EP2913150B1 - Poliervorrichtung mit wärmeabführeinrichtung - Google Patents

Poliervorrichtung mit wärmeabführeinrichtung Download PDF

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EP2913150B1
EP2913150B1 EP15156986.0A EP15156986A EP2913150B1 EP 2913150 B1 EP2913150 B1 EP 2913150B1 EP 15156986 A EP15156986 A EP 15156986A EP 2913150 B1 EP2913150 B1 EP 2913150B1
Authority
EP
European Patent Office
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polishing
carrier body
polished
heat removal
carrier
Prior art date
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Active
Application number
EP15156986.0A
Other languages
English (en)
French (fr)
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EP2913150A3 (de
EP2913150A2 (de
Inventor
Thorsten Kreß
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Wuerth International AG
Adolf Wuerth GmbH and Co KG
Original Assignee
Wuerth International AG
Adolf Wuerth GmbH and Co KG
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Publication date
Application filed by Wuerth International AG, Adolf Wuerth GmbH and Co KG filed Critical Wuerth International AG
Publication of EP2913150A2 publication Critical patent/EP2913150A2/de
Publication of EP2913150A3 publication Critical patent/EP2913150A3/de
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Publication of EP2913150B1 publication Critical patent/EP2913150B1/de
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24D—TOOLS FOR GRINDING, BUFFING OR SHARPENING
    • B24D13/00—Wheels having flexibly-acting working parts, e.g. buffing wheels; Mountings therefor
    • B24D13/18—Wheels having flexibly-acting working parts, e.g. buffing wheels; Mountings therefor with cooling provisions
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24D—TOOLS FOR GRINDING, BUFFING OR SHARPENING
    • B24D13/00—Wheels having flexibly-acting working parts, e.g. buffing wheels; Mountings therefor
    • B24D13/02—Wheels having flexibly-acting working parts, e.g. buffing wheels; Mountings therefor acting by their periphery
    • B24D13/04—Wheels having flexibly-acting working parts, e.g. buffing wheels; Mountings therefor acting by their periphery comprising a plurality of flaps or strips arranged around the axis
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24D—TOOLS FOR GRINDING, BUFFING OR SHARPENING
    • B24D13/00—Wheels having flexibly-acting working parts, e.g. buffing wheels; Mountings therefor
    • B24D13/02—Wheels having flexibly-acting working parts, e.g. buffing wheels; Mountings therefor acting by their periphery
    • B24D13/12—Wheels having flexibly-acting working parts, e.g. buffing wheels; Mountings therefor acting by their periphery comprising assemblies of felted or spongy material, e.g. felt, steel wool, foamed latex
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24D—TOOLS FOR GRINDING, BUFFING OR SHARPENING
    • B24D13/00—Wheels having flexibly-acting working parts, e.g. buffing wheels; Mountings therefor
    • B24D13/14—Wheels having flexibly-acting working parts, e.g. buffing wheels; Mountings therefor acting by the front face
    • B24D13/147—Wheels having flexibly-acting working parts, e.g. buffing wheels; Mountings therefor acting by the front face comprising assemblies of felted or spongy material; comprising pads surrounded by a flexible material

Definitions

  • the invention relates to a polishing device for polishing an object to be polished and a polishing method for polishing an object to be polished.
  • Grinding is a cutting, material-removing manufacturing process for changing surfaces or separating material parts using abrasives and bonded cutting grain.
  • DE 20 2012 100 088 U1 discloses a carrier plate for flap grinding disks with a dome-shaped inner part, on which a hub is designed for attachment to a shaft of a drive machine, and with an outer flange used to fix grinding flaps, which is connected to the dome-shaped inner part via a conical ring formed thereon, in which opening slots distributed over the circumference for the passage of air or for removing abrasion are incorporated, which run obliquely to the radial direction, with air deflection vanes being formed on the inside of the conical ring between the opening slots.
  • Polishing is a smoothing, finishing process for a wide variety of materials. Roughness peaks in the surface structure are deformed and thus leveled. However, there is no or at most minimal material removal, so that polishing is at least essentially abrasion-free.
  • the surface is leveled and smoothed with extremely fine polishing agent, which is bound in a paste or liquid, for example.
  • the polishing agent is, for example, bound in a cloth, felt, rubber, pitch or leather disc or is applied superficially. The actual polishing process therefore does not take place on the polishing body (particularly made of felt), but rather on the polishing agent provided on it or in it.
  • polishing refers to a decorative surface treatment without or without significant material removal for the purpose of refining the polished surface.
  • EP 1,313,594 B1 discloses a polishing tool for rotating drive by a machine tool, with a solid, ie not hollow (i.e. without cavities or holes), polishing body essentially made of a felt, the polishing body being divided into many areas.
  • DE 39 10 590 A1 discloses a cold gas processing device for polishing.
  • a compressed air vane motor is equipped with an angle head, to the drive shaft of which a polishing plate with a lambskin hood is attached. It is fastened by a nut that rests on the needle.
  • the cold gas is supplied using compressed air via a hose and the angle head into the hollow shaft. From there, the cold gas passes through holes into the working zone of the polishing wheel. By constantly pumping gas out of the work zone and replacing it with new cold gas, the polishing wheel is permanently cooled without prior cooling of the workpiece.
  • the polishing roller comprises a hollow cylindrical body, which is closed at its ends by shaft ends and contains a plurality of bores on its circumference, which establish a connection between the interior of the hollow cylindrical body and the outside.
  • An axial hollow bore in the shaft end is connected to the interior of a sleeve via radial bores.
  • the sleeve is provided with a connecting piece through which compressed air is supplied in the direction of an arrow by means of a compressed air blower. Cooling air is blown between individual polishing rings in a radial direction outwards and thus onto the rotating workpiece.
  • polishing errors occur on the surface of an object to be polished, particularly during prolonged operation of a polishing device.
  • so-called fish eyes can undesirably occur as local depressions on the surface of an object to be polished as polishing defects in conventional polishing devices.
  • a polishing device for polishing an object to be polished having a rotatable (in particular a rotatably mountable or rotatably mounted) carrier body, a polishing body attached or attachable to the carrier body (possibly comprising a polishing agent) for polishing the object to be polished, when the polishing body rotates with the carrier body and acts on the object to be polished, and has a heat dissipation device provided on the carrier body (in particular a heat dissipation device mounted thereon or integrated therein in one piece) for dissipating heat from the polishing body and / or the object to be polished, if the polishing body rotates with the carrier body and the polishing body polishes the object to be polished.
  • a polishing method for polishing an object to be polished wherein in the polishing method a rotatable carrier body is driven in rotation, the object to be polished is polished by means of a polishing body attached to the carrier body and rotating with the rotatably driven carrier body, and (in particular as a result of the polishing process) Heat is dissipated from the polishing body and/or the object to be polished by means of a heat dissipation device provided on the carrier body when the polishing body rotates with the carrier body and the polishing body polishes the object to be polished.
  • a polishing device is created in which, during the polishing process, the frictional heat generated by the interaction between the polishing body and the object to be polished is dissipated by a heat dissipation device provided on the carrier body itself.
  • the heat dissipation device is activated or operated synergistically by the rotation process of the carrier body. In other words, the heat dissipation is triggered by generating an air flow by rotating the carrier body including the heat dissipation device. This means that the drive energy of the polishing device can be used simultaneously to dissipate heat.
  • polishing errors such as the undesirable formation of polishing marks such as fish eyes
  • polishing defects can be promoted by polishing at temperatures that are too high.
  • Such overheating of the polishing body and/or the object to be polished can be efficiently suppressed by means of the heat dissipation device provided on the carrier body.
  • the body to be polished can, for example, be made of metal (for example stainless steel, brass, aluminum) or plastic or have such a material.
  • metal for example stainless steel, brass, aluminum
  • plastic or have such a material.
  • items to be polished include pipes, handrails, or component connections with welds that can be finished using polishing.
  • varnish and/or primer on these items which is then polished.
  • the carrier body can be designed as (at least essentially) a rotationally symmetrical body, for example as a carrier disk.
  • the symmetry of the carrier body follows the rotational movement to drive the polishing device, so that no imbalance or the like can occur during this time.
  • the heat dissipation device can be integrated into the carrier body, in particular formed in one piece with it.
  • the heat dissipation device can be designed as an integral part of the carrier body.
  • the frictional heat generated by the interaction between the polishing body and the object to be polished can be dissipated by a heat dissipation device defined by the carrier body itself during the polishing process, virtually without any additional equipment or process engineering effort.
  • the heat dissipation device is provided as at least one heat dissipation opening in the carrier body.
  • a coolant flow for example a cooling air flow
  • a heat flow can take place from the polishing body and/or the object to be polished onto the main surfaces of the carrier body facing away from the polishing body . Both lead to cooling at the actual point of the polishing process. In practice, mixed forms often occur.
  • the at least one heat dissipation opening is provided as a through hole penetrating the carrier body, which brings about an exchange of air between a main surface of the carrier body facing the polishing body and a main surface facing away from the polishing body.
  • the heat dissipation opening is designed in the form of a plurality of through holes between opposite main surfaces of the carrier body, so that a heat dissipation opening can occur during the polishing process generated heat gradient between the two sides of the carrier body are automatically balanced and thus cooling is achieved.
  • the heat dissipation device is designed to direct a heat-dissipating air stream onto the polishing body of the carrier body and/or onto the object to be polished during rotation. If the air flow is directed specifically at the polishing body or a section thereof that is effective during polishing, the efficiency of heat dissipation can be further improved. It is also possible that, as a result of the design of the heat dissipation device, the cooling air flow is directed or focused directly onto the object to be polished, in particular onto a surface of the object to be polished, in order to cool it directly.
  • the heat dissipation device can have a plurality of heat dissipation structures arranged distributed around an axis of rotation of the carrier body. These can be configured to direct or concentrate the coolant flow towards the object to be polished or the polishing body.
  • heat dissipation structures i.e. in particular heat dissipation recesses and/or heat dissipation projections
  • overheating of the polishing body or a section of the polishing body that is active during polishing and of the object to be polished can be avoided evenly along the entire polishing circumference, so that it does not occur Formation of undesirable thermally induced polishing defects on the surface of the object to be polished.
  • the heat dissipation structures can function as paddle wheels for promoting or increasing an air flow between the two main surfaces of the carrier body. This also promotes heat dissipation properties.
  • the carrier body can have plastic, in particular made of plastic. If the Carrier body is made of plastic, on the one hand, cost-effective production is possible.
  • the carrier body including the heat dissipation device can be formed in one piece from plastic, for example by means of injection molding.
  • a support body made of plastic is also mechanically robust and can therefore effectively serve as a support element of the polishing body. It has proven to be particularly advantageous to produce the carrier body in an injection molding tool into which liquid plastic material is injected, which is then hardened. Through holes for the carrier body can be defined by corresponding material-filled sections in the injection molding tool.
  • the carrier body can be mechanically reinforced by adding, for example, glass fiber material to the liquid plastic material in the injection molding tool.
  • the carrier body can be designed as an injection-molded part. This gives the carrier body a high degree of mechanical stability while being inexpensive to produce.
  • the heat dissipation device has a plurality of ventilation channels which are formed in the carrier body, penetrating it.
  • Such channels can be shaped and oriented in order to direct ambient air along a predetermined trajectory in the direction of the polishing body (or a section or outer circumference of the same that is active during polishing) or specifically towards a surface of the object to be polished that is currently being polished and thus the cooling is effective place of heat generation.
  • projections on the ventilation channels for example cooling fins to reinforce a fan effect
  • These projections clearly serve as air vanes or paddle wheels, which specifically introduce ambient air into the ventilation channels in order to increase the air flow as a coolant fluid in the direction of the polishing body and/or the object to be polished.
  • the ventilation channels on at least one main surface of the carrier body are tilted relative to a radial extension of the carrier body starting from an axis of rotation (tilted against a direction of rotation of the carrier body).
  • a corresponding tilt angle can be in a range between approximately 40° and approximately 60°.
  • the cooling air then clearly flows laterally or tangentially onto the polishing body, whereby particularly effective cooling results can be achieved, particularly in the specified angular range.
  • the polishing device can have a rotary drive receptacle provided on the carrier body, in particular integrated therein, for receiving a rotary drive body designed to rotate the carrier body (for example a polishing machine or an angle grinder).
  • a rotary drive body designed to rotate the carrier body (for example a polishing machine or an angle grinder).
  • a hole can be provided in the center of a disk-shaped or cup-shaped carrier body, on which an internal thread (for example M14) can be provided as a rotary drive receptacle in order to be able to attach the carrier body directly to an angle grinder, a polishing machine or to another device.
  • the polishing device can have such a rotary drive body for engaging in the rotary drive receptacle for rotating the carrier body.
  • the rotary drive body can, for example, transmit a torque to the carrier body by means of a drive motor via a drive shaft and thus the carrier body and thus the carrier body that is rigidly connected or connectable to it Set the polishing body in rotation.
  • the rotary drive body can be designed as a hand-held device (similar to a cordless screwdriver) onto which the carrier body including the polishing body can be mounted.
  • a positive connection can be formed between a section of the rotary drive body on the carrier body side and a section of the carrier body on the rotary drive body side in order to control the force or. To accomplish torque transmission.
  • metal objects to be polished can be processed mechanically using rotating polishing bodies made of fabric, felt or leather.
  • the actual polishing agent can be applied to the polishing wheel, which can also be referred to as a polishing agent carrier, for example as an emulsion or solid paste.
  • the polishing agent can contain one or more fats and/or oils and the actual polishing agent.
  • the latter can, for example, contain alumina, aluminum oxide, chromium trioxide or the like.
  • the polishing body can in particular have felt, in particular consist essentially of felt with polishing agent introduced therein.
  • Felt material when provided with a suitable polishing agent, can provide good polishing results when applied to an object made of metal or the like.
  • unbound mineral powders can be used as polishing agents, for example metal oxides, which can be slurried or processed into polishing pastes or polishing agent suspensions by mixing with heat-resistant fats or paraffins.
  • the polishing body can have a plurality of polishing lamellae.
  • a polishing body with or without a macroscopic recess (for example in a central area thereof) can be used and then processed by means of a cutting device in such a way that it is divided into many disc-like sections as polishing lamellae. Macroscopic distances can be provided between these in order to promote heat dissipation at this point by forming air channels between the slats.
  • adjacent polishing lamellae can be separated from one another by slots, in particular spaced apart from one another.
  • slots it is also possible to introduce through holes in the form of bores in the radial and/or axial direction into a full polishing body in order to further improve the cooling properties with this measure.
  • Such slots or bores also contribute to the removal of heat generated as a result of polishing and thus have a cooling function that synergistically reinforces the heat dissipation device of the carrier body.
  • the particularly preferred provision of slots in the polishing body with the formation of lamellae also leads to a particularly good mechanical adaptability of the polishing body to the object to be polished through an adjustable reduction in the strength of the polishing body.
  • the polishing blades can be arranged to run radially outwards (in particular from an axis of rotation) or be bent tangentially in the direction of rotation relative to an arrangement which runs radially outwards.
  • the polishing blades can be directed radially and linearly outwards, so that the distances between adjacent polishing blades and thus their intrinsic heat dissipation properties increase gradually towards the outside.
  • the polishing blades can deviate from an extension in a radial direction, whereby the strength properties of the polishing body can be precisely adjusted.
  • the polishing body can be designed as a polishing ring with an inner cavity (for example in the form of a through hole). This means that the mass to be rotated, which also contributes to heat generation, can be kept low. A cooling air flow can thus be directed directly and specifically onto the polishing surface of the object to be polished through ventilation channels in the carrier body and through the inner cavity of the polishing ring.
  • the polishing body can clearly be designed as a hollow cylinder with a circular cross section.
  • the actual polishing process can take place on a flat, annular top surface of the polishing body, that is to say flat.
  • the actual polishing process can take place on a curved lateral surface, i.e. radially.
  • the polishing body can be designed for abrasion-free or substantially abrasion-free polishing of the object.
  • polishing can take place without significant material removal from the object to be polished. As a result, no abrasive material removal should and will not be produced on the object to be polished.
  • Polishing plates made of fabric are known, on which slats made of felt are arranged vertically and are used for polishing.
  • the disadvantage of polishing with such a polishing device is the strong temperature development on the object to be polished, since the heat cannot be dissipated appropriately. This promotes the development of polishing defects, especially so-called fish eyes as depressions in a surface to be polished.
  • the heat generated during polishing can be reduced by installing ventilation channels in polishing disks.
  • the disc is preferably made of plastic, and ventilation channels are installed in the disc. This significantly reduces the heat generated during polishing, which also enables easier and less error-prone processing.
  • Ventilation channels can be integrated into the plate disc, which creates an exchange of air between the inside and the outside of the disc.
  • Felt lamellae can be applied to the plate disk to polish a material of an object.
  • the felt slats are preferably perpendicular to the plate disk, but can also assume other angles.
  • the ventilation ducts preferably run with a curved shape.
  • the ventilation duct can advantageously run in such a way that it has an angle of 40° to 60° against a tangent of the circumference.
  • the opening of the ventilation channel is in the direction of rotation to direct fresh or cooler air into the interior of the polishing wheel.
  • An internal thread (for example M14) is advantageously provided in the plate washer in order to be able to attach the plate washer directly to an angle grinder or a polishing machine.
  • Figure 1 shows a side view on the rotation drive side (ie a side view of a main surface 120 of a carrier body 102, to which an in Figure 1 rotary drive body, not shown, can be connected) of a polishing device 100 according to an exemplary embodiment.
  • Figure 2 shows a polishing body side (ie a side view of a main surface 200 of the carrier body 102, on which a polishing body 104 is to be mounted) side view of the polishing device 100 according to Figure 1 .
  • Figure 3 shows a radial top view of the polishing device 100 according to Figure 1 and Figure 2 .
  • the flat annular surface 220 of the polishing body 104 that can be seen is where the actual interaction takes place with the object to be polished (not shown), with which the polishing is carried out. Alternatively or additionally, you can also go along the in Figure 3 curved lateral surface 320 of the polishing body 104 can be seen, the actual interaction with the object to be polished (not shown) takes place for polishing.
  • Polishing device 100 shown is used for polishing the object to be polished (for example a metallic, ceramic or plastic object with or without paint or primer, the surface of which is to be polished).
  • the polishing device 100 has a rotatably mounted carrier body 102 shaped as a curved annular carrier disk, which is made of plastic material (optionally with a mechanical reinforcement in the form of glass fibers or CFRP fibers) and can be produced, for example, by injection molding.
  • a polishing body 104 for example consisting essentially of felt (in which polishing agent can be provided), is attached to the carrier body 102 for polishing the object to be polished.
  • the connection between the carrier body 102 and the polishing body 104 can, for example, be permanent or inseparable (for example by gluing), which offers reliable protection against unwanted detachment of the polishing body 104 from the carrier body 102.
  • the connection between the carrier body 102 and the polishing body 104 can also be temporary or separable (for example by means of a magnetic connection or a Velcro fastener), which enables the polishing body 104 to be easily replaced (for example after wear).
  • the connection between the polishing body 104 and the carrier body 102 is such that when the carrier body 102 rotates, the polishing body 104 rotates with the carrier body 102.
  • the polishing body 104 may be provided with a polishing agent which carries out or at least supports the actual polishing of the object to be polished. Such polishing agents are familiar to those skilled in the art.
  • the polishing body 104 is designed for abrasion-free polishing of the object to be polished, ie for polishing the object essentially without removing material from its surface. Instead, polishing tends to level the surface.
  • a heat dissipation device 106 for dissipating heat from the polishing device 100 during the polishing operation.
  • the heat dissipation device 106 leads to effective cooling of the object to be polished.
  • the polishing device 100 and in particular the polishing body 104 can also be cooled, so that any frictional heat that occurs can be efficiently dissipated and heating of the object to be polished can be effectively limited.
  • the heat dissipation device 106 is designed in the form of several through holes penetrating the carrier body 102 as ventilation channels, which effects an air exchange between the main surface 200 facing the polishing body 104 and the main surface 120 of the carrier body 102 facing away from the polishing body 104.
  • the carrier body 102 rotates along a direction of rotation 110, ambient air flows through the through holes, flows specifically along a central through hole of the polishing body 104 and thereby selectively ventilates the object to be polished (optionally or alternatively the polishing body 104).
  • the heat dissipation device 106 is specifically designed to continuously move during rotation through appropriate orientation and design of the through holes to direct the heat-dissipating air flow of the carrier body 102 onto the object to be polished or also the polishing body 104.
  • the heat dissipation device 106 has a plurality of through holes distributed around a rotation axis of the carrier body 102, so that homogeneous ventilation and thus cooling of the object to be polished and the entire polishing body 104 is ensured.
  • FIG. 1 It can be seen that on the main surface 120 of the carrier body 102 facing away from the polishing body 104 on the ventilation channels - more precisely at positions on the ventilation channels upstream in the direction of rotation 110 of the carrier body 102 - projections 112 are provided for introducing air into the ventilation channels during rotation.
  • each of the projections 112 lags behind its assigned ventilation channel.
  • the projections 112 clearly serve as blades or wings with which the air flow is bundled and focused into the ventilation channels, which results in strong ventilation or ventilation of the object to be polished. In particular, this can promote turbulences that promote the cooling effect and the formation of turbulent flows.
  • the carrier body 102 is made up of a central dome-shaped inner ring 140 and a substantially flat outer ring 150 arranged around it, on the outside of which, however, outer ribs 152 which further enhance the cooling effect can be provided.
  • the through holes of the heat dissipation device 106 and the cooling fins or projections 112 are provided at a slight angle.
  • the ventilation channels relative to a radial extension 130 starting from an axis of rotation (see reference numerals 108) of the carrier body 102 is tilted in the direction of rotation 110, preferably by a tilting angle ⁇ in a range between 40° and 60°. It has been shown that this geometry leads to particularly effective ventilation, cooling and thus heat dissipation from the object or polishing body 104 to be polished. It has been shown that an angular arrangement of the ventilation channels 106 leads to an increased fan effect.
  • Figure 1 further shows that a rotary drive receptacle 108 integrated therein is provided on the carrier body 102 for receiving a rotary drive body 300 designed to rotate the carrier body 102.
  • the rotary drive body 300 is in Figure 3 shown schematically.
  • the rotary drive body 300 is configured for positive and non-positive and torque-transmitting engagement in the rotary drive receptacle 108 for rotationally driving the carrier body 102.
  • the rotary drive body 300 although not shown in the figure, also includes a drive device such as an electric motor for providing the torque and may also include a handling device for handling by a user.
  • the polishing body 104 is ring-shaped, disk-shaped or hollow cylindrical and is divided into a plurality of polishing lamellae which extend radially outwards according to the exemplary embodiment shown, forming a slot.
  • a macroscopic, central through hole of the polishing body 104 allows the polishing body-side outlets of the heat dissipation device 106 to be exposed and thus the air flow caused by the rotation of the carrier body 102 and polishing body 104 and the design of the ventilation channels is effectively directed towards the object to be polished. This would not be possible with a full polishing body (without a macroscopic, central through hole) without further precautions.
  • Adjacent polishing lamellae are separated from each other by slots, in particular spaced apart to form macroscopic gaps.
  • the polishing lamellae extend radially from an axis of rotation outside, but could alternatively also be bent tangentially in the direction of rotation compared to an arrangement running radially outwards (not shown).
  • Figure 4 shows a cross-sectional view of a polishing device 100 according to another exemplary embodiment.
  • the projections 112 are shaped in order to specifically introduce ambient air into the ventilation channels of the heat dissipation device 106 and focus it there when the carrier body 102 and polishing body 104 rotate by means of the rotary drive body 300.
  • the ventilation channels of the heat dissipation device 106 are in turn oriented to direct the cooling air flow through a cavity 420 of the polishing body 104 specifically to an object 410 to be polished, which is polished on the flat annular surface 220 of the polishing body 104.
  • the ventilation channels of the heat dissipation device 106 can be oriented in such a way that the cooling air flow is directed towards the polishing body 104 for cooling.
  • macroscopic cooling channels 400 can optionally be provided, for example starting from an inner surface of the polishing body 104 designed as a polishing ring, into which the cooling air flow is introduced during rotation. Through the cooling channels 400, the cooling effect can be initiated particularly effectively in the direction of the polishing lamellae attached to the outside of the heat sink 104.

Landscapes

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

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Poliervorrichtung zum Polieren eines zu polierenden Gegenstands und ein Polierverfahren zum Polieren eines zu polierenden Gegenstands.
  • Schleifen ist ein spanendes, materialabtragendes Fertigungsverfahren zur Veränderung von Oberflächen oder zum Trennen von Werkstoffteilen mit Schleifmitteln und gebundenem Schneidkorn.
  • DE 20 2012 100 088 U1 offenbart eine Trägerplatte für Lamellenschleifscheiben mit einen kuppelförmigen Innenteil, an dem eine Nabe zur Befestigung auf einer Welle einer Antriebsmaschine ausgebildet ist, und mit einem zur Fixierung von Schleiflamellen dienenden Außenflansch, der mit dem kuppelförmigen Innenteil über einen an diesem ausgebildeten, konischen Ring verbunden ist, in den über den Umfang verteilte Öffnungsschlitze für den Luftdurchtritt bzw. zum Abführen von Abrieb eingearbeitet sind, die schräg zur Radialrichtung verlaufen, wobei an der Innenseite des konischen Ringes zwischen den Öffnungsschlitzen Luftablenkflügel ausgebildet sind.
  • Polieren ist ein glättendes Feinbearbeitungsverfahren für verschiedenste Materialien. Rauigkeitsspitzen der Oberflächenstruktur werden verformt und so geebnet. Es erfolgt allerdings kein oder allenfalls ein minimaler Werkstoffabtrag, so dass Polieren zumindest im Wesentlichen abrasionsfrei erfolgt. Beim Polieren erfolgt das Einebnen und Glätten der Oberfläche mit äußerst feinem Poliermittel, das zum Beispiel in einer Paste oder Flüssigkeit gebunden ist. Das Poliermittel ist zum Beispiel in einer Tuch-, Filz-, Gummi-, Pech- oder Lederscheibe gebunden oder wird oberflächlich aufgetragen. Der eigentliche Poliervorgang erfolgt daher nicht am Polierkörper (insbesondere aus Filz), sondern an dem daran bzw. darin vorgesehenen Poliermittel. Insgesamt bezeichnet Polieren eine dekorative Oberflächenbehandlung ohne oder ohne nennenswerten Materialabtrag zum Zwecke der Veredelung der polierten Oberfläche.
  • EP 1,313,594 B1 offenbart ein Polierwerkzeug zum rotierenden Antrieb durch eine Werkzeugmaschine, mit einem vollen, d.h. nicht hohlen (also ohne Hohlräume oder Löcher), Polierkörper im Wesentlichen aus einem Filz, wobei der Polierkörper vielfach unterteilt ist.
  • DE 39 10 590 A1 offenbart ein Kaltgasbearbeitungsgerät zum Polieren. Ein Druckluftlamellenmotor ist mit einem Winkelkopf versehen, an dessen Antriebswelle ein Polierteller mit Lammfellhaube befestigt ist. Die Befestigung erfolgt durch eine Mutter, die an der Nadel anliegt. Die Kaltgaszufuhr erfolgt mittels Druckluft über einen Schlauch und den Winkelkopf in die hohle Welle. Von dort gelangt das Kaltgas durch Bohrungen in die Arbeitszone der Polierscheibe. Indem ständig Gas aus der Arbeitszone herausgefördert und durch neues Kaltgas ersetzt wird, kommt es zu einer permanenten Kühlung der Polierscheibe ohne vorherige Kühlung des Werkstücks.
  • DE 1 914 799 A1 offenbart eine Vorrichtung zur Zuführung von Kühlluft zum Kühlen von Polierwalzen. Die Polierwalze umfasst einen hohlzylindrischen Körper, der an seinen Enden durch Wellenenden verschlossen ist und auf einem Umfang eine Vielzahl von Bohrungen enthält, die eine Verbindung zwischen dem Innenraum des hohlzylindrischen Körpers und der Außenseite herstellen. Eine axiale Hohlbohrung des Wellenendes steht über radiale Bohrungen mit dem Innenraum einer Hülse in Verbindung. Die Hülse ist mit einem Anschlussstutzen versehen, über den in Richtung eines Pfeils Druckluft vermittels eines Druckluftgebläses zugeführt wird. Kühlluft wird zwischen einzelne Polierringe in radialer Richtung nach außen und damit auch auf das rotierende Werkstück geblasen.
  • DE 1 750 722 U offenbart eine Poliervorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Allerdings kann es gerade ungeübten Benutzern beim Polieren passieren, dass insbesondere beim längeren Betrieb einer Poliervorrichtung an der Oberfläche eines zu polierenden Gegenstands Polierfehler auftreten. Insbesondere sogenannte Fischaugen können bei herkömmlichen Poliervorrichtungen als lokale Vertiefungen an der Oberfläche eines zu polierenden Gegenstands in unerwünschter Weise als Polierfehler auftreten.
  • Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine auch im Langzeitbetrieb einsetzbare Poliervorrichtung bereitzustellen, bei deren Verwendung durch einen Benutzer das Auftreten von Polierfehlern vermeidbar ist.
  • Diese Aufgabe wird durch die Gegenstände mit den Merkmalen gemäß den unabhängigen Patentansprüchen gelöst. Weitere Ausführungsbeispiele sind in den abhängigen Ansprüchen gezeigt.
  • Erfindungsgemäß ist eine Poliervorrichtung zum Polieren eines zu polierenden Gegenstands geschaffen, wobei die Poliervorrichtung einen drehfähigen (insbesondere einen drehfähig montierbaren oder drehfähig montierten) Trägerkörper, einen an dem Trägerkörper befestigten oder befestigbaren Polierkörper (ggf. aufweisend ein Poliermittel) zum Polieren des zu polierenden Gegenstands, wenn der Polierkörper mit dem Trägerkörper dreht und auf den zu polierenden Gegenstand einwirkt, und eine an dem Trägerkörper vorgesehene (insbesondere eine daran montierte oder eine einstückig daran integrierte) Wärmeabführeinrichtung zum Abführen von Wärme von dem Polierkörper und/oder dem zu polierenden Gegenstand aufweist, wenn der Polierkörper mit dem Trägerkörper dreht und der Polierkörper den zu polierenden Gegenstand poliert.
  • Erfindungsgemäß ist ein Polierverfahren zum Polieren eines zu polierenden Gegenstands bereitgestellt, wobei bei dem Polierverfahren ein drehfähiger Trägerkörper drehangetrieben wird, der zu polierende Gegenstand mittels eines an dem Trägerkörper befestigten und mit dem drehangetriebenen Trägerkörper mitdrehenden Polierkörpers poliert wird, und (insbesondere infolge des Poliervorgangs anfallende) Wärme von dem Polierkörper und/oder dem zu polierenden Gegenstand mittels einer an dem Trägerkörper vorgesehenen Wärmeabführeinrichtung abgeführt wird, wenn der Polierkörper mit dem Trägerkörper dreht und der Polierkörper den zu polierenden Gegenstand poliert.
  • Erfindungsgemäß ist eine Poliervorrichtung geschaffen, bei der während des Poliervorgangs die durch Wechselwirkung zwischen Polierkörper und dem zu polierenden Gegenstand erzeugte Reibungswärme durch eine an dem Trägerkörper selbst vorgesehene Wärmeabführeinrichtung abgeführt wird. Die Wärmeabführeinrichtung wird dabei synergistisch durch den Rotationsvorgang des Trägerkörpers aktiviert bzw. betrieben. Mit anderen Worten wird das Wärmeabführen, durch Generieren eines Luftstroms, durch das Drehen des Trägerkörpers samt Wärmeabführeinrichtung ausgelöst. Damit kann die Antriebsenergie der Poliervorrichtung simultan zum Wärmeabführen mitverwendet werden. Durch das durchgehende Kühlen des Polierkörpers und/oder des zu polierenden Gegenstands während des Poliervorgangs mittels der Wärmeabführeinrichtung können Polierfehler, wie das unerwünschte Ausbilden von Polierspuren wie Fischaugen, an der Oberfläche eines zu polierenden Gegenstands zuverlässig unterdrückt oder sogar ganz vermieden werden. Erfindungsgemäß ist erkannt worden, dass derartige Polierfehler durch das Polieren bei zu hohen Temperaturen gefördert werden können. Gerade eine solche Überhitzung von Polierkörper und/oder zu polierendem Gegenstand kann mittels der an dem Trägerkörper vorgesehenen Wärmeabführeinrichtung effizient unterdrückt werden.
  • Im Weiteren werden zusätzliche exemplarische Ausführungsbeispiele der Poliervorrichtung und des Polierverfahrens beschrieben.
  • Gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel kann der zu polierende Körper zum Beispiel aus Metall (beispielsweise Edelstahl, Messing, Aluminium) oder aus Kunststoff gebildet sein oder ein solches Material aufweisen. Beispiele für zu polierende Gegenstände sind Rohre, Handläufe oder Komponentenverbindungen mit Schweißnähten, die mittels Polierens veredelt werden können. Typischerweise kann auch ein Lack und/oder eine Grundierung auf diesen Gegenständen sein, der/die dann poliert wird/werden.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann der Trägerkörper als (zumindest im Wesentlichen) rotationssymmetrischer Körper ausgebildet sein, zum Beispiel als Trägerscheibe. Dadurch folgt die Symmetrie des Trägerkörpers der Drehbewegung zum Antrieb der Poliervorrichtung, so dass es währenddessen zu keinerlei Unwucht oder dergleichen kommen kann.
  • Gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel kann die Wärmeabführeinrichtung in den Trägerkörper integriert sein, insbesondere einstückig damit ausgebildet sein. Anders ausgedrückt kann die Wärmeabführeinrichtung als integraler Teil des Trägerkörpers ausgebildet sein.
  • Dadurch kann quasi ohne apparativen oder verfahrenstechnischen Zusatzaufwand während des Poliervorgangs die durch Wechselwirkung zwischen Polierkörper und zu polierendem Gegenstand erzeugte Reibungswärme durch eine durch den Trägerkörper selbst definierte Wärmeabführeinrichtung abgeführt werden.
  • Erfindungsgemäß ist die Wärmeabführeinrichtung als mindestens eine Wärmeabführöffnung in dem Trägerkörper vorgesehen. Durch derartige Wärmeabführöffnungen kann ein Kühlmittelfluss (zum Beispiel ein kühlender Luftstrom) hin zu dem Polierkörper und/oder dem zu polierenden Gegenstand erfolgen und/oder kann ein Wärmefluss von dem Polierkörper und/oder dem zu polierenden Gegenstand auf die dem Polierkörper abgewandte Hauptflächen des Trägerkörpers erfolgen. Beides führt zu einer Kühlung an der eigentlichen Stelle des Poliervorgangs. In der Praxis treten häufig Mischformen auf.
  • Erfindungsgemäß ist die mindestens eine Wärmeabführöffnung als den Trägerkörper durchdringendes Durchgangsloch vorgesehen, das einen Luftaustausch zwischen einer dem Polierkörper zugewandten und einer dem Polierkörper abgewandten Hauptfläche des Trägerkörpers bewirkt. Erfindungsgemäß ist die Wärmeabführöffnung in Form mehrerer Durchgangslöcher zwischen gegenüberliegenden Hauptflächen des Trägerkörpers ausgebildet, so kann ein sich während des Poliervorgangs generierter Wärmegradient zwischen den beiden Seiten des Trägerkörpers automatisch ausgeglichen werden und so eine Kühlung bewirkt werden.
  • Erfindungsgemäß ist die Wärmeabführeinrichtung ausgebildet, während des Drehens einen wärmeabführenden Luftstrom auf den Polierkörper des Trägerkörpers und/oder auf den zu polierenden Gegenstand zu richten. Wenn der Luftstrom gezielt auf den Polierkörper bzw. einen beim Polieren wirksamen Abschnitt derselben gerichtet wird, kann die Effizienz des Wärmeabführens weiter verbessert werden. Es ist auch möglich, dass infolge der Ausgestaltung der Wärmeabführeinrichtung der kühlende Luftstrom direkt auf den zu polierenden Gegenstand, insbesondere auf eine zu polierende Oberfläche desselben, gerichtet bzw. fokussiert wird, um diese direkt zu kühlen.
  • Gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel kann die Wärmeabführeinrichtung eine Mehrzahl von um eine Drehachse des Trägerkörpers herum verteilt angeordneten Wärmeabführstrukturen aufweisen. Diese können konfiguriert sein, den Kühlmittelfluss auf den zu polierenden Gegenstand bzw. den Polierkörper hin zu richten bzw. zu konzentrieren. Durch eine solche insbesondere homogene Verteilung von mehreren Wärmeabführstrukturen (d.h. insbesondere Wärmeabführaussparungen und/oder Wärmeabführüberständen) kann gleichmäßig entlang des gesamten Polierumfangs eine Überhitzung des Polierkörpers bzw. eines beim Polieren aktiven Abschnitts des Polierkörpers sowie des zu polierenden Gegenstands vermieden werden, so dass es nicht zum Ausbilden unerwünschter thermisch bedingter Polierfehler an der Oberfläche des zu polierenden Gegenstandes kommt.
  • Zum Beispiel können die Wärmeabführstrukturen als Schaufelräder zum Fördern bzw. Verstärken eines Luftstroms zwischen den beiden Hauptflächen des Trägerkörpers fungieren. Dies fördert zusätzlich die Wärmeabfuhreigenschaften.
  • Gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel kann der Trägerkörper Kunststoff aufweisen, insbesondere aus Kunststoff bestehen. Wenn der Trägerkörper aus Kunststoff ausgebildet wird, ist einerseits eine kostengünstige Fertigung möglich. Zum Beispiel kann der Trägerkörper samt Wärmeabführeinrichtung einstoffig aus Kunststoff ausgebildet werden, zum Beispiel mittels Spritzgießens. Andererseits ist ein aus Kunststoff ausgebildeter Trägerkörper auch mechanisch robust und kann somit wirksam als Stützelement des Polierkörpers dienen. Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, den Trägerkörper in einem Spritzgusswerkzeug herzustellen, in das flüssiges Kunststoffmaterial eingespritzt wird, das dann ausgehärtet wird. Durchgangslöcher für den Trägerkörper können durch entsprechende materialgefüllte Abschnitte in dem Spritzgusswerkzeug definiert werden. Um einen besonders hohen Sprengwert des hergestellten Trägerkörpers zu erzeugen, kann der Trägerkörper durch das Hinzufügen von beispielsweise Glasfasermaterial zu dem flüssigen Kunststoffmaterial im Spritzgusswerkzeug mechanisch verstärkt werden.
  • Insbesondere kann der Trägerkörper also als Spritzgussteil ausgebildet sein. Dies verleiht dem Trägerkörper bei kostengünstiger Herstellbarkeit ein hohes Maß an mechanischer Stabilität.
  • Erfindungsgemäß weist die Wärmeabführeinrichtung eine Mehrzahl von Lüftungskanälen auf, die in dem Trägerkörper, diesen durchdringend, ausgebildet sind. Solche Kanäle können geformt und orientiert sein, um Umgebungsluft entlang einer vorbestimmten Trajektorie in Richtung des Polierkörpers (bzw. eines beim Polieren aktiven Abschnitts oder Außenumfangs desselben) oder gezielt auf eine gerade zu polierende Oberfläche des zu polierenden Gegenstand zu richten und somit die Kühlung wirksam am Ort der Wärmeentstehung durchzuführen.
  • Gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel können an einer dem Polierkörper abgewandten Hauptfläche des Trägerkörpers - und insbesondere stromaufwärts in Drehrichtung des Trägerkörpers - an den Lüftungskanälen Überstände (zum Beispiel Kühlrippen zum Verstärken eines Ventilatoreffekts) zum Einleiten von Luft in die Lüftungskanäle während des Drehens des Trägerkörpers samt Polierkörper vorgesehen sein. Anschaulich dienen diese Überstände als Luftflügel oder Schaufelräder, welche Umgebungsluft gezielt in die Lüftungskanäle einleiten, um den Luftfluss als Kühlmittelfluid in Richtung des Polierkörpers und/oder des zu polierenden Gegenstands zu stärken.
  • Erfindungsgemäß sind die Lüftungskanäle an mindestens einer Hauptfläche des Trägerkörpers (insbesondere an der dem Polierkörper abgewandten Hauptfläche des Trägerkörpers) gegenüber einer Radialerstreckung des Trägerkörpers ausgehend von einer Drehachse verkippt (entgegen einer Drehrichtung des Trägerkörpers verkippt). Ein entsprechender Verkippwinkel kann in einem Bereich zwischen ungefähr 40° und ungefähr 60° liegen. Anschaulich strömt die Kühlluft den Polierkörper dann seitlich oder tangential an, wodurch insbesondere in dem angegebenen Winkelbereich besonders effektive Kühlergebnisse erreicht werden können.
  • Gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel kann die Poliervorrichtung eine an dem Trägerkörper vorgesehene, insbesondere darin integrierte, Drehantriebsaufnahme zum Aufnehmen eines zum Drehantreiben des Trägerkörpers ausgebildeten Drehantriebkörpers (zum Beispiel eine Poliermaschine oder ein Winkelschleifer) aufweisen. Zum Beispiel kann im Zentrum eines scheibenförmigen oder becherförmigen Trägerkörpers eine Bohrung vorgesehen sein, an der als Drehantriebsaufnahme ein Innengewinde (zum Beispiel M14) vorgesehen sein kann, um den Trägerkörper direkt auf einem Winkelschleifer, einer Poliermaschine oder an einer anderen Vorrichtung anbringen zu können.
  • Gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel kann die Poliervorrichtung einen solchen Drehantriebkörper zum Eingreifen in die Drehantriebsaufnahme zum Drehantreiben des Trägerkörpers aufweisen. Der Drehantriebkörper kann zum Beispiel mittels eines Antriebsmotors über eine Antriebswelle ein Drehmoment auf den Trägerkörper übertragen und somit den Trägerkörper und damit den damit starr verbundenen oder verbindbaren Polierkörper in Rotation versetzen. Der Drehantriebkörper kann als Handgerät (ähnlich wie ein Akkuschrauber) ausgebildet sein, auf den der Trägerkörper samt Polierkörper montiert werden kann. Zwischen einem trägerkörperseitigen Abschnitt des Drehantriebkörpers und einem drehantriebkörperseitigen Abschnitt des Trägerkörpers kann eine formschlüssige Verbindung ausgebildet werden, um die Kraft-bzw. Drehmomentübertragung zu bewerkstelligen.
  • Die Bearbeitung kann zum Beispiel bei zu polierenden Gegenständen aus Metallen maschinell mit rotierenden Polierkörpern aus Stoff, Filz oder Leder erfolgen. Auf die Polierscheibe, die auch als Poliermittelträger bezeichnet werden kann, kann das eigentliche Poliermittel zum Beispiel als Emulsion oder Festpaste aufgetragen werden. Das Poliermittel kann ein oder mehrere Fette und/oder Öle und das eigentliche Poliermittel aufweisen. Letzteres kann zum Beispiel Tonerde, Aluminiumoxid, Chromtrioxid oder Ähnliches aufweisen.
  • Gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel kann der Polierkörper insbesondere Filz aufweisen, insbesondere im Wesentlichen aus Filz mit darin eingebrachtem Poliermittel bestehen. Filzmaterial kann, wenn es mit einem geeigneten Poliermittel versehen wird, bei Einwirken auf einen Gegenstand aus Metall oder dergleichen gute Polierresultate liefern. Als Poliermittel können zum Beispiel ungebundene Mineralpulver eingesetzt werden, zum Beispiel Metalloxide, die aufgeschlämmt oder durch Mischen mit wärmebeständigen Fetten oder Paraffinen zu Polierpasten oder Poliermittelsuspensionen verarbeitet werden können.
  • Gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel kann der Polierkörper eine Vielzahl von Polierlamellen aufweisen. Zum Beispiel kann ein Polierkörper mit oder ohne makroskopischer Aussparung (zum Beispiel in einem zentralen Bereich davon) verwendet werden, und dann mittels einer Schneideinrichtung derart bearbeitet werden, dass dieser in viele scheibenartige Abschnitte als Polierlamellen unterteilt wird. Zwischen diesen können wiederum makroskopisch Abstände vorgesehen werden, um die Wärmeabfuhr auch an dieser Stelle durch das Ausbilden von zwischen den Lamellen gebildeten Luftkanälen zu fördern.
  • Gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel können jeweils benachbarte Polierlamellen durch Schlitze voneinander getrennt, insbesondere voneinander beabstandet, sein. Alternativ oder ergänzend ist es auch möglich, in einen vollen Polierkörper Durchgangslöcher in Form von Bohrungen in radialer und/oder axialer Richtung einzubringen, um auch mit dieser Maßnahme die Kühleigenschaften weiter zu verbessern. Solche Schlitze oder Bohrungen tragen ebenfalls zum Abtransport von infolge Polierens erzeugter Wärme bei und haben somit eine die Wärmeabführeinrichtung des Trägerkörpers synergistisch verstärkende Kühlfunktion. Gerade das besonders bevorzugte Vorsehen von Schlitzen in dem Polierkörper unter Ausbildung von Lamellen führt aber auch zu einer besonders guten mechanischen Anpassbarkeit des Polierkörpers an den zu polierenden Gegenstand durch eine einstellbare Reduktion der Festigkeit des Polierkörpers.
  • Gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel können die Polierlamellen (insbesondere von einer Drehachse aus) radial nach außen verlaufend angeordnet sein oder gegenüber einer radial nach außen verlaufenden Anordnung tangential in Drehrichtung gebogen sein. Somit können bei einem Ausführungsbeispiel die Polierlamellen radial und linear nach außen gerichtet sein, so dass sich die Abstände zwischen benachbarten Polierlamellen und somit deren intrinsische Wärmeabführeigenschaften nach außen hin sukzessive erhöhen. Gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel können die Polierlamellen von einer Erstreckung in einer radialen Richtung abweichen, wodurch die Festigkeitseigenschaften des Polierkörpers präzise eingestellt werden können.
  • Gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel kann der Polierkörper als Polierring mit einem inneren Hohlraum (zum Beispiel in Form eines Durchgangslochs) ausgebildet sein. Somit kann die in Rotation zu versetzende Masse, die ebenfalls zur Wärmeerzeugung beiträgt, gering gehalten werden. Ein kühlender Luftstrom kann somit durch Lüftungskanäle in dem Trägerkörper und durch den inneren Hohlraum des Polierrings direkt und gezielt auf die Polieroberfläche des zu polierenden Gegenstands gerichtet werden.
  • Der Polierkörper kann anschaulich als Hohlzylinder mit kreisförmigem Querschnitt ausgebildet sein. Bei einem solchen Polierring kann der eigentliche Polierprozess an einer planen, ringförmigen Deckfläche des Polierkörpers erfolgen, das heißt flächig. Alternativ oder ergänzend kann bei einem solchen Polierring der eigentliche Polierprozess an einer gekrümmten Mantelfläche erfolgen, das heißt radial.
  • Gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel kann der Polierkörper zum abrasionsfreien oder im Wesentlichen abrasionsfreien Polieren des Gegenstands ausgebildet sein. Anders ausgedrückt kann das Polieren erfolgen, ohne dass ein wesentlicher Materialabtrag von dem zu polierenden Gegenstand erfolgt. An dem zu polierenden Gegenstand soll und wird dadurch gerade kein schleifender Materialabtrag erzeugt.
  • Im Folgenden werden exemplarische Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung mit Verweis auf die folgenden Figuren detailliert beschrieben.
    • Figur 1 zeigt eine drehantriebsseitige Seitenansicht einer Poliervorrichtung gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel.
    • Figur 2 zeigt eine polierkörperseitige Seitenansicht der Poliervorrichtung gemäß Figur 1.
    • Figur 3 zeigt eine radiale Draufsicht der Poliervorrichtung gemäß Figur 1.
    • Figur 4 zeigt eine Querschnittsansicht einer Poliervorrichtung gemäß einem anderen exemplarischen Ausführungsbeispiel.
  • Gleiche oder ähnliche Komponenten in unterschiedlichen Figuren sind mit gleichen Bezugsziffern versehen.
  • Bevor bezugnehmend auf die Figuren exemplarische Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben werden, sollen noch einige allgemeine Aspekte der Erfindung erläutert werden:
  • Bekannt sind Polierteller aus einem Gewebe, auf denen senkrecht Lamellen aus einem Filz angeordnet sind, die zum Polieren dienen. Nachteilig beim Polieren mit einer derartigen Poliervorrichtung ist die starke Temperaturentwicklung an dem zu polierenden Gegenstand, da die Wärme nicht geeignet abgeführt werden kann. Dies begünstigt das Entstehen von Polierfehlern, insbesondere von sogenannten Fischaugen als Vertiefungen in einer zu polierenden Oberfläche.
  • Gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung kann die beim Polieren entstehende Wärme reduziert werden, indem Lüftungskanäle in Polierscheiben eingebaut werden. Dazu wird die Tellerscheibe vorzugsweise aus Kunststoff hergestellt, und in die Tellerscheibe werden Lüftungskanäle eingebaut. Die Wärmeentwicklung beim Polieren wird dadurch signifikant verringert, wodurch auch eine leichtere und weniger fehleranfällige Bearbeitung ermöglicht ist. In die Tellerscheibe können also Lüftungskanäle integriert werden, wodurch ein Luftaustausch zwischen dem Inneren und dem Äußeren der Scheibe entsteht. Auf die Tellerscheibe können Filzlamellen aufgebracht werden, um ein Material eines Gegenstands zu polieren. Die Filzlamellen stehen bevorzugt senkrecht zu der Tellerscheibe, können jedoch auch andere Winkel einnehmen. Die Lüftungskanäle verlaufen bevorzugt mit einer gebogenen Form. Vorteilhaft kann der Lüftungskanal so verlaufen, dass er gegen eine Tangente des Umfangs einen Winkel von 40° bis 60° aufweist. Die Öffnung des Lüftungskanals liegt in Drehrichtung, um frische oder kühlere Luft in das Innere der Polierscheibe zu leiten. In der Tellerscheibe ist vorteilhaft ein Innengewinde (zum Beispiel M14) vorgesehen, um die Tellerscheibe direkt auf einen Winkelschleifer oder eine Poliermaschine aufbringen zu können.
  • Figur 1 zeigt eine drehantriebsseitige Seitenansicht (d.h. eine Seitenansicht auf eine Hauptfläche 120 eines Trägerkörpers 102, an die ein in Figur 1 nicht gezeigter Drehantriebkörper angeschlossen werden kann) einer Poliervorrichtung 100 gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel. Figur 2 zeigt eine polierkörperseitige (d.h. eine Seitenansicht auf eine Hauptfläche 200 des Trägerkörpers 102, an der ein Polierkörper 104 zu montieren ist) Seitenansicht der Poliervorrichtung 100 gemäß Figur 1. Figur 3 zeigt eine radiale Draufsicht der Poliervorrichtung 100 gemäß Figur 1 und Figur 2. Auf der in Figur 2 zu erkennenden planen Ringfläche 220 des Polierkörpers 104 erfolgt die eigentliche Wechselwirkung mit dem zu polierenden Gegenstand (nicht gezeigt), womit das Polieren durchgeführt wird. Alternativ oder ergänzend kann aber auch entlang der in Figur 3 zu erkennenden gekrümmten Mantelfläche 320 des Polierkörpers 104 die eigentliche Wechselwirkung mit dem zu polierenden Gegenstand (nicht gezeigt) zum Polieren erfolgen.
  • Die in Figur 1 bis Figur 3 gezeigte Poliervorrichtung 100 dient zum Polieren des zu polierenden Gegenstands (zum Beispiel ein metallischer, keramischer oder aus Kunststoff gebildeter Gegenstand mit oder ohne Lack bzw. Grundierung, dessen Oberfläche poliert werden soll). Die Poliervorrichtung 100 weist einen drehfähig gelagerten und als gekrümmte ringförmige Trägerscheibe geformten Trägerkörper 102 auf, der aus Kunststoffmaterial (optional mit einer mechanischen Verstärkung in Form von Glasfasern oder CFK-Fasern) gebildet ist und beispielsweise mittels Spritzgießens hergestellt werden kann.
  • An dem Trägerkörper 102 ist ein zum Beispiel im Wesentlichen aus Filz bestehender Polierkörper 104 (in dem Poliermittel vorgesehen sein kann) zum Polieren des zu polierenden Gegenstands angebracht. Die Verbindung zwischen Trägerkörper 102 und Polierkörper 104 kann zum Beispiel permanent bzw. untrennbar sein (zum Beispiel mittels Verklebens), was einen zuverlässigen Schutz gegen unerwünschtes Ablösen des Polierkörpers 104 von den Trägerkörper 102 bietet. Alternativ kann die Verbindung zwischen Trägerkörper 102 und Polierkörper 104 auch temporär bzw. trennbar sein (zum Beispiel mittels einer magnetischen Verbindung oder einer Klettverschlussverbindung), was eine leichte Auswechselbarkeit des Polierkörpers 104 (zum Beispiel nach Verschleiß) ermöglicht. Die Verbindung zwischen Polierkörper 104 und Trägerkörper 102 ist dergestalt, dass bei Drehen des Trägerkörpers 102 der Polierkörper 104 mit dem Trägerkörper 102 mitdreht. Obgleich dies in den Figuren nicht gezeigt ist, kann der Polierkörper 104 mit einem Poliermittel versehen sein, welches das eigentliche Polieren des zu polierenden Gegenstands durchführt oder zumindest unterstützt. Derartige Poliermittel sind dem Fachmann geläufig. Der Polierkörper 104 ist zum abrasionsfreien Polieren des zu polierenden Gegenstands ausgebildet ist, d.h. zum Polieren des Gegenstands im Wesentlichen ohne Materialabtrag von dessen Oberfläche. Statt dessen erfolgt beim Polieren eher ein Einebnen der Oberfläche.
  • In den Trägerkörper 102 integriert ist eine Wärmeabführeinrichtung 106 zum Abführen von Wärme von der Poliervorrichtung 100 während des Polierbetriebs. Bei der Wechselwirkung zwischen dem Polierkörper 104 und dem zu polierenden Gegenstand kommt es zum Entstehen von Reibungswärme, die zu einem unerwünschten Aufheizen von Polierkörper 104 und/oder dem zu polierenden Gegenstand führt. Wie im Weiteren näher beschrieben wird, führt die Wärmeabführeinrichtung 106 zu einem wirksamen Kühlen des zu polierenden Gegenstands. Auch kann eine Kühlung der Poliervorrichtung 100 und insbesondere des Polierkörpers 104 erfolgen, so dass auftretende Reibungswärme effizient abgeführt und ein Aufheizen des zu polierenden Gegenstands wirksam begrenzt werden kann.
  • In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Wärmeabführeinrichtung 106 in Form von mehreren, den Trägerkörper 102 durchdringenden Durchgangslöchern als Lüftungskanäle ausgebildet, die einen Luftaustausch zwischen der dem Polierkörper 104 zugewandten Hauptfläche 200 und der dem Polierkörper 104 abgewandten Hauptfläche 120 des Trägerkörpers 102 bewirkt. Anders ausgedrückt strömt beim Drehen des Trägerkörpers 102 entlang einer Drehrichtung 110 Umgebungsluft durch die Durchgangslöcher hindurch, strömt gezielt entlang eines zentralen Durchgangslochs des Polierkörpers 104 und belüftet dadurch selektiv den zu polierenden Gegenstand (optional auch oder alternativ den Polierkörper 104). Somit ist die Wärmeabführeinrichtung 106 durch entsprechende Orientierung und Ausgestaltung der Durchgangslöcher spezifisch ausgebildet, während des Drehens kontinuierlich einen wärmeabführenden Luftstrom des Trägerkörpers 102 auf den zu polierenden Gegenstand bzw. auch den Polierkörper 104 zu richten. Besonders in Figur 1 ist gut zu erkennen, dass die Wärmeabführeinrichtung 106 eine Mehrzahl von um eine Drehachse des Trägerkörpers 102 herum verteilt angeordnete Durchgangslöcher aufweist, so dass eine homogene Belüftung und somit Kühlung des zu polierenden Gegenstands und des gesamten Polierkörpers 104 sichergestellt ist.
  • Ferner ist insbesondere Figur 1 zu entnehmen, dass an der dem Polierkörper 104 abgewandten Hauptfläche 120 des Trägerkörpers 102 an den Lüftungskanälen - genauer gesagt an Positionen an den Lüftungskanälen stromaufwärts in Drehrichtung 110 des Trägerkörpers 102 - Überstände 112 zum Einleiten von Luft in die Lüftungskanäle während des Drehens vorgesehen sind. Anders ausgedrückt eilt beim Drehen des Trägerkörpers 102 in Drehrichtung 110 jeder der Überstände 112 seinem zugeordneten Lüftungskanal hinterher. Die Überstände 112 dienen anschaulich als Schaufeln oder Flügel, mit denen der Luftstrom gebündelt und in die Lüftungskanäle fokussiert wird, womit es zu einer starken Belüftung bzw. Ventilierung des zu polierenden Gegenstands kommt. Insbesondere können damit die Kühlwirkung begünstigende Verwirbelungen und das Ausbilden turbulenter Strömungen gefördert werden.
  • Wie besonders in Figur 1 und Figur 3 zu erkennen, ist der Trägerkörper 102 aus einem zentralen kuppelförmigen Innenring 140 und einem darum herum angeordneten im Wesentlichen ebenen Außenring 150 aufgebaut, an dessen Außenseite allerdings den Kühleffekt weiter verstärkende Außenrippen 152 vorgesehen sein können. In einem äußeren Bereich des zentralen kuppelförmigen Innenrings 140 sind leicht geneigt die Durchgangslöcher der Wärmeabführeinrichtung 106 sowie die Kühlrippen oder Überstände 112 vorgesehen.
  • Vorteilhaft sind, wie in Figur 1 explizit gezeigt und Figur 2 in entsprechender Weise entnehmbar ist, die Lüftungskanäle gegenüber einer Radialerstreckung 130 ausgehend von einer Drehachse (siehe Bezugszeichen 108) des Trägerkörpers 102 in Drehrichtung 110 verkippt, und zwar vorzugsweise um einen Verkippwinkel β in einem Bereich zwischen 40° und 60°. Es hat sich gezeigt, dass diese Geometrie zu einer besonders wirksamen Belüftung, Kühlung und somit Wärmeabfuhr von dem zu polierenden Gegenstand bzw. Polierkörper 104 führt. Es hat sich gezeigt, dass eine winkelige Anordnung der Lüftungskanäle 106 zu einem verstärkten Ventilatoreffekt führt.
  • Figur 1 zeigt ferner, dass an dem Trägerkörper 102 eine darin integrierte Drehantriebsaufnahme 108 zum Aufnehmen eines zum Drehantreiben des Trägerkörpers 102 ausgebildeten Drehantriebkörpers 300 vorgesehen ist. Der Drehantriebkörper 300 ist in Figur 3 schematisch dargestellt. Der Drehantriebkörper 300 ist zum form- und kraftschlüssigen sowie drehmomentübertragenden Eingreifen in die Drehantriebsaufnahme 108 zum Drehantreiben des Trägerkörpers 102 konfiguriert. Der Drehantriebkörper 300 enthält, obwohl dies in Figur nicht gezeigt ist, auch eine Antriebseinrichtung wie einen Elektromotor zum Bereitstellen des Drehmoments und kann ebenso eine Handhabungseinrichtung zum Handhaben durch einen Benutzer aufweisen.
  • Wie in Figur 2 gut zu erkennen ist, ist der Polierkörper 104 ringförmig, scheibenförmig oder hohlzylinderförmig und ist unter Schlitzbildung in eine Vielzahl von sich gemäß dem gezeigten Ausführungsbeispiel radial nach außen hin erstreckenden Polierlamellen aufgeteilt. Ein makroskopisches, zentrales Durchgangsloch des Polierkörpers 104 erlaubt es, dass die polierkörperseitigen Auslässe der Wärmeabführeinrichtung 106 freiliegen und somit der durch das Rotieren von Trägerkörper 102 und Polierkörper 104 und die Ausgestaltung der Lüftungskanäle bewirkte Luftstrom wirksam auf den zu polierenden Gegenstand gerichtet wird. Dies wäre mit einem vollen Polierkörper (ohne makroskopisches, zentrales Durchgangsloch) nicht ohne weitere Vorkehrungen möglich. Jeweils benachbarte Polierlamellen sind durch Schlitze voneinander getrennt, insbesondere unter Bildung von makroskopischen Zwischenräumen voneinander beabstandet. Die Polierlamellen erstrecken sich von einer Drehachse radial nach außen, könnten alternativ aber auch gegenüber einer radial nach außen verlaufenden Anordnung tangential in Drehrichtung gebogen sein (nicht gezeigt).
  • Figur 4 zeigt eine Querschnittsansicht einer Poliervorrichtung 100 gemäß einem anderen exemplarischen Ausführungsbeispiel.
  • In Figur 4 ist gut zu erkennen, dass die Überstände 112 geformt sind, um bei Drehung von Trägerkörper 102 und Polierkörper 104 mittels des Drehantriebkörpers 300 Umgebungsluft gezielt in die Lüftungskanäle der Wärmeabführeinrichtung 106 einzuleiten und dort zu fokussieren. Die Lüftungskanäle der Wärmeabführeinrichtung 106 wiederum sind orientiert, den kühlenden Luftstrom durch einen Hohlraum 420 des Polierkörpers 104 gezielt auf einen zu polierenden Gegenstand 410 zu richten, der an der planen Ringfläche 220 des Polierkörpers 104 poliert wird.
  • Auch ist es alternativ oder ergänzend möglich, die Lüftungskanäle der Wärmeabführeinrichtung 106 so zu orientieren, dass der kühlende Luftstrom zur Kühlung auf den Polierkörper 104 gerichtet wird. Auch können zum weiter verbesserten Kühlen des Polierkörpers 104 optional makroskopische Kühlkanäle 400 zum Beispiel ausgehend von einer Innenfläche des als Polierring ausgebildeten Polierkörpers 104 vorgesehen sein, in welche der kühlende Luftstrom beim Drehen eingeleitet wird. Durch die Kühlkanäle 400 kann die Kühlwirkung besonders wirksam in Richtung der an dem Kühlkörper 104 außenseitig angebrachten Polierlamellen eingeleitet werden. Dies ist besonders dann vorteilhaft, wenn alternativ an der gekrümmten Mantelfläche 320 des Polierkörpers 104 die eigentliche Wechselwirkung mit dem zu polierenden Gegenstand zum Polieren erfolgt, da dann an dieser Stelle viel Reibungswärme infolge des Polierens des zu polierenden Gegenstands auftritt.
  • Ergänzend ist darauf hinzuweisen, dass "aufweisend" keine anderen Elemente oder Schritte ausschließt und "eine" oder "ein" keine Vielzahl ausschließt. Ferner sei darauf hingewiesen, dass Merkmale oder Schritte, die mit Verweis auf eines der obigen Ausführungsbeispiele beschrieben worden sind, auch in Kombination mit anderen Merkmalen oder Schritten anderer oben beschriebener Ausführungsbeispiele verwendet werden können. Bezugszeichen in den Ansprüchen sind nicht als Einschränkung anzusehen.

Claims (13)

  1. Poliervorrichtung (100) zum Polieren eines zu polierenden Gegenstands (410), wobei die Poliervorrichtung (100) aufweist:
    einen drehfähigen Trägerkörper (102);
    einen Polierkörper (104) zum Polieren des zu polierenden Gegenstands (410), wenn der Polierkörper (104) mit dem Trägerkörper (102) dreht und auf den zu polierenden Gegenstand (410) einwirkt; und
    eine an dem Trägerkörper (102) vorgesehene Wärmeabführeinrichtung (106) zum Abführen von Wärme von dem Polierkörper (104) und/oder dem zu polierenden Gegenstand (410), wenn der Polierkörper (104) mit dem Trägerkörper (102) dreht und der Polierkörper (104) den zu polierenden Gegenstand (410) poliert;
    wobei die Wärmeabführeinrichtung (106) ausgebildet ist, durch den Rotationsvorgang des Trägerkörpers (102) aktiviert und betrieben zu werden, sodass das Wärmeabführen durch Generieren eines Luftstroms durch das Drehen des Trägerkörpers (102) samt Wärmeabführeinrichtung (106) ausgelöst wird,
    wobei die Wärmeabführeinrichtung (106) eine Mehrzahl von den Trägerkörper (102) durchdringenden Durchgangslöchern als Lüftungskanäle (106) aufweist;
    wobei die Lüftungskanäle (106) an mindestens der Hauptfläche (200) des Trägerkörpers (102) gegenüber einer Radialerstreckung (130) des Trägerkörpers (102) ausgehend von einer Drehachse entgegen einer Drehrichtung (110) des Trägerkörpers (102) verkippt sind, dadurch gekennzeichnet, dass
    der Polierkörper (104) an einer Hauptfläche (200) des Trägerkörpers (102) befestigt oder befestigbar ist, und dass die Lüftungskanäle (106) einen Luftaustausch zwischen der dem Polierkörper zugewandten Hauptfläche (200) und der dem Polierkörper abgewandten Hauptfläche (120) des Trägerkörpers (102) bewirken.
  2. Poliervorrichtung (100) gemäß Anspruch 1, wobei die Wärmeabführeinrichtung (106) in den Trägerkörper (102) integriert ist.
  3. Poliervorrichtung (100) gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die Wärmeabführeinrichtung (106) mindestens eine Wärmeabführöffnung in dem Trägerkörper (102) aufweist.
  4. Poliervorrichtung (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Wärmeabführeinrichtung (106) ausgebildet ist, während des Drehens einen wärmeabführenden Luftstrom von dem Trägerkörper (102) auf den Polierkörper (104) und/oder auf den zu polierenden Gegenstand (410) zu richten.
  5. Poliervorrichtung (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei an einer dem Polierkörper (104) abgewandten Hauptfläche (120) des Trägerkörpers (102) in Drehrichtung (110) des Trägerkörpers (102) stromaufwärts der Lüftungskanäle (106) an den Lüftungskanälen (106) Überstände (112) zum Einleiten von Luft in die Lüftungskanäle (106) während des Drehens vorgesehen sind.
  6. Poliervorrichtung (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Lüftungskanäle (106) an der mindestens einen Hauptfläche (120, 200) des Trägerkörpers (102) gegenüber der Radialerstreckung (130) des Trägerkörpers (102) ausgehend von der Drehachse entgegen der Drehrichtung (110) des Trägerkörpers (102) um einen Verkippwinkel (β) in einem Bereich zwischen 40° und 60° verkippt sind.
  7. Poliervorrichtung (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, aufweisend eine an dem Trägerkörper (102) vorgesehene, insbesondere darin integrierte, Drehantriebsaufnahme (108) zum Aufnehmen eines zum Drehantreiben des Trägerkörpers (102) ausgebildeten Drehantriebkörpers (300).
  8. Poliervorrichtung (100) gemäß Anspruch 7, aufweisend den Drehantriebkörper (300) zum Eingreifen in die Drehantriebsaufnahme (108) zum Drehantreiben des Trägerkörpers (102).
  9. Poliervorrichtung (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei der Polierkörper (104) eine Vielzahl von Polierlamellen aufweist, die insbesondere in einer eine Achsrichtung des Trägerkörpers (102) enthaltenden jeweiligen Ebene liegen oder in einer unter einem Winkel zu einer Achsrichtung des Trägerkörpers (102) verlaufenden jeweiligen Ebene liegen, weiter insbesondere gefächert ausgebildet sind.
  10. Poliervorrichtung (100) gemäß Anspruch 9, wobei jeweils benachbarte Polierlamellen (104) durch Schlitze voneinander getrennt, insbesondere voneinander beabstandet, sind.
  11. Poliervorrichtung (100) gemäß Anspruch 9 oder 10, wobei die Polierlamellen (104) senkrecht zu einer Drehachse des Trägerkörpers (102) radial nach außen verlaufend angeordnet sind oder gegenüber einer radial nach außen verlaufenden Anordnung tangential, insbesondere in Drehrichtung (110), gebogen sind.
  12. Poliervorrichtung (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11, aufweisend zumindest eines der folgenden Merkmale:
    wobei der Polierkörper (104) zum abrasionsfreien Polieren des zu polierenden Gegenstands (410) ausgebildet ist;
    wobei der Polierkörper (104) als Polierring mit einem inneren Hohlraum (420) ausgebildet ist;
    wobei der Polierkörper (104) Filz aufweist, insbesondere aus Filz mit optional darin eingebrachtem Poliermittel besteht;
    wobei der Trägerkörper (102) als Spritzgussteil ausgebildet ist;
    wobei der Trägerkörper (102) Kunststoff aufweist, insbesondere aus Kunststoff oder aus einer Mischung aus Kunststoff und Glasfasern besteht;
    wobei die Wärmeabführeinrichtung (106) eine Mehrzahl von um eine Drehachse des Trägerkörpers (102) herum verteilt angeordneten Wärmeabführstrukturen aufweist, die insbesondere untereinander den gleichen Winkelversatz haben.
  13. Polierverfahren zum Polieren eines zu polierenden Gegenstands (410), wobei das Polierverfahren aufweist:
    Drehantreiben eines drehfähigen Trägerkörpers (102);
    Polieren des zu polierenden Gegenstands (410) mittels eines an einer Hauptfläche (200) des Trägerkörpers (102) befestigten und mit dem drehangetriebenen Trägerkörper (102) mitdrehenden Polierkörpers (104); und
    Abführen von Wärme von dem Polierkörper (104) und/oder dem zu polierenden Gegenstand (410) mittels einer an dem Trägerkörper (102) vorgesehenen Wärmeabführeinrichtung (106), wenn der Polierkörper (104) mit dem Trägerkörper (102) dreht und der Polierkörper (104) den zu polierenden Gegenstand (410) poliert;
    wobei die Wärmeabführeinrichtung (106) durch den Rotationsvorgang des Trägerkörpers (102) aktiviert und betrieben wird, sodass das Wärmeabführen durch Generieren eines Luftstroms durch das Drehen des Trägerkörpers (102) samt Wärmeabführeinrichtung (106) ausgelöst wird,
    wobei die Wärmeabführeinrichtung (106) eine Mehrzahl von den Trägerkörper (102) durchdringenden Durchgangslöchern als Lüftungskanäle (106) aufweist, welche einen Luftaustausch zwischen einer dem Polierkörper zugewandten Hauptfläche (200) und einer dem Polierkörper abgewandten Hauptfläche (120) des Trägerkörpers (102) bewirken;
    wobei die Lüftungskanäle (106) an mindestens der Hauptfläche (200) des Trägerkörpers (102) gegenüber einer Radialerstreckung (130) des Trägerkörpers (102) ausgehend von einer Drehachse entgegen einer Drehrichtung (110) des Trägerkörpers (102) verkippt sind.
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