EP1656237B1 - Steuerung einer schleifvorrichtung mit schleifmittelrollen auf wickelwellen - Google Patents

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EP1656237B1
EP1656237B1 EP04761869A EP04761869A EP1656237B1 EP 1656237 B1 EP1656237 B1 EP 1656237B1 EP 04761869 A EP04761869 A EP 04761869A EP 04761869 A EP04761869 A EP 04761869A EP 1656237 B1 EP1656237 B1 EP 1656237B1
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EP
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sanding
grinding
abradant
feed
control
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Hans Rudolf KÜNDIG
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Kuendig AG
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B21/00—Machines or devices using grinding or polishing belts; Accessories therefor
    • B24B21/004—Machines or devices using grinding or polishing belts; Accessories therefor using abrasive rolled strips
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B47/00—Drives or gearings; Equipment therefor
    • B24B47/20—Drives or gearings; Equipment therefor relating to feed movement
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B49/00—Measuring or gauging equipment for controlling the feed movement of the grinding tool or work; Arrangements of indicating or measuring equipment, e.g. for indicating the start of the grinding operation

Definitions

  • the invention describes the method for controlling a grinding device with rollers, which are unwound to obtain the results of grinding on winding shafts and an intermediate contact device.
  • a grinding device with rollers, which are unwound to obtain the results of grinding on winding shafts and an intermediate contact device.
  • Such a device is out WO-A-02/02270 known. It shows how the feeding of workpieces can be carried out continuously and the grinding processes can be carried out in a continuous sequence. This both when the direction of rotation of the abrasive carrier is relevant as well as if this is irrelevant.
  • this invention serves 1, with the elevational view of a form of conventional sanding with flexible abrasives, comprising an endless sanding belt (11), which via a contact device (12) along the workpiece transport (13) to a drive roller (14) and a guide roller ( 15) rotates the drawing 2 with the outline illustration of the invention underlying type of grinding, comprising a roll of flexible abrasive (16) lying on a transversely to the workpiece transport and in the feed direction r rotating unwinding shaft (17), a parallel to her rotating take-up shaft (18) and one between the two shafts, also transversely to the workpiece transport (13) extending contact device (12) with pre resp. downstream deflection rollers (19, 20), a feed system (21), and at the machine inlet with a by the control unit described in the invention (23) controlled barrier (22).
  • the conventional form of continuous surface grinding with flexible abrasives makes use of the endless belts, usually in an arrangement as shown in drawing 1.
  • the disadvantages of endless belts are their relative cumbersome and costly packaging, its bulky shape during transport and storage, its limited service life due to its limited dimensions and its qualitative imperfections, due to the joint and the rapid repetition of any grain defects on the workpiece.
  • the fact that their use could still not be dispensed with on the one hand was due to the requirement of relatively high grinding speeds for the most common materials and thus the need for correspondingly fast, continuous provision of grains for the grinding process, and secondly to the impossibility of conventional materials in the event of changes in grinding direction to achieve qualitatively identical results (in wood, for example, due to its fibrous structure).
  • Only the continuous development of the sanding belt also allowed an equally continuous workpiece loading.
  • the invention is based on a Abwickelwelle (17) on which a roll (16) of abrasive on carrier material, usually an abrasive paper is applied, a contact device (12) and a take-up shaft (18) which receives the unwound abrasive again ,
  • the contact device is usually a contact roller or a continuous or composed of individual segments beam, ie a so-called sanding pad.
  • the sandpaper is wound back and forth again and again, after each pass, the take-up shaft respectively to the unwinding shaft and the unwinding shaft again to the take-up shaft.
  • the subject of the present invention is the combination of the grinding device described above with a controller (23), which solves the problem of discontinuities in feeding and the grinding process.
  • the grinding device in the form known by the Paul Ernst patent In practice, it can only be used for grinding small batches or individual pieces. After reaching the end of the abrasive roll, this device is temporarily not available for feeding with workpieces until the direction of rotation is reversed. For materials that always have to be ground to feed in the same direction due to their structure (eg wood, as a rule, in the opposite direction), the rewinding process of the entire abrasive roll must first be awaited for such materials.
  • the present invention now takes into account, on the one hand, the changing requirements of novel materials, surfaces and grinding processes. These (for example, the sanding of painted surfaces) often refer to homogeneous surfaces on which consistent sanding results even with opposite sanding directions. On the other hand, significantly lower removal rates are required, which are expediently achieved with lower grinding speeds (eg 5 m / sec.) And thus longer unwinding times. Furthermore, and above all, however, the control of the machine feed in function of the provision of abrasives by means of electronic controls is detachable, ie the bridging of discontinuities in the grinding operation has become manageable.
  • the controller (23) forming an integral part of the invention can manage various parameters, namely (the following list is not exhaustive):
  • the entire grinding device is turned after reaching the end of the sanding paper roll, in order to then take their course in the same direction again.
  • the rotation for this purpose is done by 180 degrees about the axis a of the grinding device.
  • the grinding device whether transversely or obliquely or longitudinally arranged, can also be rotated at any other angle.
  • assemblies - can also be used. Alternating are the one assembly in the grinding process, the other (after reaching the roll end) in the rapid return of the abrasive or the turning of the assembly.
  • the controller assumes the appropriate allocation of the module functions to the grinding insert resp. the return or the turning.
  • the position of the workpiece is determined and its feed is controlled into the device itself or under the contact device (12). This, for example, by a correspondingly controlled barrier (22) at the inlet (in function of the winding progress) and / or by acting on the conveyor device itself.
  • the feed rate of the feed system (21) must be controlled accordingly, d. H. increased / reduced / stopped / started.
  • the control system determines the remaining amount and time of abrasive material until it is reversed and initiates the optimal deceleration time of the winding and correspondingly the use of the individual assemblies (see III.).
  • the controller can use the winding speed to optimize the usable time for the grinding process.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
  • Crushing And Grinding (AREA)

Description

  • Die Erfindung beschreibt das Verfahren zum Steuern einer Schleifvorrichtung mit Rollen, die zur Erzielung des Schleifergebnisses über Wickelwellen und eine dazwischenliegende Kontaktvorrichtung abgespult werden. Eine solche Vorrichtung ist aus WO-A-02/02270 bekannt. Es wird dargestellt, wie die Beschickung mit Werkstücken kontinuierlich erfolgen und die Schleifvorgänge in steter Folge ablaufen können. Dies sowohl wenn die Drehrichtung des Schleifmittelträgers von Belang ist wie auch wenn diese ohne Belang ist.
  • Zur Illustration dieser Erfindung dient
    die Zeichnung 1, mit der Aufriss-Darstellung einer Form des herkömmlichen Schleifens mit flexiblen Schleifmitteln, umfassend ein Endlos-Schleifband (11), welches über eine Kontaktvorrichtung (12) längs zum Werkstücktransport (13) um eine Antriebsrolle (14) und eine Umlenkrolle (15) rotiert
    die Zeichnung 2 mit der Aufriss-Darstellung der der Erfindung zugrundegelegten Art des Schleifens, umfassend eine Rolle flexiblen Schleifmittels (16) auf einer quer zum Werkstücktransport liegenden und in Durchlaufrichtung r rotierenden Abwickelwelle (17), eine parallel zu ihr rotierende Aufwickelwelle (18) und eine zwischen den beiden Wellen, ebenfalls quer zum Werkstücktransport (13) verlaufende Kontaktvorrichtung (12) mit vor- resp. nachgelagerten Umlenkrollen (19, 20), einem Vorschubsystem (21), sowie am Maschinen-Einlauf mit einer durch die in der Erfindung beschriebene Steuereinheit (23) angesteuerten Barriere (22).
  • Die herkömmliche Form des Durchlauf-Flächenschleifens mit flexiblen Schleifmitteln bedient sich der Endlosbänder, üblicherweise in einer Anordnung, wie in Zeichnung 1 dargestellt. Die Nachteile von Endlosbänder sind ihre relativ umständliche und kostspielige Konfektionierung, ihre sperrige Form bei Transport und Lagerung, ihre aufgrund ihrer limitierten Dimensionen sehr beschränkten Standzeiten und ihre qualitativen Unvollkommenheiten, bedingt durch die Verbindungsstelle und der schnellen Repetition von allfälligen Körnungsfehlem auf das Werkstück. Dass auf ihre Verwendung bisher trotzdem nicht verzichtet werden konnte, lag zum einen am Erfordernis relativ hoher Schleifgeschwindigkeiten für die gängigsten Werkstoffe und damit des Bedarfs einer entsprechend schnellen, kontinuierlichen Bereitstellung von Körnern für den Schleifprozess, zum andern an der Unmöglichkeit auf konventionellen Werkstoffen bei allfälligen Schleifrichtungswechseln qualitativ identische Resultate zu erzielen (bei Holz z. B. bedingt durch seine faserige Struktur). Nur die kontinuierliche Abwicklung des Schleifbandes ermöglichte ferner eine ebenso kontinuierliche Werkstückbeschickung.
  • Die der Erfindung zugrundegelegte Schleifvorrichtung besteht aus einer Abwickelwelle (17), auf welche eine Rolle (16) von Schleifmittel auf Trägermaterial, üblicherweise ein Schleifpapier, aufgebracht wird, eines Kontaktgerätes (12) und einer Aufwickelwelle (18), die das abgespulte Schleifmittel wieder aufnimmt. Beim Kontaktgerät handelt es sich üblicherweise um eine Kontaktwalze oder um einen durchgehenden oder aus einzelnen Segmenten zusammengesetzten Balken, d. h. ein sogenanntes Schleifkissen. Bis zur kompletten Nutzung des Schleifmittels wird das Schleifpapier immer wieder hin- und zurückgespult, wobei nach jedem Durchgang die Aufwickelwelle jeweils zur Abwickelwelle und die Abwickelwelle wieder zur Aufwickelwelle wird. Das Prinzip solcher Schleifvorrichtungen wird durch Paul Ernst (Patent GB 1484851, 08.09.77 ) und Hans Rudolf Kündig ( WO 02/02270 A, 10.01.02 ) beschrieben. Nicht gelöst war bis anhin aber das Verfahren für die kontinuierliche Beschickung dieser Vorrichtungen und somit des Schleifens in steter Folge.
  • Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist die Kombination der vorstehend beschriebenen Schleifvorrichtung mit einer Steuerung (23), die das Problem der Diskontinuitäten bei der Beschickung und dem Schleifprozess löst. Die Schleifvorrichtung in der durch die Patentschrift von Paul Ernst bekannten Form lässt sich in der Praxis nur für das Schleifen jeweils geringer Chargen oder von Einzelstücken verwenden. Nach Erreichen des Endes der Schleifmittelrolle steht diese Vorrichtung bis zur Umsteuerung der Drehrichtung vorübergehend nicht weiter zur Beschickung mit Werkstücken zur Verfügung. Bei Materialien, die aufgrund Ihrer Struktur immer in gleicher Richtung zum Vorschub geschliffen werden müssen (z. B. Holz in der Regel im Gegenlauf), muss für solche Materialien vorerst gar der Rückspulvorgang der ganzen Schleifmittelrolle abgewartet werden. Bei den üblichen Schnittgeschwindigkeiten für konventionelle Materialien (z. B. Holz rd. 20 m/sec.) und den gängigen Schleifmittelrollen-Längen (rund 50 - 200 Meter) erfährt eine solche Vorrichtung etwa alle 2 - 8 Sekunden einen Unterbruch in der Beschickung. Diese Einschränkung dürfte Grund dafür sein, dass Vorrichtungen dieser Art bisher keine Verbreitung gefunden haben.
  • Die vorlegende Erfindung berücksichtigt nun einerseits die sich ändernden Anforderungen, die neuartige Materialien, Oberflächen und Schleifprozesse mit sich bringen. Diese (z. B. das Schleifen lackierter Flächen) beziehen sich häufig auf homogene Oberflächen, auf denen auch bei entgegengesetzten Schleifrichtungen gleichbleibende Schleifbilder resultieren. Zum andern werden deutlich geringere Abtragleistungen verlangt, die zweckmässiger mit niedrigeren Schleifgeschwindigkeiten (z. B. 5 m/sec.) und somit längeren Abwickelzeiten erreicht werden. Ferner und vor allem ist aber die Steuerung der Maschinen-Beschickung in Funktion der Schleifmittel-Bereitstellung durch elektronische Steuerungen lösbar, d. h. die Überbrückung von Diskontinuitäten im Schleifmittellauf, verwaltbar geworden.
  • Die einen integrierenden Bestandteil der Erfindung bildende Steuerung (23) kann verschiedene Parameter verwalten, nämlich (die folgende Aufzählung ist nicht abschliessend):
    • I. die Drehrichtung der Wickelwellen
  • Ist es für das Schleifergebnis nicht von Belang, ob quer oder längs oder ob im Mit- oder Gegenlauf zur Durchlaufrichtung geschliffen wird, genügt es, die WickelWellen wie in Zeichnung 2 dargestellt, anzuordnen und bei Erreichen des Schleifpapier-Rollenendes nur die Drehrichtung umzusteuern. Dieses Vorgehen genügt für viele homogene, d. h. nicht-faserige Werkstoffe.
    • II. die Lage der Schleifvorrichtung selbst
  • Ist die Schleifrichtung von Belang, resp. muss diese für alle Werkstücke einer Serie beibehalten werden, so wird die gesamte Schleifvorrichtung nach Erreichen des Schleifpapier-Rollenendes gewendet, um hierauf wieder ihren Lauf in gleicher Richtung anzunehmen. Bei der in Zeichnung 2 gezeigten Anordnung erfolgt die Drehung zu diesem Zweck um 180 Grad um die Achse a der Schleifvorrichtung. Grundsätzlich kann die Schleifeinrichtung aber, ob quer oder schräg oder längs angeordnet, auch um jeden andern Winkel gedreht werden.
    • III. den Einsatz einzelner Baugruppen
  • Ist wiederum die Schleifrichtung von Belang, so können auch mehrere Schleifvorrichtungen - im folgenden als Baugruppen bezeichnet - zum Einsatz kommen. Alternierend sind die einen Baugruppen im Schleifprozess, die andern (nach Erreichen des Rollenendes) im raschen Rücklauf des Schleifmittels oder des Wendens der Baugruppe. Die Steuerung übernimmt die entsprechende Allokation der Baugruppen-Funktionen auf den Schleifeinsatz resp. den Rücklauf oder das Wenden.
    • IV: die Position des Werkstückes
  • Mechanisch, optisch oder in anderer Weise wird die Position des Werkstückes ermittelt und seine Beschickung in die Vorrichtung selbst oder unter die Kontaktvorrichtung (12) gesteuert. Dies beispielsweise durch eine entsprechend gesteuerte Barriere (22) am Einlauf (in Funktion des Wickelfortschrittes) und/oder durch Einwirkung auf die Durchlaufvorrichtung selbst.
    • V. die Durchlaufgeschwindigkeit des Werkstücks
  • Abhängig von der Position des Werkstückes zur Wickelvorrichtung des Schleifmittels, muss die Durchlaufgeschwindigkeit des Vorschubsystems (21) entsprechend gesteuert, d. h. erhöht/reduziert/gestoppt/ gestartet werden.
    • VI. die Wicklung des Schleifmittels
  • Die Steuerung ermittelt die Restmenge und -zeit an Schleifmittel bis zur Umsteuerung und veranlasst den optimalen Abbremszeitpunkt der Wickelung und entsprechend den Einsatz der einzelnen Baugruppen (siehe III.). Die Steuerung kann über die Wickelgeschwindigkeit die für den Schleifprozess nutzbare Zeit optimieren.
  • Erst die Kombination einer Schleifvorrichtung auf dem Prinzip der Wickelwellen mit einer hier beschriebenen Steuerung bringt eine markante, praxisrelevante Verbesserung der Wirtschaftlichkeit des Schleifverfahrens.

Claims (1)

  1. Verfahren zum Steuern einer Schleifvorrichtung, die den Schleifmittelträger über ein Kontaktgerät (12) auf- resp. abwickelt, wobei die laufende Erfassung, Ansteuerung und Optimierung der Lage einer oder mehrerer dieser Schleifvorrichtungen, der Schleifmittelabwicklung , der Durchlaufbewegung und der Position des Werkstückes (13) die kontinuierliche Beschickung dieser Vorrichtung und das Schleifen in steter Folge ermöglicht, dadurch gekennzeichnet dass die Steuerung (23) folgende Fälle unterscheidet:
    a) wenn für das Schleifergebnis nicht von Belang ist, ob quer oder längs oder ob im Mit- oder Gegenlauf zur Durchlaufrichtung geschliffen wird, wird bei Erreichen des Schleifpapier-Rollenendes die Drehrichtung umgesteuert;
    b) wenn die Schleifrichtung von Belang ist, wird entweder die gesamte Schleifvorrichtung nach Erreichen des Schleifpapier-Rollenendes gewendet oder es werden aus mehreren Schleifvorrichtungen solche mit der geforderten Drehrichtung zum Einsatz angesteuert.
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