DE1652151B2 - Maschine zum mechanischen Oberflächenbehandeln, wie Schleifen oder Polieren, beispielsweise metallischer Werkstücke - Google Patents

Description

Es handelt sich bei der Erfindung um die Fortbildung von Maschinen im Sinne des Oberbegriffs des An-Spruchs 1.

Damit ist als Ausgangspunkt der Erfindung ein Stand der Technik angesprochen, wie er sich aus der Zeitschrift »The Tool and Manufacturing Engineer«, Juli 1964, S. 53 ff. (vgl. Ringtyp-Vibrator in Fig. 6), ergibt. Derartige Vibratoren veranlassen das Medium samt darin eingebetteter Werkstücke durch die Einwirkung horizontaler und vertikaler Zentrifugal- bzw. Trägheitskräfte zur Bildung eines geschlossenen Rings, der im Querschnitt wulstförmig ist, in dem eine Bewegung einerseits um sein Wulstzentrum und andererseits um das Ringzentrum (Behälterzentrum) herum, d. h. ein wendeiförmiger Umlauf stattfindet. Mit bekannten Maschinen dieser Art wurde bei einem Behälter-Außendurchmesser von 1380 mm und einem das Zentrum bil- f>o denden Mittelrohr von 740 mm Durchmesser bei η = 1500 U/min eines 4-PS-Antriebs und bei Unwuchten bis zu 1800 kg maximal eine Wendel in 9 see durch- und der Behälter in 45 see umlaufen.

Gemäß der der Erfindung zugrunde liegenden Auf- ⁶S gäbe soll zur Vermeidung von Unwuchten und aus Gründen der Arbeitsproduktivität bei geringem maschinellen Aufwand der Arbeitsvorgang wesentlich beschleunigt, d. h. eine Wendel in wesentlich kürzerer Zei durch- und der Behälter schneller umlaufen werden.

Die Lösung der Aufgabe ergibt sich aus dem Kenn zeichen des Anspruchs 1. Anspruch 2 betrifft eine Wandform für eine stärkere Abbremsung des Medium« und Anspruch 3 zeigt eine Möglichkeit der Werkstückentnahme bei laufender Maschine.

Die erfindungsgemäße Maschine erzeugt also den Wälzvorgang innerhalb des im Querschnitt wulstförmigen Mediumrings und dessen Fortschreiten um die Behälterachse, d. h. das wendeiförmige Fortschreiten jedes einzelnen Schleifkorns, nicht mehr durch Unwuchten, sondern durch mittels Umlaufs des Behälterbodens erzeugter Zentrifugalkraft, die das Medium auf seinem schalenförmigen, nach oben aufsteigenden Behälterboden an die es rotatorisch abbremsende Behälterwand werfen. Durch diese Abbremsung wird die Tangentialgeschwindigkeit des Mediums verringert und die dem Quadrat dieser Geschwindigkeit proportionale Fliehkraft nimmt sehr stark ab. Das abgebremste Medium wirci durch das vom Boden kommende Medium von der Wand zum Boden abgedrängt, wodurch eine Umwälzbewegung hervorgerufen wird. Es bildet sich einerseits ein um sein Querschnittszentrum und andererseits um «"in Ringzentrum herumkreisender, zum Teil verdic iteter Ring aus dem Schleifmedium samt zu bearbeitender Werkstücke aus, in dem schleifend und polierend auf die Werkstücke eingewirkt wird. Gemäß einem nachgebrachten Arbeitsbeispiel wurde maximal bei einem Behälteraußendurchmesser von 800 mm, einem Behälterboden von 600 mm Durchmesser, einer Wandhöhe von 350 mm, die der Wulsthöhe (Bezugszeichen 36 in F i g. 3) entspricht, ferner einem 14 -PS-Antrieb des Behälterbodens mit η = 200 U/min eine Wendel in I see durch- und der ganze Behälter in 0,75 see umlaufen. Die Wendeln laufen also bei der Erfindung wesentlich schneller um und haben eine größere Steigung als beim eingangs genannten Stand der Technik von Ringvibratoren, um deren Verbesserung es bei der Erfindung geht.

Zum weiteren Stand der Technik ist folgendes zu sagen:

Maschinen mit auf Grund insgesamt umlaufenden Behältern in der Randzone statk verdichtetem, rotierendem Schleifmedium, in das Werkstücke hineingehalten werden, sind aus der US-PS 22 18 353 bekannt.

Ferner sind nach der GB-PS 8 59 215 um eine Schrägachse insgesamt umlaufende, innen mit einem Transportgewinde versehene Poliertrommel bekannt, bei denen das eingefüllte Gut durch das Transportgewinde noch in axialer Richtung eine Bewegungskomponente erhält, so daß sich keine ruhenden Zonen ausbilden können.

In der DT-PS 2 30 294 ist eine aus zwei kegelstumpfförmigen Mänteln aufgebaute Schleif- und Poliertrommel beschrieben, die um eine schräge Achse rotiert. Diese bekannte Trommel arbeitet nach dem Prinzip eines Freifallmischers, d. h. Schleifmittel und die zu polierenden Gegenstände werden bei der Drehung der Trommel zunächst mitgenommen, lösen sich jedoch von der Trommelwand, wenn sie den Punkt erreicht haben, an dem die Schwerkraft größeren Einfluß auf das Schleifgut hat als die Schleifwirkung der Trommelwand.

Die zuletzt genannten Ausführungsformen sind in ihrer Leistungsfähigkeit sehr beschränkt, weil die Trommeldrehzahlen notwendigerweise sehr gering sein müssen. Würden nämlich die Drehzahlen die Grenze iiher-

schreiten, bei der das Gut ständig an die Trommelwand angepreßt wird, so wäre jede Relativbewegung zwischen Schleifmittel und Schleifgui unterbunden. Schleifmittel und Schleifgut bilden dabei .'ine lose, nicht verdichtete Masse mit entsprechend geringer Schleif- und Polierwirkung.

In der CH-PS 67 016 ist eine Maschine zum Polieren von Metallwaren mittels Stahlkörperchen dargestellt und beschrieben, bei der ein zylinderförmiger Behäher für da" Poliergut und die Metallkörperchen vorgesehen ist. Dabei kann der Boden und bei einer weiteren Ausführungsform auch die Zylinderwand in Umdrehuns versetzt werden, wobei die Zylinderwand entgegengesetzt zum 3oden umläuft. Das Behandlungsmedium samt darin eingebetteter Werkstücke beweglich nicht wendelförmig innerhalb einer wulstförmigen Ringform. sondern die Werkstücke und die Stahlkörperchen wälzen sich auf dem drehenden Bodet: ab. Aus Gründen der Erhaltung dieser Roll- oder Wälzbewegung scheidet die Verwendung einer Schleifpaste praktisch aus. Ferner läßt die Bearbeitungsgeschwindigkeit und die Umwälzung der einzelnen Werkstücke innerhalb des Behälters zu wünschen übrig, weil eine gezielte Hinführung der Werkstücke und des Behandlungsmediums, von der Behälteraußenwand zum Behälterzentrum 2s (wulstförmige Ringform mit wendeiförmigem Fortgang) nicht vorgesehen ist.

Die CH-PS 54 540 betrifft eine Maschine zum Formen und Polieren von Steinen, wie sie z. B. Js Lagersteine für Uhren verwendet werden und weist zwei oder mehrere zylindrische Trommeln auf, die um horizontale Drehachsen rotieren und gleichzeitig um eine weitere horizontale Achse eine Umlaufbcwegung ausführen. Die zu polierenden Steine werden dabei von den Trommelwänden mitgenommen und rollen dabei längs dieser Wände, gegen die sie infolge der auftretenden Zentriüjgalkräfte ständig gedrückt werden. Die Verwendung eines Schleif- oder Poliermittels ist nicht vorgesehen.

In der Zeichnung sind Ausführungsformen der Erfindung dargestellt und nachstehend beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 eine Seitenansicht, teilweise im Schnitt einer Maschine nach der Erfindung,

F i g. 2 eine vergrößerte Teilansicht eines Details im senkrechten Schnitt,

F i g. 3 eine Teilansicht im senkrechten Schnitt, in der die Bewegungsbahnen des zirkulierenden Materials dargestellt sind,

F i g. 4 und 5 weitere Spaltausbildungen im senkrechten Schnitt.

In F i g. 1 ist mit dem Bezugszeichen 1 eine feststehende Unterlage bezeichnet, die einen Antriebsmotor 2 trägt, der über einen Keilriemen 3 und eine Schneckenuntersetzungsgetriebeeinheit 4 eine senkrechte Welle 5 antreibt, wobei der Motor verschiebbar auf der Unter- ^ς lage befestigt ist, so daß er bewegt bzw. verschoben werden kann, um die Riemenspannung einzustellen. An dem oberen Ende der Welle 5 ist der Behälterboden 6 befestigt, der eine Auskleidung 7 aus Gummi oder einem ähnlichen Material aufweist. Dieser Behälterboden ist in das unlere Ende der feststehenden Behälterwand 8 eingepaßt und schließt dieses untere Ende im wesentlichen ab, wobei die Behälterwand von der Grundplatte 1 getragen wird. Die Behälterwand kann einen achteckigen Querschnitt aufweisen, jedoch ist ihr ⁶S unteres Ende kreisförmig ausgebildet damit sie dem Umfang des Behälterbodens 6 dicht abschließend angepaßt ist, wobei ein konisch abgeschrägter Teil 9 am unteren Ende der Behälterwand dieselbe Neigung in bezug auf die Senkrechte wie der äußere Teil des Behälterbodens 6 aufweist. Die Behälterwand 8 ist mit einer Auskleidung 10 aus Gummi oder einem ähnlichen Material ausgestaltet, die an der Behälterwand auswechselbar befestigt sein kann.

In dem oberen Teil der Behälterwand 8 ist eine Bohrung aufweisende Leitung 11 angeordnet, die dazu dient, Flüssigkeit auf den Inhalt des Behälters zu sprühen.

Wie aus F i g. 2 zu ersehen ist, wird der schmale Spalt zwischen dem Behälterboden 6 und der Behälterwand 8 dutch eine Bürste 16 abgedichtet, die auf der abgeschrägten Stirnseite des Behälterbodens 6 befestigt ist und sich vollständig um den Behälterboden herum erstreckt.

Entlang der Behälterachse erstreckt sich aufwärts eine Welle 17. die an ihrem linieren Ende mit der Welle 5 verbunden ist. Die Weile 17 ist von einer röhrenförmigen Welle 18 mit einem quadratischen Querschnitt umgeben, wobei obere und untere Gleitlager 19. 20 zwischen die Wellen 17 und 18 eingeseizt sind, und wobei die oberen Enden der Wellen durch ein Lager 21 gehalten werden, das von einem feststehenden Rahmen 22 getragen wird. Eine Kupplung 23, die durch einen Hebel 24 betätigt wird, gestattet es, die äußere vierekkige Welle 18 von der Welle 17 zu lösen oder mit dieser in Eingriff zu bringen, wobei diese Welle 17 mit dem Behälterboden 6 und der Antriebswelle 5 rotiert. Eine Bandbremse 25. die durch einen Hebel 26 betätigt wird, gestattet es. die äußere Welle 18 zum Stillstand zu bringen, nachdem sie von der Kupplung 23 ausgekuppelt worden ist. Die röhrenförmige Welle 18 ist ihrerseits von einer Hülse 27 umgeben, die an ihren oberen und unteren Enden viereckige Öffnungen besitzt, die mit Spiel um die viereckige Welle 18 eingepaßt sind, so daß die Hülse 27 mit der Welle 18 rotiert, jedoch sich entlang der Welle nach oben und unten bewegen kann. Mit dem oberen Ende der Hülse 27 ist durch ein Lager 28 ein nicht rotierender Arm 29 verbunden, der gleitend an einer senkrechten Stütze 30 befestigt ist und durch einen hydraulischen Zylinder 31 auf und ab bewegt werden kann. An dem unteren Ende der Hülse 27 ist ein oben offener ringförmiger Korb 32 befestigt, von dem wenigstens ein Teil seiner Seitenwand Löcher aufweist.

Beim Betrieb der in F i g. 1 gezeigten Vorrichtung wird der Behälter mit einer geeigneten Menge von festem Bearbeitungsmedium, wie etwa Steinbruchstücken oder Keramik oder Kunstsioffspänen von der Art beschickt, wie sie in Trommelschleif- und Vibrationscndbearbeitungsmaschinen verwendet werden, und die zu behandelnden Werkstücke werden hinzugegeben. Bei durch die Betätigung des Zylinders 31 ganz herausgehobenem Korb 32 (der in einer mittleren Stellung gezeigt ist), wird der Motor 2 in Betrieb gesetzt, um die Welle 5 anzutreiben und um so den Behälterboden 6 um seine senkrechte Achse zu drehen. Die Beschickung aus dem Medium und den Werkstücken wird durch die Zentrifugalkraft nach außen und aufwärts gegen die feststehende Behälterwand 8 geschleudert und kehrt sodann nach einwärts und abwärts, auf und in das nach außen fliegende Material zurück. Die Beschickung nimmt auf diese Weise eine wulstförmige Ringform an, wobei die einzelnen Teilchen der Beschickung sich auf wendeiförmigen Bahnen um den Wulst herum bewegen, wie es durch die gestrichelt gezeichneten Linien und Pfeile 33. 34. 35. 36 in Fi β. 3 antrerieiitet ist Dip

Höhe, die durch die Beschickung erreicht wird, bevor die Verzögerung, die durch die feststehende Wand bewirkt wird, ausreichend groß ist, um diese auf den rotierenden Behälterboden zurückfallen zu lassen, hängt von der Rotationsgeschwindigkeit des Behälterbodens ab. Für einen Behälter mit einem Durchmesser von 60 cm sind Rotationsgeschwindigkeiien des Behälterbodens, die im Bereich von 150 bis 250 U/min liegen, geeignet, während proportional höhere Geschwindigkeiten für kleinere Behälter und niedrigere Geschwindigkeiten für größere Behälter vorgesehen sind.

Während der gesamten Behandlungszeit wird die Beschickung durch Flüssigkeit angefeuchtet bzw. feucht gehalten, die durch die Leitung 11 zugeführt wird, wobei diese Flüssigkeit zusammen mit fein verteilten Feststoffteilchen, die durch die Schleifwirkung zwischen dem Medium und den Werkstücken erzeugt werden, aus dem Behälter in die Kammer 15 durch den ringförmigen Spalt zwischen der Schale und der Röhrenwand abgeleitet wird. Die verwandte Flüssigkeit und ebenso das verwandte Feststofimedium werden so ausgewählt, daß sie der Beschaffenheit der zu behandelnden Werkstücke und dem Charakter der an ihnen durchgeführten Endbearbeitungsbehandlung angepaßt sind.

Anstieg gegen Horizontale des Behälterbodens 6 sollte wenigstens 15°, vorzugsweise 20 bis 50° betragen. Die Behälterwand kann zur schnelleren Abbremsung der Masse im oberen Bereich achteckigen Querschnitt aufweisen.

Die Werkstücke können aus dem Behälter mit Hilfe des Korbes 32 herausgenommen werden, ohne daß das Behandlungsmedium entfernt werden muß. Die Kupplung 23 kann betätigt werden, um die Wellen 17 und 18 miteinander zu verbinden, so daß der Korb mit derselben Geschwindigkeit wie der Behälterboden 6 rotiert, wobei der Zylinder 31 betätigt wird, um den Korb 32 abzusenken. Der Durchmesser des Korbes ist größer als der Innendurchmesser der ringwulstförmigen Masse, so daß das Material, wenn es einwärts und abwärts zurückfällt, von dem Korb 32 aufgenommen wird. Nach einer kurzen Eintauchzeit in die Masse wird der Korb ganz aus der Masse herausgehoben, wobei die Rotation fortgesetzt wird, so daß das Behandlungsmedium durch die Zentrifugalkraft abgeschüttelt wird. Jegliche Gefahr, daß Werkstücke über den Rand des Korbes herausgeschleudert werden, wird dadurch vermieden, daß ein Zurückhalterand bzw. Steg vorgesehen ist, wie ei durch das Bezugszeichen 37 bezeichnet ist. Der Kort wird sodann durch Lösen der Kupplung 23 und Betäti gung der Bremse 25 zum Stillstand gebracht, und die Werkstücke werden aus dem Korb herausgenommen Diese Betätigungsfolge wird so oft wie nötig wieder holt, um alle Werkstücke der Charge herauszunehmen wonach die Vorrichtung wieder für eine neue Charge von Werkstücken aufnahmefähig ist.

ίο Anstatt den Korb zwangläufig durch die Kupplung 23 anzutreiben, kann der Korb einfach frei um die Achse der Welle 17 rotieren. Wenn der Korb in Berührung mit der zirkulierenden Masse kommt, wird er auch in Rotation versetzt, und am Ende seiner Absenkung liegt er auf dem Behälterboden 6 auf und rotiert mil diesem. Wenn er ganz aus der Masse herausgehober wird, verliert er schnell an Drehgeschwindigkeit. Diese Betriebsart, die wenigstens in gewissen Fällen ausreichend ist, erlaubt es, auf die Welle 18, die Kupplung 23 und die Bremse 25 zu verzichten.

Die Abdichtung des Spaltes zwischen der Kante des rotierenden Behälterbodens und der umgebenden Behälterwand kann auf verschiedene Weise durchgeführt werden. Bei der in F i g. 3 gezeigten Ausführung endigi die Gummi- oder derartige Auskleidung 10 der Behälterwand in einem gewissen Abstand oberhalb des oberen Endes des Behälterbodens 6, und die Gummioder andersartige Auskleidung 7 des Behälterbodens € erstreckt sich in einem gewissen Abstand über den festen Teil der Schale hinaus, um eine Lasche bzw. Klappe 40 zu bilden, die gegen den sich abwärts erstreckenden Teil der Behälterwand drückt bzw. anliegt und eine glatte Fortsetzung der Auskleidung 10 bildet, mit der sie eine abgeschrägte Spaltverbindung bildet. Bei dem in F i g. 4 gezeigten Aufbau ist die Anordnung umgekehrt. Die Behälterbodenauskleidung 7 endigt in einem gewissen Abstand von der Außenkante des Behälterbodens 6, während die Behälterwandauskleidung 10 eine vorstehende Lasche 41 aufweist, die an dem Randteil des Behälterbodens 6 anliegt und eine abgeschrägte Spaltverbindung mit der Behälterbodenauskleidung bildet. F i g. 5 zeigt noch eine andere mögliche Abdichtungsanordnung, wobei der vorstehende Rand 42 der Behälterbodenauskleidung 7 einen dichten Abschluß mit bzw. gegen die untere Kante der Behälterwandauskleidung 10 bildet.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

1. Patentansprüche:

   i. Maschine zum mechanischen Oberflächenbehandeln, wie Schleifen oder Polieren, beispielsweise metallischer Werkstücke, mit einem im wesentlichen runden Behälter, der mit einem metallischen, mineralischen, keramischen oder aus Kunststoff bestehenden, kleinteiligen sowie befeuchteten Behandlungsmedium gefüllt ist und neben einer still- ;o stehenden Außenwand einen schalenförmigen, mit wenigstens im Randteil zur Außenwand hin ansteigenden Boden aufweist, und ferner mit einem Anti ieb, durch den das Behandlungsmedium samt darin eingebetteter Werkstücke durch Einwirkung von Trägheitskräften in eine im Querschnitt wulstförmige Ringform mit wendeiförmigem Fortgang innerhalb dieses Rings um das Behälterzentrum herum bringbar ist, wobei das Medium samt Werkstücken um das Ringzentrum herum zur Behälterwand hin hochsteigt, sich von der Behälterwand ablösend ku! miniert und dann zum Behälterzentrum hin auf den Behälterboden zurückfällt, dadurch gekennzeichnet, daß der Anstieg des schalenförmigen Behälterbodens (6, 7) mindestens 15° beträgt und der Behälterboden (6, 7) von der Behälterwand (8, 10) durch einen Bewegungsspalt getrennt — durch den Antrieb (2 bis 4) mit etwa η = 150 bis 250 U/min in Umlauf versetzbar ist.
2. 2. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die stillstehende Behälterwand (8, 10) Polygonform hat.
3. 3. Maschine nach Anspruch 1 oder 2. gekennzeichnet durch einen durch Auf- und Abbewegen in das zirkulierende Medium eintauchbaren sowie dabei, beispielsweise durch Kuppeln mit dem Behälterboden (6, 7), in Umlauf verset^baren Korb (32) zur Entnahme der Werkstücke bei arbeitender Maschine.

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