-
Die Erfindung betrifft eine Strahlvorrichtung zur mechanischen Oberflächenbestrahlung von Werkstücken mit einem Strahlmittel, zur Erzielung einer gleichmäßigen Oberflächenstruktur, wobei das Strahlmittel über ein Schleuderrad auf die Werkstücke zur Wirkung gebracht wird und die Werkstücke drehend und rotierend geneigt um das Schleuderrad bewegt werden.
-
Aus dem Stand der Technik sind derartige Vorrichtungen zum mechanischen Bestrahlen metallischer Oberflächen als Sandstrahlanlagen hinreichend bekannt. Der Schwerpunkt dieser Erfindungen bezieht sich insbesondere auf die technische Ausbildung des Schleuderrades sowie deren Anordnung. So wird in
DE 200 05 082 U1 eine Vorrichtung zum Bestrahlen von Werkstücken beschrieben, bei der ein spezieller Korb mit Öffnungen zur Beschleunigung des Strahlmittels angeordnet ist. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist insbesondere für Werkstücke mit einem Durchmesser unterhalb von 10 mm geeignet. Nachteilig hierbei ist, dass die Werkstücke in einem Korb eingegeben werden und somit nicht definiert mit dem Strahlmittel in Wirkverbindung gebracht werden.
-
In
DE 198 57 143 C1 wird eine rotierende Strahlanlage unter Schutz gestellt. Hierbei bewegt sich die Strahlmitteldüseneinheit durch Rotation des Strahlmittelsilos kreisförmig über die darunter liegenden, kontinuierlich in eine Richtung bewegten zu bestrahlenden Werkstücke. Die Zuführung und Beschleunigung des Strahlmittels erfolgt über eine drehbare Druckluftzuführungseinheit. Die Verwendung von Druckluft ist energetisch unwirtschaftlich und führt zu einem erheblichen Nachteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Die in
DE 10 2007 023 049 A1 vorgestellt Erfindung bezieht sich auf Doppelscheiben-Schleuderräder und stellt eine besondere Art der Befestigung der Doppelscheiben dar. Erfindungsgemäß wird dies durch eine spezielle, nach innen verlagerte Anordnung der Befestigungsschrauben gelöst. Die erfindungsgemäßen Gedanken beziehen sich jedoch nur auf Doppelscheiben-Schleuderräder und lassen sich auf andere Schleuderradanordnungen nicht übertragen.
-
Die unter
DE 20 2005 007 992 U1 unter Schutz gestellte Sandstrahlvorrichtung bezieht sich insbesondere auf die erfindungsgemäße Ausbildung der Zugangsöffnung für das Strahlrohr zum Arbeitsbereich und auf eine spezielle Anordnung von abdichtbaren Rollvorhängen in diesem Bereich der Strahlanlage. Nachteilig ist, dass die erfindungsgemäße Vorrichtung insbesondere nur zum manuellen Strahlen einzelner Werkstücke geeignet ist.
-
In
DE 93 14 992 U1 wird eine weitere Vorrichtung zum Sandstrahlen unter Schutz gestellt. Diese Erfindung betrifft eine Freihand-Sandstrahlanlage, die insbesondere zum senkrechten Bestrahlen zur Oberflächenreinigung von Natursteinen Verwendung finden soll. Die Energieübertragung auf das Strahlmittel erfolgt mit Druckluft bis 7 bar und ist somit energetisch sehr aufwendig und wirtschaftlich für andere Anwendungen nicht vertretbar.
-
In
DD 241 883 A1 wird ein Schleuderrad für Schleuderstrahlanlagen unter Schutz gestellt. Durch eine erfinderische Ausbildung der Strömungsverhältnisse soll die Reibung des Strahlmittels im Schleuderrad und damit der Verschleiß vermindert werden. Diese Erfindung ist anlagenunabhängig und für die erfindungsgemäße Vorrichtung nicht relevant.
-
In
DE 39 055 86 C2 wird eine Vorrichtung zum Abstrahlen von Werkstücken auf einer Sandstrahlmaschine vorgestellt. Erfindungsgemäß wird auf einen Tisch ein Korb zur Aufnahme der Werkstücke derart angeordnet, dass dieser schäg stehende Korb über eine Reibverbindung des rotierenden Tisches in Drehung versetzt wird. Ein wesentlicher Nachteil dieser Erfindung besteht darin, das die über das Reibrad entstehende Wirkverbindung einen, durch das Strahlmittel hervorgerufenen, Verschleiß unterliegt und somit diese Reibschlussverbindung in seiner Wirkung erheblich negativ beeinflusst.
-
In
DE 43 441 04 C1 wird eine Strahlvorrichtung unter Schutz gestellt. Die werkstückaufnehmenden Satelliten werden durch eine Antriebsscheibe in Rotation versetzt, wobei die Antriebsscheibe durch einen zusätzlichen Antrieb axial bewegbar ist und durch eine Vertikalbewegung die in einem Drehpunkt gelagerten Satelliten in ihrer Schrägstellung mit dem Ziel der allseitigen Bestrahlung verändert. Die Umfangswandung der Antriebsscheibe ist in unterschiedlich schräge Bereiche unterteilt, die die Bereiche der Schrägstellung der Satelliten und Werkstücke bestimmt. Erfindungsgemäß erfolgt der Antrieb der Antriebsscheibe zentrisch von oben, wodurch die Bestrahlung der Werkstücke nur durch radial von außen anordenbare Strahleinrichtungen realisierbar ist. Rückwärtige, dem jeweiligen Satelliten zugewandte Werkstückbereiche sind bei der Gestaltung dieser oder ähnlicher Gegenstände durch das Strahlmittel nicht erreichbar. Zwar ermöglicht das vorgestellte Prinzip die Übertragung der Rotationsbewegung der Antriebsscheibe durch ein Ritzel auf die Satelliten, jedoch ist eine zuverlässige Bewegungsübertragung durch nur als Reibradpaarung ausgeführte Übertragungselemente unter Einfluss des in Kontakt kommenden Strahlmittels nicht möglich.
-
Die unter
DE 1 121 505 B unter Schutz gestellte Vorrichtung zum Abstrahlen von Werkstücken auf einer Schleuderstrahlmaschine beschreibt einen Rotationstisch, der als Antriebselement für ein Reibrad dient, dadurch kennzeichnet, dass die Rotationsbewegung auf dieses übertragen wird wodurch eine Scheibe, die einen Korb aufnimmt, in dem zu strahlende Kleinteile eingebracht werden können, in Rotation versetzt wird. Erfindungsgemäß verfügt das Reibrad über eine Steckachse, die in eine Bohrung des Schwenkarmes und in einer Schiefstellung zum Rotationstisch gebracht werden kann. Die in den Korb einbringbaren Werkstücke befinden sich in ungeordnet Weise und schlagen bei Rotation aneinander. Für maßhaltige, konturintensive, kantenempfindliche und filigrane Werkstücke eignet sich das Prinzip nicht. Die Herstellung einer definierten Position und Lage der Werkstücke im Strahlmittelnebel ist nicht möglich.
-
In der
US 919,417 A bezeichneten Strahlanlage treibt ein rotierender, angetriebener Tisch auf diesem angebrachte Satelitten an, die über ein Zahnrad verfügen, welches umfangsseitig in ein mit dem Gehäuse verbundenen feststehenden Zahnkranz eingreifen. Die Tischrotation versetzt das Zahnrad des jeweiligen Satelliten und die Welle, die mit einer Werkstückaufnahme verbunden ist an und überträgt die Rotationsbewegung. Die Verbindung zwischen Welle und Aufnahme ist derart gestaltet, dass sich am Ende der Welle eine Kugelkopflagerung befindet die eine allseitige Bewegung der Aufnahme zulässt, angeordnete Federn führen zur Schwingbewegung und Schiefstellung bei entsprechender Anregung. Mit der derartigen Anordnung werden die Werkstücke in veränderlichen Winkeln zum Strahlmittel gebracht. Die Schiefstellung und Bewegung der Aufnahme ist willkürlich und nicht kontrollierbar, wodurch nicht gewährleistet werden kann, das alle Werkstücke allseitig von Strahlmittel erreicht werden. Bei den beschrieben oder ähnlichen Gegenständen ist es nicht möglich, alle Oberflächenbereiche in den Strahlmittelstrahl zu bringen.
-
Zahlreiche weitere Erfindungen beziehen sich ebenfalls auf konstruktive Ausbildungen des Schleuderrades und ihrer speziellen Anordnung in der Schleuderkammer sowie die individuelle Ausgestaltung des Innenraumes der Schleuderkammer. Weitere Einrichtungen stellen spezielle Mechanismen unter Schutz, die eine Bewegung des zu strahlenden Gutes in der Schleuderklammer bewirken.
-
Mit dem aus dem Stand der Technik bekannten Vorrichtungen ist es nicht möglich, das Ziel der Erfindung zu realisieren, eine allseitige Oberflächenbehandlung von vorwiegend rotationssymmetrischen Teilen, insbesondere im mittleren Durchmesserbereich, so durchzuführen, dass eine gleichmäßige Oberflächenstruktur entsteht, wobei hierzu der technische und energetische Aufwand sowie der Verbrauch des eingesetzten Strahlmittels gering gehalten wird.
-
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass in einem Gehäuse (1) mit einem Gehäuseboden (9) ein oder mehrere Schleuderräder (4) mit einer Antriebswelle (5) angeordnet sind. Zum Antrieb des bzw. der Schleuderräder (4) ist ein Motor (6) angeordnet. Zur Abführung des Strahlgutes (30; 31; 29; 32) ist im Gehäuse (1) eine Austragsfläche (3) mit einer Austragsrinne (20) im unteren Bereich des Gehäuses (1) schräg angeordnet. Über diese Austragsrinne (20) wird sowohl das endverbrauchte Strahlgut (29), noch nicht verbrauchtes neues Strahlgut (30) sowie noch nutzbares Strahlgut (31) einschließlich des vorhandenen Feinstaubes (32) ausgetragen. Für die Aufnahme der zu bestrahlenden Werkstücke (16) ist eine Werkstückaufnahme (17) angeordnet. Um eine Beschickung der Strahlvorrichtung mit den Werkstücken (16) zu ermöglichen, sind vorzugsweise im Gehäuse (1) Türen (2) angeordnet.
-
Zur Beschickung der Schleudervorrichtung werden die Werkstücke (16) manuell oder robotergesteuert auf die Werkstückaufnahme (17) aufgegeben.
-
Die Werkstückaufnahme (17) ist auf einer Welle (10) fest angeordnet. Die Welle (10) ist mit einem Kegelrad (14) fest verbunden und um einen Neigungswinkel (19) geneigt zur Drehachse des Schleuderrades (4) angeordnet. Über das mit dem Gehäuse (1) fest verbundene innenverzahnte Zahnrad (7) steht das Zahnrad (12) in Wirkverbindung.
-
Ein rotativ angetriebener Drehteller (8) ist zentrisch angeordnet und in einem Abstand zur Drehachse des Drehtellers (8) ist das Zahnrad (12) frei drehbar angeordnet, das mit dem innenverzahntem Zahnrad (7) in Wirkverbindung steht.
-
Auf der Achse des Zahnrades (12) ist das Kegelrad (13) fest angeordnet. Fest verbunden mit dem Zahnrad (12) ist die Verbindungsstrebe (15), wobei das Kegelrad (14) frei drehbar auf der Verbindungsstrebe (15) angeordnet ist. Die Welle (10) ist fest mit dem Kegelrad (14) verbunden.
-
Die Rotationsbewegung des angetriebenen Drehtellers (8) überträgt diese Bewegung über das Zahnrad (12) und dem Kegelradpaar (13; 14) auf die Drehachse der Welle (10) und damit auf die Werkstückaufnahme (17). Dadurch wird erreicht, dass das auf der Werkstückaufnahme (17) befindliche Werkstück (16) in rotative Bewegung versetzt wird. Hervorgerufen durch die ebenfalls über das Zahnrad (12), in Wirkverbindung mit der Verbindungsstrebe (15) und dem Kegelradpaar (13; 14) entstehende Rotation des Werkstückes (16) und der um den Winkel (19) geneigten rotierenden Welle (10) bewegt sich diese und damit ebenfalls das rotierenden Werkstück (16) auf einer kegelförmigen Umlaufbahn bei gleichzeitiger Rotation um die Achse der Welle (10). Mit dieser erfindungsgemäßen Anordnung der Funktionselemente einschließlich deren Bewegung wird erreicht, dass die Oberfläche der Werkstücke (16) einschließlich deren Unterseite und deren Innenflächen gleichmäßig mit dem Strahlgut in Berührung kommen und somit eine optimale gleichmäßige Oberflächenstruktur erzielt wird.
-
Zur Erzeugung der rotativen Bewegung des Werkstückes (16) ist es ebenfalls möglich, an Stelle der Zahnräder/Kegelräder (7; 12; 13; 14;) andere technische Getriebeelemente, wie beispielsweise Reibräder, anzuordnen.
-
Zur Realisierung der erforderlichen Strömung ist vorzugsweise im unteren Bereich des Gehäuses (1) ein Seitenkanalverdichter (11) angeordnet. Durch den Druckstrom (35) des Seitenkanalverdichters (11) wird über einen Injektor (25) neues Strahlgut (30) aus einem Behälter (34) angesaugt und über ein Strahlrohr (18) dem Schleuderrad (4) zugeführt. In einer Mischkammer (33) erfolgt die dosierte Zugabe des neuen Strahlgutes (30), des ausgetragenen noch nutzbaren Strahlgutes (31) sowie des ausgetragenen und noch nicht verbrauchten neuen Strahlgutes (30). Der Saugstrom (36) des Seitenkanalverdichters (11) ist so angeordnet, dass dieser den Feinstaub (32) und das endverbrauchte Strahlgut (29) aus der Austragsrinne (20) absaugt, wobei der Saugstrom (36) über einen Mengenregler (26) regelbar ist und in Fortsetzung der Strömung diese in einen Grobfilter (21) weiterleitet, wobei dadurch insbesondere die Partikel des endverbrauchten Strahlgutes (29) in einem Behälter (27) abgeschieden werden und der Feinstaub (32) im weiteren Verlauf des Saugstromes (36) einem Feinfilter (22) zugeführt wird, wobei dadurch der Feinstaub (32) abgeschieden und in einem Behälter (28) aufgefangen wird. Die Mengendosierung des im Behälter (34) befindlichen neuen Strahlgutes (30) aus dem Behälter (34) mit dem zugemischten noch nutzbarem Strahlgut (31) erfolgt über eine Dosiereinrichtung (24).
-
Eine weitere vorteilhafte Ausführung der erfinderischen Gedanken besteht darin, dass eine Mehrfachwerkstückaufnahme (37) angeordnet wird die derart gestaltet ist, dass diese mit der Welle (10) fest verbunden ist und sich in der hohlen Welle (10) eine, mit der Verbindungsstrebe (15) fest verbundene Achse (38) befindet. Auf der Mehrfachwerkstückaufnahme (37) werden die einzelnen Werkstücke (16) platziert, wobei diese Werkstückaufnahmen (39) so gestaltet sind, dass diese drehbar ausgeführt sind die es ermöglichen, dass diese Werkstückaufnahmen (39) mit den Werkstücken (16) über einen mit der Achse (38) in Wirkverbindung stehenden Antrieb (40) in Rotation versetzt werden. Mit dieser Ausführung der Werkstückaufnahme (39) wird erreicht, dass die Werkstücke (16) um die Achse (39) rotieren sowie um die Achse (10) rotativ bewegt und gleichzeitig über das Zahnrad (12) um die Umlaufbahn des innenverzahnten Zahnrades (7) rotieren. Mit dieser Mehrfachrotation wird eine erheblich intensivere Bestrahlung der Oberfläche der Werkstücke (16) erzielt und somit die erforderliche Bearbeitungszeit reduziert.
-
In weiterer Realisierung des erfinderischen Gedankens ist es ebenfalls möglich, das Schleuderrad (4) so anzuordnen, dass dieses auf der Antriebswelle vertikal verschiebbar, schwenkbar oder kreiselnd angeordnet ist, wobei diese Bewegung prozessspezifisch anpassbar gestaltet ist und eine funktionelle Zuordnung zur Werkstückumlaufbahn erfolgt. Damit wird erreicht, dass die Intensität der Bestrahlung der Oberfläche der Werkstücke (16) variabel gestaltet werden kann.
-
Das Hauptanwendungsgebiet der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist die allseitige Bestrahlung von vorwiegend rotationssymmetrischen Werkstücken zur Erzielung einer gleichmäßigen Oberflächenstruktur.
-
Die erfindungsgemäße Vorrichtung soll nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. Hierzu zeigen:
-
1: Die Gesamtansicht der Strahlvorrichtung
-
2: Den Antrieb des Werkstückes
-
3: Eine schematische Darstellung des Strömungsverlaufes
-
4: Eine mögliche Gestaltung des Mehrfachwerkstückträgers
-
In 1 ist die Gesamtansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit ihren Hauptelementen dargestellt. In einem Gehäuse 1 sind ein Schleuderrad 4 oder mehrere Schleuderräder 4 mit einer Antriebswelle 5, die mit einem Motor 6 in Wirkverbindung steht, angeordnet. Für die Abführung des Strahlgutes ist im Gehäuse 1 eine Austragsfläche 3 mit einer Austragsrinne 20 im unteren Bereich des Gehäuses 1 schräg angeordnet. Über die Austragsrinne 20 wird sowohl das endverbrauchte Strahlgut 29, das noch nicht verbrauchte Strahlgut 30 sowie das noch nutzbare Strahlgut 31 einschließlich des vorhandenen Feinstaubes 32 ausgetragen. Über eine Werkstückaufnahme 17 erfolgt die Aufnahme der zu bestrahlenden Werkstücke 16. Die Beschickung der Strahlkabine mit den Werkstücken 16 erfolgt über Öffnungen im Gehäuse 1, die vorzugsweise als Türen 2 ausgebildet sind. In 2 ist der Antrieb der Werkstücke 16 dargestellt. Hierzu ist eine Werkstückaufnahme 17 auf einer Welle 10 fest angeordnet. Die Welle 10 ist mit einem Kegelrad 14 fest verbunden und vorzugsweise um einen Neigungswinkel 19 geneigt zur Drehachse des Schleuderrades 4 angeordnet. Im Gehäuse 1 befindet sich ein mit dem Gehäuse 1 fest verbundenes innenverzahntes Zahnrad 7, welches mit dem Zahnrad 12 in Wirkverbindung steht. Zentrisch ist ein rotativ angetriebener Drehteller 8 vorhanden und in einem Abstand zu diesem Drehteller 8 ist ein Zahnrad 12 frei drehbar vorhanden, welches mit dem innenverzahntem Zahnrad 7 in Wirkverbindung steht. Auf der Achse des Zahnrades 12 ist ein Kegelrad 13 fest angeordnet und fest verbunden mit dem Zahnrad 12 ist eine Verbindungsstrebe 15 vorhanden. Auf der Verbindungsstrebe 15 ist das Kegelrad 14 frei drehbar gelagert, Wobei die Welle 10 fest mit dem Kegelrad 14 verbunden ist. Der angetriebene Drehteller 8 überträgt seine Rotationsbewegung über das Zahnrad 12 und dem Kegelradpaar 13; 14 auf die Drehachse der Welle 10 und somit auf die Werkstückaufnahmen 17. Mit dieser Anordnung wird das auf der Werkstückaufnahme 17 befindliche Werkstück 16 in rotative Bewegung versetzt. Hervorgerufen durch die ebenfalls über das Zahnrad 12, in Wirkverbindung mit der Verbindungsstrebe 15 und dem Kegelradpaar 13; 14 entstehende Rotation des Werkstückes 16 und der um den Winkel 19 geneigten rotierenden Welle 10 bewegt sich diese und damit ebenfalls das rotierende Werkstück 16 auf einer kegelförmigen Umlaufbahn bei gleichzeitiger Rotation um die Achse der Welle 10. Diese Werkstückbewegung sichert, dass die Oberfläche einschließlich der Unterseite und der Innenflächen des Werkstückes 16 gleichmäßig mit dem Strahlgut in Berührung kommen und somit eine optimale gleichmäßige Oberflächenstruktur erzielt wird.
-
In 3 ist der Strömungsverlauf zur Erzeugung der erforderlichen auf das Strahlgut schematisch dargestellt. Vorzugsweise im unteren Bereich des Gehäuses 1 ist ein Seitenkanalverdichter 11 angeordnet, wobei es ebenfalls möglich ist, den erforderlichen Saug- bzw. Druckstrom ebenfalls anderweitig zu erzeugen. Durch den Druckstrom 35 des Seitenkanalverdichters 11 wird über einen Injektor 25 neues Streugut 30 aus einem Behälter 34 angesaugt und über ein Strahlrohr 18 dem Schleuderrad 4 zugeführt. In einer Mischkammer 33 erfolgt die dosierte Zugabe des neuen Strahlgutes 30, des ausgetragenen noch nutzbaren Strahlgutes 31 sowie des ausgetragenen und noch nicht verbrauchten neuen Strahlgutes 30. Der Saugstrom 36 des Seitenkanalverdichters 11 ist so angeordnet, dass dieser den Feinstaub 32 und das endverbrauchte Strahlgut 29 aus der Austragsrinne 20 absaugt, wobei der Saugstrom 36 über einen Mengenregler 26 regelbar ist und in Fortsetzung der Strömung diese in einen Grobfilter 21 weiterleitet, wobei dadurch insbesondere die Partikel des endverbrauchten Strahlgutes 29 in einem Behälter 27 abgeschieden werden und der Feinstaub 32 im weiteren Verlauf des Saugstromes 36 einem Feinfilter 22 zugeführt wird, wobei der Feinstaub 32 abgeschieden und in einem Behälter 28 aufgefangen wird. Die Mengendosierung des im Behälter 34 befindlichen neuen Strahlgutes 30 aus dem Behälter 34 mit dem zugemischten noch nutzbarem Strahlgut 31 erfolgt über eine Dosiereinrichtung 24.
-
In 4 ist eine Mehrfachwerkstückaufnahme 37 schematisch dargestellt. Diese ist so gestaltet, dass die Mehrfachwerkstückaufnahme 37 fest mit der Welle 10 verbunden ist und sich in der hohlen Welle 10 eine, mit der Verbindungsstrebe 15 fest verbundene Achse befindet. Die einzelnen Werkstücke 16 werden auf den Werkstückaufnahmen 39 platziert, wobei die Werkstückaufnahmen 39 so gestaltet sind, dass diese drehbar ausgeführt sind die es ermöglichen, dass diese Werkstückaufnahmen 39 mit den Werkstücken 16 über einen mit der Achse 38 in Wirkverbindung stehenden Antrieb 40 in Rotation versetzt werden. Dadurch wird erreicht, dass die Werkstücke 16 um die Achse 39 rotieren sowie um die Achse 10 rotativ bewegt und gleichzeitig über das Zahnrad 12 um die Umlaufbahn des innenverzahnten Zahnrades 7 rotieren. Mit der dadurch entstehenden Mehrfachrotation auf unterschiedlichen Bewegungsbahnen wird eine erheblich intensivere Bestrahlung der Oberfläche des Werkstücke 16 erreicht und gleichzeitig die erforderliche Bearbeitungszeit reduziert.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Gehäuse
- 2
- Tür
- 3
- Austragsfläche
- 4
- Schleuderrad
- 5
- Antriebswelle
- 6
- Motor
- 7
- Innenverzahntes Zahnrad
- 8
- Drehteller
- 9
- Gehäuseboden
- 10
- Welle
- 11
- Seitenkanalverdichter
- 12
- Zahnrad
- 13
- Kegelrad
- 14
- Kegelrad
- 15
- Verbindungsstrebe
- 16
- Werkstück
- 17
- Werkstückaufnahme
- 18
- Strahlrohr
- 19
- Neigungswinkel
- 20
- Austragsrinne
- 21
- Grobabscheider
- 22
- Feinfilter
- 24
- Dosiereinrichtung
- 25
- Injektor
- 26
- Mengenregler
- 27
- Behälter (verbrauchtes Strahlgut)
- 28
- Behälter (Feinstaub)
- 29
- Endverbrauchtes Strahlgut
- 30
- Neues Strahlgut
- 31
- Noch nutzbares Strahlgut
- 32
- Feinstaub
- 33
- Mischkammer
- 34
- Behälter
- 35
- Druckstrom
- 36
- Saugstrom
- 37
- Mehrfachwerkstückaufnahme
- 38
- Achse
- 39
- Werkstückaufnahme
- 40
- Antrieb
