DE102021107857A1

DE102021107857A1 - Verfahren und Vorrichtung zur lokalen Oberflächenbearbeitung von Werkstücken

Info

Publication number: DE102021107857A1
Application number: DE102021107857.1A
Authority: DE
Inventors: Andreas Greiber
Original assignee: Otec Praezisionsfinish GmbH
Current assignee: Otec Praezisionsfinish GmbH
Priority date: 2021-03-29
Filing date: 2021-03-29
Publication date: 2022-09-29

Abstract

Es wird ein Verfahren zur Oberflächenbearbeitung von Werkstücken vorgeschlagen, indem das Werkstück mit in einem Behälter befindlichen Partikeln aus einem Schleif- oder Poliergranulat in Kontakt gebracht wird und die Granulatpartikel relativ zu dem Werkstück bewegt werden, indem der Behälter mit den Granulatpartikeln rotiert wird. Die Erfindung sieht vor, dass der Behälter mit den Granulatpartikeln mit einer hinreichenden Drehgeschwindigkeit rotiert wird, dass die Granulatpartikel in Richtung der Umfangswand des Behälters zentrifugiert werden und das Granulat eine freie Oberfläche mit senkrechter Erstreckungsrichtungskomponente ausbildet, wobei das Werkstück nur bereichsweise mit einem Abschnitt der Oberfläche des Granulates mit senkrechter Erstreckungsrichtungskomponente in Kontakt gebracht wird, um das Werkstück lokal zu schleifen oder zu polieren. Die Erfindung betrifft ferner eine zur Durchführung eines solchen Verfahrens geeignete Vorrichtung zur Oberflächenbearbeitung von Werkstücken.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Oberflächenbearbeitung von Werkstücken, indem das Werkstück mit in einem Behälter befindlichen Partikeln aus einem Schleif- und/oder Poliergranulat in Kontakt gebracht wird und die Partikel aus dem Schleif- und/oder Poliergranulat relativ zu dem Werkstück bewegt werden, indem zumindest der Behälter mit den Partikeln aus dem Schleif- und/oder Poliergranulat rotiert wird.
Die Erfindung bezieht sich ferner auf eine zur Durchführung eines solchen Verfahrens geeignete Vorrichtung zur Oberflächenbearbeitung von Werkstücken durch Inkontaktbringen des Werkstückes mit Partikeln aus einem Schleif- und/oder Poliergranulat und Bewegen der Partikel aus dem Schleif- und/oder Poliergranulat relativ zu dem Werkstück, mit einem Behälter zur Aufnahme des Schleif und/oder Poliergranulates, einem dem Behälter zugeordneten Rotationsantrieb, um den Behälter in Rotation zu versetzen, und mit wenigstens einer Spanneinrichtung zum Spannen des Werkstückes, welche relativ zu dem Behälter bewegbar ist.
Zur Oberflächenbearbeitung von Werkstücken mittels Schleif- und/oder Poliergranulat finden insbesondere sogenannte Schleppfinishmaschinen Verwendung, bei welchen das Werkstück in eine in einem Behälter befindliche Schüttung aus dem Schleif- und/oder Poliergranulat eingetaucht und in der Schüttung aus dem Schleif- und/oder Poliergranulat relativ zu diesem bewegt wird. Schleppfinishmaschinen stellen eine spezielle Form von Gleitschleifmaschinen dar, wobei die zu bearbeitenden Werkstücke z.B. einzeln oder an einer oder mehreren Spanneinrichtungen eines Werkstückhalters der Maschine lösbar festgelegt werden, um sie infolge der Relativbewegung in Bezug auf die Schüttung aus dem Schleif- und/oder Poliergranulat zu schleifen bzw. zu polieren. Die Wirkungsweise solcher Schleppfinishmaschinen beruht darauf, das zu bearbeitende Werkstück in die in dem Behälter aufgenommene Schüttung aus dem Schleif- und/oder Poliergranulat einzutauchen und das Werkstück relativ zu dem Granulat zu bewegen, wodurch die Oberfläche des Werkstückes je nach Granulatart geschliffen und/oder poliert wird. Schleppfinishmaschinen umfassen häufig ein in der Regel rotierendes Teil im Wesentlichen in Form eines z.B. motorisch über ein geeignetes Getriebe drehangetriebenen Tellers, an dem die Werkstückhalter unmittelbar oder, beispielsweise über Hubeinrichtungen, mittelbar festgelegt sind. Dies geschieht insbesondere exzentrisch in Bezug auf die Drehachse des rotierenden Teils der Schleppfinishmaschine. Wird dieses Teil - der sogenannte Teller - der Schleppfinishmaschine rotiert, so beschreiben die hieran festgelegten Werkstückhalter eine Bahnkurve. Die von den Spanneinrichtungen der Werkstückhalter getragenen Werkstücke werden dabei in den Arbeitsbehälter eingetaucht, welcher mit der Schüttung aus dem partikelförmigen Schleif- oder Poliergranulat, häufig unter Zusatz flüssiger Bearbeitungsmedien, wie Wasser, Tenside etc., befüllt ist, wobei aufgrund der Relativbewegung der Werkstücke in Bezug auf das Granulat deren Oberflächenbearbeitung in Form einer Gleitschleifbearbeitung erfolgt. Derartige Schleppfinishmaschinen sind beispielsweise aus der DE 102 04 267 C1 , DE 200 05 361 U1 oder DE 10 2010 052 222 A1 bekannt.
Alternativ oder zusätzlich kann der das Schleif- und/oder Poliergranulat aufnehmende Behälter relativ zu den ebenfalls bewegten, beispielsweise zumindest um ihre eigene Achse rotierten, oder auch ruhenden Werkstücken bewegt werden, wie beispielsweise um seine eigene Achse und/oder entlang einer Bahnkurve, z.B. in Form einer Kreisbahn. Sofern nur der Behälter bewegt ist und die Werkstücke selbst keine translatorische Bewegung durchführen, so bezeichnet man dies auch als „Tauchschleifen“ bzw. „Tauchpolieren“ als spezielle Form des Schleppfinish, wobei derartige Maschinen, bei welchen die das Werkstück während seiner Oberflächenbearbeitung tragende Spanneinrichtung im Wesentlichen stationär ist, auch als Tauchfinishmaschinen bezeichnet werden.
Das Schleif- oder Poliergranulat kann grundsätzlich je nach zu behandelnden Werkstücken unterschiedlichster Natur und z.B. natürlichen Ursprungs (z.B. aus organischem Material, wie Walnuss- oder Kokosnussschalen, Holz, Kirschkern etc.), mineralischen Ursprungs (z.B. aus Silikaten, Oxiden etc.) und/oder synthetischen Ursprungs (z.B. aus Kunststoffen) sein. Darüber hinaus ist es - wie bereits angedeutet - möglich, die Gleitschleifbearbeitung trocken oder - unter Zusatz eines flüssigen Bearbeitungsmediums, wie beispielsweise Wasser, welches mit Additiven, wie z.B. Tensiden, versetzt sein kann - in Form einer Nassbearbeitung durchzuführen.
Um alternativ oder zusätzlich zu einer translatorischen Bewegung der Werkstücke relativ zu dem Schleif- und/oder Poliergranulat für eine rotatorische Bewegung der Werkstücke, wie um ihre eigene Achse, zu sorgen, was zu einer besonders wirksamen Schleif- bzw. Polierwirkung führt, sind die Werkstückhalter bekannter Schleppfinishmaschinen häufig drehangetrieben, was beispielsweise mittels geeigneter Motoren geschehen kann (vgl. z.B. die DE 10 2010 052 222 A1 ). Darüber hinaus sind Werkstückhalter für Schleppfinishmaschinen bekannt, deren Spanneinrichtungen zur lösbaren Befestigung der Werkstücke rotierbar gelagert und über eine drehbar in dem Werkstückhalter gelagerte Welle in Rotation versetzbar sind. Hierzu weist der Werkstückhalter z.B. ein Planetengetriebe mit einem zentralen Sonnenrad auf, welches mit Planetenrädern im Eingriff steht, welche ihrerseits drehfest mit einer Tragwelle eines jeweiligen Spannverschlusses verbunden ist, welche um den Umfang des Sonnenrades des Werkstückhalters verteilt angeordnet sind. Aufgrund einer solchen Bewegung der an dem Werkstückhalter drehbar gelagerten Spanneinrichtungen mit den Werkstücken, welche sich aus einer translatorischen Bewegung (in Drehrichtung des Tragteils bzw. der „Tellers“ der Schleppfinishmaschine) und einer rotatorischen Bewegung (um die Achse der jeweiligen Spanneinrichtung bzw. um die Werkstückachse) zusammensetzt, durch das Bearbeitungsmedium wird eine gleichmäßige Bearbeitungsqualität bei gegenüber einer rein translatorischen Bewegung kürzeren Bearbeitungszeiten erzielt. Darüber hinaus kann alternativ oder zusätzlich der Werkstückhalter selbst auf entsprechende Weise drehbar an dem Tragteil der Schleppfinishmaschine festgelegt sein (vgl. z.B. die DE 20 2009 008 070 U1 ).
Aus der DE 10 2011 015 750 A1 ist eine weitere Vorrichtung zur Oberflächenbearbeitung von Werkstücken bekannt, bei welcher die zu bearbeitenden Werkstücke an einer von der Hand eines Industrieroboters getragenen Spanneinrichtung festgelegt und in eine in einem rotierenden Behälter befindliche Schüttung aus Schleif- und/oder Poliergranulat eingetaucht werden.
Der Einsatzbereich solcher Schlepp- und/oder Tauchfinishmaschinen umfasst neben der Oberflächenbearbeitung von Massenartikeln zunehmend auch die Bearbeitung von Präzisionsteilen mit relativ komplexer Geometrie, an deren Oberflächenbeschaffenheit sehr hohe Anforderungen gestellt werden und welche insbesondere sehr geringen Toleranzen genügen müssen. Lediglich exemplarisch seien in diesem Zusammenhang medizinische Prothesen, wie z.B. Hüftschalen oder dergleichen, spezielle Gewindebauteile, optische Linsen oder mechanische Präzisionsbauteile für die Maschinenbauindustrie erwähnt. Dies erfordert die Einhaltung enger Verfahrensparameter bei der Oberflächenbearbeitung sowie eine hohe Reproduzierbarkeit, um sicherzustellen, dass die Werkstücke in mehr oder minder identischer Weise mit der individuell gewünschten Oberflächenbeschaffenheit versehen werden. Darüber hinaus kann es sich bei Werkstücken mit komplexer Geometrie als schwierig bis nahezu unmöglich erweisen, für eine gleichmäßige Oberflächenbearbeitung zu sorgen, da einzelne Partikel des Schleif- und/oder Poliergranulates in Ausnehmungen oder Hinterschneidungen des Werkstückes akkumulieren und/oder sich aufstauen können und somit dort eine nur geringe Oberflächenbearbeitung eintritt. Schließlich ist es mittels der herkömmlichen Schleppfinishverfahren bislang praktisch weder möglich, nur diskrete Oberflächenbereiche des Werkstückes zu bearbeiten, noch verschiedenen Oberflächenbereichen des Werkstückes eine unterschiedliche Oberflächenbearbeitung mit verschiedenen Abtragsraten zu verleihen, wie es beispielsweise zum Verrunden oder Glätten von Kanten unter vorgegebenen Winkeln erwünscht sein kann.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Oberflächenbearbeitung von Werkstücken der eingangs genannten Art auf einfache und kostengünstige Weise dahingehend weiterzubilden, dass unter zumindest weitestgehender Vermeidung der vorgenannten Nachteile sowohl eine nur lokale Oberflächenbearbeitung des Werkstückes möglich ist als auch lokal unterschiedliche Abtragsraten erzielt werden können.
In verfahrenstechnischer Hinsicht wird diese Aufgabe erfindungsgemäß bei einem Verfahren zur Oberflächenbearbeitung von Werkstücken der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass der Behälter mit den Partikeln aus dem Schleif- und/oder Poliergranulat mit einer hinreichenden Drehgeschwindigkeit rotiert wird, dass die Partikel aus dem Schleif- und/oder Poliergranulat in Richtung der Umfangswand des Behälters zentrifugiert werden und das Schleif- und/oder Poliergranulat eine freie Oberfläche mit senkrechter Erstreckungsrichtungskomponente ausbildet, wobei das Werkstück nur bereichsweise mit einem Abschnitt der Oberfläche des Schleif- und/oder Poliergranulates mit senkrechter Erstreckungsrichtungskomponente in Kontakt gebracht wird, um das Werkstück lokal zu schleifen und/oder zu polieren.
In vorrichtungstechnischer Hinsicht sieht die Erfindung zur Lösung dieser Aufgabe bei einer zur Durchführung eines solchen Verfahrens geeigneten Vorrichtung zur Oberflächenbearbeitung von Werkstücken der eingangs genannten Art ferner vor, dass der Rotationsantrieb des Behälters zur Aufnahme der Partikel aus dem Schleif- und/oder Poliergranulat zur Rotation des Behälters mit einer hinreichenden Drehgeschwindigkeit ausgebildet ist, dass die Partikel aus dem Schleif- und/oder Poliergranulat in Richtung der Umfangswand des Behälters zentrifugiert werden und das Schleif- und/oder Poliergranulat eine freie Oberfläche mit senkrechter Erstreckungsrichtungskomponente ausbildet, wobei die Spanneinrichtung derart relativ zu dem Behälter bewegbar ist, um das Werkstück nur bereichsweise mit einem Abschnitt der Oberfläche des Schleif- und/oder Poliergranulates mit senkrechter Erstreckungsrichtungskomponente in Kontakt zu bringen.
Die erfindungsgemäße Ausgestaltung sieht demnach vor, dass der Behälter die Partikel aus dem Schleif- und/oder Poliergranulat aufnehmende Behälter mit einer solchen Drehgeschwindigkeit rotiert wird, dass die Partikel aus dem Schleif- und/oder Poliergranulat in Richtung der Umfangswand des Behälters zentrifugiert werden, so dass das Schleif- und/oder Poliergranulat eine freie Oberfläche mit senkrechter Erstreckungsrichtungskomponente ausbildet, welche üblicherweise eine etwa parabelförmigen Ausgestaltung besitzt, wenn man einen senkrechten Querschnitt des Behälters betrachtet. Das Werkstück wird sodann nur bereichsweise mit einem Abschnitt der freien Oberfläche des Schleif- und/oder Poliergranulates mit senkrechter Erstreckungsrichtungskomponente in Kontakt gebracht, ohne es vollständig in das Schleif- und/oder Poliergranulat einzutauchen, wobei es beispielsweise im Wesentlichen von innen und/oder von oben an die freie Oberfläche des in Richtung der Behälterwand zentrifugierten Schleif- und/oder Poliergranulates herangeführt werden kann, um das Werkstück lokal zu schleifen und/oder zu polieren. Folglich ist es einerseits in einfacher Weise möglich, das Werkstück nur in diskreten Bereichen zu schleifen und/oder zu polieren und beispielsweise bereits vorbearbeitete, lackierte, mit Beschriftungen, Codes oder dergleichen versehene Oberflächenbereiche auszusparen oder beispielsweise auch nur dort für eine Oberflächenbearbeitung zu sorgen, wo dies gewünscht ist, wie beispielsweise an Sichtflächen, Lagersitzen, umlaufenden Nuten und dergleichen mehr, was mit einer kürzeren Bearbeitungszeit einhergehen kann. Andererseits ist es in einfacher Weise möglich, das Werkstück lokal mit unterschiedlichen Abtragsraten zu bearbeiten, um z.B. Kanten, Grate, Gewinde, dreidimensionale Flächen etc. unter exakt vorgegebenen und nicht notwendigerweise konstanten Winkeln zu verrunden, indem das Werkstück unter entsprechenden Relativpositionen über entsprechende Bearbeitungszeitabschnitten mit der freien Oberfläche des in Richtung der Behälterwand zentrifugierten Schleif- und/oder Poliergranulates in Kontakt gebracht wird. Darüber hinaus hat sich gezeigt, dass mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens auch Ausnehmungen oder Bohrungen des Werkstückes oft effizienter bearbeiten lassen, wenn die Ausnehmung des Werkstückes mit der freien Oberfläche des in Richtung der Behälterwand zentrifugierten Schleif- und/oder Poliergranulates in Kontakt gebracht wird, da letzteres schnell durch die Ausnehmung des Werkstückes hindurch abfließen kann und sich dort nicht etwa anreichert, wie es beim herkömmlichen Schlepp- oder Tauchfinishverfahren der Fall ist, wenn das Werkstück mehr oder minder gänzlich von oben in die Granulatschüttung eingetaucht wird.
In vorteilhafter Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann vorgesehen sein, dass der Behälter mit einer Winkelgeschwindigkeit (ω) rotiert wird, welche mindestens etwa der Quadratwurzel des Quotienten aus der Erdbeschleunigung (g) dividiert durch den Radius (r) des Behälters entspricht: $ω \geq {(g / r)}^{0,5} .$
Entspricht die auf die Partikel des Schleif- und/oder Poliergranulates wirkende Zentrifugalkraft (F_Z) aus dem Produkt der Masse (m) der Partikel, des Radius (r) des Behälters und dem Quadrat der Winkelgeschwindigkeit (ω) des Behälters $F_{Z} = m \cdot ω^{2} \cdot r$
zumindest etwa der Gewichtkraft (F_G) aus dem Produkt der Masse (m) der Partikel und der Erdbeschleunigung (g) $F_{G} = m \cdot g$
oder ist demgegenüber größer, so hat sich gezeigt, dass die in Richtung der Umfangswand des Behälters zentrifugierten Partikel eine stabile Oberfläche mit senkrechter Erstreckungsrichtungskomponente ausbilden, mit welcher das Werkstück in reproduzierbarer Weise lokal in Kontakt gebracht werden kann, um es zu schleifen bzw. zu polieren. Sofern der Behälter z.B. mit einer im Wesentlichen konstanten Drehgeschwindigkeit in Rotation versetzt wird, so ergibt sich für die Winkelgeschwindigkeit (ω) in Abhängigkeit von der Umlaufzeit (T) für eine Umdrehung des Behälters $ω = 2 π / T,$
d.h. die Umlaufzeit T sollte im Falle einer etwa konstanten Drehgeschwindigkeit des Behälters vorzugsweise mindestens etwa 2n multipliziert mit der Quadratwurzel des Quotienten aus dem Radius (r) des Behälters dividiert durch die Erdbeschleunigung (g) betragen: $T \leq 2 π \cdot {(r / g)}^{0,5} .$
In vorrichtungstechnischer Hinsicht kann folglich zweckmäßigerweise vorgesehen sein, dass der Rotationsantrieb des Behälters zur Rotation des Behälters mit einer Winkelgeschwindigkeit ausgebildet ist, welche mindestens etwa der Quadratwurzel des Quotienten aus der Erdbeschleunigung dividiert durch den Radius des Behälters entspricht.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann vorgesehen sein, dass die freie Oberfläche des Schleif- und/oder Poliergranulates mit senkrechter Erstreckungsrichtungskomponente an zumindest einem Radialabschnitt des Behälters derart geformt wird, dass sie wenigstens einen konvex in Radialrichtung nach innen gekrümmten Oberflächenabschnitt aufweist, wobei das Werkstück bereichsweise mit dem konvexen Oberflächenabschnitt der Oberfläche des Schleif- und/oder Poliergranulates mit senkrechter Erstreckungsrichtungskomponente in Kontakt gebracht wird, um das Werkstück lokal zu schleifen und/oder zu polieren. Während die freie Oberfläche der Partikel aus dem Schleif- und/oder Poliergranulat, wie oben erwähnt, unter Einwirkung der infolge Rotation des Behälters wirkenden Zentrifugalkräfte üblicherweise eine etwa parabelförmige und folglich konkave Oberflächenstruktur besitzt, macht es erfindungsgemäße Formung dieser Oberflächenstruktur zu einem zumindest bereichsweise konvexen Oberflächenabschnitt insbesondere möglich, auch konkave Bereiche des Werkstückes, wie Ausnehmungen, Bohrungen, Nuten, Gewindeabschnitte und dergleichen, lokal zu schleifen und/oder zu polieren, indem die mit dem konvex geformten Oberflächenabschnitt der zentrifugierten Partikel aus dem Schleif- und/oder Poliergranulat in Kontakt gebracht werden. Im Vergleich mit herkömmlichen Schleppfinishverfahren, bei welchen sich die Partikel in solchen Ausnehmungen des Werkstückes stauen und akkumulieren können und folglich eine nur geringe Relativgeschwindigkeit zwischen den Granulatpartikeln und dem Werkstück - einhergehend mit einer nur mäßigen Abtragswirkung - erzielt werden kann, kann hierbei eine sehr hohe Abtragsrate erreicht werden, weil die zentrifugierten Partikel frei abfließen und nicht in der Ausnehmung angereichert werden, nachdem sie unter Kontakt mit dem Werkstück ihre Abtragswirkung entfaltet haben. Darüber hinaus eröffnet die erfindungsgemäße Formung der Oberflächenstruktur der zentrifugierten Partikel aus dem Schleif- und/oder Poliergranulat zu einem zumindest bereichsweise konvexen Oberflächenabschnitt ein sehr präzises bis hin zu einem praktisch punktuellen lokale Inkontaktbringen des Werkstückes mit der konvexen Oberfläche des Schleif- und/oder Poliergranulates, um beispielsweise Kanten, Grate, Gewinde oder dergleichen des Werkstückes in vordefinierter Weise verrunden zu können, sei es mit konstanten Radien oder sei es insbesondere auch mit verschiedenen Radien.
Die freie Oberfläche des Schleif- und/oder Poliergranulates mit senkrechter Erstreckungsrichtungskomponente kann dabei vorzugsweise dadurch an zumindest einem Radialabschnitt des Behälters derart geformt werden, dass sie wenigstens einen konvex in Radialrichtung nach innen gekrümmten Oberflächenabschnitt aufweist, indem eine Formungsschablone mit wenigstens einer Formungsausnehmung in dem Behälter angeordnet und die Formungsausnehmung der Formungsschablone in Radialrichtung in die freie Oberfläche des Schleif- und/oder Poliergranulates mit senkrechter Erstreckungsrichtungskomponente eingeführt wird. Die in Umfangs- bzw. Drehrichtung des Behälters durch die Formungsausnehmung der Formungsschablone hindurch bewegten Partikel des Schleif- und/oder Poliergranulates bilden auf diese Weise - in Umfangsrichtung betrachtet - stromab der Formungsausnehmung der Formungsschablone den konvex nach innen gekrümmten Oberflächenbereich der (stromauf der Formungsschablone weitgehend parabelförmigen) Oberfläche des Schleif- und/oder Poliergranulates aus, so dass das Werkstück stromab der Formungsschablone mit dem konvex geformten Oberflächenabschnitt des Schleif- und/oder Poliergranulates in Kontakt gebracht werden kann, um für eine lokale Schleif- und/oder Polierwirkung zu sorgen.
In vorrichtungstechnischer Hinsicht ist in diesem Fall folglich vorgesehen, dass der Behälter an wenigstens einem Radialschnitt desselben mit wenigstens einer mit Abstand von der Umfangswand des Behälters angeordneten Formungsschablone ausgestattet ist, welche an deren der Umfangswand des Behälters zugewandten Seite wenigstens eine Formungsausnehmung aufweist, um die freie Oberfläche des Schleif- und/oder Poliergranulates mit senkrechter Erstreckungsrichtungskomponente an dem Radialabschnitt des Behälters derart zu formen, dass sie wenigstens einen konvex in Radialrichtung nach innen gekrümmten Oberflächenabschnitt aufweist. Die Formungsschablone kann dabei z.B. im Wesentlichen in Form sich einer etwa radial in dem Behälter erstreckenden Platte mit der Formungsausnehmung ausgestaltet sein, welche an ihrer - in Umfangsrichtung betrachtet - der Drehrichtung des Behälters entgegengesetzten Seite mit Führungs- oder Leiteinrichtungen versehen sein kann, um den Strömungswiderstand gegenüber den zentrifugierten und in Umfangsrichtung beschleunigten Partikeln des Schleif- und/oder Poliergranulates zu verringern. Die Formungsschablone kann ferner je nach gewünschter Oberflächenkontor der zentrifugierten Partikel des Schleif- und/oder Poliergranulates eine oder mehrere Formungsausnehmungen besitzen, deren Form und Größe an die jeweils gewünschte Form der freien Oberfläche des zentrifugierten Schleif- und/oder Poliergranulates angepasst ist.
Die Formungsschablone kann ferner insbesondere im Wesentlichen in Axialrichtung und/oder in Radialrichtung des Behälters verstellbar sein, wobei sie beispielsweise an einem sich im Wesentlichen in Axialrichtung des Behälters erstreckenden Träger festgelegt und mittels des Trägers z.B. auch in Axial- und/oder Radialrichtung des Behälters verstellbar sein kenn. Darüber hinaus kann es z.B. von Vorteil sein, wenn die Formungsschablone eine Mehrzahl an relativ zueinander verstellbare Schablonenabschnitte aufweist, um die Formungsausnehmung(en) hinsichtlich ihrer Form, Größe und/oder Position verändern zu können.
Um die Oberflächenstruktur der zentrifugierten Partikel aus dem Schleif- und/oder Poliergranulat exakt erfassen und etwaige Einflüsse durch äußere Einwirkungen, wie z.B. Schwingungen, Vibrationen etc., berücksichtigen zu können, kann die Kontur der Oberfläche des Schleif- und/oder Poliergranulates mit senkrechter Erstreckungsrichtungskomponente vorzugsweise sensorisch, insbesondere berührungsfrei, erfasst werden. Die sensorisch ermittelten Daten können dann bei der Bewegungssteuerung des Werkstückes bzw. der dieses tragenden Spanneinrichtung berücksichtigt werden, um das Werkstück sehr exakt mit dem Schleif- und/oder Poliergranulat in Kontakt zu bringen und für die gewünschte lokale Schleif- und/oder Polierwirkung zu sorgen.
In vorrichtungstechnischer Hinsicht kann in diesem Zusammenhang wenigstens ein Sensor vorgesehen sein, welcher zur, insbesondere berührungsfreien, Erfassung der Kontur der Oberfläche des Schleif- und/oder Poliergranulates mit senkrechter Erstreckungsrichtungskomponente ausgebildet ist. Wie bereits angedeutet, kann der Sensor, bei welchem es sich beispielsweise um einen optischen Sensor handeln kann, zweckmäßigerweise mit einer Bewegungssteuerung der Spanneinrichtung in Verbindung stehen.
Um das Werkstück nur bereichsweise mit einem Abschnitt der Oberfläche des zentrifugierten Schleif- und/oder Poliergranulates in Kontakt zu bringen, kann das Werkstück seinerseits zweckmäßigerweise translatorisch und/oder rotatorisch in Bezug auf die Oberfläche des Schleif- und/oder Poliergranulates mit senkrechter Erstreckungsrichtungskomponente bewegt werden.
Das Werkstück kann hierbei vorteilhafterweise an einer Spanneinrichtung eines programmtechnisch eingerichteten Manipulator, insbesondere in Form eines Roboters, wie z.B. eines, insbesondere sechsachsigen, Industrieroboters, gespannt werden, um das Werkstück nur bereichsweise mit einem Abschnitt der Oberfläche des Schleif- und/oder Poliergranulates mit senkrechter Erstreckungsrichtungskomponente in Kontakt zu bringen.
In vorrichtungstechnischer Hinsicht kann in diesem Zusammenhang folglich vorgesehen sein, dass die Spanneinrichtung translatorisch und/oder rotatorisch in Bezug auf den Behälter bewegbar ist. Die Spanneinrichtung kann dabei vorzugsweise an einem programmtechnisch eingerichteten Manipulator, insbesondere in Form eines Roboters, wie z.B. eines, insbesondere sechsachsigen, Industrieroboters, angeordnet sein. Der Roboter verfügt zu diesem Zweck über eine in prorammtechnischer Weise dementsprechend eingerichtete Bewegungssteuerung, welche - wie bereits erwähnt - mit einem oder mehreren Sensoren in Verbindung stehen kann, welche zur Erfassung der freien Oberfläche des zentrifugierten Schleif- und/oder Poliergranulates dienen.
Gemäß einer sehr einfachen und kostengünstigen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens kann vorgesehen sein, dass der Behälter mit den Partikeln aus dem Schleif- und/oder Poliergranulat befüllt wird und die Partikel aus dem Schleif- und/oder Poliergranulat ausschließlich dadurch in Richtung der Umfangswand des Behälters zentrifugiert werden, indem der Behälter mit den Partikeln aus dem Schleif- und/oder Poliergranulat rotiert wird, so dass die Partikel aus dem Schleif- und/oder Poliergranulat eine freie Oberfläche mit senkrechter Erstreckungsrichtungskomponente ausbilden. Die Partikel aus dem Schleif- und/oder Poliergranulat werden dem Behälter in diesem Fall folglich chargenweise aufgegeben und ausschließlich unter den einwirkenden Zentrifugalkräften infolge Rotation des Behälters derart beschleunigt, dass sie in Richtung der Umfangswand des Behälters zentrifugiert werden und das Schleif- und/oder Poliergranulat eine freie Oberfläche mit senkrechter Erstreckungsrichtungskomponente ausbilden.
Gemäß einer weiteren, demgegenüber weitergebildeten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens kann vorgesehen sein, dass der Behälter mit den Partikeln aus dem Schleif- und/oder Poliergranulat befüllt wird und die Partikel aus dem Schleif- und/oder Poliergranulat dadurch in Richtung der Umfangswand des Behälters zentrifugiert werden, indem

- einerseits der Behälter mit den Partikeln aus dem Schleif- und/oder Poliergranulat rotiert wird,
- andererseits die Partikel aus dem Schleif- und/oder Poliergranulat mittels einer im zentralen Bereich des Behälters angeordneten Düse im Wesentlichen radial nach außen in Richtung der Umfangswandung des Behälters beschleunigt werden,

Die Partikel aus dem Schleif- und/oder Poliergranulat können in diesem Fall in dem Behälter im Kreislauf geführt werden, indem sie von einem unteren Abschnitt des Behälters an die Düse gefördert und von dort im Wesentlichen radial nach außen in Richtung der Umfangswand des Behälters beschleunigt werden.
Eine zur Durchführung einer solchen Verfahrensführung geeignete Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass der Behälter ferner mit einer im zentralen Bereich desselben angeordneten und im Wesentlichen radial nach außen in Richtung der Umfangswand des Behälters gerichteten Düse ausgestattet ist, welche zum Beschleunigen der Partikel aus dem Schleif- und/oder Poliergranulat radial nach außen in Richtung der Umfangswand des Behälters ausgebildet ist.
Die Düse kann hierbei an eine Förderleitung angeschlossen sein, welche sich von einem unteren Abschnitt des Behälters an die Düse erstreckt, um das Schleif- und/oder Poliergranulat in dem Behälter im Kreislauf zu führen.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen. Dabei zeigen:

1 eine schematische perspektivische Explosionsdarstellung einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur lokalen Oberflächenbearbeitung von Werkstücken;
2 eine schematische Querschnittsansicht eines Teils des Behälters der Vorrichtung gemäß der 1 entlang der Schnittebene A gemäß der 4 im Bereich einer Formungsschablone;
3 eine schematische Querschnittsansicht eines Teils des Behälters der Vorrichtung gemäß den 1 und 2 entlang der - in Drehrichtung des Behälters betrachtet - stromab der Schnittebene A angeordneten Schnittebene B gemäß der 4, in welcher die Oberfläche des zentrifugierten Schleif- und/oder Poliergranulates bereichsweise konvex geformt worden ist, einschließlich eines bearbeiteten Werkstückes;
4 eine schematische Draufsicht auf den Behälter der Vorrichtung gemäß den 1 bis 3 zur Veranschaulichung der Lage der Schnittebenen A und B gemäß den 2 und 3;
5 eine der 4 entsprechende schematische Draufsicht auf den Behälter einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur zur lokalen Oberflächenbearbeitung von Werkstücken zur Veranschaulichung der Lage der Schnittebenen A, B, C und D gemäß den 6 bis 9;
6 eine schematische Querschnittsansicht eines Teils des Behälters der Vorrichtung gemäß der 5 entlang der Schnittebene A im Bereich einer im zentralen Bereich des Behälters angeordneten Düse zur Beschleunigung des Schleif- und/oder Poliergranulates im Wesentlichen radial nach außen in Richtung der Umfangswandung des Behälters;
7 eine schematische Querschnittsansicht eines Teils des Behälters der Vorrichtung gemäß den 5 und 6 entlang der - in Drehrichtung des Behälters betrachtet - stromab der Schnittebene A angeordneten Schnittebene B gemäß der 5 im Bereich einer Formungsschablone;
8 eine schematische Querschnittsansicht eines Teils des Behälters der Vorrichtung gemäß den 5 bis 7 entlang der - in Drehrichtung des Behälters betrachtet - stromab der Schnittebene B angeordneten Schnittebene C gemäß der 5, in welcher die Oberfläche des zentrifugierten Schleif- und/oder Poliergranulates bereichsweise konvex geformt worden ist, einschließlich Sensors zur Ermittlung der Oberflächenkontur des Schleif- und/oder Poliergranulates; und
9 eine schematische Querschnittsansicht eines Teils des Behälters der Vorrichtung gemäß den 5 bis 8 entlang der - in Drehrichtung des Behälters betrachtet - unmittelbar stromab der Schnittebene C angeordneten Schnittebene D gemäß der 5 einschließlich eines bearbeiteten Werkstückes.

Die in der 1 schematisch wiedergegebene Vorrichtung zur Oberflächenbearbeitung von Werkstücken umfasst einen Behälter 1 zur Aufnahme eines Schleif- und/oder Poliergranulates (vgl. die 2 ff), welcher um eine vertikale Achse 2 rotierbar ist. Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Behälter 1 z.B. auf einem Träger in Form eines mittels Rollen 3 verfahrbaren Wagens 4 angeordnet, um für einen einfachen und schnellen Austausch des Granulates zu sorgen, indem ein Behälter 1 gegen einen weiteren Behälter 1 ausgetauscht werden kann. Der Wagen 4 umfasst einen z.B. an seiner Unterseite angeordneten, motorischen Rotationsantrieb (in der 1 nicht erkennbar) des Behälters 1, welcher insbesondere in programmtechnischer Weise hinsichtlich Rotationsgeschwindigkeit und/oder -richtung steuerbar ist, und welcher eine mit einer Mitnehmerwelle 5 ausgestattete Tragplatte 6 umfasst, auf welche der Behälter 1 drehfest und selbstzentrierend aufgesetzt werden kann. Der Rotationsantrieb des Behälters 1 zur Aufnahme der Partikel aus dem Schleif- und/oder Poliergranulat ist zur Rotation des Behälters 1 mit einer hinreichenden Drehgeschwindigkeit ausgebildet, dass die Partikel aus dem Schleif- und/oder Poliergranulat in Richtung der Umfangswand des Behälters 1 zentrifugiert werden und das Schleif- und/oder Poliergranulat eine freie Oberfläche mit senkrechter Erstreckungsrichtungskomponente ausbildet, wie es weiter unten unter Bezugnahme auf die 2 ff näher erläutert ist.
Die in der 1 dargestellte Vorrichtung umfasst ferner einen Manipulator in Form eines Roboters 10, welcher eine Spanneinrichtung 11 zum lösbaren Festlegen eines zu bearbeitenden Werkstückes (in der 1 nicht gezeigt) trägt. Bei dem Roboter 10 handelt es sich um vorliegenden Fall um einen sechsachsigen Industrieroboter, welcher ein Gestell 12 aufweist, auf welchem ein Karussell 13 um eine vertikale Achse schwenkbar gelagert ist. Auf dem Karussell 13 sitzt eine Konsole 14 mit einem horizontalen Lager für eine Schwinge 15, an deren der Konsole 14 abgewandten (oberen) Ende wiederum ein Ausleger 16 an einer horizontalen, parallel zur Schwenkachse der Konsole 14 angeordneten Achse gelagert ist. Der Ausleger 16 ist an seinem Ende mit einer dreiachsigen Roboterhand 17 ausgestattet, welche die Spanneinrichtung 11 trägt. Während das Karussell 13 über einen Steuermotor 18 gegenüber dem stationären Gestell 12 angetrieben ist, dient ein Steuermotor 19 zum Antrieb der Schwinge 15 und ein Steuermotor 20 für den Antrieb des Auslegers 16. Die dreiachsige Roboterhand 17 ist von drei weiteren Steuermotoren 21, 22, 23 angetrieben, welche z.B. an dem der Roboterhand 17 abgewandten Ende des Auslegers 16 montiert sind. Die dreiachsige Roboterhand 17 mit der Spanneinrichtung 11 vermag die Spanneinrichtung 11 folglich sowohl unter einer beliebigen Ausrichtung im dreidimensionalen Raum zu verschwenken, um ein an der Spanneinrichtung 11 befestigtes Werkstück in der gewünschten Position in Bezug auf die in dem Behälter 1 befindliche Granulatschüttung auszurichten, als auch die Spanneinrichtung 11 translatorisch in beliebige Raumrichtungen zu verfahren. Darüber hinaus vermag die dreiachsige Roboterhand 17 die Spanneinrichtung 11 zumindest um ihre Längsachse 24 zu rotieren, um ein gespanntes Werkstück nur bereichsweise mit einem Abschnitt der Oberfläche des in dem Behälter 1 aufgenommenen Schleif- und/oder Poliergranulates mit senkrechter Erstreckungsrichtungskomponente in Kontakt zu bringen.
Sowohl der Roboter 10 mit seinen Steuermotoren 18-23 als auch der Rotationsantrieb des Behälters 1 sind zweckmäßig mit einer gemeinsamen Steuereinrichtung (nicht dargestellt) wirkverbunden, welche ihrerseits mit einer Eingabe-, einer Anzeige- und einer Speichereinrichtung verbunden ist, um verschiedene Bewegungsprogramme der Spanneinrichtung 11 in Bezug auf den rotierenden Behälter 1 einzugeben, anzuzeigen, abzuarbeiten und zu speichern. Um für eine exakte Ausrichtung des Behälters 1 in Bezug auf den die Spanneinrichtung 11 tragenden Roboter 10 zu sorgen, kann der Wagen 4 ferner mit Zentriereinrichtungen 7 ausgestattet sein, welche beispielsweise an drei von vier Seiten des Wagens 4 angeordnet sind. Die Zentriereinrichtungen 7 wirken mit hierzu komplementären Zentriereinrichtungen einer stationären Feststelleinrichtung (nicht dargestellt) zusammen, welche zum Feststellen des mit dem Behälter 1 bestückten Wagens 4 in ein und derselben, vorgegebenen Relativposition in Bezug auf den Roboter 10 dient. Der Wagen 4 kann selbstverständlich entweder manuell, z.B. mit Hilfe eines Handgriffs 8, oder motorisch, insbesondere auch auf Führungen (nicht gezeigt), verfahrbar sein.
Wie insbesondere auch der 2 zu entnehmen ist, ist der Behälter 1 an wenigstens einem Radialschnitt desselben mit wenigstens einer mit Abstand von seiner Umfangswand angeordneten Formungsschablone 30 ausgestattet, welche im vorliegenden Fall im Wesentlichen in Form einer sich in Radialrichtung des Behälters 1 erstreckenden Platte ausgestaltet ist, welche beispielsweise an einem sich etwa in Axialrichtung des Behälters 1 erstreckenden Träger 32 festgelegt ist, mittels welchem sie sowohl in Umfangsrichtung des Behälters 1 als auch in Axialrichtung desselben verstellbar sein kann, wie dies durch die Pfeile P₁ der 2 angedeutet ist. Die Formungsschablone 30 weist an deren der Umfangswand des Behälters 1 zugewandten Seite wenigstens eine Formungsausnehmung 31 auf, wobei die Formungsschablone 30 beispielsweise aus verschiedenen, vorzugsweise um die Achse 2 des Behälters 1 P₂ relativ zueinander verstellbaren Formungsabschnitten 30a, 30b, 30c, 30d gebildet sein kann, welche aufgrund unterschiedlicher Länge die Formungsausnehmung 31 begrenzen.
Wird der Behälter 1 mit einer hinreichenden Drehgeschwindigkeit um die Achse 2 rotiert, wobei die Winkelgeschwindigkeit vorzugsweise mindestens etwa der Quadratwurzel des Quotienten aus der Erdbeschleunigung dividiert durch den Radius des Behälters 1 betragen sollte, so bildet sich infolge der auf das Schleif- und/oder Poliergranulat G einwirkenden Zentrifugalkräfte eine freie Oberfläche O des Schleif- und/oder Poliergranulates G mit senkrechter Erstreckungsrichtungskomponente aus, welche in der Regel etwa parabelförmig ist, wie dies in der 3 mittels einer Strichpunktlinie angedeutet ist. Diese - üblicherweise etwa parabelförmige - Oberfläche O wird beim Passieren der Formungsausnehmung 31 der in Bezug auf den rotierenden Behälter 1 stationär gehaltenen Formungsschablone 30 in Umfangsrichtung des Behälters 1 derart geformt, dass sie - im Umfangsrichtung bzw. Drehrichtung D des Behälters 1 betrachtet (vgl. hierzu auch die 4) - stromab der Formungsschablone 30 einen konvex nach innen gekrümmten Oberflächenabschnitt aufweist, wie dies in der 3 erkennbar ist. Ein an der Spanneinrichtung 11 des Roboters 10 (vgl. auch die 1) gespanntes Werkstück W kann nun bereichsweise mit einem Abschnitt der - hier mittels der Formungsschablone 30 konvex geformten - Oberfläche O des Schleif- und/oder Poliergranulates G in Kontakt gebracht werden, um das Werkstück W lokal zu schleifen und/oder zu polieren und hierbei beispielsweise für bereichsweise verschiedene Abtragsraten zu sorgen. Das an der von der Hand 17 des Roboters 10 getragenen Spanneinrichtung 11 gespannte Werkstück W kann dabei sowohl translatorisch als auch rotatorisch in Bezug auf die Oberfläche O des Schleif- und/oder Poliergranulates G mit senkrechter Erstreckungsrichtungskomponente - hier: in Bezug den konvex nach innen geformten Oberflächenabschnitt des Schleif- und/oder Poliergranulates G - bewegt werden.
Wie weiter unten unter Bezugnahme auf die 8 noch näher erläutert, kann die Vorrichtung ferner einen oder mehrere - in den 1 bis 4 nicht zeichnerisch wiedergegebene(n) - Sensor(en) aufweisen, um die Kontur der Oberfläche O des Schleif- und/oder Poliergranulates zu erfassen, was zweckmäßigerweise mittels beliebiger bekannter berührungsfreier Sensoren, wie z.B. optischer Sensoren, geschehen kann. Die Sensoren stehen dabei insbesondere mit der Bewegungssteuerung des Roboters 10 in Verbindung, um die Bewegung des Werkstückes W relativ zu der freien Oberfläche des Schleif- und/oder Poliergranulates G exakt steuern zu können.
Die in den 5 bis 9 in stark schematisierter Weise wiedergegebene Vorrichtung zur Oberflächenbearbeitung von Werkstücken, bei welcher identische bzw. wirkungsgleiche Bauteile mit denselben Bezugszeichen versehen sind und keiner nochmaligen Erläuterung bedürfen, unterscheidet sich von jener der 1 bis 4 insbesondere dadurch, dass der Behälter 1 nicht nur mittels eines Rotationsantriebs rotierbar ist, sondern ferner mit einer im zentralen Bereich des Behälters 1 angeordneten und im Wesentlichen radial nach außen in Richtung der Umfangswand des Behälters 1 gerichteten Düse 50 ausgestattet ist, welche zum zusätzlichen Beschleunigen der Partikel aus dem Schleif- und/oder Poliergranulat G radial nach außen in Richtung der Umfangswand des Behälters 1 ausgebildet ist (vgl. die 6). Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Düse 50 an eine Förderleitung 51 angeschlossen ist, welche sich von einem unteren Abschnitt des Behälters 1 an die Düse 50 erstreckt, um das Schleif- und/oder Poliergranulat in dem Behälter 1 im Kreislauf zu führen. Der Behälter 1 ist an seinem oberen Abschnitt ferner mit einer sich etwa in Radialrichtung nach innen erstreckenden Rückhaltewand 1a versehen, um zu verhindern, dass das Schleif- und/oder Poliergranulat G während des Betriebs aus dem Behälter 1 austritt, und um die sich während des Betriebs ausbildende Oberfläche O des Schleif- und/oder Poliergranulates G mit senkrechter Erstreckungsrichtungskomponente zu stabilisieren.
Wie aus der 7 ersichtlich, ist in Umfangs- bzw. Drehrichtung D des Behälters 1 stromab der Düse 50 wiederum eine Formungsschablone 30 vorgesehen, welche weitgehend jener der 2 entspricht und wiederum eine Formungsausnehmung 31 besitzt, um die freie Oberfläche O des zentrifugierten Schleif- und/oder Poliergranulates G mit einem bereichsweise konvexen Oberflächenabschnitt zu formen.
Wie in der 8 erkennbar, ist in Umfangs- bzw. Drehrichtung D des Behälters 1 stromab der Formungsschablone 30 ein, z.B. optischer, Sensor 52 angeordnet, welcher zur berührungsfreien Erfassung der Kontur der Oberfläche O des Schleif- und/oder Poliergranulates dient und insbesondere mit der Bewegungssteuerung des Roboters 10 (vgl. die 1) in Verbindung, um die Bewegung des Werkstückes W relativ zu der freien Oberfläche des Schleif- und/oder Poliergranulates G exakt steuern zu können.
Wie sich schließlich aus der 9 ergibt, kann ein an der Spanneinrichtung 11 des Roboters 10 (vgl. auch die 1) gespanntes Werkstück W nun - in Umfangs- bzw. Drehrichtung D des Behälters 1 betrachtet - unmittelbar stromab des Sensors 52 bereichsweise mit einem Abschnitt der - hier mittels der Formungsschablone 30 konvex geformten - Oberfläche O des Schleif- und/oder Poliergranulates G in Kontakt gebracht werden, um das Werkstück W lokal zu schleifen und/oder zu polieren, wie es vorstehend unter Bezugnahme auf die 3 beschrieben ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 10204267 C1 [0003]
DE 20005361 U1 [0003]
DE 102010052222 A1 [0003, 0006]
DE 202009008070 U1 [0006]
DE 102011015750 A1 [0007]

Claims

Verfahren zur Oberflächenbearbeitung von Werkstücken, indem das Werkstück (W) mit in einem Behälter (1) befindlichen Partikeln aus einem Schleif- und/oder Poliergranulat (G) in Kontakt gebracht wird und die Partikel aus dem Schleif- und/oder Poliergranulat (G) relativ zu dem Werkstück (W) bewegt werden, indem zumindest der Behälter (1) mit den Partikeln aus dem Schleif- und/oder Poliergranulat (G) rotiert wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter (1) mit den Partikeln aus dem Schleif- und/oder Poliergranulat (G) mit einer hinreichenden Drehgeschwindigkeit rotiert wird, dass die Partikel aus dem Schleif- und/oder Poliergranulat (G) in Richtung der Umfangswand des Behälters (1) zentrifugiert werden und das Schleif- und/oder Poliergranulat (G) eine freie Oberfläche (O) mit senkrechter Erstreckungsrichtungskomponente ausbildet, wobei das Werkstück (W) nur bereichsweise mit einem Abschnitt der Oberfläche (O) des Schleif- und/oder Poliergranulates (G) mit senkrechter Erstreckungsrichtungskomponente in Kontakt gebracht wird, um das Werkstück (W) lokal zu schleifen und/oder zu polieren.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter (1) mit einer Winkelgeschwindigkeit (ω) rotiert wird, welche mindestens etwa der Quadratwurzel des Quotienten aus der Erdbeschleunigung (g) dividiert durch den Radius (r) des Behälters (1) entspricht: $ω \geq {(g / r)}^{0,5} .$
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die freie Oberfläche (O) des Schleif- und/oder Poliergranulates (G) mit senkrechter Erstreckungsrichtungskomponente an zumindest einem Radialabschnitt des Behälters (1) derart geformt wird, dass sie wenigstens einen konvex in Radialrichtung nach innen gekrümmten Oberflächenabschnitt aufweist, wobei das Werkstück (W) bereichsweise mit dem konvexen Oberflächenabschnitt der Oberfläche (O) des Schleif- und/oder Poliergranulates (G) mit senkrechter Erstreckungsrichtungskomponente in Kontakt gebracht wird, um das Werkstück (W) lokal zu schleifen und/oder zu polieren.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die freie Oberfläche (O) des Schleif- und/oder Poliergranulates (G) mit senkrechter Erstreckungsrichtungskomponente dadurch an zumindest einem Radialabschnitt des Behälters (1) derart geformt wird, dass sie wenigstens einen konvex in Radialrichtung nach innen gekrümmten Oberflächenabschnitt aufweist, indem eine Formungsschablone (30) mit wenigstens einer Formungsausnehmung (31) in dem Behälter (1) angeordnet und die Formungsausnehmung (31) der Formungsschablone (30) in Radialrichtung in die freie Oberfläche (O) des Schleif- und/oder Poliergranulates (G) mit senkrechter Erstreckungsrichtungskomponente eingeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontur der Oberfläche (O) des Schleif- und/oder Poliergranulates (G) mit senkrechter Erstreckungsrichtungskomponente sensorisch, insbesondere berührungsfrei, erfasst wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkstück (W) seinerseits translatorisch und/oder rotatorisch in Bezug auf die Oberfläche (O) des Schleif- und/oder Poliergranulates (G) mit senkrechter Erstreckungsrichtungskomponente bewegt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkstück (W) an einer Spanneinrichtung (11) eines programmtechnisch eingerichteten Manipulator, insbesondere in Form eines Roboters (10), gespannt wird, um das Werkstück (W) nur bereichsweise mit einem Abschnitt der Oberfläche (O) des Schleif- und/oder Poliergranulates (G) mit senkrechter Erstreckungsrichtungskomponente in Kontakt zu bringen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter (1) mit den Partikeln aus dem Schleif- und/oder Poliergranulat (G) befüllt wird und die Partikel aus dem Schleif- und/oder Poliergranulat (G) ausschließlich dadurch in Richtung der Umfangswand des Behälters (1) zentrifugiert werden, indem der Behälter (1) mit den Partikeln aus dem Schleif- und/oder Poliergranulat (G) rotiert wird, so dass die Partikel aus dem Schleif- und/oder Poliergranulat (G) eine freie Oberfläche (O) mit senkrechter Erstreckungsrichtungskomponente ausbilden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter (1) mit den Partikeln aus dem Schleif- und/oder Poliergranulat (G) befüllt wird und die Partikel aus dem Schleif- und/oder Poliergranulat (G( dadurch in Richtung der Umfangswand des Behälters (1) zentrifugiert werden, indem - einerseits der Behälter (1) mit den Partikeln aus dem Schleif- und/oder Poliergranulat (G) rotiert wird, - andererseits die Partikel aus dem Schleif- und/oder Poliergranulat (G) mittels einer im zentralen Bereich des Behälters (1) angeordneten Düse (50) im Wesentlichen radial nach außen in Richtung der Umfangswand des Behälters (1) beschleunigt werden, so dass die Partikel aus dem Schleif- und/oder Poliergranulat (G) eine freie Oberfläche (O) mit senkrechter Erstreckungsrichtungskomponente ausbilden.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Partikel aus dem Schleif- und/oder Poliergranulat (G) in dem Behälter (1) im Kreislauf geführt werden, indem sie von einem unteren Abschnitt des Behälters (1) an die Düse (50) gefördert und von dort im Wesentlichen radial nach außen in Richtung der Umfangswand des Behälters (1) beschleunigt werden.
Vorrichtung zur Oberflächenbearbeitung von Werkstücken durch Inkontaktbringen des Werkstückes (W) mit Partikeln aus einem Schleif- und/oder Poliergranulat (G) und Bewegen der Partikel aus dem Schleif- und/oder Poliergranulat (G) relativ zu dem Werkstück (W), welche zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der vorangehenden Ansprüche ausgebildet ist, mit einem Behälter (1) zur Aufnahme des Schleif und/oder Poliergranulates (G), einem dem Behälter (1) zugeordneten Rotationsantrieb, um den Behälter (1) in Rotation zu versetzen, und mit wenigstens einer Spanneinrichtung (11) zum Spannen des Werkstückes (W), welche relativ zu dem Behälter (1) bewegbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotationsantrieb des Behälters (1) zur Aufnahme der Partikel aus dem Schleif- und/oder Poliergranulat (G) zur Rotation des Behälters (1) mit einer hinreichenden Drehgeschwindigkeit ausgebildet ist, dass die Partikel aus dem Schleif- und/oder Poliergranulat (G) in Richtung der Umfangswand des Behälters (1) zentrifugiert werden und das Schleif- und/oder Poliergranulat (G) eine freie Oberfläche (O) mit senkrechter Erstreckungsrichtungskomponente ausbildet, wobei die Spanneinrichtung (11) derart relativ zu dem Behälter (1) bewegbar ist, um das Werkstück (W) nur bereichsweise mit einem Abschnitt der Oberfläche (O) des Schleif- und/oder Poliergranulates (G) mit senkrechter Erstreckungsrichtungskomponente in Kontakt zu bringen.
Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotationsantrieb des Behälters (1) zur Rotation des Behälters (1) mit einer Winkelgeschwindigkeit (ω) ausgebildet ist, welche mindestens etwa der Quadratwurzel des Quotienten aus der Erdbeschleunigung (g) dividiert durch den Radius (r) des Behälters (1) entspricht: $ω \geq {(g / r)}^{0,5} .$
Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter (1) an wenigstens einem Radialschnitt desselben mit wenigstens einer mit Abstand von der Umfangswand des Behälters (1) angeordneten Formungsschablone (30) ausgestattet ist, welche an deren der Umfangswand des Behälters (1) zugewandten Seite wenigstens eine Formungsausnehmung (31) aufweist, um die freie Oberfläche (O) des Schleif- und/oder Poliergranulates (G) mit senkrechter Erstreckungsrichtungskomponente an dem Radialabschnitt des Behälters (1) derart zu formen, dass sie wenigstens einen konvex in Radialrichtung nach innen gekrümmten Oberflächenabschnitt aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Formungsschablone (30) in Axialrichtung und/oder in Radialrichtung des Behälters (1) verstellbar ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass sie wenigstens einen Sensor (52) aufweist, welcher zur, insbesondere berührungsfreien, Erfassung der Kontur der Oberfläche (O) des Schleif- und/oder Poliergranulates (G) mit senkrechter Erstreckungsrichtungskomponente ausgebildet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Spanneinrichtung (11) translatorisch und/oder rotatorisch in Bezug auf den Behälter (1) bewegbar ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Spanneinrichtung (11) an einem programmtechnisch eingerichteten Manipulator, insbesondere in Form eines Roboters (10), angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter (1) ferner mit einer im zentralen Bereich desselben angeordneten und im Wesentlichen radial nach außen in Richtung der Umfangswand des Behälters (1) gerichteten Düse (50) ausgestattet ist, welche zum Beschleunigen der Partikel aus dem Schleif- und/oder Poliergranulat (G) radial nach außen in Richtung der Umfangswand des Behälters (1) ausgebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Düse (50) an eine Förderleitung (51) angeschlossen ist, welche sich von einem unteren Abschnitt des Behälters (1) an die Düse (50) erstreckt, um das Schleif- und/oder Poliergranulat (G) in dem Behälter (1) im Kreislauf zu führen.