Vibrier-Oberflächenbearbeitungsmaschine mit automatischer Trennung der Werkstücke von den Bearbeitungsmitteln Die Erfindung bezieht sich auf eine Vibrier-Oberflä- chenbearbeitungsmaschine unter Einschluss eines etwa ring- oder kreisförmigen Behälters, in welcher eine Masse, bestehend aus Werkstücken und Poliermitteln, einer kreisförmigen Bearbeitungsbewegung unter gleich zeitigem Vorwärtswandem im Behälter unterzogen wird, worauf nach Beendigung des jeweiligen Bearbeitungspro zesses die gesamte Masse zu einer Trennzone befördert wird, in welcher die fertig bearbeiteten Werkstücke automatisch von den Bearbeitungsmitteln getrennt und ohne Drehen,
Kippen oder sonstigen Bewegen des Behäl ters ausgestossen werden.
Apparate der genannten Bauart haben sich als wirk sam und wirtschaftlich erwiesen, weisen jedoch den Nachteil auf, dass wegen einer die Richtung bestimmen den Trennvorrichtung die kreisförmige Bearbeitungsbe wegung innerhalb des Behälters nur in einer Richtung fortschreitet. Dies kann zu Befürchtungen Anlass geben, dass relativ grosse Werkstücke ungleichmässig bearbeitet werden.
Im weiteren waren, um eine Masse zu einer Trenn vorrichtung, wie einem Sieb, zu befördern, verschiedene Wartungsarbeiten notwendig. So konnte beispielsweise ein bogenförmiger Kanal von halbkreisförmigem Quer schnitt, gelegentlich als Spiralrampe bezeichnet, weg nehmbar in den Behälter eingeführt werden, um die Masse auf das Sieb anzuheben, was intensive Arbeit benötigte und zeitraubend war. Nach einem andern Vorschlag konnte eine grosse spiralförmige Rampe fest innerhalb des Behälters angeordnet sein. Der von dieser Rampe belegte Teil des Behälters diente lediglich als Transportabschnitt für die Masse und setzte daher die Bearbeitungskapazität des Behälters bis zu<B>5001,</B> herab.
Auch war die vom Ende der Rampe in den Behälter fallende Masse harten Schlägen ausgesetzt, was zu Schlagspuren in den bearbeiteten Werkstücken führte.
Ebenfalls bekannt sind verschiedene Typen von Ab- streifplatten. So konnte beispielsweise eine solche Platte fest mit dem Boden des dazugehörigen Behälters verbun den sein, derart, dass sie nach Trennung der fertig bearbeiteten Werkstücke von der Masse mit dem dazuge hörigen Sieb durch eine abfallende Lage desselben oder durch Verwendung geeigneter Abstreifvorrichtungen ver bunden war. Dies setzte dem Strom fliessender Masse einen Widerstand entgegen, so dass der durch die Masse ausgeübte dynamische Druck variierte, und die Werk stücke oft ungleichmässig bearbeitet wurden, während die von den Abstreifvorrichtungen fallenden Stücke Schlagspuren aufweisen konnten.
Im weitem konnte eine vom Innern des Behälters ansteigende Abstreifplatte erst nach erfolgter Trennung angeordnet werden. Diese Mass- nahme bedingte eine, verglichen mit der Spiralrampe, sehr starke Neigung der Abstreifplatte mit dem Ergebnis, dass die Trennoperation sehr schwierig durchzuführen war.
Selbst wenn der Betrieb der Spiralrampe oder der Abstreifplatten durch elektrische oder hydraulische Mit tel teilweise automatisiert würde, so wäre ein hoher Leistungsbedarf nötig, während der übrige Teil der Maschine Schaden leiden könnte.
Es sind im weiteren selbsttrennende vibrierende Bear beitungsmaschinen bekannt, einschliesslich solcher mit kreisförmigem Behälter, deren oberster Teil am Boden mit einer stationären Abstreifplatte versehen war. Für die Trennung wurde die Platte im Betrieb mit dem dazuge hörigen Sieb mittels einer Kippvorrichtung verbunden. Solche Einrichtungen waren beinahe identisch in der Wirkung mit denjenigen, die einen bogenförmigen Be hälter enthielten, und es war kaum möglich, eine aus kugelförmigem Poliermaterial und kugelförmigen Werk stücken bestehende Masse zu dem dazugehörigen Sieb zwecks Trennung zu befördern.
Die Erfindung schafft eine neue und verbesserte vibrierende Oberflächenbearbeitungsmaschine, in welcher das gesamte Arbeitsvolumen eines bogenförmigen Behäl ters zur gleichförmigen Oberflächenbearbeitung von Werkstücken verwendet wird, und mit welcher eine Masse leicht auf eine im Behälter angeordnete Trennvor richtung befördert werden kann, um alle fertig bearbeite- ten Werkstücke aus der Masse zu entfernen, obschon deren Anteil in der Masse hoch ist.
Mit der Erfindung wird eine Maschine der obenge nannten Art geschafft, in welcher auf die jeweilige Bearbeitungsoperation direkt eine Trennoperation folgt, nach deren Beendigung sich die weitere Bearbeitung anschliesst, ohne Notwendigkeit, den Bearbeitungsbehäl ter zwischen den Operationen zu drehen, kippen oder sonstwie zu bewegen.
Der Erfindungsgegenstand ist gekennzeichnet durch einen Behälter, eine zu bearbeitende Werkstücke enthal tende Masse, einen reversierbaren vertikalen Elektromo tor einschliesslich eines Paars exzentrischer Gewichte, von denen eines dem andern in jeder Drehrichtung um einen festgelegten Winkel während des Motorlaufes vor eilt, wobei der Motor den bogenförmigen Behälter in Vibration versetzt, um die Masse zwecks Bearbeitung in einer kreisförmigen Bewegung entgegengesetzt der Motor drehrichtung fortzubewegen, durch ein Sieb auf dem Behälter zwecks Trennung der fertig bearbeiteten Stücke aus der Masse, während die übrigen in den Behälter fallen, durch eine bewegbare Klappe in der Nähe des Siebes,
die bei Nichtbetrieb über der Masse liegt und bei Betrieb um einen vorbestimmten Winkel zur Horizonta len zum Anliegen an die innere Behälterwand zwecks Anhalten der bewegten Masse zu liegen kommt, und einen klappenartigen Vorsprung an dieser Fläche entfernt vom Sieb, mit einem unteren bogenförmigen Ende, welcher sowohl mit demjenigen Teil unterhalb derjenigen der Klappe als auch mit dem angrenzenden Teil der inneren Behälterwand zusammenwirkt, um einen Weg für die sich bewegende Masse zum Sieb zu schaffen, wobei die Klappe aufgrund der Massenbewegung wahlweise die Betriebs- bzw. Nichtbetriebsstellung einnimmt.
Zweckmässigerweise kann ein vertikales Torglied wegnehmbar am Behälter und oberhalb der Klappe angeordnet werden, um das Niveau der fliessenden Masse zwischen Tor und Klappe anzuheben.
Vorteilhafterweise kann das Paar exzentrischer Ge wichte am Elektromotor an beiden Wellenenden ange bracht werden, um über verschiedene Winkel verschieb bar zu sein. Wenn gewünscht, kann eines der Gewichte fest mit der Motorwelle verbunden sein. Ein Ausfüh rungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt.
Es zeigen: Fig. 1 eine Seitenansicht einer Ausführungsform der Maschine gemäss der Erfindung, wobei einzelne Kompo nenten mit gestrichelten Linien eingezeichnet sind, Fig. 2 eine Draufsicht auf den Apparat nach Fig. 1, Fig. 3 einen Vertikalschnitt durch den Bearbeitungs behälter gemäss Fig. 1 und 2, längs der Linie 111-11I in Fig. 2, Fig. 4 einen ähnlichen Schnitt, jedoch längs der Linie IV-IV in Fig. 2,
Fig. 5 einen Teilschnitt längs der Linie V-V in Fig. 2 in Richtung des Pfeiles, Fig. 6 eine Draufsicht auf einen Teil des Vibriergerä- tes, teilweise im Schnitt, Fig.7 eine der Fig. 6 ähnliche Ansicht des unteren Teiles des Vibriergerätes, Fig. 8 eine Ansicht eines Teiles des Gerätes gemäss Fig. 7, Fig. 9 eine diagrammartige Ansicht,
anhand welcher der Betrieb des Gerätes nach Fig. 6 bis 8 erläutert werden kann, Fig. 10 eine Seitenansicht eines anderen Vibriergerä- tes, wobei einzelne Teile im Schnitt gezeigt sind, Fig. 11 eine Draufsicht auf das Gerät gemäss Fig. 10, Fig. 12 eine Seitenansicht einer anderen Ausfüh rungsform des Erfindungsgegenstandes, wobei einzelne Teile im Schnitt und andere mit gestrichelten Linien gezeigt sind,
Fig. 13 eine Teilansicht eines Vertikalschnittes durch eine weitere Ausführungsform des Erfindungsgegenstan des und Fig. 14 eine Draufsicht auf ein Torglied gemäss einer nochmaligen weiteren Ausführungsform des Erfindungs gegenstandes.
In Fig. 1 wird ein Gerät gezeigt, welches ein hohles Gestell 10 enthält, das mit einer Mehrzahl von kurzen Füssen 12 auf einem nicht gezeigten Fundament ruht, wobei die Füsse 12 aus irgend einem geeigneten schock absorbierenden Material wie Gummi bestehen und am Boden befestigt sind, und einen Deckel 14 mit einer Mehrzahl von Schraubenfedern 16, die mit ihrem einen Ende an der Oberseite der Teile 10 und 14 befestigt und in gleichen Abständen voneinander angeordnet sind. Ein waagerechter Flansch 18 ist fest mit den andern Enden der Federn 16 verbunden.
Mit dem Flansch 18 starr verbunden ist eine Vibrier- bearbeitungswanne 20, die einen Bearbeitungsbehälter in Form eines Toroids aufweist. Dieser besitzt einen hohlen Ring, der durch ein Paar koaxiale Zylinder definiert wird, oben offen ist und mit seinem halbkreisförmigen Boden in seiner im wesentlichen horizontalen Lage am Flansch 18 befestigt ist.
Im Innern des Ringes ist dicht mit demselben ein nach unten durch den Flansch 18 und Deckel 14 sich erstreckendes Gehäuse 26 angeordnet, das in das Gestell 10 hineinragt. Innerhalb dieses Gehäuses ist am untern Ende eine Vibriereinrichtung 28 gemäss einer Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes an gebracht, die weiter unten noch erläutert wird.
Wie am besten aus Fig.2 ersichtlich, ist an der Oberseite des Behälters 22 ein Sieb so befestigt, dass es einen Teil desselben vollkommen abdeckt. Das Sieb 30 weist eine Wulst 32 am Umfang auf, ausgenommen an seiner einen radialen Endseite, an welcher ein Auslass 34 vorgesehen ist. Die äussere Wand des Behälters 22 ist an der anderen Endseite mit einer Erhebung 35 versehen, die nach innen gekrümmt ist, und gegen den Auslass 34 zu bis auf Null abnimmt. Auf der Oberseite des Behälters 22 ist ein Deckel 36 wegnehmbar angeordnet. Nach einem andern Merkmal durchquert ein statio närer Drehstab 38 den Behälter 22 und legt sich gegen diejenige Endseite des Siebes 30 an, die keine Wulst aufweist.
Am Drehstab 38 ist drehbar eine Klappe 40 angebracht. In ihrer Horizontalstellung ist die Klappe 40 ausser Betrieb, während sie in der Betriebsstellung unter einem vorbestimmten Winkel gegenüber der Horizonta len nach unten hängt, wie weiter unten beschrieben wird. Ihr Profil ist derart, dass sie in der Betriebsstellung mit ihrem Umfang gegen die Innenseite des Behälters 22 anliegt und so eine Trennwand bildet. Sie weist einen flachen Führungsvorsprung 42 auf, der in der oberen Hälfte gegen die innere Seite der Behälterwand zu angeordnet ist, und zwar auf der vom Sieb 30 abgewende ten Seite der Klappe 40; der Zweck dieser Massnahme wird noch erläutert. Der Führungsvorsprung ist an seinem unteren Ende bogenförmig.
Die Vibriereinrichtung 28 gemäss Fig. 1 und 6 bis 9 weist einen reversierbaren, vertikal innerhalb des Gehäu ses 26 angeordneten Elektromotor 44 auf, der mit einem Montageflansch 46 an einem Gehäusering 48 befestigt ist, welcher sich auf der Innenseite des Gehäuses 26 befindet (Fig. 1). Der Motor 44 weist beidseitig Wellenstummel 50 auf. Jeder dieser Wellenstummel ist mit einem exzen trisch angeordneten Gewicht 52 bzw. 54 versehen. Die Maschine ist dadurch charakterisiert, dass wenigstens eines der exzentrischen Gewichte 52 bzw. 54 so auf der Motorwelle angeordnet ist, dass es um die Motorachse verdreht werden kann.
Für diesen Zweck kann auf der Welle 50 eine auswechselbare Büchse 58 mit einem Keil 56 aufgekeilt sein, die längs des Umfangs eine sich über einen bestimmten Winkel erstreckende Kerbe 60 aufweist (Fig. 6 oder 7). Beide Kerben können eine gleiche oder voneinander verschiedene Umfangslänge aufweisen. Die Gewichte 52 oder 54 werden mit ihren Naben 62 auf die Büchsen 58 aufgesetzt, wobei eine Mitnehmerklaue 64 in die Kerbe 60 zu liegen kommt. Eines der Gewichte 52 oder 54 kann auf der Welle 50 mittels einer Stellschraube 66 befestigt werden, welche durch die Naben und durch die Klaue hindurch in ein Gewinde in der Büchse 58 eingreift.
Falls gewünscht, können beide Gewichte auf der Welle 50 drehbar um die Achse angeordnet wer den.
Um eines der oberen oder unteren exzentrischen Gewichte 52 oder 54 auf der Welle zu befestigen, kann das Gewicht eine abgesetzte Form aufweisen, und die Schraube im aufrechten Teil zwischen den Absätzen hindurchgeführt werden, wie in Fig.8 ersichtlich. Als Variante hiezu kann das Gewicht flach sein, und die Schraube sich durch eine der Längsseiten hindurch erstrecken.
Damit die Gewichte sich nicht von der Welle lösen können, sind sie zweckmässigerweise zwischen zwei Un- terlagscheiben 68, 68 angeordnet und auf der Welle 50 mit einer Schraube 70 gesichert (Fig. 8).
In den Fig. 6 und 7 sind zur Erläuterung das obere und untere exzentrische Gewicht je in ihren entsprechen den Stellungen auf der Welle 50 mit durchgezogenen Linien eingezeichnet.
Wie aus Fig. 8 ersichtlich, können eines oder mehrere Zusatzgewichte 72 am exzentrischen Gewicht mittels Schrauben befestigt werden, um die Masse zu ajustie- ren.
Es sei nun angenommen, dass das obere Gewicht fest auf der Büchse 58 in einer solchen Stellung befestigt ist, dass, wenn es in bezug auf die Büchse drehbar ist, eine Drehung in entgegengesetzten Richtungen um die Winkel a und b stattfinden kann.
Dementsprechend sei das untere Gewicht 54 um die Achse der dazugehörigen Büchse 58 in entgegengesetzten Richtungen um die Winkel d und c verdrehbar wie in Fig.7 gezeigt. Es sei ferner angenommen, dass bei stillstehendem Motor 44 die oberen und unteren Keile 64 sich im wesentlichen vertikal übereinander in einer Linie befinden.
Unter diesen Bedingungen bewirkt die Drehung des Motors 44 in Richtung des Pfeiles 68, d.h. im Uhrzeigersinn (Fig. 6 und 7), dass das untere Gewicht 54 in der Stellung 54-1 fest in bezug auf die Motorwelle verbleibt, wie in Fig.7 und 9 dargestellt, mit dem Ergebnis, dass das obere Gewicht 52 dem unteren Gewicht 54 den Winkel c in Fig. 9 voreilt.
Dreht sich der Motor in Richtung des Pfeiles 69 oder im Gegenuhrzei- gersinn, dann bleibt das untere Gewicht 54 in der Stellung 54-2 fixiert in bezug auf die Motorwelle, wie in Fig.7 und 9 dargestellt. In diesem Fall ist das obere Gewicht 52 dem unteren Gewicht 54 um den Winkel d in Fig. 9 voreilend.
Ist jedoch im Gegensatz dazu das obere Gewicht 52 drehbar in bezug auf seine Büchse 60, und das untere Gewicht 54 fest angeordnet, dann bleibt das obere Gewicht 52 in den Stellungen 52-l oder 52-2 gemäss Fig. 6 und 9 und zwar drehfest gegenüber der Motorwel le, je nach Drehrichtung des Motors, wobei nun das untere Gewicht 54 gegenüber dem oberen Gewicht 52 um die Winkel a oder b voreilend ist. Alternativ, wenn beide Gewichte drehbar in bezug auf die Motorwelle angeord net sind, beträgt der Winkel zwischen ihnen a-c bzw. b-d je nach Drehrichtung des Motors.
Zwecks Erläuterung soll ein Voreilwinkel bei Motordrehrichtung im Uhrzei gersinn positiv genannt werden, während ein gleicher Winkel in der Gegenrichtung als negativ bezeichnet werden soll.
Es ist zu ersehen, dass der Voreilwinkel je nach Länge der Kerben 60 verändert werden kann. Zu diesem Zweck können auf der Motorwelle obere und untere Büchsen von irgend einer gewünschten Kerblänge aufge- keilt sein.
Die Vibriereinrichtung 28 (Fig. 1) setzt den Behälter 22 in Vibration und erteilt damit einer Masse 70, bestehend aus Werkstücken und Bearbeitungsmaterial, in Bewegung. Die Vibrationsbewegung hat zwei Komponen ten, wovon die eine der Masse eine kreisförmige Bewe gung gemäss den Pfeilen 72, 73 und 74 (Fig. 3) verleiht, während die andere eine Linearbewegung der Masse zur Folge hat, welche in einer durch die Motordrehrichtung bestimmten Richtung erfolgt. Die Masse erhält so eine schraubenförmige Bewegung.
Es sei angenommen, dass die oberen und unteren exzentrischen Gewichte 52 und 54 während des Betriebes des Motors 44 einander überlagert seien, d.h. dass der Voreilwinkel gleich Null sei. Dann übt die Masse 70 eine planetenförmige Bewe gung entlang eines annähernd halbkreisförmigen Weges in Richtung der Pfeile 72, 73 und 74 aus, und zwar in jeder radialen Ebene des Behälters 22. Die Richtung, in welcher sich die Masse vorwärts bewegt, ist unabhängig von der Drehrichtung des Motors. Es wurde gefunden, dass, wenn auch nur ein kleiner Voreilwinkel zwischen den oberen und unteren exzentrischen Gewichten 52 und 54 vorhanden ist, die der Masse 70 aufgezwungene Bewegung zwei Komponenten aufweist.
Die erste Kom ponente bewirkt, dass sich die Masse planetenförmig wie oben beschrieben bewegt, und die zweite Komponente bewirkt, dass die Masse sich linear in einer Richtung entgegengesetzt zur Drehrichtung des Motors 44 vorwärts bewegt. Auf diese Weise übt die Masse eine schrauben förmige Bewegung aus. Wenn beispielsweise die Gewich te im Uhrzeigersinn wie in Fig. 2 gedreht werden, dann übt die Masse eine schraubenförmige Bewegung 76 unter gleichzeitigem Wandern in Pfeilrichtung 77 (Fig. 2) aus, oder im Gegenuhrzeigersinn gegenüber Fig. 2.
Anderer seits bewirkt eine Drehbewegung der oberen und unteren Gewichte 52 und 54 im Gegenuhrzeigersinn eine schrau benförmige Bewegung 78 der Masse unter Vorwärtswan- dern in Pfeilrichtung 79 oder im Uhrzeigersinn.
Es folgt daraus, dass die Masse eine schraubenförmi ge Bewegung ausführen kann, wobei sie sich entweder im Uhrzeiger- oder Gegenuhrzeigersinn bewegen kann, je nach Drehrichtung des Motors. Es ist festzuhalten, dass eine Umkehrung der Drehrichtung des Motors von einem Vorzeichenwechsel des Voreilwinkels zwischen dem obe ren und unteren exzentrischen Gewicht begleitet ist, die lediglich die Richtung der schraubenförmigen Bewegung ändert, die Richtung der Planetenbewegung der Masse jedoch unberührt lässt.
Es wurde gefunden, dass ein Voreilwinkel des unteren Gewichtes gegenüber dem oberen im allgemeinen grösser als 0 , jedoch kleiner als 180 sein sollte, wobei ein Voreilwinkel von annähernd 90 ein Maximum an Wirkung hervorruft. Für die Fertigbearbeitung muss ein Voreilwinkel von 10 bis 40 vorgesehen werden, wobei ein Bereich von 15 bis 30 vorteilhaft ist. Für die Trennoperation ist ein Wert von 70 bis 140 vorgesehen, und ein Bereich von 75 bis 105 am vorteilhafte sten.
Wenn das untere Gewicht dem oberen voreilt, sollte das obere in einem von den Schraubenfedern 16 umgebe nen Raum gemäss Fig. 1 oder unterhalb desselben ange ordnet sein. Andernfalls, wenn das obere Gewicht dem unteren voreilend ist, sollte das letztere im wesentlichen auf gleicher Höhe oder oberhalb der Schraubenfedern angeordnet sein, wie aus Fig. 13 oder 12 ersichtlich.
Wie aus Fig. 3 und 4 ersichtlich, kann der obere Teil der äusseren Wand des Behälters 22 mindestens teilweise nach innen in einem kreisförmigen Bogen 80 gebogen sein, um die oben erwähnte planetenförmige Bewegung der Masse zu unterstützen.
In Fig. 10 und 11 ist eine andere Ausführungsform der Vibriereinrichtung gezeigt; dabei bezeichnen gleiche Bezugsziffern gleiche oder ähnliche Teile wie diejenigen in Fig. 6 bis 9. Ein unteres exzentrisches Gewicht 54 ist bei 56 auf die Welle 50 eines Motors 44 aufgekeilt und mittels einer im Wellenende eingewindeten Schraube 70, einer Sicherungs- und einer Unterlagsscheibe 68 bzw. 68' starr daran befestigt.
Ein oberes exzentrisches Gewicht 52 ist drehbar auf dem Wellenstummel 50 in gleicher Weise wie vorher für Fig. 6 beschrieben befestigt; eine ins Wellenende eingewindete Schraube 70 verhindert zusam men mit einer Sicherungs- und einer Unterlagsscheibe 68' bzw. 68" das Lösen des Gewichtes von dem Wellenstum mel 50.
Im Betrieb wird dem Motor 44 die gewünschte Drehrichtung zur Vibration des Behälters 22 gegeben, in welchem die Masse 70 die oben erwähnte schraubenför mige Bewegung ausführt und sich dabei in der der Drehrichtung des Motors entgegengesetzten Richtung vorwärts bewegt, wobei ihre Oberfläche bearbeitet wird. Dabei ist festzuhalten, dass im Oberflächenbearbeitungs- prozess die Klappe 40 mit irgend welchen geeigneten, nicht gezeigten Mitteln in ihrer horizontalen Stellung gehalten wird.
Diese Massnahme verhindert, dass die Klappe den Fluss der Masse behindert, und vermeidet jegliches Herausfallen von Masse; ferner wird damit bewirkt, dass die Werkstücke ständig einer gleichmässi- gen Behandlung ausgesetzt sind, wobei das ganze Ar beitsvolumen des Behälters wirksam zur Oberflächenbe arbeitung herangezogen wird. Wenn gewünscht, kann die Drehrichtung des Motors geändert werden, um die schraubenförmige Bewegung zur Fortsetzung der Bear beitungsoperation zu ändern.
Während der Vibration des Behälters 22 steigt der am Boden befindliche Teil der Masse 70 zuerst der Innensei te des bogenförmigen Bodenteiles 24 nach hoch und folgt dann der Innenseite der Aussenwand des Behälters 22, wie durch die Pfeile 72 angegeben. Hierauf ändert sie die Richtung gemäss den Pfeilen 73, um bei 83 den höchsten Punkt zu erreichen, wie in Fig. 3 und 4 angegeben. Die in oder um diesen Punkt 73 sich befindlichen Teile der Masse 70 werden im wesentlichen von den Vibrationen des Behälters 22 nicht mehr beeinflusst und bilden eine Oberflächenschicht 84, welche sich in Richtung des Pfeiles 74 weiterbewegt, bis sie die innere Wand des Behälters berühren. Hierauf fliesst die Masse dem bogen förmigen Bodenteil 24 des Behälters 22 entlang weiter, worauf sie den gleichen Weg wie vorhin beschrieben einschlägt.
Zur gleichen Zeit wird die Masse in horizon taler Richtung entgegengesetzt der Drehrichtung des Motors bewegt, um die vorhin erwähnte schraubenförmi ge Bewegung zu erzielen. In Fig. 4 ist unterhalb einer gestrichelten Linie 70a derjenige Teil der Masse angege ben, welcher durch die Vibration des Behälters wie oben beschrieben ansteigt, und der als A -Teil bezeichnet werden kann, während derjenige Teil oberhalb einer gestrichelten Linie 70b derjenige ist, welcher gegen die innere Behälterwand unter Wirkung seiner Massenträg heit und der Schwerkraft fliesst, und welcher als B -Teil bezeichnet werden kann.
Der zwischen den beiden Linien sich befindliche Teil der Masse bildet einen zentralen Kern, um welchen die A - und B -Teile eine planeten- förmige Bewegung ausüben, und der als C -Teil be zeichnet werden kann.
Die Vibration des Behälters 22 wirkt sich auf den A -Teil aus, der eine dementsprechende Energiebewe gung ausführt. Die Massenteile B und C hingegen erhalten nur wenig von der Vibration und führen Bewe gungen aus, die von verschiedenen Faktoren beeinflusst werden.
Um eine zufriedenstellende schraubenförmige Bewe gung der Masse zu erzielen, wurde gefunden, dass ein kleinerer Voreilwinkel zwischen den beiden Gewichten bewirken soll, dass eines der Gewichte, das sich näher bei den Federn 16 befindet, eine geringere Erregerkraft aufweist als das andere Gewicht, während ein grösserer Voreilwinkel eine Annäherung der beiden Erregerkräfte bewirken soll.
Nach Beendigung der betreffenden Bearbeitungsope ration wird die Klappe 40 aus ihrer Horizontalstellung um die Achse des Stabes 38 nach unten verdreht, während sich die schraubenförmige Bewegung in derjeni gen Richtung fortpflanzt, in welchem die fliessende Masse die Klappe in Flussrichtung drückt, im Beispiel nach Fig.2 also im Uhrzeigersinn. Dadurch wird vom Massenfluss eine dynamische Kraft auf die hängende Klappe ausgeübt, welcher bewirkt, dass diese gleichmäs- sig in die fliessende Masse einsinkt, bis sie mit ihrem Umfang an der Innenfläche des Behälters 22 anliegt. Auf diese Art blockiert die Klappe 40 den Massenfluss.
Unter diesen Umständen steigen die nachfolgenden Teile der an der Klappe 40 anliegenden fliessenden Masse derselben nach in die Höhe, um auf das Sieb 30 zu gelangen, auf welchem die fertig bearbeiteten Teile von den Bearbeitungsmaterialien getrennt werden und hierauf in Richtung des Pfeiles 34a durch den Ausgang 34 dem nachfolgenden, nicht gezeigten Bearbeitungsabschnitt zu geführt werden. Die Bearbeitungsmaterialien fallen durch das Sieb 30 in den Behälter 22 zurück.
Wie vorhin beschrieben, weist die Klappe auf der dem Sieb 30 abgewendeten Seite, d.h. der dem Massenfluss ausgesetzten Seite einen flachen Vorsprung 42 mit einem bogenförmigen unteren Teil auf. Wie klar aus Fig. 1 und 5 ersichtlich, wird die Klappe unter einem vorbestimmten Winkel zur Horizontalen gehalten. Es folgt daraus, dass ein kleiner Teil der fliessenden Masse zuerst über die Klappe 40 hinweg fliesst, und zwar bald nachdem der Massenstrom das Stauniveau erreicht hat. Somit hat derjenige Teil der fliessenden Masse, der sich gegen die Klappe 40 anlegt, die Tendenz, seine Flussrichtung zu ändern, wie durch Pfeil 86 in Fig. 2 angedeutet.
Der sich gegen die Fläche unterhalb des Vorsprunges 42 der Klappe 40 anlegende Teil wird hingegen gezwungen, zuerst nach aussen radial der unteren bogenförmigen Kante des Vorsprunges 42 entlang zu fliessen, wobei er eine Art Abhang mit geringer Neigung bildet. Hierauf steigt er einer Rampe oder einem Hang nach empor, welcher durch die äussere Kante des Vorsprunges 42 und der Seitenwand des Behälters 22 gebildet wird. Die aufsteigende Masse wird hierauf in die Nähe des höch sten Punktes der Rampe angehoben, wie bei Punkt 88 in Fig.3 und 5 dargestellt.
Auf diese Weise werden die nachfolgenden Teile der Masse auf das Sieb 30 geleitet, auf welchem die fertig bearbeiteten Werkstücke zurück bleiben, während die Bearbeitungsmaterialien durch das Sieb 30 in den Behälter 22 zurückfallen, womit die Trennungsoperation durchgeführt ist.
Es wurde gefunden, dass der Winkel zwischen der Klappe 40 und der Horizontalen vorteilhafterweise in der Grössenordnung von 70 ist. Ist dieser Winkel kleiner, dann kann die fliessende Masse leichter der Klappe nach empor steigen, während bei grösserem Winkel dieser Anstieg schwieriger wird. Es wurde ferner gefunden, dass ein Winkel zwischen 40 und 80 gegenüber der Horizon talen für praktische Zwecke genügt.
Die Verwendung konventioneller Sperrplatten ermög licht es einer Masse, die in schraubenförmige Bewegung versetzt ist, eine Neigung von höchstens 15 zur Horizon talen zu überwinden. Wenn die Masse kugelförmige Komponenten enthält, kann sie sogar eine Neigung von höchstens 3 überwinden. Die Anordnung eines Vor sprunges 42 an der Klappe 40 ist hingegen besonders wirksam, um diesen Anstiegswinkel zu erhöhen. Mit fortschreitender Trennung nimmt das Niveau der Masse vor der Klappe 40 stetig ab, bis dieses eine gestrichelte Linie 82a, 82b erreicht, die sich von der Oberseite der Klappe in einer Neigung nach unten von derselben entfernt. Zu diesem Zeitpunkt erreicht das Niveau hinter der Klappe 40 eine Höhe gemäss der Linie 82c. Die horizontale gestrichelte Linie 83 stellt das Niveau der Masse vor dem Einschwenken der Klappe 40 dar.
Es ergibt sich daraus, dass nach Absinken auf das Niveau 82b, 82a die Masse nicht über die Klappe 40 hinweg auf das Sieb 30 angehoben werden kann.
Um dieses Niveau 82b anzuheben, ist ein Tor 90 oberhalb der Klappe 40 angeordnet und an einem Trägerstab 92 aufgehängt, welcher die ganze Breite des Behälters 22 radial überquert, wie es aus Fig. 2 ersichtlich ist. Das Tor 90 kann vertikal bewegt werden mittels pneumatischer oder hydraulischer Kolben und Zylinder, welche ausserhalb der Aussenseite des Behälters 22 angeordnet sind, und die zwecks Vereinfachung nicht gezeigt sind. Die obere Stellung des Tores 90 ist derart, dass es den Massenfluss nicht behindert, wie mit den ausgezogenen Linien in Fig. 4 und 5 angedeutet. In der unteren Stellung ist das Tor teilweise in der Masse eingebettet, wie durch die gestrichelten Linien in Fig. 1 und 5 angedeutet.
Diese untere Stellung ist in der Höhe durch irgendwelche geeignete, nicht gezeigte Mittel kon trollierbar. Da der A -Teil der Masse, welcher eine kräftige Schraubenbewegung ausführt, nahe der Aussen seite des Behälters ein höheres Niveau erreicht als auf der gegenüberliegenden Seite, weist das Tor 90 auf der erstgenannten Seite eine Ausnehmung auf, wie am besten aus Fig. 1 und 4 ersichtlich. Es folgt daraus, dass das Tor 90 in seiner unteren Stellung den Massenteil A nicht behindert, jedoch wirksam die Massenteile B und C blockiert, um zu verhindern, dass die letztgenannten Teile ihre Richtung gemäss Pfeil 86 ändern, nachdem sie sich an der Klappe 40 gestaut haben.
Nachdem die Klappe 40 in die fliessende Masse eingetaucht worden ist, wird das Tor 90 in seine untere Vertikalstellung gemäss Fig. 1 und 5 gebracht. Dann wird die fliessende Masse in eine Zone 94 zwischen der Klappe 40 und dem Tor 90 durch einen Spalt eingeführt, der durch die untere Kante des Tores 90 und den anschliessenden Teil des Behälterbodens gebildet wird. Diese Masse steigt in ihrem Niveau an, bis zur gestrichel ten Linie 88a in Fig. 5, so dass sie leicht über die Klappe 40 auf das Sieb 30 gelangen kann. Dieses zwangsweise Einführen der Masse in die Zone 94 wird so lange fortgesetzt, bis das Niveau der Masse oberhalb der Klappe 40 auf eine Linie 96 absinkt (Fig. 5).
In der gezeigten Ausführung nimmt die Menge der Masse im Behälter 22, nachdem der die Zone 94 füllende Teil das Niveau 82b erreicht, auf etwa die Hälfte der ursprünglich eingefüllten Menge ab. Unter diesen Um ständen bildet der ausserhalb der Zone 94 befindliche Teil der Masse eine geneigte Oberfläche, welcher durch die Linie 96 und die Fortsetzung 96a dargestellt ist. Dies ermöglicht es, sämtliche fertig bearbeiteten Werkstücke aus der Masse zu entfernen, worauf die Bearbeitungsma terialien allein zurückbleiben.
Wenn gewünscht, kann das Tor 90 drehbar um die Achse des Stabes 94 angeordnet werden, wie die Klappe 40. Ebenso kann die Klappe 40 vertikal bewegbar sein, wie das Tor 90.
Im allgemeinen hat die Form der Werkstücke und der Bearbeitungsmaterialien einen grossen Einfluss auf die stärkste Neigung, welche die entsprechende Masse über winden kann. So haben beispielsweise unter den Bearbei tungsmaterialien Rhomboide, dreieckige Prismen oder Pyramiden, Würfel, Scheiben oder Klumpen von beliebi ger Form die Tendenz, die entsprechende Masse relativ starr zu machen, so dass diese relativ grosse Neigungen überwinden kann. Andererseits hat jede Masse, in wel cher kugelförmige Bearbeitungsmaterialien enthalten sind, Schwierigkeiten, Neigungen zu überwinden. Kon ventionelle Einrichtungen mit vertikalen Stauplatten wa ren daher insofern nachteilig, indem selbst aus einer relativ starren Masse die Werkstücke nicht entfernt werden konnten, solange ihr Anteil 10 Vol.- /o über schritt.
Ebenso führte die Verwendung von kugelförmi gen Werkstücken und/oder kugelförmigen Bearbeitungs materialien dazu, dass die Neigung, welche die entspre chende Masse überwinden konnte in ihrem Winkel gegenüber der Horizontalen enorm abnahm, was zu den grossen Schwierigkeiten in der Trennung der Werkstücke von der Masse führte.
Im weiteren war es, wenn der Anteil der Werkstücke hoch gegenüber den Bearbeitungsmaterialien war, schwierig, alle diese Werkstücke aus der entsprechenden Masse zu entfernen. Konventionelle Vibrier-Oberflächen- bearbeitungsmaschinen haben daher Massen verwendet, in welchen 1 bis 6 Vol.-Teile Bearbeitungsmaterial pro Volumenteil Werkstücke vorhanden war. Auch die bis herigen Verfahren von hohem Wirkungsgrad konnten eine Masse verwenden, welche bis mehr als 4 Vol.-Teile Bearbeitungsmaterial für jeden Teil Werkstücke enthielt.
Bei einer Masse von 1 bis weniger als 4 Vol.-Teile Bearbeitungsmaterial pro Volumenteil Werkstück wird verlangt, dass nach Abnahme der Gesamtmasse auf 70 bis 50% der ursprünglichen Menge infolge Wegnahme der fertigen Werkstücke die Restmasse immer noch an der dazugehörigen Stauplatte emporsteigen kann, um alle fertig bearbeiteten Werkstücke zu entfernen. Dies ist mit den üblichen Maschinen nicht möglich.
Die Anordnung eines Tores 90 garantiert, dass selbst mit einer Masse, die annähernd gleich viel Bearbeitungs material wie Werkstücke enthält, alle fertig bearbeiteten Werkstücke wirksam entfernt werden. Es wurde festge stellt, dass die Verwendung der Klappe 40 mit dem Vorsprung 42 allein bereits einen ausgezeichneten Trenn effekt für Massen ergab, welche etwa 4 oder mehr Volumteile Bearbeitungsmaterial pro Volumteil Werk stücke enthält.
Eine weitere Ausführungsform ist in Fig. 12 darge stellt, in welcher gleiche Teile wie in Fig. 1 bis 5 mit Bezugsziffern bezeichnet sind, die sich um Einhundert von diesen unterscheiden. Sie weist einen bogenförmigen Behälter 122 auf, dessen Querschnitt im wesentlichen gleich demjenigen des Behälters 22 in Fig. 1 bis 4 ist, und der etwas länger ist als ein Umgang einer Schraubenlinie, wobei sich die beiden Enden des Behälters etwas überlap pen. Das untere Ende des Behälters 122 ist mit einem wegnehmbaren, nicht gezeigten Deckel verschlossen, während an das obere Ende eine Stufe 140 mit einem daran anschliessenden horizontalen Auslauf anschliesst, dessen Boden durch ein Sieb 130 gebildet wird.
Die Stufe 140 dient als Stauplatte der üblichen Bauweise. Ein reversierbarer Elektromotor 144 ist vertikal in der oben beschriebenen Weise angeordnet, befindet sich jedoch in einem Raum, der vom bogenförmigen Behälter 122 umgeben ist. An seinem unteren Ende trägt der Motor 144 ein exzentrisches Gewicht 154, das sich etwa auf der Höhe einer Reihe von Schraubenfedern 116 befindet. Falls gewünscht, kann das Gewicht 154 auch oberhalb der Federn angeordnet werden.
Damit im Betrieb eine Masse sich entlang des bogen förmigen Behälters 122 nach oben bewegt, während sie die weiter oben erwähnten Schraubenbewegung ausführt, ist eine Mehrzahl von Toren 190 der vorhin beschriebe nen Art in geeigneten Intervallen innerhalb des Behälters angeordnet; die Tore 190 können auch wegnehmbar angeordnet sein. Zwei solcher Tore 190 sind in Fig. 12 dargestellt. Das Tor 190 ist im wesentlichen identisch mit dem Tor 90.
Bei Bedarf kann auch eine Mehrzahl von Behältern 122 übereinander angeordnet werden, um einen schraubenförmigen Behälter, wie in Fig. 13 gezeigt, zu bilden, wobei in dieser Figur gleiche Komponenten wie in Fig. 1 bis 4 mit Bezugsziffern bezeichnet sind, die sich um 200 von diesen unterscheiden. Ein schraubenför miger Behälter 122 kann mit einem oberen Endteil wie in Fig. 12 versehen sein.
Ein reversierbarer Elektromotor 244 ist vom schraubenförmigen Behälter 222 umgeben und trägt ein unteres exzentrisches Gewicht 254 oberhalb einer Reihe von Schraubenfedern<B>216.</B> Wie in Fig. 12 ist eine Mehrzahl von Toren 290 fest oder wegnehmbar in Abständen innerhalb des Behälters 222 angeordnet. Das Tor 290 ist im wesentlichen in seiner Form identisch mit dem Tor 90.
Die Einrichtungen nach Fig. 12 und 13 arbeiten in der gleichen Art und Weise wie im Zusammenhang mit Fig. 1 bis 5 beschrieben. Insbesondere wird eine Masse gezwun gen, sukzessive durch Öffnungen zwischen den unteren Enden der Tore 190 und 290 und den gegenüberliegen den Teilen des Behälterbodens hindurchzutreten, um im Behälter anzusteigen, wobei das obere exzentrische Ge wicht 152 dem unteren Gewicht voreilt.
Nachdem alle fertig bearbeiteten Werkstücke in der vorhin beschriebe nen Weise entfernt worden sind, wird die Drehrichtung des Motors geändert, so das sich die verbleibende Masse dem Behälter nach wieder nach abwärts bewegt, während sie eine wie vorhin beschriebene schraubenförmige Bewe gung ausführt, um durch das nunmehr geöffnete untere Ende den Behälter zu verlassen.
Fig. 14 zeigt eine andere Ausführungsform des Tores 90. An einer im Behälter 22, 122 oder 222 (in Fig. 14 nicht gezeigt) angerodneten Trägerplatte 94 ist ein Torteil 90' höhenverstellbar befestigt, dessen Form im wesentli chen mit derjenigen des Tores 90 identisch ist.
Zusammenfassend sei festgehalten, dass die Klappe in einer horizontalen Stellung gehalten wird, und der Motor sich in der gewünschten Richtung in Betrieb setzt, wodurch die vorhandene Masse in eine schraubenförmige Bewegung versetzt wird und in einer zur Drehrichtung des Motors entgegengesetzten Richtung weiterwandert. Falls gewünscht, kann dann die Drehrichtung des Motors geändert werden, um eine weitere Bearbeitungsoperation durchzuführen. Nach Beendigung derselben wird die Klappe abgesenkt, vorausgesetzt, die schraubenförmige Bewegung erfolge in einer Richtung, in welcher die Klappe hinuntergedrückt wird.
So ist z.B. in der ersten Ausführung die letzte schraubenförmige Bewegung im Uhrzeigersinn gemäss Fig.2. Erfolgt andererseits die letzte schraubenförmige Bewegung im Gegenuhrzeiger sinn, dann wird die Drehrichtung des Motors geändert und dann die Klappe abgesenkt. Die fliessende Masse übt eine Kraft auf die abgesenkte Klappe aus, so dass diese in die Masse einsinkt, bis sie an der Innenwand des Behälters anliegt. Hierauf wird das Tor abgesenkt, um den Strom der Masse teilweise zu bremsen.
Infolge der speziellen Form des Tores, wie vorhin beschrieben, kann die Masse leicht auf das dazugehörige Sieb transportiert werden, auf welchem alle die fertig bearbeiteten Werk stücke entfernt werden, während die Bearbeitungsmate rialien durch das Sieb in den Behälter zurückfallen. In der Ausführungsform nach Fig.l bis 5 wird nach Beendigung der Trenn- und Entfernungsoperation die Drehrichtung des Motors geändert, um die Richtung der schraubenförmigen Bewegung zu ändern. Dann hebt sich die Klappe unter der Wirkung der Masse, welche nun im Gegenuhrzeigersinn (Fig.2) fliesst, automatisch an und bleibt in der horizontalen Stellung. Hierauf wird das Tor gekippt.
Auf diese Weise ist der Behälter für die weiteren Bearbeitungsoperationen bereit.
In den Ausführungsformen gemäss Fig. 12 und 13 wird nach Beendigung der Entfernungsoperation die Drehrichtung des Motors geändert, wobei das untere Ende des Behälters offen ist. Dies ermöglicht es der verbleibenden Masse, welche nur noch Bearbeitungsma terialien enthält, den Behälter zu verlassen, worauf dieser für die nachfolgenden Bearbeitungsoperat-'onen bereit ist.