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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Entgraten
von Formteilen, insbesondere Gummiteilen, wie Türdichtungen, Schläuchen oder
anderen Formteilen, mit einem Behälter zur Aufnahme von Schlaggut
und mit einer Antriebseinrichtung.
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Vorrichtungen
und Verfahren zum Entgraten von Formteilen sind insbesondere im
Bereich der Automobilindustrie bekannt. Nach dem Entformungsvorgang
verbleiben an den Formteilen Grate, die über die Oberfläche des
Formteils hinausragen und abgetrennt werden müssen. Beispielsweise bei Türdichtungen,
die in Autotüren
eingefügt
werden, wird zunächst
ein längliches
Dichtungselement geformt und nachfolgend durch Anvulkanisieren eines
Verbindungsstücks
zu einem endlosen Formteil geschlossen. Gerade in dem Bereich des
anvulkanisierten Verbindungsstücks
verbleiben Grate, die abgetrennt werden müssen, da diese beim Einbau
und bei der Funktion des Formteils störend wirken. Derzeit werden
solche Grate zumeist von Hand entfernt. Dies bedeutet jedoch einen
hohen Arbeitsaufwand und damit hohe Herstellungskosten.
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Zwar
ist es im Stand der Technik, beispielsweise der
DE 31 10 062 A1 und
DE 34 26 286 A1 bekannt,
zu entgratende Werkstücke
in einem Behälter vorzusehen
und mit einem über
ein rotierendes Schleuderrad zugeführten Strahlmittel zu beaufschlagen.
In einer solchen Vorrichtung werden die Werkstücke zumeist auch umgewälzt, um
die Bearbeitungsintensität
zu verstärken
und eine Verkürzung der
Bearbeitungszeit zu erzielen. Jedoch erweisen sich diese Vorrichtungen
zum Entgraten von Werkstücken
gerade für
die Problematik länglicher
schmaler Formteile als nicht sinnvoll verwendbar.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, gerade
für den
Bereich länglicher Formteile
eine Vorrichtung und ein Verfahren zu schaffen, mit denen ein sauberes
und schnelles und damit kostengünstiges
und effektives Entgraten möglich
ist. Hierbei soll das Entgraten auch besonders nur in Teilbereichen
des länglichen
Formteils vorgenommen werden können.
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Die
Aufgabe wird für
eine Vorrichtung zum Entgraten von Formteilen nach dem Oberbegriff
des Anspruchs 1 dadurch gelöst,
dass der Behälter
einen kühlbaren
und/oder isolierten Mantel enthält
und durch die Antriebseinrichtung in eine Rüttelbewegung versetzbar ist.
Für ein
Verfahren zum Entgraten von Formteilen nach dem Oberbegriff des
Anspruchs 16 wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass Schlaggut innerhalb
eines Behälters
angeordnet, gekühlt
und durch eine Rüttelantriebseinrichtung
in Bewegung versetzt wird, dass das zu entgratende Formteil in den
Behälter
getaucht wird, und dass die Formteilgrate durch das gekühlte Schlaggut
versteift und/oder versprödet
und durch Bewegung des Schlagguts von dem Formteil abgetrennt werden. Weiterbildungen
der Erfindung sind in den abhängigen
Ansprüchen
definiert.
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Dadurch
werden eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Entgraten von Formteilen
geschaffen, mit denen es auf besonders einfache und wirksame Weise
möglich
ist, auch an nur einzelnen Stellen entlang eines Formteils Grate
zu entfernen. Hierdurch ist es besonders leicht möglich, auch
anvulkanisierte Stellen, beispielsweise bei einer Türdichtung
für ein Kraftfahrzeug,
schnell und wirksam zu entgraten. Durch das Vorsehen eines kühlbaren
und/oder isolierten Mantels des Behälters kann das Schlaggut innerhalb
des Behälters
auf eine gewünschte
niedrige Temperatur abgekühlt
werden, um beim Eintauchen des zu entgratenden Formteils dessen überstehende Grate
bis zur Gratsohle zu versteifen bzw. verspröden, so dass diese besser von
dem Formteil getrennt werden können.
Durch das Erzeugen einer Rüttelbewegung
des Behälters
wird das sich innerhalb des Behälters
befindende Schlaggut in eine solche Bewegung versetzt, dass die
versprödeten
bzw. versteiften Grate des Formteils von diesem abgeschlagen werden
können,
ohne dabei das Formteil zu beschädigen.
Gerade durch das Erzeugen einer Rüttelbewegung wird das Schlaggut
in eine schlagfähige und
wandernde Bewegung versetzt, die ihm eine ausreichende Energie verleiht,
um die Grate von dem Formteil abzuschlagen. Der Bereich, in dem
die Grate von dem Formteil entfernt werden sollen, wird lediglich
in den Behälter
bzw. das Schlaggut innerhalb des Behälters hineingehalten. Ein vollständiges Eintauchen
des Formteils in den Behälter
ist somit nicht erforderlich und im allgemeinen auch nicht gewünscht. Gleichwohl
könnte
grundsätzlich
das Formteil natürlich
auch vollständig
in den Behälter
bzw. das Schlaggut eintaucht werden, sofern dies anwendungsspezifisch
gewünscht
wird.
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Vorzugsweise
weist der Behälter
in seinem Bodenbereich ein oder mehrere Öffnungen, insbesondere Schlitze
auf. Besonders bevorzugt sind die Öffnungen versetzt zueinander
und/oder im wesentlichen zueinander ausgerichtet, insbesondere in
einer oder mehreren Linien, und/oder beliebig verteilt angeordnet.
Durch diese Öffnungen
können
die abgeschlagenen Grate und weitere Verschmutzungen aus dem Behälter ausgetragen
werden. Vorzugsweise werden die von dem Formteil abgetrennten Grate und/oder
Verschmutzungen durch das Schlaggut hindurch zu den Öffnungen
im Bodenbereich des Behälters
befördert
und von dort aus dem Behälter
ausgetragen. Unterhalb der Schlitze kann sich ein Auffangbehältnis zum
Auffangen von Graten und/oder Verschmutzungen etc. befinden. Durch
das Vorsehen von versetzt zueinander angeordneten Öffnungen, insbesondere
Schlitzen, wird vorteilhaft vermieden, dass versehentlich Schlaggut
durch die Öffnungen hindurch
fällt und/oder
das zu entgratende Formteil versehentlich durch eine lange Öffnung im
Bodenbereich des Behälters
hindurch ragt und dadurch nicht vollständig entgratet oder sogar beschädigt wird.
Außerdem
ist die Stabilität
des Bodenbereichs bei Vorsehen mehrerer kürzerer Öffnungen größer.
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Vorzugsweise
ist zumindest ein Teil des Mantels des Behälters mehrwandig, insbesondere zweiwandig.
Hierbei ist vorzugsweise der die Öffnung(en) aufweisende Teilbereich
des Behälters, also
zumeist der Bodenbereich des Behälters,
einwandig vorgesehen. Durch das Vorsehen eines mehrwandigen bzw.
insbesondere zweiwandigen Behälters
kann der Mantel mit einem Kühlmittel
durchströmt
werden. Hierbei wird besonders vorteilhaft flüssiger Stickstoff verwendet.
Im Bereich der Schlitze erweist sich eine solche Mehrwandigkeit
als weniger sinnvoll, da der Mantel dort jeden Schlitz allseitig umgeben
müsste,
um eine dichte Einheit zu ergeben, aus der kein Kühlmittel
austritt.
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Anstelle
einer Mehrwandigkeit des Mantels sind grundsätzlich auch andere Maßnahmen
möglich,
um den Behälterinhalt
des Schlagguts zu kühlen, insbesondere
mit Kühlmittel
zu umspülen.
Grundsätzlich
könnte
auch ein einwandiger Mantel vorgesehen und mit einem separaten Kühlmantel
umgeben werden.
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Um
eine Füllung
des Mantels mit Kühlmittel bzw.
ein Durchspülen
des Mantels mit Kühlmittel
zu ermöglichen,
weist dieser zumindest einen Einlass für ein Kühlmittel auf. Besonders bevorzugt
ist auch eine Regeleinrichtung zum Regeln der Kühlmitteltemperatur, insbesondere
zum Erzeugen eines wechselnden Temperaturprofils über den
Mantel des Behälters
hinweg vorgesehen. Hierdurch ist es möglich, anwendungsfallspezifisch,
insbesondere auch während
der Behandlung eines Formteils ein jeweils gewünschtes Temperaturprofil innerhalb
des Mantels einzustellen. Es kann also auch über die Mantelfläche hinweg
ein unterschiedliches Temperaturprofil vorgesehen werden. Die Führung des
Kühlmittels
innerhalb des Mantels des Behälters
kann zur Beeinflussung des Temperaturprofils insbesondere auch variiert
werden.
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Vorzugsweise
ist der Mantel des Behälters mit
einer Isolierschicht zum Isolieren des Innenraums des Behälters gegen
die Umgebung insbesondere auf der Außenseite des Mantels des Behälters versehen.
Um sicherzustellen, dass die Kühlung
des Schlagguts in der gewünschten
Form erfolgt, dabei jedoch möglichst
die zugeführte
Kälte nicht
an die Umgebung abgegeben wird, wird vorteilhaft der Mantel mit
einer solchen Isolierschicht versehen. Es kann zusätzlich noch
eine äußere Beschichtung
vorgesehen sein, insbesondere eine Chrombeschichtung des Mantels.
Die Kälteabstrahlung
an die Umgebung sollte möglichst
gering gehalten werden, um eine im Wesentlichen ausreichende Kühlung des
Schlagguts sicherzustellen.
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Zum
Regeln und/oder Einstellen der Frequenz und/oder Amplitude der Bewegung
des durch die Antriebseinrichtung mit einer Rüttelbewegung beaufschlagten
Behälters
ist bevorzugt eine Regel- und/oder Einstelleinrichtung vorgesehen.
Durch diese kann vorzugsweise die Frequenz und/oder Amplitude der
Bewegung des Behälters
und damit des Schlagguts in Stufen und/oder kontinuierlich verändert werden.
Da sowohl die Frequenz als auch die Amplitude der Bewegung des Schlagguts
innerhalb des Behälters
einen Einfluss auf die Intensität
des Abschlagvorgangs der Grate der zu entgratenden Formteile hat,
kann durch Vorsehen einer solchen Regel- und/oder Einstelleinrichtung
eine für
das jeweilige Formteil optimale Frequenz und/oder Amplitude der
Bewegung gewählt
werden. Grundsätzlich kann
eine Veränderung
der Frequenz und/oder Amplitude der Bewegung auch während des
Entgratungsvorgangs erfolgen, um diesen zu optimieren, insbesondere
hinsichtlich der Dauer und Intensität der Behandlung und des Ergebnisses.
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Vorzugsweise
weist der Behälter
eine unsymmetrische Form auf mit einander gegenüberliegenden Wandungen, die
so geformt sind, dass bei einer auf den Behälter ausgeübten Rüttelbewegung eine Zwangswanderung
des Schlagguts von der einen zu der anderen Wandung erfolgt. Besonders bevorzugt
weist der Behälter
eine gerundete Wandung und eine dieser gegenüberliegende schräg ansteigende
Wandung auf. Während
der Rüttelbewegung wird
das Schlaggut innerhalb des Behälters
mehr oder weniger von der einen Wandung zu der anderen und wieder
zurück
zu der ersten bewegt. Hierbei schlagen die einzelnen Elemente des
Schlagguts gegen die Wandungen, insbesondere die schräg ansteigende
Wandung und bewegen sich an dieser nach unten zum Bodenbereich des
Behälter
hin und wieder zu der anderen Wandung zurück. Hierdurch wird ein in das
Schlaggut eingetauchtes Formteil von mehreren Seiten gleichzeitig
mit dem Schlaggut beaufschlagt, wobei die einzelnen Elemente des Schlagguts
jeweils in ihrer Bewegungsrichtung an den Graten des Formteils angreifen
und diese abschlagen.
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Durch
das Kühlen
der Elemente des Schlagguts, insbesondere mit flüssigem Stickstoff, werden die
von dem Formteil abstehenden Grate bis zur Gratsohle versteift und
versprödet,
so dass im allgemeinen eine weitere Vorbehandlung des Formteils zum
Versteifen und Verspröden
der Grate nicht erforderlich ist. Das Schlaggut selbst kühlt also
die abzuschlagenden Grate bereits auf die für das Abschlagen erforderliche
Temperatur ab und entfernt die Grate nachfolgend von dem Formteil.
Sofern sich dies als vorteilhaft erweist, kann selbstverständlich die
Oberfläche
des Formteils auch in einem separaten Vorbereitungsschritt vorbehandelt
werden, insbesondere durch Abkühlen,
um die zu entfernenden Grate zu versteifen.
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Das
Schlaggut selbst ist vorzugsweise granulatartig und/oder kugelförmig und/oder
eckig und/oder beliebig gleichmäßig oder
ungleichmäßig geformt.
Gerade aufgrund der Rüttelbewegung
erweist sich jedoch die Kugelform als besonders vorteilhaft, da
durch sie die Bewegungsenergie am besten auf ungleichmäßig geformte
zu entgratende Formteiloberflächen übertragen
werden und auch die Bewegung des Schlagguts bzw. der einzelnen Elemente
des Schlagguts am kontinuierlichsten erfolgen kann. Als Material
für das Schlaggut
wird besonders ein Metall oder eine Metalllegierung bevorzugt. In
jedem Falle erweist es sich als vorteilhaft, ein Material zu wählen, das
besonders gut auf die erforderlichen Temperaturen abgekühlt werden
kann, wobei diese Temperaturen so niedrig sein sollten, dass die
von Formteilen abstehenden Grate schnell und bis zur Gratsohle problemlos
versteift bzw. versprödet
werden können.
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Zur
näheren
Erläuterung
der Erfindung werden im folgenden Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnungen
näher beschrieben.
Diese zeigen in:
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1 eine perspektivische Prinzipskizze
einer erfindungsgemäßen Vorrichtung
zum Entgraten von Formteilen,
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2 eine perspektivische Ansicht
von oben einer zweiten Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Vorrichtung
zum Entgraten von Formteilen mit zwei Kammern und
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3 eine Querschnittsansicht
durch einen doppelwandigen erfindungsgemäßen Behälter mit eingezeichneter Bewegungsrichtung
von eingefülltem
Schlaggut.
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1 zeigt eine perspektivische
Ansicht einer ersten Ausführungsform
einer Vorrichtung 1 zum Entgraten von Formteilen. Die Vorrichtung
weist einen Behälter 10 auf,
der von einer Antriebseinrichtung, hier einem Motor 60,
angetrieben und in eine Rüttelbewegung
versetzt werden kann. Der Behälter ist
auf seiner Unterseite 11 mit einem Auffangbehältnis 70 versehen.
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Der
Behälter
weist in seinem Bodenbereich 12 mehrere Öffnungen 13 auf,
die in 1 lediglich gestrichelt
angedeutet, besser jedoch in der Ausführungsform, die in 2 dargestellt ist, zu erkennen sind.
Die Öffnungen 13 sind
als Schlitze dargestellt, die zueinander versetzt in Linien angeordnet
sind. Alternativ können
sie jedoch eine andere Form und/oder andere Anordnung zueinander
aufweisen, insbesondere auch schräg angeordnet werden. Die Anzahl
der Öffnungen
wird vorzugsweise so gewählt, dass
ein guter Austrag von Verschmutzungen und abgeschlagenen Graten
aus dem Behälter
möglich ist.
Diese fallen nachfolgend in das unterhalb des Behälters 10 angeordnete
Auffangbehältnis 70 hinein und
können
von dort einer Entsorgung zugeführt
werden.
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Der
Behälter 10 weist
eine ungleichmäßige Formgebung
auf. Um einem in den Behälter
eingefügten
Schlaggut 40 während
der Rüttelbewegung eine
Vorzugsrichtung bzw. Bewegungsrichtung aufzugeben, weist der Behälter 10 eine
gerundete Wandung 14 und eine schräg ansteigende Wandung 15 auf.
Diese sind über
den Bodenbereich 12 miteinander verbunden. Die gerundete
Wandung 14 ist auf die Oberseite des Behälters heraufgezogen
und bildet dort eine Deckwandung 16 aus. Der Bereich zwischen
der vorderen Kante 17 der Deckwandung und der oberen Kante 18 der
schräg
ansteigenden Wandung bildet zusammen mit den beiden Seitenwandungen 19 eine Öffnung 20 aus.
In diese Öffnung kann
das Schlaggut eingefüllt
und nachfolgend ein beliebiges zu entgratendes Formteil in den Behälter eingeführt werden.
Ein Teil eines solchen Formteils 2 mit abstehenden abzutrennenden
Graten 3 ist in 1 ebenfalls
angedeutet. Das Formteil kann in das Schlaggut eingetaucht werden,
wie dies insbesondere 3 zu
entnehmen ist.
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Bei
der Ausführungsform
der Vorrichtung 1 gemäß 2 sind durch Einfügen einer
Zwischenwand 21 in den Behälter zwei Kammern 22, 23 gebildet.
In diese beiden Kammern kann beispielsweise unterschiedliches Schlaggut
eingefüllt
werden, so dass auch eine parallele zeitgleiche oder sequentielle
Behandlung von Formteilen unterschiedlicher Art und/oder Größe durchgeführt werden
kann. Für
ein zeitgleiches Bewegen des Schlagguts gezielt mit unterschiedlicher
Frequenz und/oder Amplitude, erweist es sich jedoch als sinnvoll,
zwei getrennte Behälter vorzusehen,
wenn diese mit unterschiedlichem Schlaggut befüllt werden sollen zum Behandeln
von ihrer Art her unterschiedlichen Formteilen.
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3 zeigt eine Querschnitttsansicht
durch einen Behälter 10.
Bei dieser Ausführungsform
ist der Mantel 24 des Behälters 10 doppelwandig
ausgeführt.
Lediglich der die Öffnungen 13 umgebende
Bereich 25 des Bodenbereichs 12 ist einwandig
ausgeführt.
Der doppelwandige Mantel weist in den übrigen Bereichen jeweils eine
Innenschale 26, 27 und eine Außenschale 28, 29 auf.
Zwischen den jeweiligen Innenschalen 26, 27 und
den Außenschalen 28, 29 ist ein
Hohlraum 30 gebildet, der mit einem Kühlmittel befüllt bzw.
durchströmt
werden kann. Ein solches Kühlmittel,
insbesondere flüssiger
Stickstoff, ist durch Punkte angedeutet und mit dem Bezugszeichen 50 versehen.
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Zum
Befüllen
des Hohlraums 30 mit dem Kühlmittel kann ein in 3 nicht dargestellter Einlass
vorgesehen werden. Dieser ist beispielsweise in einer der Seitenwandungen 19 angeordnet.
Der Einlass wird vorzugsweise mit einer Zuführeinrichtung zum gezielten
Zuführen
von Kühlmittel,
insbesondere flüssigem
Stickstoff, zu dem Behälter,
insbesondere Mantel des Behälters,
verbunden. Zur Überwachung des
Temperaturprofils innerhalb des Hohlraums 30 des Mantels
kann an verschiedenen Stellen ein jeweiliger Temperaturfühler in
den Mantel integriert werden. Die jeweilige Temperatur wird dann
in der in 3 gezeigten
Ausführungsform
durch eine Temperaturerfassungseinrichtung 51 erfasst,
die über
Signalleitungen 52 mit den Temperaturfühlern verbunden ist. Es kann
auch eine Temperaturmessung innerhalb des Innenraums 31 des
Behälters
erfolgen, dort insbesondere ebenfalls über Temperaturfühler, deren
Messergebnisse über
Signalleitungen 53 der Temperaturerfassungseinrichtung
zugeführt
werden. Zum Einstellen eines gewünschten
Temperaturprofils ist außerdem
eine Regeleinrichtung 55 vorgesehen, die mit der Temperaturerfassungseinrichtung
verbunden ist, ebenso wie mit der Zuführeinrichtung für das Kühlmittel,
die jedoch in 3 nicht
dargestellt ist.
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Auf
der Außenseite
der beiden Außenschalen 28, 29 ist
jeweils noch eine Isolierschicht 32 aufgefügt. Diese
kann sich auch auf den Bereich 25 erstrecken, in dem die Öffnungen 13 vorgesehen
sind. Eine zusätzliche
Beschichtung in Form einer Chromschicht 33 ist noch über der
Isolierschicht 32 aufgebracht. Grundsätzlich kann die Schicht 33 auch
weggelassen werden. Es sollte jedoch in jedem Falle eine Isolierung
des mit Kühlmittel
gefluteten bzw. durchströmten
Mantels vorgesehen werden, damit die Kälte nur in den Innenraum 31 des
Behälters
und nicht in die Umgebung des Behälters abgestrahlt wird, damit
eine optimale Ausnutzung der zugeführten Kälte erfolgen kann.
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Im
Innenraum 31 des Behälters 10 ist
durch Pfeile 41 die Bewegungsrichtung des Schlagguts bzw.
von dessen einzelnen Elementen 42 angedeutet. Diese einzelnen
Elemente sind in der Ausführungsform
gemäß 3 kugelförmig. Sie können jedoch auch andere Formen
aufweisen, insbesondere unregelmäßig ausgebildet
sein. Als Material für
das Schlaggut wird ein gut Kälte
speicherndes Material verwendet, insbesondere in Metall oder eine
Metalllegierung. Durch die Rüttelbewegung
wird das Schlaggut in eine kreisförmige Bewegung innerhalb des
Innenraums des Behälters
versetzt. Dabei wandert es selbstständig innerhalb des Behälters. Diese umlaufende
Bewegung wird vor allem auch durch die Formgebung des Behälters beeinflusst.
Frequenz und Amplitude der Bewegung des Schlagguts können ebenfalls
eingestellt werden. Dies erfolgt über Regeleinrichtungen 61, 62.
Amplitude und Frequenz der Rüttelbewegung
bzw. der Bewegung des Schlagguts innerhalb des Behälters können somit
auch während
des Entgratungsvorgangs variiert und entsprechend an den Bearbeitungsfortschritt
und das jeweilige zu bearbeitende Werkstück bzw. Formteil angepasst
und anwendungsspezifisch verändert
werden.
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Neben
den im vorstehenden beschriebenen und in den Fig. dargestellten
Ausführungsformen
von Vorrichtungen zum Entgraten von Formteilen, insbesondere Gummiteilen,
wie Dichtungen oder anderen Formteilen, bei denen ein Behälter zur
Aufnahme von Schlaggut und eine Antriebseinrichtung vorgesehen sind,
um den Behälter
in Bewegung zu versetzen, sind noch zahlreiche weitere Ausführungsformen möglich, bei
denen jeweils auf das in dem Behälter befindliche
Schlaggut eine Rüttelbewegung
ausgeübt
und/oder das Schlaggut bzw. das Innere des Behälters gekühlt wird, um dort hineingetauchte
zu entgratende Formteile im Bereich von Oberflächenabschnitten so weit abzukühlen, dass
dort vorhandene Grate versteifen bzw. verspröden und durch die Bewegung
des Schlagguts abgetrennt werden können. Einen Einfluss auf die
tatsächliche
Bewegung des Schlagguts hat dabei auch die besondere Formgebung
des Behälters,
die eine fortschreitende Bewegung und den Schlagvorgang durch das
Schlaggut begünstigt.
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- 1
- Vorrichtung
- 2
- Formteil
- 3
- Grat
- 10
- Behälter
- 11
- Unterseite
- 12
- Bodenbereich
- 13
- Öffnung
- 14
- Gerundete
Wandung
- 15
- Schräg ansteigende
Wandung
- 16
- Deckwandung
- 17
- Vordere
Kante
- 18
- Obere
Kante
- 19
- Seitenwandung
- 20
- Öffnung
- 21
- Zwischenwand
- 22
- Erste
Kammer
- 23
- Zweite
Kammer
- 24
- Mantel
- 25
- Bereich
- 26
- Innenschale
- 27
- Innenschale
- 28
- Außenschale
- 29
- Außenschale
- 30
- Hohlraum
- 31
- Innenraum
- 32
- Isolierschicht
- 33
- Chromschicht
- 40
- Schlaggut
- 41
- Pfeil
- 42
- Element
- 50
- Kühlmittel
- 51
- Temperaturerfassungseinrichtung
- 52
- Signalleitung
- 53
- Signalleitung
- 55
- Regeleinrichtung
- 60
- Antriebseinrichtung
(Motor)
- 61
- Frequenz-Regeleinrichtung
- 62
- Amplituden-Regeleinrichtung
- 70
- Auffangbehältnis