl.
DE 35 18 631 A1 oder
DE 44 11 743 A1 bei
denen der Werkzeugkörper
mit einer sphärischen
Bohrung versehen ist, in die die Antriebs- oder Schubstange mit
einem kugelförmigen Ende
eingreift. Mit einer derartigen Antriebseinrichtung kann das Werkzeug
in der Ebene der Antriebsstange der Werkstückoberfläche folgen und auf dieser immer
flach aufliegen, jedoch ist es nicht möglich, das Werkzeug kreisend
zu steuern. Bekannt ist es auch, die Antriebsstange über ein
Scharniergelenk mit einem Werkzeugträger gelenkig zu verbinden, wobei
das jeweilige Läpp-,
Polier- oder Schleifwerkzeug an der Unterseite des Werkzeugträgers angeklebt
wird. Dabei ergibt es sich, dass das Werkzeug insgesamt eine bestimmte
Mindestgröße nicht
unterschreiten kann, so dass auch bei den zu bearbeitenden Werkstücken eine
Beschränkung
in der Profilierung der Werkstückoberfläche, die
noch bearbeitet werden kann, gegeben ist.
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Es
ist daher Ziel der Erfindung, eine Antriebseinrichtung der eingangs
angeführten
Art vorzusehen, mit der allseitige Führungsbewegungen mit Hilfe
der Antriebsstange auf den Werkzeugkörper übertragen werden können, so
dass beliebige Bearbeitungen des jeweiligen Werkstückes möglich sind, und
mit der überdies – im Hinblick
auf entsprechend profilierte Werkstückoberflächen – auch minimale Werkzeugkörper eingesetzt
werden können.
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Die
erfindungsgemäße Antriebseinrichtung der
eingangs erwähnten
Art ist dadurch gekennzeichnet, dass für eine im Wesentlichen formschlüssige, gelenkige
Verbindung zwischen dem Werkzeugkörper und der Antriebsstange
eine Nut mit in Längsrichtung
im Wesentlichen kreisbogenförmigem Grund
im Werkzeugkörper
vorgesehen ist, in die die Antriebsstange mit einem abgerundeten,
abgeflachten Ende eingreift.
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Mit
einer derartigen Ausbildung wird der vorstehenden Zielsetzung in
vorteilhafter Weise entsprochen. Die Antriebsstange hat ein abgeflachtes,
abgerundetes Ende, so dass ein flaches, scheibenförmiges Kupplungsstück entsteht.
Der Werkzeugkörper selbst
und/oder ein an seiner Oberseite angebrachter Führungsansatz, wie nachstehend
noch näher
ausgeführt
werden wird, weist mit der erfindungsgemäß gestalteten Nut mit in Längsrichtung
kreisbogenförmigem
Grund (nachfolgend kurz als im Wesentlichen zylindrische Nut bezeichnet)
eine im Wesentlichen zylindrische, scheibenförmige Vertiefung auf, in die das
scheibenförmige
Ende der Antriebsstange formschlüssig
passt. Dadurch können
mit Hilfe der Antriebsstange nicht nur in der Ebene der Antriebsstange
verlaufende Vor- und Zurückbewegungen
des Werkzeuges ausgeführt
werden, sondern auch Bewegungen quer hiezu, sowie selbstverständ lich auch kombinierte
Bewegungen, insbesondere kreisende Bewegungen. Das Werkzeug selbst
kann um die Zylinderachse des scheibenförmigen Endes der Antriebsstange
bzw. seiner zylinderförmigen
Nut vor- und zurückverschwenkt
werden und sich so bei seinen Bewegungen an die Oberfläche des
Werkstückes
anpassen.
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Insgesamt
können
somit beim Schleifen, Läppen
oder Polieren Werkzeuge mit rechteckigem Querschnitt verwendet werden,
deren Längsachse
in der Arbeitsrichtung liegt und kontrollierbar ist. Die Werkzeuge
können
dabei außerordentlich
klein sein, was insbesondere bei stark gewölbten Werkstückoberflächen von
großer
Bedeutung ist. Die Verwendung kleiner Werkzeugkörper mit rechteckigem Querschnitt
ist auch deshalb vorteilhaft, weil derartige Werkzeugkörper relativ
einfach und preiswert – insbesondere
als Keramikkörper
oder Sinterkörper – hergestellt
werden können.
Anstatt der früheren
starren Gelenksysteme wird auch eine zumindest teilweise Beweglichkeit
quer zur Arbeitsrichtung ermöglicht, mit
einer Steuerbarkeit der Rotation des Werkzeuges um eine senkrecht
zur Werkstück-Oberfläche verlaufende
Achse.
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Für die Steuerung
des Werkzeuges beim Bearbeiten eines Werkstückes ist es vorteilhaft, wenn die
Achsen der im Wesentlichen zylindrischen Nut und des abgerundeten,
abgeflachten Endes der Antriebsstange im Wesentlichen rechtwinkelig
zur Arbeitsrichtung liegen. Auch ist es für die exakte Führung und
Bewegung quer zur Arbeitsrichtung von Vorteil, wenn die Achse des
abgerundeten, abgeflachten Endes der Antriebsstange parallel zur
Arbeitsfläche
des Werkzeugkörpers
liegt.
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Damit
sich der Werkzeugkörper
in einer Richtung quer zur Haupt-Arbeitsrichtung
relativ zur Antriebsstange leicht verschwenken kann, um einem entsprechenden
Werkstückoberflächenprofil
folgen zu können,
ist es weiter günstig,
wenn die zylindrische Nut einen trapezförmigen Querschnitt aufweist, wobei
sich die kürzere
der zueinander parallelen Trapezseiten am Grund der Nut befindet.
Für die
Lagerung des Endes der Antriebsstange in der Nut des Werkzeugkörpers ist
es auch von Vorteil, wenn in der im Wesentlichen zylindrischen Nut
des Werkzeugkörpers
eine Auskleidung vorgesehen ist, die vorzugsweise aus Metall oder
Kunst stoff, wie z.B. aus Messing, Aluminium, oder aus einem Thermoplast
oder Gießharz,
besteht. Dadurch kann eine Schonung des Materials der Antriebsstange
sowie eine lange Standzeit im Bereich der gelenkigen "Steck"verbindung: Antriebsstange-Werkzeugkörper erzielt
werden, indem einfach eine entsprechende Werkstoffpaarung für die Auskleidung
und die Antriebsstange bzw. deren Eingriffs-Ende gewählt wird.
Für Querverschwenkungen
des Werkzeugkörpers
relativ zur Antriebsstange ist es wiederum zweckmäßig, wenn
der Querschnitt der Auskleidung im Wesentlichen trapezförmig ist.
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Im
Fall von besonders klein dimensionierten Werkzeugkörpern, bei
besonders stark profilierten Werkstoffoberflächen, kann es günstig sein,
die für den
Eingriff der Antriebsstange vorgesehene im Wesentlichen zylindrische
Nut zumindest teilweise in einen eigenen Führungs- oder Lageraufsatz des
Werkzeugkörpers
zu verschieben, so dass im eigentlichen Werkzeugkörper nur
eine kleine Vertiefung, wenn überhaupt,
vorzusehen ist. Demgemäss
ist eine vorteilhafte Ausführungsform
bei der erfindungsgemäßen Antriebseinrichtung
dadurch gekennzeichnet, dass der Werkzeugkörper einen an ihm befestigten Aufsatz
beispielsweise aus Metall oder Kunststoff, wie aus Messing, Aluminium
oder aber einem Thermoplast oder Gießharz, aufweist, der mit einer
im Wesentlichen zylindrischen Nut oder mit einer im Wesentlichen
zylindrischen Durchgangsnut versehen ist. Der Aufsatz kann dabei
mit dem Werkzeugkörper einfach
verklebt, verschweißt
oder verlötet
sein.
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Um
eine Abnützung
durch einen direkten Kontakt zwischen Werkzeugkörper und Antriebsstange im
Falle eines Führungsaufsatzes
hintanzuhalten, ist es weiter auch vorteilhaft, wenn der Durchmesser der
im Wesentlichen zylindrischen Durchgangsnut des Aufsatzes kleiner
ist als der Durchmesser der im Wesentlichen zylindrischen Nut im
Werkzeugkörper.
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Um
einen glatten Übergang
zwischen dem Aufsatz und dem Werkzeugkörper zu schaffen, ist es auch
von Vorteil, wenn die im Wesentlichen zylindrische Durchgangsnut
im Aufsatz im Wesentlichen die gleiche Breite aufweist wie die im
Wesentlichen zylindrische Nut im Werkzeugkörper.
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Für die Erzielung
der gewünschten
Beweglichkeit auch in Querrichtung, um ein Verschwenken des Werkzeugkörpers relativ
zur Antriebsstange sicherzustellen, ist es im Fall der Anbringung
eines Aufsatzes auch günstig,
wenn die im Wesentlichen zylindrische Durchgangsnut des Aufsatzes
einen trapezförmigen
Querschnitt aufweist, wobei die kürzere der parallelen Trapezseiten
auf der dem Werkzeugkörper
zugewandten Seite vorgesehen ist. Hierbei ist es für einen
glatten Übergang
zur Nut im Werkzeugkörper
weiter vorteilhaft, wenn die längere
der parallelen Trapezseiten der im Wesentlichen zylindrischen Nut
im Werkzeugkörper
und die kürzere
der parallelen Trapezseiten der im Wesentlichen zylindrischen Durchgangsnut
im Aufsatz im Wesentlichen gleich lang sind.
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Im
Hinblick auf einen einfachen Einbau sowie auch auf eine einfache
Herstellung ist es weiter von Vorteil, wenn die Auskleidung mit
dem Aufsatz verbunden ist.
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Wie
bereits erwähnt,
ist der Werkzeugkörper bevorzugt
in an sich bekannter Weise ein Keramikkörper oder Sintermaterialkörper. Die
Antriebsstange kann für
lange Betriebsdauern aus Metall bestehen, sie kann jedoch, um eine
möglichst
leichtgewichtige Ausführung
zu erhalten, bei der auch eine einfache Herstellung sichergestellt
ist, aus Kunststoff bestehen, insbesondere aus einem faserverstärkten Kunststoffmaterial.
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Das
abgerundete, abgeflachte Ende der Antriebsstange ist bevorzugt einteilig
mit der übrigen Antriebsstange,
es kann jedoch auch im Hinblick auf eine gesonderte Herstellung
nachfolgend stirnseitig am Antriebsstangenkörper angeklebt, angegossen oder
angeschweißt
sein.
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Die
Erfindung wird nachstehend anhand von in der Zeichnung veranschaulichten
bevorzugten Ausführungsbeispielen,
auf die sie jedoch nicht beschränkt
sein soll, noch weiter erläutert.
Es zeigen:
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1 eine
schaubildliche Ansicht eines Werkzeugkörpers mit einem Ende einer
abgebrochen dargestellten Antriebsstange;
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2 schaubildlich
einen Aufsatz für
einen solchen Werkzeugkörper,
wie er in 1 dargestellt ist;
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3 schaubildlich
den eigentlichen Werkzeugkörper;
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4 schematisch
eine Ansicht einer winkelförmigen
Antriebsstange, jedoch ohne Darstellung des mit einem Antriebssystem
mit Motor zu kuppelnden Teiles, der als solcher an sich herkömmlich und hier
nicht weiter zu erläutern
ist;
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5 einen
Längsschnitt
durch einen Werkzeugkörper
in der Ausführungsform
gemäß 1, wobei
die Lagerung des scheibenförmigen
Endes der Antriebsstange ersichtlich ist;
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6 einen
Querschnitt durch einen Werkzeugkörper, unter Veranschaulichung
des damit gekuppelten Endes einer Antriebsstange;
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7 einen
Querschnitt durch einen gegenüber 6 modifizierten
Werkzeugkörper,
mit eingesetzter Antriebsstange; und
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8 in
einer schaubildlichen, auseinandergezogenen Darstellung einen einfachen
Werkzeugkörper
und einen zugehörigen
Antriebsstangen-Endteil.
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In 1 ist
schaubildlich ein Werkzeugkörper 1 mit
einem Aufsatz 2 gezeigt, wobei dem Werkzeugkörper 1 zum
Antrieb eine nur mit einem Endteil veranschaulichte Antriebsstange 3 zugeordnet
ist. Die Antriebsstange 3 hat dabei wie ersichtlich ein
abgeflachtes, stirnseitig kreisbogenförmig abgerundetes Ende 4,
vgl. außer 1 auch 4,
und mit dieser Antriebs- oder Schubstange 3 werden von
einem nicht näher
veranschaulichten, herkömmlichen
Antriebssystem Antriebsbewegungen vor allem in der Ebene der Antriebsstange 3,
s. den Doppelpfeil 5 in 4, auf den
Werkzeugkörper 1 übertragen,
s. auch die Pfeile 5A und 5B in 1.
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Die
Antriebsstange 3 ragt mit ihrem abgerundeten flachen, scheibenförmigen Ende 4 in
eine zumindest im Wesentlichen zylindrische, scheibenförmige Vertiefung
oder Nut 6 im Werkzeugkörper 1 bzw.
dessen Aufsatz 2, wobei sie einfach in diese Nut 6 mit
dem Ende 4 eingesteckt ist und dort formschlüssig gehalten
ist. Dabei ist eine Schwenkbewegung zwischen Werkzeugkörper 1 und
Antriebsstange 3 bzw. deren Ende 4 um die Zylinderachse 7 der
zylindrischen Vertiefung 6, quer zur allgemeinen Arbeitsbewegung 5A, 5B,
möglich,
s. auch 5 und den darin eingezeichneten
Doppelpfeil 8 um die Achse 9 des kreisscheibenförmigen Endes 4 der
Antriebsstange 3, wobei im gezeigten Ausführungsbeispiel diese
Achse 9 mit der Nut-Achse 7 zusammenfällt.
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Die
Vertiefung 6 ist im Ausführungsbeispiel gemäß den 1 bis 3 sowie 5 bis 7 jeweils
dadurch gebildet, dass einerseits im eigentlichen Werkstoffkörper 1 eine
im Wesentlichen zylindrische Nut 10 vorgesehen ist, und
dass weiter im Aufsatz 2 eine im Wesentlichen zylindrische,
hindurchgehende Nut, nachstehend kurz Durchgangsnut 11 genannt,
vorhanden ist, vgl. insbesondere 2, 3 und 5.
Die Durchgangsnut 11 im Aufsatz 2 kann dabei,
wie aus 5 ersichtlich ist, einen kleineren
Durchmesser haben als die Nut 10 im Werkzeugkörper 1 selbst,
so dass die bei der Durchführung
von Werkstückbearbeitungen
auftretenden Lagerkräfte
im Bereich des Aufsatzes 2 aufgenommen werden. Dies ist
dann der Fall, wenn die Bearbeitung in der Hauptarbeitsrichtung 5 unter
Vor- und Zurückschieben
des Werkzeugkörpers 1 entsprechend
den Pfeilen 5A, 5B erfolgt.
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Überdies
ist aufgrund der gezeigten Kupplung zwischen Antriebsstangenende 4 und
Werkzeugkörper 1 auch
eine seitliche Führung
des Werkzeugkörpers 1 sichergestellt,
so dass seitliche sowie kreisende Arbeitsbewegungen möglich sind,
vgl. den gekrümmten
Doppelpfeil 5C in 1 und auch
den entsprechenden Querschnitt gemäß 6, wo sich ergibt,
dass Querbewegungen des Werkzeugkörpers 1, gemäß Doppelpfeil 5D,
von der Antriebsstange 3 auf den Werkzeugkörper 1 übertragen
werden können.
Dies ist zufolge des Formschlusses des scheibenförmigen Endes 4 in
der Nutvertiefung 6 möglich.
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Wenn
eine Schwenkbeweglichkeit – im
Hinblick auf die Bearbeitung von stark profilierten Werkstückoberflächen – für den Werkzeugkörper 1 zusätzlich erreicht
werden soll, kann wie in 7 gezeigt der Querschnitt der
Nuten 10, 11 trapezförmig sein, wobei die kürzere der
zueinander parallelen Trapezseiten an der jeweiligen Unterseite
bzw. am Nut-Grund gelegen ist, wogegen die längere Trapezseite oben liegt,
so dass sich die Nuten 10, 11 nach oben hin erweitern
und so Platz für
die Schwenkbewegung des scheibenförmigen Endes 4 relativ
zum Werkzeugkörper 1 bzw.
dessen Aufsatz 2 schaffen. Die Schwenkbewegung des Werkzeugkörpers 1 relativ
zum Ende 4 der Antriebsstange 3 ist in 7 mit den
Pfeilen 5E, 5F angedeutet.
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In 8 ist
in einer auseinandergezogenen Darstellung ein Teil einer Antriebsstange 3 mit
ihrem scheibenförmigen,
kreisbogenförmig
abgerundeten Ende 4 oberhalb eines bloßen Werkzeugkörpers 1 gezeigt,
der hoch genug ist, so dass ein Aufsatz, wie der Aufsatz 2 gemäß 1 bis 7,
als gesonderter Führungs-
und Lagerteil nicht vorgesehen wird. Die im Wesentlichen zylindrische
Nut 10 im Werkzeugkörper 1 ist
dann selbstverständlich
im Vergleich zur Nut 10 gemäß 1, 3 oder 5 tiefer,
sie sollte jedoch (ähnlich
wie die Durchgangsnut 11 im Aufsatz 2) maximal
einem Kreisbogen von 180° – vorzugsweise
etwas kleiner – entsprechen.
Der Kreisbogen des gerundeten Endes 4 hat vorzugsweise
einen etwas kleineren Durchmesser als die Nut 10.
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Der
Werkzeugkörper 1 besteht
in an sich herkömmlicher
Weise aus Keramikmaterial, Sintermaterial oder einem vergleichbaren,
für Polieren, Läppen oder
Schleifen geeigneten Material, wobei von Vorteil ist, dass er im
Hinblick auf die hier gegebenen Steuermöglichkeiten einfach rechteckig
in seiner Konfiguration sein kann. Es ist weiter möglich, den
Werkzeugkörper 1 mit
außerordentlich
kleinen Abmessungen, im Millimeterbereich, vorzusehen, um auch stark
profilierte Werkstückoberflächen bearbeiten
zu können.
Die Antriebsstange 3 besteht vorzugsweise aus Metall, insbesondere
Stahl, sie kann jedoch auch aus Kunststoff, gegebenenfalls aus faserverstärktem Kunststoffmaterial
bestehen.
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In
der Ausführungsform
gemäß 7 ist
der Aufsatz 2 gesondert von einer die Nut 10 im
eigentlichen Werkzeugkörper 1 definierenden
Auskleidung 12 gebildet, wobei sowohl der Aufsatz 2 als
auch die Auskleidung 12 aus einem für Lagerzwecke geeigneten Metall
oder Kunststoff bestehen können.
Es ist aber auch möglich,
den Aufsatz 2 und die Auskleidung 12 einstückig herzustellen,
wie dies in 7 zusätzlich durch die gleichgerichtete
Schraffur angedeutet ist. Dadurch wird die Herstellung ebenso wie die
Montage vereinfacht. Der Aufsatz 2 kann dann mit der mit
ihm einteiligen Auskleidung 12 im Presssitz in der Nut
des Werkzeugkörpers 1 sitzen.
Demgegenüber
wird der Aufsatz 2 in der Ausführungsform gemäß 1 bis 3, 5 und 6 zweckmäßig auf
den eigentlichen Werkzeugkörper 1 aufgeklebt,
aufgelötet
oder aufgeschweißt,
wie in 5 ganz schematisch bei 13 veranschaulicht
ist. In 5, 6 und 7 ist
schließlich
noch mit 1A die Arbeitsfläche des Werkzeugkörpers 1 bezeichnet. Weiter
ist in 6 mit strichlierten Linien bei 10' angedeutet,
dass auch ohne Auskleidung 12 eine im Querschnitt trapezförmige Nut
im Werkzeugkörper 1 vorliegen
kann.
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Der
Aufsatz 2 bzw. die Auskleidung 12 kann Aluminium
oder ähnliches,
oder in Form eines mittels Ultraschall formgebend aufgeschweißten Thermoplastes,
oder in Form eines formgebend aufgegossenen Kunstharzes, oder in
Form eines aufgeklebten Kunststoffspritzgussteiles vorliegen.