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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Entgraten von Formteilen
mit einem Schleuderrad, einer Fördereinrichtung
zur Zufuhr von Strahlmittel zu dem Schleuderrad und einem Antriebsmittel,
um das Schleuderrad in Rotation zu versetzen. Ferner bezieht sich
die Erfindung auf ein Verfahren zum Entgraten von Formteilen durch
Bestrahlen mit einem Strahlmittel, wobei Strahlmittel mittels einer
Fördereinrichtung
einem auf einer Welle gelagerten Schleuderrad zugeführt und
mittels des Schleuderrades auf die Formteile gestrahlt wird.
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Zum
Entgraten von Formteilen aus Kunststoff oder Gummi ist es bekannt,
Strahlmittel, wie beispielsweise Kunststoff-Pellets oder Stahlkies,
mittels eines Schleuderrades auf die Grate der Formteile zu schießen, um
diese abzuschlagen. Die Formteile werden vor und/oder während des
Entgratens mit Hilfe eines tiefkalten Gases versprödet, um
das Abschlagen der Grate beim Auftreffen der Strahlmittel zu erleichtern.
Eine solche Entgratungsanlage ist beispielsweise in der
DE 44 21 218 A1 beschrieben.
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Die
Zufuhr des Strahlmittels zu dem Schleuderrad erfolgt dabei teilweise
mittels Dosierschnecken. In der
DE 32 35 826 A1 ist eine Vorrichtung zum
Entgraten von Formteilen nach dem Schleuderradprinzip offenbart,
bei der das Strahlmittel über eine
Förderschnecke
transportiert wird. In einer Ausführungsform ist die Antriebswelle
für das
Schleuderrad als Hohlwelle ausgeführt, so dass durch diese das
Strahlmittel zugeführt
werden kann. Das Strahlmittel wird dabei durch eine Förderschnecke
zwangsweise in die Hohlwelle eingeführt und fällt dann durch die senkrecht
stehende Hohlwelle nach unten zum Schleuderrad.
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Ein
Nachteil dieser Art der Strahlmittelzuführung besteht darin, dass das
Strahlmittel durch die Fliehkraft nach außen an die Wandung der rotierenden
Hohlwelle gedrückt
wird und eine dosierte Strahlmittelzuführung erschwert oder gar unmöglich gemacht
wird.
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Aufgabe
vorliegender Erfindung ist es daher, eine Entgratungsvorrichtung
mit einer einfachen und kostengünstigen
Strahlmittelzuführung
und ein entsprechendes Entgratungsverfahren zur Verfügung zu stellen.
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Diese
Aufgabe wird durch eine Vorrichtung gelöst, die ein Schleuderrad, eine
Fördereinrichtung zur
Zufuhr von Strahlmittel zu dem Schleuderrad und ein Antriebsmittel,
um das Schleuderrad in Rotation zu versetzen, umfasst, wobei die
Fördereinrichtung und
das Schleuderrad von demselben Antriebsmittel angetrieben werden.
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Erfindungsgemäß ist eine
Zwangszuführung des
Strahlmittels zu dem Schleuderrad vorgesehen. Die Fördereinrichtung
für das
Strahlmittel wird dabei von denselben Antriebsmitteln angetrieben
wie das Schleuderrad. Wird das Schleuderrad in Rotation versetzt,
so wird zwangsweise über
die Fördereinrichtung
Strahlmittel zu dem Schleuderrad befördert.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
zum Entgraten von Formteilen durch Bestrahlen mit einem Strahlmittel,
zeichnet sich dadurch aus, dass das Strahlmittel mittels einer Fördereinrichtung
einem auf einer Welle gelagerten Schleuderrad zugeführt und mittels
des Schleuderrades auf die Formteile gestrahlt wird, wobei die Fördereinrichtung
von der Welle angetrieben wird.
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Bei
Anlagen, bei denen die Zufuhr von Strahlmittel zum Schleuderrad
allein durch die Schwerkraft bewirkt wird, besteht die Gefahr, dass das
Strahlmittel in der Zufuhrleitung verklemmt oder nur ungleichmäßig nachrutscht.
Die erfindungsgemäße Zwangsbeförderung
des Strahlmittels durch die Fördereinrichtung
stellt sicher, dass stets ein gleichmäßiger und ausreichender Strom
an Strahlmittel zum Schleuderrad befördert wird.
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Die
Kopplung der Fördereinrichtung
an das Schleuderrad in dem Sinne, dass beide durch dieselben Antriebsmittel,
beispielsweise einen Elektromotor, angetrieben werden, hat den Vorteil,
dass kein separater Motor für
die Fördereinrichtung
vorgesehen werden muss.
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Die
erfindungsgemäße Integration
der Zwangszuführung
des Strahlmittels zum Schleuderrad vereinfacht die Konstruktion
und Regelung der Entgratungsanlage wesentlich. Auf diese Weise kann eine
deutliche Reduzierung der Herstellungskosten erzielt werden. Bei
Entgratungsanlagen mit einem Fassungsvermögen der Trommel bis zu 50 Liter
und insbesondere bei kleinen Anlagen mit einem Fassungsvermögen bis
30 Liter wirkt sich dies deutlich auf die Gesamtkosten der Anlage
aus.
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Die
Fördereinrichtung
ist vorzugsweise als Förderschnecke
ausgebildet. In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung sind die
Förderschnecke und
das Schleuderrad auf einer gemeinsamen Welle angeordnet. Die Geschwindigkeit
der Förderschnecke
und damit der Strahlmitteldurchsatz sind damit an die Drehgeschwindigkeit
des Schleuderrades gekoppelt. Eine eigene Ansteuerung oder Regelung
der Förderschnecke
ist nicht vorgesehen, wodurch eine deutliche Kostenreduzierung erreicht
wird.
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Zur
Erleichterung des Abschlagens der Grate werden die Formteile bevorzugt
bei tiefen Temperaturen zwischen –196°C und 0 °C, besonders bevorzugt bei einer
Temperatur zwischen –140 °C und 0°C, entgratet.
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Hierzu
werden die Formteile vorzugsweise vor und/oder während des eigentlichen Entgratungsvorgangs
mit Hilfe eines kryogenen Fluids versprödet. Als kryogenes Fluid kommt
bevorzugt kryogener Stickstoff entweder in flüssiger Form oder als tiefkaltes
Gas zum Einsatz.
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Es
hat sich weiter als günstig
erwiesen, zumindest einen Teil des auf die Formteile gestrahlten Strahlmittels
wieder zu dem Schleuderrad zurückzuführen. Der
Strahlmittelverbrauch und die damit verbundenen Kosten können so
weiter reduziert werden.
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Die
zu bearbeitenden Formteile werden in der Regel in eine drehbare
Trommel mit gitterförmigem
Mantel eingebracht, die von außen
mit dem Strahlmittel beaufschlagt wird. Das Strahlmittel dringt durch
die Öffnungen
in dem gitterförmigen
Mantel in die Trommel ein und trifft auf die zu entgratenden Formteile.
Vorzugsweise wird die Trommel abwechselnd um ihre Rotationsachse
in die eine Richtung und die entgegengesetzte Richtung gedreht oder
jeweils um einen bestimmten Winkel ausgelenkt. Die Trommel pendelt
um ihre Ruhelage und wälzt
dabei die in der Trommel befindlichen Formteile wirkungsvoll um,
so dass alle Formteile dem Strahlmittel ausgesetzt werden. Die Pendelbewegung
wird vorzugsweise von einer elektronischen Steuerung geregelt.
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Durch
die erfindungsgemäße Pendelbewegung
der Trommel wird es möglich,
diese in waagrechter Position zu installieren. Bei den bekannten Trommeln,
bei denen eine Drehrichtung beibehalten wird, werden die Formteile
während
der Drehung der Trommel in eine bestimmte Richtung gefördert, so dass
sich eine ungleichmäßige Verteilung
der Formteile in der Trommel einstellt. Dies ist insbesondere dann
der Fall, wenn in der Trommel Leitbleche oder Paddel zum Umwälzen der
Formteile vorgesehen sind. Die bekannten Trommeln sind daher schräg gelagert,
so dass die infolge der Trommeldrehung nach oben bewegten Formteile
durch die Schwerkraft wieder zurückfallen.
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Bei
der gemäß der Erfindung
bevorzugten Entgratungsanlage ist die Trommel dagegen innerhalb
des Gehäuses
der Entgratungsanlage von Vorteil so angeordnet, dass sich deren
Rotationsachse in waagrechter Richtung erstreckt. Auf diese Weise wird
zum einen der Platzbedarf für
die Trommel reduziert, zum anderen wird der mit der Lagerung der Trommel
und der mit deren Antrieb verbundene Fertigungsaufwand minimiert.
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Die
Stärke
der Pendelbewegung, d.h. die Auslenkung der Trommel, wird bevorzugt
so festgelegt, dass die Formteile über die gesamte Trommellänge möglichst
gleichmäßig verteilt
bleiben. Die Pendelauslenkung hängt
unter anderem von der Art, Größe und Anzahl
der Formteile sowie der Ausführung
der Trommel und insbesondere eventueller Einbauten in der Trommel
ab. Wird beispielsweise in der Trommel ein gewendeltes Paddel oder
ein Leitblech vorgesehen, welche bei einer Drehung der Trommel die
Formteile in Richtung der Trommelachse befördern, so ist die Pendelbewegung
auch in Abhängigkeit
von der Steigung des gewendelten Paddels zu bestimmen. In diesem
Fall wird die Trommel beispielsweise nur jeweils um eine halbe Drehung
in jede Richtung ausgelenkt. Sind andererseits in der Trommel Einbauten
vorgesehen, die lediglich eine Umwälzung der Formteile bei Drehung
der Trommel bewirken, kann es durchaus günstig sein, die Trommel mehrere
Umdrehungen in eine Richtung zu drehen, bevor die Drehrichtung umgekehrt
wird.
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Die
Erfindung sowie weitere Einzelheiten der Erfindung werden im Folgenden
anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Hierbei
zeigen:
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1 die
Vorderansicht einer erfindungsgemäßen Entgratungsanlage,
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2 die
Seitenansicht der Entgratungsanlage gemäß 1 und
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3 eine
vergrößerte Darstellung
der Schleuderradeinheit der Entgratungsanlage gemäß den 1 und 2.
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In
den 1 und 2 ist eine erfindungsgemäße Anlage
zur Entgratung von Formteilen aus Gummi oder Kunststoff, die mit
flüssigem
Stickstoff versprödet
wurden.
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Die
Entgratungsanlage weist eine im Wesentlichen zylindrische Trommel 1 zur
Aufnahme der zu entgratenden Formteile auf. Die Mantelfläche der Trommel 1 ist
mit einer Vielzahl von Öffnungen 7 versehen
oder gitterförmig
ausgeführt
und waagrecht liegend angeordnet, so dass sich die Rotationsachse 2 der
Trommel 1 in einer Horizontalen befindet. Durch diese liegende
Anordnung der Trommel 1 wird der Platzbedarf für die Trommel 1 innerhalb
des Gehäuses 3 der
Entgratungsanlage minimiert.
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Die
Trommel 1 besitzt an einer Stirnseite eine mit einer Tür verschließbare Öffnung 4, über die die
Formteile in die Trommel 1 eingebracht und nach dem Entgratungsvorgang
wieder entnommen werden können. Über einen
Motor 5 kann die Trommel 1 in eine Rotationsbewegung
versetzt werden.
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Innerhalb
der Trommel 1 sind schaufelförmige Leitbleche oder gewendelte
Paddel 6 vorgesehen, die bei einer Rotation der Trommel 1 ein
Umwälzen der
Formteile bewirken. Die Leitbleche 6 sind weiter so ausgeführt, dass
die Formteile während
der Drehung der Trommel 1 in axialer Richtung, das heißt in Richtung
der Achse 2 der Trommel 1 bewegt werden.
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Unterhalb
der Trommel 1 befindet sich ein etwa V-förmig gebogenes
Auffangblech 8, welches sich nahezu über die gesamte Länge der
Trommel 1 erstreckt. Durch die Öffnungen 7 aus der
Trommel 1 herausfallende Grate oder Strahlmittel treffen
auf das Auffangblech 8 und sammeln sich am tiefsten Punkt des
Auffangbleches 8. Eine über
einen Motor 9 angetriebene Förderschnecke 10 dient
zur Förderung
der angesammelten Grate und des Strahlmittels zu einem Schacht 11,
der zu einer Trennvorrichtung zur Trennung der Grate von dem Strahlmittel
führt.
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Die
Trennvorrichtung besteht aus einem drehbaren Grobsieb 12 und
einem Feinsieb 13, welches koaxial mit dem Grobsieb 12 angeordnet
ist und dieses umgibt. Ferner sind weitere Förderschnecken 14 und 15 vorgesehen,
mittels derer Strahlmittel und Grate in axialer Richtung innerhalb
des Grobsiebes 12 beziehungsweise innerhalb des Feinsiebes 13 transportiert
werden können.
Das Grobsieb 12 und das Feinsieb 13 sind ebenso
wie die Trommel 1 waagrecht liegend angeordnet. Beide Siebe 12, 13 und
die Förderschnecken 14, 15 werden über einen Motor 23 mit
der derselben Drehgeschwindigkeit angetrieben. Da sich eine Relativbewegung
zwischen den beiden Sieben 12, 13 und den Förderschnecken 14, 15 für ein gutes
Trennergebnis als nicht notwendig erwiesen hat, kann auf Vorrichtungen
zur Umsetzung der Drehgeschwindigkeit des Motors 23 auf
unterschiedliche Drehgeschwindigkeiten für die Siebe 12, 13 bzw.
für die
Förderschnecken 14, 15 verzichtet werden.
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Durch
die Trennvorrichtung wird das Strahlmittel von den abgeschlagenen
Graten getrennt und kann für
den weiteren Entgratungsprozess wieder verwendet werden. Hierzu
ist eine senkrechte Förderschnecke 16 vorgesehen,
die das Strahlmittel nach oben zur Zuführungsleitung 17 eines
Schleuderrades 18 fördert.
Die Zuführungsleitung 17 ist
zudem mit einem in der Zeichnung nicht dargestellten Strahlmittelvorrat
verbunden.
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Die
Zuführung
des Strahlmittels zu dem Schleuderrad 18 ist in 3 vergrößert dargestellt. Das
Schleuderrad 18 ist auf einer Antriebsachse 19 gelagert
und wird über
einen Motor 20 in Rotation versetzt. Auf der Achse 19 ist
eine Dosierschnecke 21 befestigt, die sich mit dem Schleuderrad 18 mitdreht
und in der Zuführungsleitung 17 anstehendes Strahlmittel
zum Schleuderrad 18 transportiert.
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Die
Dosierschnecke 21 ist innerhalb eines nicht rotierenden
Rohrstücks 24 angeordnet,
welches im Bereich des Schleuderrades 18 eine als Strahlmittelfenster
dienende Öffnung 25 aufweist. Das
Rohrstück 24 ist
von außen
manuell verstellbar, wodurch die Öffnung 25 unterschiedlich
ausgerichtet werden kann.
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Zum
Entgraten von beispielsweise Gummiformteilen werden diese über die
Beschickungsöffnung 4 in
die Trommel 1 eingebracht und mittels tiefkaltem flüssigen oder
gasförmigem
Stickstoff, der über
in der Zeichnung nicht dargestellte Kaltgasdüsen in die Trommel 1 eingesprüht wird,
versprödet.
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Zur
Entgratung werden bevorzugt Strahlmittel aus Kunststoff eingesetzt,
je nach Art der zu entgratenden Formteile können aber auch Strahlmittel aus
Metall, z. B. Stahlkies oder Keramik oder auch Kohlendioxid-Pellets,
gefrorene Wassertropfen oder Eisstückchen verwendet werden. Das
Strahlmittel wird über
die Zuführungsleitung 17 dem
Schleuderrad 18 zugeführt.
Bei Inbetriebnahme des Schleuderrades 18 fördert die
auf der Achse 19 des Schleuderrades 18 sitzende
Dosierschnecke 21 das Strahlmittel automatisch zu dem Schleuderrad 18.
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Durch
die Öffnung 25 in
dem die Dosierschnecke 21 umgebenden Rohrstück 24 verlässt das Strahlmittel
den Bereich der Achse 19, wird nach außen zu den Schaufeln des Schleuderrads 18 befördert und
radial nach außen
abgestrahlt. Durch die Größe und Stellung
der Öffnung 25 wird
der Bereich festgelegt, in den das Strahlmittel abgestrahlt wird. Das
Strahlmittel wird von dem Schleuderrad 18 auf die Oberseite
des gitterförmigen
Trommelmantels verschossen, gelangt durch die Öffnungen 7 in das Innere
der Trommel 1, trifft auf die zu entgratenden Formteile
und schlägt überstehende
Grate ab.
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Die
Trommel 1 wird dabei durch eine elektronische Steuerung
in eine Pendelbewegung versetzt, das heißt die Trommel 1 wird
abwechselnd in die eine Richtung und anschließend in die entgegengesetzte Richtung
gedreht. Hierdurch werden die Formteile, insbesondere in Kombination
mit den im Inneren der Trommel 1 befindlichen Leitblechen 6,
optimal umgewälzt,
so dass eine gleichmäßige Beaufschlagung
aller Formteile mit Strahlmittel erzielt wird.
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Die
abgeschlagenen Grate sowie das verwendete Strahlmittel fallen durch
die Öffnungen 7 des
Trommelmantels nach unten heraus und werden in dem Auffangblech 8 aufgefangen.
Das Gemisch aus Graten und Strahlmittel wird mit Hilfe der Förderschnecke 10 in
Richtung des Schachtes 11 bewegt, fällt in diesem nach unten und
sammelt sich vor dem rotierenden Grobsieb 12. Die Förderschnecke 14 transportiert
das Strahlmittel und die Grate in axialer Richtung durch das Grobsieb 14,
wobei eine Trennung des Strahlmittels von den abgeschlagenen Graten
erfolgt. Das Grobsieb 12 ist von einem sich ebenfalls drehenden
Feinsieb 13 umgeben. Die zweistufige Siebung gewährleistet
eine gute Trennung von Strahlmittel und von den Formteilen abgeschlagenem
Material.
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Das
aussortierte Strahlmittel wird dann über die senkrechte Förderschnecke 16 wieder
in die Zuführungsleitung 17 transportiert
und – gegebenenfalls
gemeinsam mit neuem Strahlmittel aus dem Vorratsbehälter – zum nochmaligen
Verstrahlen dem Schleuderrad 18 zugeführt.
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Nach
abgeschlossener Entgratung wird die Tür 4 der Entgratungsanlage
geöffnet
und die Formteile werden durch entsprechende Drehung der Trommel 1 mit
Hilfe der Leitbleche 6 aus der Trommel 1 befördert.
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Die
beschriebene Entgratungsanlage zeichnet sich durch folgende Merkmale
besonders aus:
- 1. Integration der Fördereinrichtung
für das
Strahlmittel mit dem Schleuderrad: Das Schleuderrad und die Fördereinrichtung
können
so von demselben Motor angetrieben werden. Der Durchsatz an Strahlmittel
stellt sich automatisch in Abhängigkeit von
der Drehzahl des Schleuderrades ein. Aufwändige Regeleinrichtungen müssen nicht
vorgesehen werden.
- 2. Waagrecht liegende, eine Pendelbewegung ausführende Trommel
zur Aufnahme der zu entgratenden Formteile: Durch die waagrechte
Anordnung der Trommel im Vergleich zu der üblichen schrägen Anordnung
wird der Platzbedarf im Gehäuse
der Entgratungsanlage reduziert. Die Lagerung und der Antrieb der
waagrechten Trommel ist wesentlich einfacher als bei einer schrägen Trommel.
Vorzugsweise wird die Trommel zudem während des Entgratungsvorgangs
in eine Pendelbewegung versetzt, um eine optimale Umwälzung der
Formteile zu erreichen.
- 3. Verwendung einer waagrecht angeordneten, insbesondere zweistufigen
Drehsiebanordnung:
Die Trennung der abgeschlagenen Grate von
dem Strahlmittel erfolgt in einem Drehsieb, welches in waagrechter
Lage angeordnet wird. Hierbei ergeben sich die gleichen Vorteile
hinsichtlich Lagerung und Antrieb wie bei der waagrecht angeordneten
Trommel zur Aufnahme der Formteile. Die zweistufige Siebung gewährleistet
zudem eine ausreichend gute Trennung von Strahlmittel und abgeschlagenen
Graten, so dass das Strahlmittel ohne weitere aufbereitende Zwischenschritte
unmittelbar wiederverwendet werden kann.
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Durch
jedes der genannten Merkmale für sich
und insbesondere durch deren Kombination werden der Fertigungsaufwand
und die Herstellungskosten einer Entgratungsanlage im Vergleich
zu herkömmlichen
Anlagen gleicher Leistung deutlich reduziert. Insbesondere bei kleinen
Entgratungsanlagen mit einer Trommel bis 50 Liter Fassungsvermögen wirkt
sich dies positiv aus.