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Verhinderung von Riefenbildung beim Glaspolieren

 

Riefenbildung im Brillenglas, hervorgerufen durch den Bearbeitungsprozess „Polieren“ war der Anlass, das Betriebschwingverhalten einer Glaspoliermaschine zu untersuchen. Das obere Bild zeigt den Teller, der den Antriebsmotor trägt. Die Werkzeugwelle (unten) wird über einen innerhalb des Schwenkarms laufenden Zahnriemen angetrieben. Die gelben Markierungen zeigen die Messstellen am Schwenkarm.

Die Motorunwucht, das Riemenflattern und der Werkzeugeingriff führen zu resonanzartiger Anregung des Schwenkarms. Im mittleren Bild (FEM-Ergebnisse) sind die Torsion bei 495 [Hz] und die Biegung des Schwenkarms bei 547 [Hz] dargestellt, zwei wesentlich für die Riefenbildung verantwortliche Eigenschwingungsformen.

Beim Polieren stellen sich die im Campbell-Diagramm (unten) dargestellten, gemessenen Betriebsschwingamplituden ein. Die parallel zur Drehzahlachse laufenden Kreise markieren die Eigenfrequenzen der Poliermaschine, die schräg nach oben verlaufenden Strahlen widerspiegeln die Erregerordnungen.

Unter bestimmten Betriebsbedingungen wandern beim Polieren die Eigenfrequenzen von Torsion und Biegung des Schwenkarms näher zusammen. Dies kann fallweise zu so hohen Schwingamplituden führen, dass die Grenze für die dynamische Stabilität des Werkzeug / Werkstück - Kontaktes überschritten wird und es zur Riefenbildung im Glas kommt.

Durch ein Druckgussprofil mit beidseitiger Verstrebung zum Zweck der Torsionsversteifung des Arms, einer günstigeren Zahnriemenführung und einer Minimierung der Motorunwucht konnte die Riefenbildung beim Glaspolieren zuverlässig unterbunden werden. Die optimierte Zahnriemenführung konnte auch die Auswirkung der elektromagnetischen Motorkräfte der Erregerordnung EO8 auf das Werkzeug gering halten. Alle Poliermaschinen wurden schließlich diesen Änderungen unterworfen.

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Michael Elbs, Geschäftsführer

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Michael Elbs
Glaspolieren 1

Messpunkte am Schwenkarm

Glaspolieren 2

2te und 3te Eigenschwingform des Schwenkarms

Glaspolieren 3

Campbell-Diagramm: Hochlauf mit ungewuchtetem Motor