DE1652151C3 - Maschine zum mechanischen Oberflächenbehandeln, wie Schleifen oder Polieren, beispielsweise metallischer Werkstücke - Google Patents

Description

Ks handeil sich bei der Erfindung um die Forlbildung von Maschinen im Sinne des Oberbegriffs des Anspruchs 1.

Damit ist als Ausgangspunkt der Erfindung ein Stand der Technik angesprochen, wie er sich aus der Zeitschrift »The Tool and Manufacturing Engineer«, |uli I9b4. S. 53 ff. (vgl. Ringtyp-Vibrator in ["ig. 6), ergibt. Derartige Vibratoren veranlassen das Medium samt darin eingebetteter Werkstücke durch die Einwirkung horizontaler und vertikaler Zentrifugal- bzw. Tragheilskräftc zur Bildung eines geschlossenen Rings, der im Querschnitt wulstförmig ist. in dem eine Bewegung einerseits um sein Wulstzentrum und andererseits um das Ringzentrum (Behälter/enlrum) herum, d. h. ein wendeiförmiger Umlauf stattfindet. Mit bekannten Maschinen dieser Art wurde bei einem Behälter-Außendurchmesser von I 380 mm und einem das Zentrum bildenden Miltclrohr von 740 mm Durchmesser bei /) = 1500 U/min eines 4- PS -Antriebs und bei Unwuchten bis /u 1800 kg maximal eine Wendel in 4 see durch und der Behälter in 45 see umlauten.

Gemäß der der Erfindung zugrunde liegenden Aul gäbe soll zur Vermeidung von Unwuchtcn und aus Ciründen der Arbeitsproduktivität bei geringem ma sehincllen Aufwand der Arbeitsvorgang wesentlich beschleunigt, d. h. eine Wendel in wesentlich kürzerer Zeil durch- und der Behälter schneller umlaufen werden.

Die Lösung der Aufgabe ergibt sich aus dem Kennzeichen des Anspruchs 1. Anspruch 2 betrifft eine Wandform für eine stärkere Abbremsung des Mediums und Anspruch 3 zeigt eine Möglichkeit der Werkslückentnahme bei laufender Maschine.

Die erfindungsgemäße Maschine erzeugt also den Wälzvorgang innerhalb des im Querschnitt wulstförmigen Mcdiumrings und dessen Fortschreiten um die Behäiterachse. d. h. das wendeiförmige Fortschreiten jedes einzelnen Schlcilkorns, nicht mehr durch Unwuchlen. sondern durch mittels Umlaufs des Behälicibodens erzeugter Zentrifugalkraft, die das Medium auf seinem schalenförmigen, nach oben aufsteigenden Behälterboden an die es rotatonsch abbremsende Behälterwand werfen. Durch diese Abbrenisung wird die Tangentialgeschwindigkeit des Mediums verringert und die dem Quadral dieser Geschwindigkeit proportionale Fliehkraft nimmt sehr stark ab. Das abgebremste Medium wird durch das vom Boden kommende Medium von der Wane,· zum Boden abgedrängt, wodurch eine Umwälzbewegung hervorgerufen wird. Es bildet sich einerseits ein um sein Querschnitlszentrum und andererseits um sein Ringzentrum herumkreisender, zum Teil verdichteter Ring aus dem Schleifmcdium samt zu bearbeitender Werkstücke aus, in dem schleifend und polierend juf die Werkstücke eingewirkt wird. Gemäß einem nachgebrachten Arbeitsbeispiel wurde maximal bei einem ßehälteraußendurchmesscr von 800 mm. einem Behälterboden von 600 mm Durchmesser, einer Wandhöhe von 350 mm, die der Wulsthöhe (Bezugszeichen id in F i g. 3) entspricht, ferner einem 14 -PS-Antrieb des Behälterbodens mit η = 200 U/min eine Wendel in 1 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 stark verdichtetem, rotitrendem Schlcifmedium, in das Werkstücke hincingchulten 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 Poliertrommeln bekannt, bei denen das eingefüllte Gut durch das Transportgewinde noch in axialer Richtung eine Bewegungskomponente erhalt, so daß sieh keine ruhenden Zonen ausbilden können.

In der DE-PS 2 30 294 ist eine aus zwei kgelstumpf-

5S förmigen 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

ho Trommel zunächst mitgenommen, lösen sich jedoch von der Trommelwand, wenn sie den Punkt erreicht haben, an dem die Schwerkraft größeren Finlluß auf das Schleifgui hat als die .Schleifwirkung der Tromnielwand.

''5 Die zuletzt genannten Ausführungsformen sind in ihrer Leistungsfähigkeit sehr beschränkt, weil die Tronimeldrehzahlen notwendigerweise sehr gering sein müssen. Würden nämlich die Drehzahlen die Grenze über-

schreiten, bei der das Gut ständig an die Trommelwand angepreßt wird, so wäre jede Relativbewegung /wischen Schleifmittel und Schleifgut unterbinden. Schleifmittel und Schleifgut bilden dabei eine lose, nicht verdichtete Masse mit entsprechend geringer Schleif-, und Polierwirkung.

In der CH-PS 67 016 ist eine Maschine /um Polieren von Metuliwaren mittels Slahlkörperchen dargestellt und beschrieben, bei der ein z> liuderförmiger Uchälier für das Puiiergul und die Melallkörperchen vorgesehen ist. Dabei kann der Boden und bei einer weiteren Ausführungsforni auch die Zylinderwand in Umdrehung versetzt werden, wobei die Z\lmderwand entgegengesetzt /um Boden umläuft. Das Bchandlungsmedium samt darin eingebetteter Werkstiicke bewegt sich nicht wendelförmig innerhalb einer wulsiförmigen Kiugform. sondern die Werkstücke und die Stahlkörperchen walzen sich auf dem drehenden !!öden .ib. Aus Cirunden 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 Hehällers /ti wünschen übrig, weil eine gezielte Hinführung der Werkstücke und des Behandlungsmediuim. von der Behälteraußenwand /um Behälterzentrum (wulstförmige Rii.jform mit wendeiförmigem Fortgang) nicht vorgesehen ist.

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

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

F i g. I 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 Bewegungsbahncn des zirkulierenden Materials dargestellt sind,

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

In Fig. I ist mit dem Bezugs/eichen 1 eine feststehende Unterlage bezeichnet, die einen Antriebsmotor 2 trägt, der über einen Keilriemen 3 und eine Schneckenunlersetzungsgetricbeeinhcit 4 eine senkrechte Welle 5 antreibt, wobei der Motor verschiebbar auf der Unterlage befestigt ist, so daß er bewegt bzw. verschoben werden kann, um die Riemenspanniing einzustellen. An dem oberen linde der Welle 5 isl uer Behälterboden 6 befestigt, der eine Auskleidung 7 aus Gummi oder einem ähnlichen Material aufweist. Dieser Behälierboden ist in das untere Linde der feststehenden Behälterwand 8 eingepal.il und schließt dieses innere linde im wesentlichen ab. wobei die Behälterwand um der Grundplatte I getragen wird. Die Behälterwand kann einen achteckigen Querschnitt aufweisen, jedoch isl ihr ft.s unteres linde kreisförmig ausgebildet damit sie dem Umfang des Behällerbodens 6 dicht abschließend angepaßt ist, vv:)he; ein konisch abgeschrägter Teil " am unteren finde der Behälterwand dieselbe Neigung m bezug aul die Senkrechte wie der alliiere Teil des Behälterbodens 6 aufweist. Die Behälterwand 8 ist mit einer Auskleidung 10 aus Gummi oder einem ähnlichen Ma'.erial ausgestaltet, die .m der Behälterwand auswechselbar befesligt sein kann.

In dem oberen Teil der Behälterwand 8 ist eine Bohrung aufweisende Leitung Il jngcordtiei. die d.i/ti dient, Flüssigkeit auf den Inhalt des Behälters /11 sprühen.

Wie aus I 1 g. 2 /u eischen ist. wird der schmale Späh /wischen dem Behälterboden b und der Behälterwand 8 durch cmc Bürste 16 abgedichtet, die auf der abgeschrägten Stirnseite des Behälterbodens 6 befestigt isl ijivj sich vollständig um ilen Behälterboden herum erstreckt.

Entlang der Behällerachse erstreckt sich aufwärts eine Welle 17. die an ihrem unteren FmIe mit der Welle 5 verbunden ist. Die Welle 17 ist von einer lohrcntörmigen Welle 18 mit einein quadratischen Querschnitt umgeben, wobei oben· und untere Gleitlager 19. 20 /wischen die Wellen 17 und 18 eingesetzt sind, und wobei die oberen Lnden der Wellen durch ein Lager 21 gehalten werden, das von einem feststehenden Rahmen 22 gelragen wird. Kiiic Kupplung 23, die durch einen Hebel 24 betätigt wird, gestattet es. die äußere vierckkige Welle 18 von der Welle 17 zu lösen oder mit dieser in Kingriff zu bringen, wobei diese Welle 17 mit dem Behälterboden 6 und der Antriebswelle 5 rotiert. Eine Bandbremse 25. die durch einen Hebel 26 betätigt w ird. gestattet es. die äußere Welle 18 zum Stillstand /u bringen, nachdem sie von der Kupplung 25 ausgekuppelt worden ist. Die röhrenförmige Welle 18 ist ihrerseits von einer Hülse 27 umgeben, die an ihren oberen und unleren linden viereckige Öffnungen bes't/t. die mit Spiel um die viereckige WeMe 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 !0 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 Sieinbruehsiücken oder Keramik oder Kunststoffspänen von der Art beschickt, wie sie in Trommelschleif- und Vibrationsendbearbeitungsmaschine!! verwendet werden, und die /u 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 /u 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, aul 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 ge/eichneien Linien iiiiu Pfeile *3. 54, 35. 3i) im ί ι κ- -> tiiifc-'eueuil ί im. l)ie

Hohe, die durch die Beschickung erreich! wird, bevor die Verzögerung, die durch die feststehende Wand bewirkt wird, ausreichend groll ist, um diese mil den rotic renden Behälterboden zurückfallen zu lassen, hiingi von der Kotalionsgeschwindigkeit des liehiiltcrbodens s ab. Tür einen Behälter mit einem Durchmesser von W) cm sind Kotationsgeschw mdtgkeücn des Behälter bodens. die im Bereich von I >0 bis 2Ί0 I l/min liegen, geeignet, während proportional höhere (ieschwiniligkcitcn für kleinere Behälter und niedrigere (icseliwiu- κι digkeilen für größere Behälter vorgesehen sind.

Während der gesamten üehandliingszeit wird die Beschickung dLirch llüssigkeil angeleuchtet lizw. leucin gehalten, die durch die Leitung !! /ugcführt wild, wo bei diese llüssigkeil zusammen mit fein verteilten lest stollteilchen. die durch die Schlciiw ii kling zwischen dem Medium und den Werkslücken erzeugt werden, aus dem Behälter in die Kammer 15 durch den ringförmigen Spalt zwischen der Schale und der Röhienwand abgeleitet wird. Die verwandle llüssigkeil und ebenso das verwandle I'csistoffmediiim werden so ausgewählt. daH sie der Beschaffenheit der /11 behandelnden Werkstücke und dem Charakter der an ihnen durchgeführten I nilbcarbeilungsbehandlimg angcpalll sind.

Anstieg gegen I lorizoiilale des Behälterbodens h 2s sollte wenigstens 13 . vorzugsweise 20 bis '">() betrügen. Die Behälterwand kann zur schnelleren Ahbreinsiiiig der Masse im oberen Bei eich achteckigen Quer schnitt aiilweisen.

Die Werkstücke können aus dem Behälter mit MiIIc des Korbes 32 herausgenommen werden, ohne dall das Bcliaudliiugsincdiiim einlernt «erden muH Die Kupp lung 25 kann betätigt werden, um die Wellen 17 und IH miu'iuiindcr zu verbinden, so dall der Korb mn dersel Iu¹Ii (icsehvv indigkeit w ic dei Behälterboden β rolierl. js wobei der /vliiulcr 51 betätigt wird, um den Korb 52 abzusenken. Der Diirchmessei des Korbes isl gröllcr als der Innendurchmesser der iingw ulslloi migcn Mas sr. so daH das Material, vv enn es einw äi is und ;ibw ärls /111 iicki.illl. von ileiii Korb 52 üiilgeiioiiinien wird. Nach #, CHH¹I kurzen Luilaiich/cit in die Masse wird der Korb ganz au-, der Masse herausgehoben, wobei die Rotation I01 !gesetzt wird, so dall das liehandlungsmediiim durch die /enlrilugalkrall abgeschüttelt wird. |egliche (ic lain, dall Werkslücke über den Kami des Korbes her aiiM'eschleiiden vv erden, wird dadurch vermieden, dall ein /urückhalleraml bzw. Steg vorgesehen ist. wie er durch das Bezugszeiehen 37 bezeichnet ist. Der Korb wird sodann durch Losen der Kupplung 23 und lietäti gutig der Bremse 25 zum Stillstand gebracht, und die Werkstücke werden aus dem Korb herausgenommen. Diese Betätigungsfolge wird so oft wie nötig wiederholt, um alle Werkstücke der Charge herauszunehmen, wonach die Vorrichtung wieder für eine neue Charge von Werkslücken aiilnalimefähig isl.

Anstatt den Korb /wangläufig durch die Kupplung 23 anzutreiben, kann der Korb einfach frei um die Achse der Welle 17 rotieren. Wenn der Korb in Beruh rung mil tier zirkulierenden Masse kommt, wird er auch in Rotation verselzi, und am Lnde seiner Absenkung lieg! er auf dem Behälterboden 6 auf und rotier! mit diesem. Wenn er ganz aus der Masse herausgehoben wird, verlier! er schnell an Drehgeschwindigkeit. Diese Bclricbsait. die wenigstens in gewissen I allen aiisrei eilend ist. erlaubt es. auf die Welle 18. die Kupplung 21 und die Hremsc 25 zu verzichten.

Die Abdichtung lies Spaltes zwischen der Kante des rotierenden Behälterbodens und der umgehenden Be hällerwand kann aiii verschiedene Weise durchgclühn werden. Bei der in I i g. 5 gezeigten Aiislührung endigi die (iiimmi- oder derartige Auskleidung IO der Be häherwaiiil in einem gewissen Absland oberhalb i\c< oberen Indes des liehüllcibodcns b. und die (iiimmi oder anilci s,ii iige Auskleidung 7 des Bchältcihodens f erstreckt sich in einem gewissen Abstund über den Ic sten I eil der Schale hinaus, um eine Lasche bzw. Kliip pe 40 zu bilden, die gegen den sieh abwärts erstrecken ilen Teil der Behälterwand drückt Ivvv. anliegt und eiiu glatte I οι '!Setzung der Auskleidung IO bildet, mit dei sie eine abgeschrägte Spallvcrbinilung bildet. Bei den in L ig.-4 gezeigten Aufbau is! die Anordnung iimge keim. Die liehallerbodcnaiiskleidiiiig 7 eniiigl in einen gewissen Abstand von der Aiillcnkante lies Behälleibo dens h. während die Bchällerwanilaiiskleiilimg 10 eint vorstehende Lasche 41 aiilweist. die an dem Raiultei des llchällcrhodcns b anliegt und eine abgeschrägt! Spallvei'bindung mit der Behäherboilenaiiskleidung bil del Ii g. 1 zeigt noch eine andere mögliche Abdich tungsanonlniing. wobei der vorstehende Rand 42 de Beluillerbodenauskleuhmg 7 einen dichten Abschlul mil bzw. gegen die innere Kante der Behälterwandaiis 'sleidtmg 10 bilde!

Hierzu 3 niatt Zeiclinunccn

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Maschine /inn mechanischen ObcrUächenbe handeln, 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 Behandlungsmediiim gefüllt ist und neben einer stillstehenden Außenwand einen schalenlörmigcn, mit wenigstens im Randteil /ur Außenwand hin ansteigenden Boden aufweist, und ferner mit einem Antrieb, durch den das Uehandlungsmedium samt darin eingebetteter Werkslücke durch Einwirkung von Trägheitskräften in eine im Querschnitt wul.stförmigc Ringform mit wendeiförmigem Fortgang innerhalb dieses Rings um das Behälierzenmim herum bringbar ist, wobei das Medium sann Werksiückcn um das Ringzentrum herum /ur Behälterwand hin hochsteigt, sich von der Behälterwand ablösend kulminiert und dann /um Behälierzenirum hin auf den Behälterboden zurückfallt, dadurch gekennzeichnet, daß der Anstieg des schalenförmigcn Behülterbodens (6, 7) mindestens 15" beträgt und der Behälterboden (6, 7) von der Behälterwand (8, 10) durch einen Bewegiingsspalt getrennt — durch den Antrieb (2 bis 4) mit etwa η = 150 bis 250 U/min in Umlauf versetzbar ist.

2. Maschine nach Anspruch I. dadurch gekennzeichnet, daß die stillstehende Behälterwand (8, 10) Polygonform hat.

3. Maschine nach Anspruch I 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 (}2) zur Entnahme der Werkslücke bei arbeitender Maschine.