表面处理工具的制作方法

背景技术：

本发明涉及用于处理工件表面的表面处理工具，该表面处理工具包括旋转工具头部，在旋转工具头部上径向安装有若干旋转工具，该旋转工具包括柱形的切割辊或打磨(grind)辊。

为了最后修整或使表面适于额外的处理——诸如表面层的涂覆，或为了对要接合在一起的表面进行预处理——的目的，对工件进行打磨、去毛刺、消光、抛光等形式的表面处理是非常普遍的，并且因此，相当需要用于这些目的的有效设备。

同时，具有所谓的立体(three-dimensional，三维)表面的大型弯曲表面，诸如用于飞机、汽车、火车、风力涡轮机叶片等的部段已经有了很大发展，并且，这种大型的工件也要进行表面处理，例如在为了与其他部件的接合的准备工作中或为了最后修整的表面处理的目的。

用于具有有限尺寸的平坦表面以及弯曲表面的表面处理的设备是已知的。因此，所述工件会是下述类型：所述工件可以被放置在输送机上并通过处理机器，或者设备可以在工件上移动。

根据fr3001169a1已知一种用于打磨弯曲表面(12)的打磨机。该工具的头部以万向节形式位于(gimbal)悬挂装置中。在一个实施方案中，工具的头部配备有具有倾斜轴线(50)的相反的轴承(52)，悬挂装置(54)安装至所述轴承。悬挂装置(54)安装至具有与轴线(50)的垂直的倾斜轴线(50)的装配孔(56)。装配孔(56)包括支撑框架(22、46)，支撑框架通过其相对端被安装至工具(40、42)的支架上。支撑臂由重量补偿器支撑，该重量补偿器由弹簧或气动缸构成。然而，由于打磨滚轮被设计成面向侧面，而不是面向下，因此重量补偿器无法影响工具对工件表面的压力。为此使用了另一个致动器，该致动器通过围绕轴线旋转而将工具的头部压靠在表面上。

进一步地，根据us939,373a已知一种表面处理工具，该表面处理工具包括旋转工具头部(31)，在该旋转工具头部上径向地安装有若干打磨辊(37)，其中，每个辊围绕与工具头部的旋转轴线垂直的轴线安装。工具包括由可调节的重量补偿器(53、57、59)支撑的悬挂装置(24、25)，可调节的重量补偿器用于调节工具头部对工件表面的压力。

然而，这些已知的工具具有若干缺陷。主要的是，工具在重量上不平衡，这就导致了可变的打磨效果，原因在于工具对工件表面的压力不是恒定的，而是可变的。在此不存在打磨效果自动调节的类型的工具。

发明目的

本发明的目的在于解决(remedy，补救)这些局限和不便，并且根据本发明，这是通过使用下述表面处理工具来实现的，该表面处理工具具有工具头部，该工具头部装配有具有旋转轴线的相反的轴承，悬挂装置的端部安装至该轴承，悬挂装置安装至装配孔，悬挂装置具有与工具头部的旋转轴线垂直的旋转轴线，并且其中，该旋转轴线在悬挂装置的旋转轴线下方的水平面上延伸(run)。

以这种出奇简单的方式得到了一种自动调节工具，该工具能够对表面进行处理，无论表面是平坦的或者是弯曲的，因为工具本身因其悬挂装置而遵循工件的形状。因此，不需要其他控制，该处理工具自动地调节以适应工件的形状，这都是归因于平衡的悬挂装置。

因此，工具悬挂装置构成“平衡的”悬挂装置，其中，工具的重心低于定位位置(positioning)，并且有助于工具在其旋转期间进行恒定的自动调节。上述效果类似于陀螺仪设备，其中，与飞轮、工具头部围绕轴线的旋转结合，飞轮、工具头部在垂直平面上具有稳定的旋转运动。这种非直观的轴线运动称为旋进。

换句话说，工具是自对准的，并且可以调节以适应表面形状，因为工具重心靠近工具的处理中心点。这有助于获得平衡的工具，该工具能够容易且轻松自如地遵循工件的表面，原因在于工具会不断地追求将其工作位置调节为适应表面状况。

进一步地，获得了处理操作半径，该处理操作半径仅取决于悬挂装置的延伸。

如在权利要求2中所述，通过将悬挂装置安装在支撑框架上(支撑框架安装在工具的支架或基板上)，处理区域将具有这样的尺寸，即，该尺寸仅由支架与工具头部本身之间的距离限制，此外，工具将能够处理工件上相对较大的水平差异。

如在权利要求3中所述，通过借助用于平衡工具的重量的补偿器来支撑支撑臂，可以将工具调节至期望的处理压力和期望的处理力。

如在权利要求4中所述，通过允许工具的悬挂装置能旋转地安装在装配孔中，可以处理类似定向的工件表面。

最后，如在权利要求5中所述，使用这种用于处理平坦以及立体表面的工具是合适的，因为该工具能够借助其自身无需另外调节来遵循表面轮廓。

附图说明

将参照附图在下文中详细描述根据本发明的表面处理工具的优选实施方案的实施例，其中：

图1示出了水平悬挂的工具的侧视图，

图2从上方示出了工具，以及

图3示出了处理具有倾斜表面的工件的工具头部。

具体实施方式

在下文中本发明将被描述为特别用于打磨表面、消光表面之类的设备，其中，工具成形为被称为的打磨辊。

如图1和图3所示，这些辊18是由并置以形成辊的有狭缝的圆形打磨元件构成的柱形工具，从而得到使用安全且即使在工件表面上存在水平差异的情况下也得到均匀的打磨效果的打磨工具。

如图所示，每个辊18被固定到轴颈17上，在该实施例中，具有六个围绕打磨头部均匀分布的辊颈。

该打磨头部包含由马达16驱动的传动装置。

互换是使得打磨辊18将沿一个方向23围绕工具的中心轴线(旋转轴线19)旋转，同时打磨辊18将沿相邻却相反的方向24旋转，如图3中以箭头指示的。这是为了获得均匀的表面处理。

为了旋转，壳体安装有具有齿轮14的马达13，该马达与齿轮轮缘15啮合。以这种方式，工具能够在垂直于旋转轴线19延伸的相同水平面上旋转。

取代打磨辊，取决于目的，具有其它处理工具(诸如金属刷)的辊、切割辊、抛光辊、滚砂机及类似物可以以完全相同的方式安装。

工具头部悬挂于轴承12，轴承安装在头部的每一侧上，使得轴承在中心水平线上延伸，并且通过在头部的旋转轴线范围内(in)的悬挂装置12使具有工具18的工具头部的重心处于中心轴线19上或靠近中心轴线。这样，所有的工具18都会在同一水平面上。

除了被调平之外，工具还将在旋转期间以及辊的旋转期间处于平衡位置。这是因为各个辊18在其旋转期间将起到飞轮的作用，即，在围绕中心轴线19旋转期间沿相反的方向旋转。这构成了作为轴上的旋转飞轮的稳定系统，围绕中心轴线旋转。

称为旋进的并且根据陀螺仪可知的这种现象具有下述效果：实现在旋转部件中产生的惯性力矩的几乎完全的平衡，并且从而对工件进行非常均匀(even)以及均一的处理。此外，通过工具、齿轮和轴承上的这种完全均匀的负载实现操作上的主要优势。

为了得到工具壳体的万向节，如上所述，工具壳体安装12至如图2所示的包括两个臂10、11的叉状臂形式的悬挂装置。

这些臂在具有用于悬挂装置的旋转轴线21的轴承9中接合，该旋转轴线垂直于工具壳体的悬挂装置轴线20。这就构成了工具头部的万向节，该万向节确保头部(并且由此确保工具18)将始终追求被调平且视工件的表面形状而定的位置，并且其中，工具的重心将朝向轴线19移动。

悬挂装置9的定位位置嵌入在轴承壳体8中，该轴承壳体由包括两个支脚3、4的设备支撑，两个支脚的端部被安装2至设备的支撑支架或基板1。该位置8能够围绕轴线22倾斜，从而允许工具头部上下倾斜，并且使得工具能够遵循表面轮廓25。未示出的止动件形式的嵌入阻挡件确保了工具头部保持在其工作区域内。

为了平衡工具，在横梁7(该横梁用以连接支撑设备3、4的支脚)的下方安装有致动器6，该致动器可以是任何适当类型的；可以是机械的、液压的或气动的。

借助该致动器6，可以调节工具头部的重量，使得工具18获得期望的重量，并且从而获得对工件的表面25的期望的压力。

如果需要更大的处理压力，则减弱该平衡，由此工具头部的重量增加，如果需要更小的处理压力，则增强该平衡，由此工具头部的重量减小。因此，可以根据需要来调节处理压力。

借助该设备，可以确保均匀的处理压力，以及确保表面的完全均一的处理，无论表面是拱形的、弯曲的、凹形的或是凸形的。

进一步地，重量平衡和设备的自身重量以及万向节形式的打磨设备一起确保了先前未知的处理自由度，原因在于工具根据表面的状况和形状进行自动调节。

这种自动调节通过简单的手段实现，操作上没有缺点；相反，实现了高度的可靠性、低的磨损以及由此的长久的耐用性，而无需使用能量和部件，所述部件诸如包括传感器和调节组件(setting)的调节设备。