DE102020121208A1 - Device for separating steel balls - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Vereinzeln von Kugeln, die strömender Luft zugeführt werden, um die Kugeln zu beschleunigen und durch die beschleunigten Kugeln Metall insbesondere Metallblech strahltechnisch umzuformen, gekennzeichnet durch ein Gehäuse, dessen Innenraum die Kugeln zugeführt werden und durch eine im Innenraum drehbar gelagerte Drehscheibe, deren Außenrand für die Kugeln in regelmäßigen Abständen zum Außenrand sich öffnende Aufnahmetaschen aufweist, die eine teilzylindrische insbesondere halbzylindrische Innenwand besitzen, deren Zylinderachse parallel oder schräg zur Drehscheibenachse angeordnet ist.The invention relates to a device for separating balls, which are supplied with flowing air in order to accelerate the balls and to use the accelerated balls to shape metal, in particular sheet metal, by blasting, characterized by a housing to the interior of which the balls are fed and by a housing rotatably mounted in the interior Turntable, the outer edge of which has receiving pockets for the balls at regular intervals from the outer edge, which openings have a part-cylindrical, in particular semi-cylindrical, inner wall, the cylinder axis of which is arranged parallel or at an angle to the turntable axis.
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Vereinzeln von Kugeln, die strömender Luft zugeführt werden, um die Kugeln zu beschleunigen und durch die beschleunigten Kugeln Metall insbesondere Metallblech strahltechnisch umzuformen.The invention relates to a device for separating balls, which are supplied to flowing air in order to accelerate the balls and to use the accelerated balls to shape metal, in particular sheet metal, by blasting.
Es ist bekannt, mit einem Strahl aus Stahlkugeln Metallblech zu formen. Hierzu müssen der Strahlanlage die Kugeln in großen Mengen gleichmäßig zugeführt werden. Solche Vereinzeln- und Zuführungsvorrichtungen sind aus der
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die bei einfacher Konstruktion und geringen Abmessungen eine hohe Funktionssicherheit aufweist und ein diskretes und exakt gesteuertes Zuführen der Einzelkugeln für einen reproduzierbaren Umformprozess ermöglicht.The object of the invention is to create a device of the type mentioned at the outset which, with a simple construction and small dimensions, has a high level of functional reliability and enables discrete and precisely controlled feeding of the individual balls for a reproducible forming process.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Gehäuse, dessen Innenraum die Kugeln zugeführt werden und durch eine im Innenraum drehbar gelagerte Drehscheibe, deren Außenrand für die Kugeln in regelmäßigen Abständen zum Außenrand sich öffnende Aufnahmetaschen aufweist, die eine teilzylindrische insbesondere halbzylindrische Innenwand besitzen, deren Zylinderachse parallel oder schräg zur Drehscheibenachse angeordnet ist.This object is achieved according to the invention by a housing, the interior of which is supplied with the balls and by a turntable rotatably mounted in the interior, the outer edge of which has receiving pockets which open at regular intervals from the outer edge for the balls and have a part-cylindrical, in particular semi-cylindrical, inner wall whose cylinder axis is parallel or is arranged at an angle to the turntable axis.
Eine solche Separier- und Zuführungsvorrichtung für Kugelstrahlanlagen hat bei hoher Funktionssicherheit einen großen Kugeldurchsatz. Bei kleiner Bauweise kommt es zu keinem Verklemmen der Kugeln vor dem Kugelauslauf, obwohl die Vorrichtung mit einer hohen Drehzahl arbeitet.Such a separating and feeding device for shot peening systems has a high shot throughput with high functional reliability. With a small design, there is no jamming of the balls in front of the ball outlet, although the device works at a high speed.
Vorzugsweise wird vorgeschlagen, dass die Zylinderachse der Aufnahmetaschen gegenüber der Drehscheibenachse gekippt ist, um die Zu- und Abführung der Kugeln zu verbessern. Ferner wird vorgeschlagen, dass die Aufnahmetaschen auf der in Drehrichtung gesehen hinteren Flanke gegenüber der Halbzylinderform abgeflacht ist, um die Abwurfrichtung der Kugeln zu beeinflussen.It is preferably proposed that the cylinder axis of the receiving pockets is tilted in relation to the axis of the turntable in order to improve the feeding and removal of the balls. It is also proposed that the receiving pockets on the rear flank, viewed in the direction of rotation, be flattened compared to the semi-cylindrical shape in order to influence the ejection direction of the balls.
Vorzugsweise wird vorgeschlagen, dass die zylindrische Innenwand des Gehäuseinnenraums mit dem Außenrand der Drehscheibe einen solchen Abstand bildet, dass die Kugeln in den Aufnahmetaschen in radialer Richtung gehalten sind, bis die Taschen den Kugelauslauf erreichen.It is preferably proposed that the cylindrical inner wall of the housing interior forms such a distance with the outer edge of the rotary disk that the balls are held in the receiving pockets in the radial direction until the pockets reach the ball outlet.
Eine sichere Zuführung der Kugeln zu den Aufnahmetaschen der Drehscheibe wird erreicht, wenn auf der Drehscheibenseite, der die Kugeln zugeführt werden, eine kegelstumpfförmige Führung angeordnet ist, deren Kegelachse koaxial mit der Drehachse der Drehscheibe ist und die den Außenrand der Drehscheibe freilässt, der die Aufnahmetaschen bildet. Die Gefahr eines Verklemmens der Kugeln wird noch verringert, wenn oberhalb der kegelstumpfförmigen Führung eine zylindrische Führung angeordnet ist, deren Zylinderachse koaxial zur Achse der kegelstumpfförmigen Führung ist.Safe feeding of the balls to the receiving pockets of the turntable is achieved if a frustoconical guide is arranged on the side of the turntable to which the balls are fed, the cone axis of which is coaxial with the axis of rotation of the turntable and which leaves free the outer edge of the turntable which contains the receiving pockets forms. The risk of the balls jamming is further reduced if a cylindrical guide is arranged above the frustoconical guide, the cylindrical axis of which is coaxial with the axis of the frustoconical guide.
An der konischen und/oder an der zylindrischen Führung können zusätzlich nach außen ragenden Mitnehmerelemente angeordnet sein, die die Bewegung der Kugeln im Gehäuse oberhalb der Drehscheibe derart beeinflussen, dass die Anzahl der unbesetzten Taschen insbesondere bei hohen Drehzahlen verringert wird.On the conical and/or on the cylindrical guide, outwardly projecting driver elements can also be arranged, which influence the movement of the balls in the housing above the turntable in such a way that the number of unoccupied pockets is reduced, particularly at high speeds.
Bei Kugeln mit magnetischen Eigenschaften können zusätzlich von außen am Gehäuseboden angebrachte Magnete befestigt werden, die die Kugeln zusätzlich zur Schwerkraft nach unten ziehen und die Anzahl der unbesetzten Taschen verringern.In the case of balls with magnetic properties, magnets can also be attached to the bottom of the case from the outside, which pull the balls down in addition to gravity and reduce the number of unoccupied pockets.
Eine hohe Funktionssicherheit wird erreicht, wenn nahe des Außenrandes der Drehscheibe und nahe des Kugelauslaufs ein Abweiser befestigt ist, durch den die Kugeln in die Aufnahmetaschen geführt werden. Hierbei kann der Abweiser einen Federstahldraht aufweisen, um durch das elastische Verhalten ein Blockieren von Kugeln zu verhindern.A high level of functional reliability is achieved if a deflector is attached near the outer edge of the turntable and near the ball outlet, through which the balls are guided into the receiving pockets. In this case, the deflector can have a spring steel wire in order to prevent balls from blocking due to the elastic behavior.
Die Drehzahl und damit der Kugeldurchsatz kann erhöht werden, wenn der Einlass des Kugelauslaufs tangential zum Außenrand der Drehscheibe angeordnet ist.The speed and thus the ball throughput can be increased if the inlet of the ball outlet is arranged tangentially to the outer edge of the turntable.
Vorzugsweise wird vorgeschlagen, dass die Drehscheibe durch einen Schrittmotor angetrieben ist, dessen Schrittweite ein ganzzahliges Vielfaches der Anzahl der Aufnahmetaschen ist. Dadurch kann auch eine diskrete Anzahl von Kugeln bis hin zur Einzelkugel dem Prozess zugeführt werden.Preferably, it is proposed that the turntable is driven by a stepper motor, the increment of which is an integer multiple of the number of receiving pockets. This means that a discrete number of balls, even a single ball, can be fed into the process.
Zur kontinuierlichen Abfrage der Besetzung der Aufnahmetaschen und damit des Kugeldurchsatzes der Vorrichtung kann kurz vor dem Kugelauslauf ein Sensor platziert werden, der jede Einzelkugel detektiert und an eine separate Auswerteeinheit meldet. Der Sensor muss so gestaltet sein und wirken, dass nur die Kugeln und nicht das Drehscheibenmaterial detektiert wird.A sensor can be placed just before the ball outlet for continuous monitoring of the occupancy of the receiving pockets and thus the ball throughput of the device, which detects each individual ball and reports it to a separate evaluation unit. The sensor must be designed and effective in such a way that only the balls and not the turntable material is detected.
Die Kombination eines drehzahlveränderlichen Antriebs mit dem Sensor zur Kugelerfassung kann dazu genutzt werden, einen geschlossenen Regelkreis zur Kugeldurchsatzverstellung aufzubauen.The combination of a variable-speed drive with the ball detection sensor can be used to set up a closed control loop for ball throughput adjustment.
Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Separier- und Zuführungsvorrichtung für Kugeln ist in der Zeichnung im teilweisen Schnitt bei abgenommenem Deckel perspektivisch dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben.An embodiment of the separating and feeding device for balls according to the invention is shown in perspective in the drawing in partial section with the cover removed and is described in more detail below.
Die Vorrichtung zum Separieren und Zuführen von Kugeln zu einer Kugelstrahlvorrichtung zum Formen von Blechen insbesondere Aluminium weist ein Gehäuse 1 auf mit einem zylindrischen Innenraum 2, dem die Stahlkugeln über eine obere rohrförmige Zuführung 11 eingegeben werden.The device for separating and feeding shots to a shot peening device for forming sheet metal, in particular aluminum, has a housing 1 with a cylindrical
In dem Innenraum 2 ist eine Drehscheibe auf einer Welle 12 gelagert, deren Achse 6 koaxial zur Achse des zylindrischen Innenraums ist. Die Welle ist durch einen elektrischen Servomotor oder einen Schrittmotor angetrieben.In the
Der Außenrand 4 der Drehscheibe 3 weist in gleichen Abständen teilzylindrische oder halbzylindrische Aufnahmetaschen 5 auf, die sich zum Außenrand sich öffnen und die Kugeln aufnehmen und deren Radius geringförmig größer ist als der Radius der Kugeln. Die Zylinderachse der Aufnahmetaschen kann parallel zur Drehscheibenachse 6 liegen. In einer Alternative wird vorgeschlagen, dass die Zylinderachse der Aufnahmetaschen 5 gegenüber der Drehscheibenachse um 1 bis 45 Grad gekippt ist, um die Zu- und Abführung der Kugeln zu verbessern. Ferner kann die Aufnahmetaschen 5 auf der in Drehrichtung gesehen hinteren Flanke gegenüber der Halbzylinderform abgeflacht sein, um die Abwurfrichtung der Kugeln zu beeinflussen.The
Nahe dem Außenrand der Drehscheibe und nahe des Kugelauslaufs 7 ist ein Abweiser 9 befestigt, durch den die Kugeln in die Aufnahmetaschen 5 geführt werden und auf der Drehscheibe bzw. den Aufnahmetaschen aufliegende Kugeln abgelenkt werden. Vorzugsweise ist der Abweiser ein Federstahldraht.A
Hierbei bildet die zylindrische Innenwand des Gehäuseinnenraums 2 mit dem Außenrand der Drehscheibe 3 einen solchen Abstand, dass die Kugeln in den Aufnahmetaschen 5 in radialer Richtung gehalten sind, bis die Taschen den Kugelauslauf 7 erreichen.The cylindrical inner wall of the
Oberhalb der Drehscheibe 3 bildet der Innenraum 2 einen Kugelauffangraum, aus dem die untersten Kugeln in die Aufnahmetaschen 5 der Drehscheibe 3 gelangen. Hierbei ist der Abweiser 9 behilflich.Above the
Oberhalb der Drehscheibe befindet sich ein die Innenraumgröße verringernder, den Außenrand 4 der Drehscheibe freilassender Aufsatz, der vorzugsweise auf der Drehscheibe koaxial befestigt ist, und eine kegelstumpfförmige, koaxiale, untere Führung 8 aufweist. Darüber bildet der Aufsatz einen koaxialen Zylinder als zylindrische Führung 10. Führungen 8 und 10 sorgen dafür, dass die Anzahl der vom Innenraum 2 aufgenommenen Kugeln verringert ist und damit Verklemmungen verhindert werden.Above the turntable is a cap reducing the interior size, leaving the
Die Kugeln gelangen durch Fliehkraft aus den Taschen 5 in den Kugelauslauf 7, dessen Einlass tangential zum Außenrand 4 der Drehscheibe angeordnet ist, so dass hohe Drehzahlen mit großem Durchsatz ermöglicht werden.Centrifugal force causes the balls to get out of the
Der die Drehscheibe antreibende Schrittmotor besitzt eine Schrittweite, die ein ganzzahliges Vielfaches der Anzahl der Aufnahmetaschen 5 ist. Hierdurch werden auch ohne Regelkreis über die Motorsteuerung eine definierte Anzahl an Kugeln durch Anwahl der Einzelschritte dem Umformprozess zugeführt.The stepping motor driving the turntable has a step width which is an integer multiple of the number of receiving
An der konischen und/oder an der zylindrischen Führung sind zusätzlich nach außen ragende Mitnehmerelemente 13 angeordnet, die die Bewegung der Kugeln im Gehäuse 1 oberhalb der Drehscheibe 3 derart beeinflussen, dass die Anzahl der unbesetzten Taschen 5 insbesondere bei hohen Drehzahlen verringert wird.On the conical and/or on the cylindrical guide, outwardly projecting
Bei Kugeln mit magnetischen Eigenschaften sind zusätzlich von außen am Gehäuseboden angebrachte Magnete 14 befestigt, die die Kugeln zusätzlich zur Schwerkraft nach unten ziehen und die Anzahl der unbesetzten Taschen 5 verringern.In the case of spheres with magnetic properties,
Der Sensor 15 ist hier als induktiver Näherungsschalter ausgeführt, in radialer Ausrichtung in das Gehäuse integriert und in Laufrichtung der Drehscheibe gesehen kurz vor dem Kugelauslauf angeordnet. Dieser Sensor dient der kontinuierlichen Abfrage der Besetzung der Aufnahmetaschen und damit des Kugeldurchsatzes der Vorrichtung. Er detektiert jede Einzelkugel und meldet dies an eine separate Auswerteeinheit. Der Sensor wirkt so, dass nur die Kugeln und nicht das Drehscheibenmaterial detektiert wird.The
Die Kombination eines drehzahlveränderlichen Antriebs mit dem Sensor 15 zur Kugelerfassung wird dazu genutzt, einen geschlossenen Regelkreis zur Kugeldurchsatzverstellung aufzubauen.The combination of a variable-speed drive with the
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