DE3218009A1

DE3218009A1 - Bearbeitungswerkzeug zum erzielen einer moeglichst glatten beschichtung einer werkstueckoberflaeche

Info

Publication number: DE3218009A1
Application number: DE19823218009
Authority: DE
Inventors: Peter 8064 Altomünster Atzler; Ulrich Dr.Ing. Dipl.-Phys. 8000 München Heiden
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 1982-05-13
Filing date: 1982-05-13
Publication date: 1983-11-17

Description

Bearbeitungswerkzeug zum Erzielen einer möglichst glatten
Beschichtung einer Werkstückoberfläche Die Erfindung bezieht sich auf ein Bearbeitungswerkzeug der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten und allgemein bekannten Art.
Da die Grundierschicht einer Fahrzeugkarosserie vor Aufbringung der Decklackschicht eine möglichst glatte, also nicht wellige Oberfläche aufweisen soll, wird diese üblicherweise mit Polierscheiben, Bürstenwalzen oder dergleichen bearbeitet. Bei Schleifwerlcwzeugen dieser Art kann sich das aus Schleifwlies, Schleifpapier, Borsten oder dergleichen bestehende, verhältnismäßig biegesteife Schleifmittel schlecht an die Kontur einer stark bombierten, stellenweise unter Umständen sogar zerklüfteten Karosserieoberfläche anpassen, wodurch insbesondere bei automatischen Schleifeinrichtungen keine gleichmäßige Materialabtragung erreicht werden kann. Außerdem weichen naturgemäß bestimmte Schleifmittel, wie beispielsweise Bürsten, kleinen Oberflächenunebenheiten aus, so daß die zu bearbeitende Oberfläche nicht über ihre gesamte Erstreckung fein geglättet wird.
Auch bei Bearbeitung einer Oberflächenbeschichtung durch Sandstrahlen, Naßstrahlen oder der'Ltleichen1bei der loses Schleifmedium durch einen Hochdruckstrahl gegen die Beschichtung geschleudert wird, können vorhandene Beschichtungsunebenheiteh nicht oder allenfalls geringfügig ausgegleichen werden.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Bearbeitungswerkzeug der eingangs genannten Gattung mit einfachen Mitteln derart auszubilden, daß die Welligkeit der Beschichtung-Lack oder Grundierung - einer Werkstückoberfläche, welche sowohl ebenflächig als auch bombiert gestaltet ist, möglichst in einem einzigen Arbeitsgang weitgehend eingeebnet werden kann.
Zur Lösung der Aufgabe sind die im kennzeichnenden Teil der Patentansprüche 1 und 7 dargelegten Gestaltungsmerkmale vorgesehen.
Da die außenliegende Kunststoffschicht des Bearbeitungswerkzeugs aus Schaumstoff besteht und die beiden Kunststoffschichten eine unterschiedliche Elastizität haben, können sich die Kunststoffschichten über die gesamte Längserstreckung einer Walze (damit über eine relativ große Erstreckun einer Werkstückoberfläche) oder Scheibe in vorteilhafter Weise einer bombierten, beschichteten Werkstückoberfläche anpassen und dabei auch auf diese einen weitgehend gleichmäßigen Anpreßdruck ausüben.
Eine optimale Anpassung der Kunststoffschichten an eine bombierte, beschichtete Werkstückoberfläche kann am zweckmäßigsten dadurch erreicht werden, daß die innenliegende Kunststoffschicht des Bearbeitungskörpers eine größere Elastizität hat als die außenliegende Kunststoffschicht (Merkmal des Patentanspruchs 2). Darüberhinaus kann hierbei mit dem erfindunz;sgemätJen Benrbeitllngswerkzeug eine bornbi erte , beschichtete Werkstückoberfläche bearbeitet werden ohne daß dabei das ;#erkzeug in mehreren, unterschiedlich zueinander verlaufenden Ehenen verlagert werden muß. Ferner ist auch problemlos eine Bearbeitung einer beschichteten Werkstückoberfläche in unterschiedlichen Drehrichtungen des Bearbeitungswerkzeugs möglich. Bei Einleitung einer flüssigen Schleifdispersion in Längskanäle (Merkmal des Patentanspruchs 4) oder in den Längskanal einer Hohlwelle (Merkmal des Patentanspruchs 5) und über diese bzw. diesen zur außenliegenden Kunststoffschicht wird das Schleifmedium getrennt dem Bearbeitungswerkzeug zugeführt, wodurch sich dessen Standzeit erheblich erhöhen läßt und was ferner auch für ein automatische Bearbeitungseinrichtung von Vorteil ist. Schließlich ist bei in die außenliegende Kunststoffschicht eingebetteten Schleifmitteln ein rascher Werkzeugaustausch ohne Einrichten und Justieren möglich.
Eine andere Lösung der Erfindung besteht bei einem gattungsgemäßen Bearbeitungswerkzeug in den Merkmalen des Nebenanspruchs.
Dabei dienen die am Umfangsrand des Kunststoffs angeordneten, nach außen offenen profilartigen Ausnehmungen zur Ableitung der dem Bearbeitungskörper zugefü-hrten flüssigen Schleifdispersion bzw. anlösenden Mitteln. Durch das in einem Längsschnitt karkassenartig gestaltete Profil des Bearbeitungskörpers - wie nach einem Unteranspruch des Nebenanspruchs vorgesehen - läßt sich eine besonders große Druckelastizität erreichen.
Andere Ausgestaltungen der Erfindiing sind in weiteren Unteransprüchen gekennzeichnet.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden erläutert. Es zeigt: Fig. 1 ein walzenförmig gestaltetes Bearbeitungswerkzeug im Längsschnitt, Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie II-II in Fig. 1, Fig. 3 eine abgewandelte Ausführungsform von Fig. 1 im Längsschnitt, Fig. 4 einen Schnitt längs der Linie IV-IV in Fig. 3, Fig. 5 eine weitere abgewandelte Ausführungsform von Fig.
1 im Längsschnitt, Fig. 6 einen Schnitt längs der Linie VI-VI in Fig. 5, Fig. 7 ein Bearbeitungswerkzeug in Stirnansicht mit einer in seinem Umfangsbereich liegenden Zuführeinrichtung für eine flüssige Schleifdispersion, Fig. 8 einen Schnitt längs der Linie VIII-VIII in Fig. 7.
Die in den Fig. 1 bis 8 gezeigtenwalzenförmigenBearbeitungswerkzeuge 1, 2, 3 und 4 dienen zum Behandeln der Beschichtung - Lack oder Grundierung - einer Karosserieoberfläche a oder dergleichen Gegenstand und können in jeder Raumlage in eine entsprechend gestaltete, nicht dargestellte Vorrichtung eingesetzt sein, durch die sie rotierend - gegebenenfalls in unterschiedliche Drehrichtungen - angetrieben werden. Hierbei bewegen sich Fahrzeugkarosserie und Vorrichtung relativ zueinander, wobei der Außenmantel der Bearbeitungswerkzeuge 1, 2, 3 und 4 mit entsprechend großem Anpreßdruck gegen die zu behandelnde Werkstückoberfläche a gepreßt wird.
Das in den Fig. 1 und 2 veranschaulie.hte 13erbeitunrswerkzeug 1 besteht aus einer als Hohlwelle 6 - oder auch al Vollwelle - ausgebildeten Lagerwelle, die drehfest einen rotationssymmetrischen Bearbeitungskörper 7 trägt; dabei kann die Hohlwelle 6 über dessen Stirnseiten hinausragen oder von einer nicht dargestellten Lagerwelle aufgenommen werden. Der Bearbeitungskörper 7 setzt sich aus einer innenliegenden Knststoffschicht 8 und einer diese konzentrisch umgebenden, außenliegenden Kunststoffschicht 9 zusammen, welche beide ein kreisringförmiges Querschnittsprofil haben und drehfest miteinander verbunden sind. Die innenliegende Kunststoffschicht 8 - die aus einem offen -oder geschlossenzelligen Schaumstoff besteht - hat dabei eine größere Elastizität alS die außenliegende, aus geschlossenzelligem Schaumstoff bestehende Kunststoffschicht 9. Dadurch, daß die innenliegende Kunststoffschicht 8 gegenüber der außenliegenden Kunststoffschicht 9 elastischer ist, kann sich der Bearbeitungskörper 7 bzw. 7' der Bearbeitungswerkzeuge 1, 2, 3 und 4 optimal an eine bombierte Oberflächebkontur anpassen, wobei gegen diese durch die elastische außenliegende Kunststoffschicht 9, 9' auch ein weitgehend gleichmäßiger Anpreßdruck ausgeübt wird.
Zur Bearbeitung der Beschichtung ein.er Werkstückoherfläche nfJeckmäßiaerweise in Hohlräume 11, a können in die außenliegende Kunststoffschicht 9tabrasive Mittel - also eine Vielzahl von Schleifkörner eines natürlichen oder künstlichen Schleifmittels - eingebettet sein, so daß bei Rotation des Bearbeitungswerkzeugs 1 dessen Bearbeitungskörper 7 eine Schleifwirkung hat, wobei diesem über eine in seinem Umfangsbereict vorgesehene, der Werkstückoberfläche a zugewandtenSprüteinrichtung 10 ein Spülo(1' und; Kühlmittel zugeführt wird. Anstelle von abrasiven Mitteln kann die außenliegende Kurststoffschicht 9 auch ein die zu bearbeitende Beschiehtllng bei rotierendem Bearbeitungswerkzeug t anlösendes flüssiges Mittel mit einer entsprechenden chemischen Zusammensetzung enthalten, wobei die außenliegende Kunststoffschicht 9 mit dem anlösenden Mittel entweder getränkt ist oder das dieser und/ oder der Werkstückoberfläche a über die Sprüheinrichtung 10 oder durch einen anderen geeigneten Flüssigkeitsauslauf zugeführt wird. Ferner kann dem Bearbeitungskörper 1 und/-oder der Werkstückoberfläche a über die Sprüheinrichtung 10 eine flüssige Schleifdispersion zugeleitet werden.
In den Fig. 3 und 4 ist ein Bearbeitungswerkzeug 2 gezeigt, das eine Hohlwelle 12 und eine mit dieser verbundene Traghülse 13 aufweist, welche drehfest die innenliegende Kunststoffschicht 8 trägt; auf dieser befindet sich die außenliegende Kunststoffschicht 9, welche zusammen den Bearbeitungskörper 7 bilden. Wie in Fig. 3 ersichtlich, ist die Wandung der Hohlwelle 12, der Traghülse 13 und der innenliegenden Kunststoffschicht 8 zusammen von einer Vielzahl radial verlaufender Querbohrungen 14 durchsetzt, die bei gleichgroßem Abstand voneinander in einer Ebene nebeneinander liegen. m der außenliegenden Kunststoffschicht 9 gleichmäßig über ihren ganzen Umfang ein flüssiges Medium zuführen zu können, sind sechs, in gleichgroßem Winkelabstand voneinander angeordnete Reihen von Querbohrungen 14 vorgesehen, wobei die Querbohrungen 14 einer Querbohrungsreihe jeweils versetzt, nämlich im Mittelbereich zwischen den Querbohrungen 14 der benachbarten Querbohrungsreihe liegen. In den Längskanal 12' der Hohlwelle 12 wird unter Druck eine flüssige Schleifdispersion oder ein die zu bearbeitende Beschichtung anlösendes, flüssiges Mittel eingeleitet, das über die Querbohrungen 14 in die außenliegende Kunststoffschicht 9 gelangt ; da diese aus geschlossenzelligem Schaumstoff besteht, gelangt das flüssige Mittel schließlich über diesen zu ihrem Umfangsmantel.
Die Fig. 5 und 6 veranschaulichen ein Rerbeitungwerkzeu 3 mit einer feststehenden Lagerwelle 16, auf der eine Lagerhülse 17 drehbar gelagert ist. Auf dieser ist zur Bildung des Bearbeitungskörpers 7 die innenliegende Kunststoffschicht 8 drehfest angebracht, welche ihrerseits mit der außenliegenden Kunststoffschicht 9 verbunden ist. In der innenliegenden Kunststoffschicht 8 sind sechs parallel zur Lagerwelle 16 verlaufende und im Abstand von jeweils 600 voneinander angeordnete Längskanäle 18 vorgesehen, in die jeweils eine Vielzahl von im Abstand nebeneinanderliegender radial zum Außenumfang der innenliegenden Kunststoffschicht 8 verlaufende Querkanäle 19 einmünden.
Diese mUnden ihrerseits in Hohlräume 20 ein, welche über das ganze Querschnittsprofil der außenliegenden Kunststoffschichtgverteilt angeordnet sind und jeweils miteinander in Verbindung stehen. An einer Stirnseite des Bearbeitungswerkzeugs 3 liegt ein feststehender, kreisringförmiger Flüssigkeitsvertei-ler 21 an, der eine oder mehrere, den Längskanälen 18 zugeordnete Axialbohrungen 22 aufweist, in die eine Rohrleitung 23 oder dergleichen einmündet. über diese wird unter Druck in den Flüssigkeitsverteiler 21 eine flüssige Schleifdispersion oder ein die zu bearbeitende Beschichtung anlösendes flüssiges Mittel eingespeist, die bzw. das bei rotierendem Bearbeitungswerkzeug 3 - wobei dessen Antrieb zweckmäßigerweise an der dem Flüssigkeitsvert-eiler 21 gegenüberliegenden Stirnseite vorgesehen ist - pulsierend in die Längskanäle 18 und von diesem über die Querkanäle 19 und die Hohlräume 20 zum Umfangsmantel der außenliegenden Kunststoffschicht 9 gelangt.
Bei dem in Fig. ? und 8 gezeigten Bearbeitungswerkzeug 4 besteht die zentrische Aufnahme aus zwei miteinander verschraubten, felgenartigen Tragscheiben 25 und 26, die von einer nicht dargestellten Lagerwelle aufgenommen sind und die an ihren außenliegenden Stirnseiten jeweils einen radial gerichteten Anlageflansch 25', 26? aufweisen. An deren innenliegendem Umfangsrand liegt kraftschlüssig der in einem Längsschniti. ein karkassenartiges Profil aufweisende Bearbeitlngskörper 7' an, der aus der innenliegenden Kunststoff:chicht 8' und der außenliegenden, aus geschlossenzelligem :;chaumstoff gefertigten Kunststoffschicht 9' besteht. hierbei ist die innenliegende Kunststoffschicht 8' elastischer als die drehfest mit dieser verbundene, außenliegende Kunststoffschicht 9', während der Bearbeitungskörper 7' durch das karkassenartig gestaltete Profil sehr druckeiastisch ist. Die außenliegende Kunststoffschicht 9' ist mit einer Vielzahl nach außen offenen, profilartigen Ausnehmungen 27 versehen. Diese sind im gleichgroßen Winkelabstand über den Außenumfang des Bearbeitungskörpers 7' verteilt angeordnet und verlaufen parallel zu dessen Längsachse. Gleichermaßen können die Ausnehmungen 27 auch schräg oder pfeilförmig zur Längsachse des Bearbeitungskörpers 7' verlaufen. Uber die im Umfangsbereich des Bearbeitungskörpers 7' liegende, zur Werkstückoberfläche a hin weisende Sprüheinrichtung 101 wird diesem bei Rotation und/oder der Werkstückoberfläche a eine flüssige Schleifdispersion oder ein die zu bearbeitende Beschichtung anlösendes flüssiges Mittel zugeführt.
Bei Rotation des Bearbeitungswerkzeugs 4 werden die sich zwischen den profilartigen Ausnehmungen 27 befindenden Stegeæder außenliegenden Kunststoffschicht 9' bei entsprechend großem Anpreßdruck in Umfangsrichtung etwas verformt, was die Materialabtragung begünstigt, während dabei die profilartigen Ausnehmungen27selbst als eine Drainage für das zugeführte flüssige Medium wirken.
Zur Erzielung einer optimal glatten Beschichtung kann der Hcirtegr:ld der Kunststoffschichten 8, 8' und 9, 9' in axi;ller FRichtllng des Bearbeitungskörpers 7, 7' absnittsse oder über dessen gesamte Längserstreolung stetig unterschiedlich groß sein. Ferner kann der Härtegrad der Kunststoffschichten 8, 8' und 9, 9' im Mittelbereich der Längserstreckung des Bearbeitungskörpers 7, 7' größer oder kleiner als an dessen Endbereichen sein. Die Bearbeitungswerkzeuge 1, 2, 3 und 4 können auch scheibenförmig gestaltet sein.
Leerseite

Claims

Patentansprüche: Bearbeitungswerkzeug zum Erzielen einer möglichst glatten Beschichtung einer Werkstückoberfläche, insbesondere zum Behandeln der Beschichtung einer Fahrzeugkarosserie, im wesentlichen bestehend aus einer zentrischen Aufnahme und einem drehfest mit dieser verbundenen scheiben- oder walzenförmigen,rotationssymmetrischen Bearbeitungskörper aus druckelastischem Kunststoff, der am Umfangsrand als ein Schaumstoff ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Bearbeitungskörper (7) aus wenigstens einer innenliegenden und einer diese umgebenden außenliegenden Kunststoffschicht (8, 9) besteht, die eine unterschiedliche Elastizität haben und drehfest miteinander verbunden sind, wobei zumindest die außenliegende Schicht (9) aus Schaumstoff besteht und ein abrasives oder ein die zu bearbeitende Beschichtung anlösendes flüssiges Mittel oder eine Schleifdispersion enthält.
2. Bearbeitungswerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die innenliegende Kunststoffschicht (8) eine größere Elastizität hat als die außenliegende Kunststoffschicht (9).
3. Bearbeitungswerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im mfangsbereich des Bearbeitungskörpers (7) sich eine Sprüheinrichtung (10) befindet, durch die diesem während des Bearbeitungsvorgangs ein Spül- und Kühlmittel oder ein die zu bearbeitende Beschichtung anlösendes Mittel zugeführt wird.
4. Bearbeitungswerkzeug nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine die Aufnahme bildende; antreibbare Hohlwelle mit einer Traghülse (13) verbunden ist, welche ihrerseits die innenliegende Kunststoffschicht (8) fest trägt, wobei die Wandung der Hohlwelle, der Traghülse und der innenliegendenKunststoffschicht zusammen von einer Vielzahl nebeneinander liegender' radial verlaufender Querbohrungen (14) durchsetzt sind, wobei mehrere, in gleich großem Winkelabstand voneinander angeordnete Querbohrungsreihen vorgesehen sind, deren Querbohrungen versetzt zu den Querbohrungen der jeweils benachbarten Querbohrungreihe liegen, und in den Längskanal (12') der Hohlwelle (12) eine flüssige Schlei fdispersion oder ein anlösendes flüssiges Mittel eingeleitet wird.
5. Bearbeitungswerkzeug nach den Ansprüchen 1 und 2, gekennzeichnet durch eine feststehende Lagerwelle (16) und eine drehbar auf dieser gelagerte Lagerhülse (17), welche die innenliegende Kunststoffschicht (8) fest trägt, in der mehrere achsparallel verlaufende und in gleich großem Winkelabstand voneinander angeordnete Längskanäle (18) angeordnet sind, in die jeweils eine Vielzahl von radial verlaufenden Querkanälen (19) einmünden, welche ihrerseits jeweils mit in der außenliegenden Kunstst(,ffschicht (9) vorgesehenen Hohlräumen (2()) in Verbindung stehen, wobei in die Längskanäle silber einen stirns(itig angeordneten Flüssigkeitsvertei- ler (21)leer mindestens eineden Längskanilen zugeordrlete Axialbohrung (22) aufweist, eine flüssige Schule dispersion oder ein anlösendes flüssiges Mittel eingeleitet wird.
6. Bearbeitungswerkzeug nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Härtegrad der Kunststoffschichten (8, 8' und 9, 9') des Bearbeitungskörpers (7,.7') in dessen axialer Richtung unterschiedlich groß ist.
7. Bearbeitungswerkzeug zum Erzielen einer möglichst glatten, beschichteten Werkstückoberfläche, insbesondere zum Bearbeiten der beschichteten Oberfläche einer Fahrzeugkarosserie, im wesentlichen bestehend aus einer zentrischen Aufnahme und einem drehfest mit dieser verbundenem, scheiben- oder walzenförmigen Bearbeitungskörper aus druckelastischem Kunststoff, dadurch gekennzeichnet, daß der Bearbeitungskörper (7') mit einer Vielzahl sich über seine ganze Breite erstreckenden, profilartigen Ausnehmungen (27) versehen ist, und daß sich im Umfangsbereich des Beabeitungskörpers eine Sprüheinrichtung (10) befindet durch die diesem während des Bearbeitungsvorgangs feine flüssige Schleifdispersion oder ein die zu bearbeitende Beschichtung anlösendes flüssiges Mittel zugeführt wird.
8. Bearbeitungswerkzeug nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die profilartigen Ausnehmungen (27) achsparallel verlaufen und in gleich großem Winkelabstand voneinander angeordnet sind.
9. Bearbeitungswerkzeug nach den Ansprüchen 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahme aus zwei lösbar miteinander verbundenen Tragseheiben (25, 26) besteht, an deren außenliegenden Rändern der in einem Längsschnitt ein karkassenartiges Profil aufweisende Bearbeitungskörper (7') anliegt, der zumindest aus einer innenliegenden und einer außenliegenden, drehfest miteinander verbundenen Kunststoffschicht (8', 9') besteht, wobei die innenliegende Kunststoffschicht (8') eine größere Elastizität hat als die außenliegende Kunststoffschicht (9').