DE102004061222B3 - Sanding machine for fine sanding and polishing has sanding element, sandpaper and ultrasound generator to impart vibrations to sander via gel cushion and to refine grinding process - Google Patents

Sanding machine for fine sanding and polishing has sanding element, sandpaper and ultrasound generator to impart vibrations to sander via gel cushion and to refine grinding process Download PDF

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Abstract

Sanding machine such as vibrating sander (1) with sanding element and sandpaper (10) and ultrasound generator (3) which imparts vibrations to the sanding element and refines the sanding process through these vibrations. Between sanding element and sandpaper is a mass or cushion (8) of gel which serves to convey the ultrasound vibrations betwen the generator and the sandpaper.

Description

Die Erfindung betrifft eine Schleifmaschine für Fein- und Lackschliff.The The invention relates to a grinding machine for fine and lacquer grinding.

Eine herkömmliche Handschleifmaschine, insbesondere ein Schwingschleifer weist eine Schwingplatte auf, auf der ein Schleifpapier aufgespannt ist. Durch schnelles Hin- und Herbewegen der Platte (Schwingen) wird das Holz oder das Blech geschliffen.A conventional Hand grinder, in particular an orbital sander has a vibrating plate on which an abrasive paper is stretched. By fast Shaking the plate (swinging) becomes the wood or the Sheet ground.

Die Oberflächenbehandlung, durch die das Holz eine sehr glatte, saubere Oberfläche bekommt, geschieht durch Schleifen mit Schleifpapier. Dabei werden die Holzfasern durch die scharfen Schleifkörner (Körnung) des Schleifpapiers abgeschnitten. Zum Schleifen von Hand dienen Schleifklötze aus Kork (Schleifkork) oder Handschleifmaschinen (Schwingschleifer, Exzenterschleifer, Deltaschleifer). Maschinelles Schleifen geschieht auf Maschinen mit endlosen Bändern (Bandschleifmaschine, Breitbandschleifmaschine, Kantenschleifmaschine). Sowohl beim Maschinen- als auch beim Handschleifen ist wichtig, dass mit scharfen Schleifpapieren und mäßigem Druck gearbeitet wird, damit die Oberfläche nicht beschädigt wird.The Surface treatment, through which the wood gets a very smooth, clean surface happens by sanding with sandpaper. The wood fibers get through the sharp abrasive grains (Grade) of the abrasive paper cut off. Serve for grinding by hand sanding blocks made of cork (grinding cork) or hand grinders (orbital sander, Orbital sander, delta sander). Machine grinding happens on machines with endless belts (Belt sander, wide belt sander, edge sander). Both machine and hand grinding is important that you work with sharp sandpaper and moderate pressure, so that the surface is not damaged becomes.

Die Schleifmaschinen erledigen auch das Schärfen von Werkzeugschneiden (z.B. Hobeleisen oder Stechbeitel) am Schleifbock.The Grinders also do the sharpening of tool cutting edges (e.g., planer iron or chisel) on the trestle.

Ein weit verbreiteter Schleifer ist der Dreieckschleifer. Das ist eine elektrische Handmaschine zum Schleifen von Ecken, kleinen Rundungen und Kanten. Man erkennt ihn an der dreieckigen (deltaförmigen) Schleifplatte. Beim Schleifen bewegt sich die Schleifplatte hin und her (oszilliert).One Widely used grinder is the triangle grinder. This is a electric hand machine for grinding corners, small curves and edges. It can be recognized by the triangular (delta-shaped) Sanding plate. During grinding, the sanding pad moves and forth (oscillates).

Eine Excenter-Schleifmaschine weist einem kreisrundem Schleifteller und rundem Schleifpapier. Sie wird für kleinere Schleifarbeiten verwendet.A Excenter grinding machine has a circular sanding pad and round sandpaper. She is going for used minor grinding.

Diese Maschinen liefern gute Ergebnisse, die auch von der Qualität des Schleifpapiers abhängig sind.These Machines deliver good results, which also depend on the quality of the abrasive paper dependent are.

Aus DE 100 41 925 A1 ist ein Verfahren zum Schleifen bekannt, wobei das Werkstück und das Schleifmittel während des Eingriffs relativ zu einander in eine von der Vorschubrichtung abweichende Schwingbewegung versetzt werden.Out DE 100 41 925 A1 a method for grinding is known, wherein the workpiece and the abrasive are offset during the engagement relative to each other in a direction deviating from the feed direction oscillating movement.

Die EP 0 720 890 A1 beschreibt ein Handgerät zur materialabtragenden Bearbeitung von Werkstoffen, wobei es mit einem elektroakustischen Wandler für die Erzeugung von Ultraschallschwingungen und einem Schwingungsverstärker ausgestattet ist.The EP 0 720 890 A1 describes a hand-held device for material-removing machining of materials, wherein it is equipped with an electroacoustic transducer for the generation of ultrasonic vibrations and a vibration amplifier.

DE 37 02 937 A1 beschreibt ein Poliergerät, dass mit einem Schwingelement ausgestattet ist, wonach ein Polierträger auf einer Bahn hin- und herbewegt. Senkrecht zu der geradlinigen Bewegung ist eine Schwingbewegung mit höherer Frequenz überlagert. DE 37 02 937 A1 describes a polishing apparatus that is equipped with a vibrating element, after which a polishing carrier reciprocates on a web. Perpendicular to the rectilinear motion, a higher frequency oscillatory motion is superimposed.

Die zugrunde liegende Aufgabe ist, eine Schleifmaschine zu schaffen, die in der Lage ist, durch eine verbesserte Schwingenergieübertragung auf die zu schleifende Flächen, sehr schnell und zuverlässig einen mikroskopisch feinen Schliff zu erzeugen.The underlying task is to create a grinding machine which is able to due to an improved swing energy transfer the surfaces to be ground, very fast and reliable to create a microscopically fine cut.

Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.The The object is solved by the features of claim 1.

Vorteile der Erfindung sind:

  • – schneller Schleifvorgang,
  • – weniger Lärm,
  • – sehr feiner Schliff.
Advantages of the invention are:
  • - fast grinding process,
  • - less noise,
  • - very fine cut.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der 1 bis 4 erläutert.Embodiments of the invention will be described with reference to FIGS 1 to 4 explained.

Es zeigen:It demonstrate:

1 eine Schleifmaschine, die mit einem Ultraschall-Geber gekoppelt ist, 1 a grinding machine coupled to an ultrasonic transducer,

2 eine Variante mit einem Gel-Kissen, 2 a variant with a gel cushion,

3 einen Exzenterschleifer, 3 an eccentric sander,

4 einen Deltaschleifer, der mit dem Ultraschallgeber ausgestattet ist. 4 a delta sander equipped with the ultrasonic transducer.

Eine Variante dieser Maschine kann auch für den Diamanten-Schliff verwendet werden. Der Schliff ist mikroskopisch fein und eignet dafür sehr gut.A Variant of this machine can also be used for the diamond cut become. The cut is microscopic and is very good for it.

Eine Schleifmaschine, wie z.B. der Schwingschleifer 1, weist einen Schwingmechanismus auf, der eine Platte 2 hin und her bewegt. An dem Gerät kann der Ultraschallgeber eingebaut werden. Das Ultraschall-Element 3 ist direkt mit der Schwingplatte 2 gekoppelt oder an diese Platte eingebaut. Es bringt die Schwingplatte mit hoher Frequenz zum Vibrieren, nämlich mit einer Ultraschall-Frequenz, zusätzlich zu den mechanischen Bewegungen mit niedriger Frequenz. Die Amplitude der Ultraschall-Schwing-Bewegungen ist zwar sehr klein in Vergleich zu den Schwingungen, die die Platte durch den Schwingungs-Erzeuger absolviert, aber dafür sehr fein und wirkungsvoll. Die Ultraschallwellen werden auch auf der zu behandelten Fläche 4 übertragen und die Verfeinerung noch effektiver gemacht. Das Ultraschallelement kann ein Piezo-Element sein, das direkt in die Platte eingebaut ist. Der Ultraschallgenerator 5 ist in die Schleifmaschinengehäuse 6 eingebaut, der durch elektrische Leiter 7 oder Kontaktstellen oder berührungslose Induktions-Elemente, die eine Stromübertragung ermöglichen mit dem Ultraschall-Geber-Element bzw. Piezo-Element gekoppelt ist. Die Schwingrichtung des Piezo-Elements kann vertikal zu der bearbeitenden Fläche, oder horizontal sein. Eine horizontale Schwingrichtung kann die gleiche sein, wie die Niederfrequenz-Schwingungen der Platte oder seitwärts.A grinding machine, such as the orbital sander 1 , Has a swing mechanism, which is a plate 2 moved back and forth. The ultrasonic transmitter can be installed on the device. The ultrasound element 3 is directly with the swing plate 2 coupled or built into this plate. It vibrates the vibrating plate at a high frequency, namely at an ultrasonic frequency, in addition to the low-frequency mechanical movements. The amplitude of the ultrasonic vibration movements is indeed very small compared to the vibrations that the plate completed by the vibrator, but very fine and effective. The ultrasonic waves are also on the treated area 4 transferred and made the refinement even more effective. The ultrasonic element may be a piezo element which is directly installed in the plate. The ultrasound generator 5 is in the grinder housing 6 installed by electrical conductors 7 or contact points or non-contact induction elements, which enable current transmission is coupled to the ultrasonic transducer element or piezoelectric element. The oscillation direction of the piezo element can be vertical to the working surface, or horizontal. A horizontal swing direction may be the same as the low frequency swing of the plate or sideways.

Um die Ultraschall-Energie besser abzuleiten, kann die Schwingplatte oder der Schwingteller mit einem Gel-Kissen 8 ausgestattet werden, der dann mit eine Schleifhaube 9 oder Schleifpapier 10 bedeckt wird. Ein Ultraschall-Element kann auch in den Gel-Kissen eingebaut, ist jedoch nicht unbedingt erforderlich.To better dissipate the ultrasound energy, the swing plate or the swing plate can be fitted with a gel cushion 8th be equipped with a sanding hood 9 or sandpaper 10 is covered. An ultrasound element can also be incorporated into the gel pad, but is not essential.

In der 3 ist ein Exzenterschleifer dargestellt worden, der mit dem Ultraschallgeber ausgestattet ist. Die Schwingungen, die durch den Ultraschall von dem Schleifteller auf dem Schleif-Papier übertragen werden, erzeugen einen sehr feinen Schliff. Die Niederfrequenz-Schwingungen erledigen die Grob-Arbeit.In the 3 an eccentric sander has been shown, which is equipped with the ultrasonic transducer. The vibrations transmitted by the ultrasound from the sanding pad on the abrasive paper produce a very fine finish. The low-frequency vibrations do the rough-work.

In der 4 ist ein Deltaschleifer 11 dargestellt worden, der mit dem Ultraschallgeber-Element ausgestattet ist. Die Schwingungen werden an seine Delta-Platte 12 übertragen oder von dieser Platte erzeugt. Die Stromversorgung des Ultraschall-Generators ist dieselbe wie die des Schleifers. Ein extra Schalter 13 kann den Ultraschall-Geber abschalten. Ein Regler 14 regelt die Frequenz des Ultraschallgebers und seine Amplitude. Auch die Schwingrichtung kann geändert werden. Das wird durch Gruppen-Schaltung von verschiedenen Ultraschall-Elementen, die unterschiedlich angeordnet sind, erreicht. Wenn man nur das vertikale Piezo-Element (oder eine Gruppe davon) einschaltet, dann werden nur vertikale Schwingungen erzeugt. Bei Einschalten von Horizontal-Elementen, dessen Schwingrichtung horizontal zu der bearbeitenden Fläche ist, dann werden nur solche Schwingungen erzeugt.In the 4 is a delta sander 11 has been presented, which is equipped with the ultrasonic transducer element. The vibrations are sent to his delta plate 12 transmitted or generated by this plate. The power supply of the ultrasonic generator is the same as that of the grinder. An extra switch 13 can switch off the ultrasonic transmitter. A regulator 14 regulates the frequency of the ultrasound generator and its amplitude. The swing direction can also be changed. This is achieved by group switching of different ultrasonic elements, which are arranged differently. If you turn on only the vertical piezo element (or a group of them), then only vertical vibrations are generated. When switching on horizontal elements, the oscillation direction is horizontal to the surface to be machined, then only such vibrations are generated.

Die Piezo-Elemente können auch mechanisch gedreht werden, um dessen Schwingrichtung zu ändern. Die Piezo-Elemente können in einer Walze eingebaut werden, dessen Achse sich drehen lässt.The Piezo elements can also be rotated mechanically to change its direction of vibration. The Piezo elements can be installed in a roller whose axis can be turned.

Auch eine Oberflächen-Umschaltung kann die Schwingrichtung ändern. Das bedeutet, dass wenn die Anschlussstellen an dem Piezo-Element geändert werden, dann schwingt er dementsprechend anders.Also a surface switching can change the swing direction. This means that when the junctions on the piezo element are changed, then he oscillates accordingly.

Um eine höhere Amplitude zu erreichen, kann man mehre Piezo-Elemente aufeinander anordnen, die in der gleichen Schwingphase sich befinden. Dadurch wird die Amplitude verstärkt.Around a higher one To achieve amplitude, you can put several piezo elements on each other arrange, which are in the same phase of oscillation. Thereby the amplitude is amplified.

Die Schwingfrequenz kann auch unter dem Ultraschall-Bereich liegen. Nachteile entstehen wenn der Schallbereich im Hörbereich liegt und unangenehme Töne abgibt.The Oscillation frequency can also be below the ultrasonic range. Disadvantages arise when the sound field is in the listening area and unpleasant Sounds.

Ebenfalls kann ein Bandschleifer mit dem Ultraschallgeber ausgestattet werden. Das Schleifband wird durch eingebaute Piezo-Elemente in Schwingungen gebracht, während das Band läuft. Das macht den Schliff sehr fein. Die Schwingrichtung der Piezo-Elemente kann so gewählt werden, dass sie das Schleifband seitlich zum Schwingen bringen.Also a belt sander can be equipped with the ultrasonic transmitter. The grinding belt is vibrated by built-in piezo elements brought while the tape is running. That makes the cut very fine. The oscillation direction of the piezo elements can be chosen like that Be sure to cause the sanding belt to swing sideways.

11
Schwingschleifer sander
22
Platteplate
33
Ultraschall-ElementUltrasonic element
44
die behandelte Flächethe treated area
55
Ultraschall-GeneratorUltrasonic Generator
66
Schleifmaschinengehäusegrinding housing
77
elektrischer Leiterelectrical ladder
88th
Gel-KissenGel Cushion
99
Schleifhaubegrinding hood
1010
Schleifpapierabrasive paper
1111
DeltaschleiferDeltaschleifer
1212
Delta-PlatteDelta panel
1313
Schalterswitch
1414
Reglerregulator

Claims (13)

Schleifmaschine mit einem Schleifelement wie einem Drehteller, Schwingteller oder einer Schwingplatte und einem daran angebrachten Schleifpapier, mit mechanischen Niederfrequenz-Schwingungserzeuger wobei zusätzlich oder stattdessen ein Ultraschallgeber vorgesehen ist, der seine Schwingungsenergie auf das Schleifelement abgibt und den Schleifvorgang durch Ultraschallschwingungen verfeinert, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Schleifelement und dem Schleifpapier eine Gel-Masse oder ein Gel-Kissen eingebaut ist, das als Übertragungsmedium für die Ultraschallschwingungen zwischen dem Ultraschallgeber und dem Schleifpapier vorgesehen ist.Grinding machine with a grinding element such as a turntable, swinging plate or a vibrating plate and an attached sandpaper, with mechanical low-frequency oscillator wherein additionally or instead of an ultrasound generator is provided which gives its vibrational energy to the grinding element and refining the grinding process by ultrasonic vibrations, characterized in that between the abrasive element and the abrasive paper, a gel mass or a gel pad is provided, which is provided as a transmission medium for the ultrasonic vibrations between the ultrasonic generator and the sandpaper. Schleifmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ultraschallgeber ein Piezo-Element oder Magnetostriktions-Element ist, das mit einem Ultraschall-Generator gekoppelt ist.Grinding machine according to claim 1, characterized in that that the ultrasound generator is a piezo element or magnetostrictive element with coupled to an ultrasonic generator. Schleifmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ultraschall-Geber eine elektromagnetische Spule ist, die mit einem Ultraschall-Signal-Geber gekoppelt ist.Grinding machine according to claim 1, characterized in that that the ultrasonic transducer is an electromagnetic coil, the is coupled with an ultrasonic signal transmitter. Schleifmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass sie ein Schwingschleifer oder Bandschleifer ist.Grinding machine according to one of claims 1 to 3, characterized in that it is a sander or belt sander is. Schleifmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass sie ein Deltaschleifer ist.Grinding machine according to one of claims 1 to 3, characterized in that it is a delta sander. Schleifmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass sie ein Exzenterschleifer ist.Grinding machine according to one of claims 1 to 3, characterized in that it is an eccentric grinder. Schleifmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Ultraschallgeber in dem Schwingteller oder Drehteller eingebaut ist und die Ultraschall-Schwingungen an dem überträgt.Grinding machine according to one of claims 1 to 6, characterized in that the ultrasound generator in the oscillating plate or turntable is installed and the ultrasonic vibrations that transmits. Schleifmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwingrichtung der Ultraschall-Schwingungen gleich den mechanischen Niederfrequenz-Schwingungen des Schwingtellers oder der Schwingplatte ist.Grinding machine according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the oscillation direction of the ultrasonic vibrations equal the mechanical low-frequency oscillations of the oscillating plate or the swing plate is. Schleifmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwingrichtung der Ultraschall-Schwingungen planparallel zu der behandelten Fläche ist.Grinding machine according to one of claims 1 to 8, characterized in that the oscillation direction of the ultrasonic vibrations is plane parallel to the treated area. Schleifmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwingrichtung der Ultraschall-Schwingungen planparallel zu der behandelten Fläche und seitlich zu der mechanischen Niederfrequenz-Schwingrichtung angeordnet ist.Grinding machine according to one of claims 1 to 8, characterized in that the oscillation direction of the ultrasonic vibrations plane parallel to the treated surface and laterally to the mechanical Low-frequency vibration direction is arranged. Schleifmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ultraschall-Frequenz und/oder die Amplitude durch einen Regler einstellbar ist.Grinding machine according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the ultrasonic frequency and / or the amplitude a controller is adjustable. Schleifmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwingrichtung der Ultraschall-Wellen durch Drehung der Ultraschall-Elemente oder durch eine gezielte Gruppierung und Zusammen-Schaltung verschiedene Ultraschall-Elementen, die in verschieden Richtungen schwingen können, einstellbar ist.Grinding machine according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the oscillation direction of the ultrasonic waves by rotation of the ultrasonic elements or by a targeted Grouping and interconnecting different ultrasonic elements, which can swing in different directions, is adjustable. Schleifmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass sie mehre Piezo-Elemente, die aufeinander angeordnet sind, die in der gleichen Schwingphase sich befinden und die gemeinsam eine höhere Amplitude erzeugen, aufweist.Grinding machine according to claim 2, characterized that they have several piezo elements arranged on top of each other, which are in the same phase of oscillation and which together have one higher Produce amplitude.
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