DE1910968A1

DE1910968A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Fertigbearbeitung von Teilen

Info

Publication number: DE1910968A1
Application number: DE19691910968
Authority: DE
Inventors: Mckinney Howard Eugene
Original assignee: Shell Internationale Research Maatschappij BV
Current assignee: Shell Internationale Research Maatschappij BV
Priority date: 1968-03-06
Filing date: 1969-03-04
Publication date: 1969-10-16
Also published as: US3594952A

Description

SHELL INTERNATIONALE HESEARGIi MAATSOHAPPIJ N.V. Haag, Niederlande

betreffend
Verfahren und Vorrichtung zur Fertigbearbeitung von Teilen.

Die Erfindung bezieht sich auf die Anwendung von Schallenergie bei der Fertigbearbeitung von in industriellem Maßstab hergestellten Teilen, und sie betrifft insbesondere ein kontinuierlich durchführbares Verfahren zur Fertigbearbeitung solcher Teile unter Anwendung von Schallenergie.

In industriellem Maßstab hergestellte Teile werden mittels zahlreicher vers'chiedener Vorrichtungen und/oder Verfahren hergestellt, z. B. durch Gießen, Schmieden und spanabhebende Bearbeitungen. Die hierbei entstehenden Teile haben normalerweise eine rauhe Oberfläche, sie weisen G-rate und scharfe Kanten auf, und wenn es sich um G-ußteile handelt, sind in die Außenflächen der Teile Reste von Formsand eingebettet. Diese Teile müssen normalerweise einer Fertigbearbeitung unterzogen und z. B. gereinigt, entgratet, an den Kanten gerundet und poliert· werden, bevor sie weiter bearbeitet oder als Bauteile von Maschinen verwendet werden. Es werden bereits zahlreiche Verfahren zum Reinigen und Polieren oder zur Feinbearbeitung solcher Teile angewendet, und zu diesen Verfahren gehören auch das Scheuern mit der Hand sowie das Schleifen. Bei weiteren Verfahren zur Reinigung und Fertigbearbeitung solcher Teile werden die Teile z. B. in einem Schrot getrommelt bzw. geschüttelt. Beim Trommeln werden

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die Teile in einen Behälter in Form einer Trommel oder eines Passes eingebracht- der teilweise mit einem Schrot gefüllt ist, und dann die Teile in dem Schrot durch Drehen des Behälters um eine waagrechte Achse getrommelt. Bei Schüttelvorrichtungen für die Fertigbearbeitung führt entweder die Vorrichtung als Ganzes Schüttelbewegungen aus, oder "es werden Schüttelvorrichtungen oder Vibratoren mit einer Unwuchtmasse benutzt, um einen ein geeignetes Fertigbearbeitungsmaterial und die zu bearbeitenden Teile enthaltenden Behälter in Schwingungen zu versetzen. Für diese Art von Schwingungen benötigt man Schüttelvorrichtungen oder Vibratoren bzw. Rüttler von schwerer Konstruktion, damit bei grossen, jeweils eine Sharge von Teilen aufnehmenden Behältern die erforderlichen Kräfte erzeugt werden können. Die vorstehend gekannten Verfahren für die Reinigung und Fertigbearbeitung sind zeitraubend und reichen für neuzeitliche Herstellungsverfahren von Teilen der genannten Art nicht aus.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, die den neuzeitlichen Fertigungsverfahren von Teilen angepaßt ist.

Die Erfindung benutzt das Prinzip eines in Resonanz schwingenden akustischen Systems, um Schallenergie hoher Energiedichte schnell und wirksam in ein zum Reinigen oder Feinbearbeiten dienendes Medium einzuleiten. Bei dem Verfahren gemäß der Erfindung werden die fertigzubearbeitenden, z. B. zu reinigenden, putzenden, polierenden oder dgl. Teile zusammen mit dem Fertigbearbeitungsmittel kontinuierlich durch eine\ Resonanzschwingung versetzte Bearbeitungskammer geführt.

Die Vorrichtung zur Durchführung des neuen Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass als Schwingungsgeber für den die Bearbeitungskammer enthaltenden Behälter ein den Behälter in Resonanzschwingungen versetzender SchallSchwingungsgeber dient

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und daß Mittel für das kontinuierliche Einführen der Teile und des Fertigbearbeitungsmittels in die und Austragen aus der Kammer vorgesehen sind.

Das gemäß der Erfindung vorgesehene mit Schallfrequenz in resonanzschwingende elastische Schwingungssystem ermöglicht den kontinuierlichen Ablauf der Fertigbearbeitung von Teilen, bei dem sich die Teile mit einer solchen Geschwindigkeit durch die Fertigbearbeitungskammer hindurch bewegen, daß innerhalb einer kurzen Zeitspanne die gewünschte Fertigbearbeitungswirkung erzielt wird.

Bei der erfindungsgemäßen Energieübertragungseinrichtung wird ein in Resonanz schwingendes System verwendet, das auch als akustischer Kreis bezeichnet werden kann. Um die Wirkungsweise solcher Systeme leichter verständlich zu machen, kann man eine enge Analogie zwischen einem solchen akustischen Kreis und einem elektrischen Kreis annehmen, wie ea z. B. in Kapitel 2 des Werks "Sonics" von Heuter und Bolt, das 1955 von John Wiley and Sons veröffentlicht wurde, geschehen ist.

Bei einer einfachen Ausführungsform der Erfindung ist die Fertigbearbeitungskammer von einem an zwei Enden offenen Behälter gebildet, durch den hindurch die Teile zusammen mit dem Fertigbearbeitungsmittel hindurchlaufen.

Um die Durchlaufgeschwindigkeit der Teile und des Fertigbearbeitungsmittels durch den Behälter einstellen zu können, ist der Behälter vorteilhafterweise neigbar unterstützt, wobei sie unter der eigenen Schwere durch den Behälter hindurchlaufen.

Die Erfindung und vorteilhafte Einzelheiten der Erfindung werden im folgenden anhand schematischer Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.

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Fig. 1 ist eine schematische Darstellung einer zweckmäßigen Anordnung bei einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.

Fig. 2 zeigt eine teilweise geschnitten dargestellte Seitenansicht einer bevorzugten Ausführungsform einer Vorrichtung nach der Erfindung.

In Fig. 1 ist ein an zwei Enden offener Behälter 11 dargestellt, der vorzugsweise aus einem elastischen Material besteht und eine Polierkammer 12 bildet, durch die die zu polierenden Gegenstände bei dem Reinigungsprozess hindurchbewegt werden. Der Behälter 11 kann beliebigen Querschnitt haben und sogar ein offener Kanal oder eine offene Rinne sein. Mit dem Behälter ist ein akustischer Oszillator bzw. Schallgenerator (Schall-. Schwingungsgeber) 13 betriebsmäßig gekoppelt, um das in der Poliirkammer 12 befindliche Poliermittel zu elastischen Schwingungen anzuregen. Der Oszillator 13 und der elastische Behälter 11 bilden ein elastisches Übertragungssystem für Schallenergie, das dann, wenn es bei oder nahe seiner Resonanzfrequenz betrieben wird, eine schnelle und wirksame Übertragung von Energie auf das Poliermittel in der Kammer 12 bewirkt. Die zu polierenden Teile ioa, 1ob und 1oc bewegen sich, z. B. längs einer Bahn 14, in die Kammer 12 hinein, wo das Poliermittel unter dem Einfluß der Schallenergie Stoßwirkungen auf die Flächen der Teile und längs dieser Flächen ausübt, so daß ein wirksames Reinigen und Polieren der Teile erzielt wird. Das Poliermittel, bei dem es sich um jede geeignete Art von Schleifmittelteilchen ζ. B. aus Aluminiumoxid handeln kann, kann in der Kammer 12 zurückgehalten werden, während die Gegenstände die Kammer durchlaufen, oder man kann dafür sorgen, dass das Poliermittel zusammen mit den Gegenständen durch die Kammer fließt. Ferner kann man Vorkehrungen treffen, um das Schleif- oder Poliermittel, z. B. längs der in Fig. 1 angedeuteten Bahn 15, der Kammer 12 erneut zuzuführen. Als Poliermittel kann man Mittel von

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jeder geeigneten Art bzw. Zusammensetzung verwenden, die die Erzielung der gewünschten Wirkungen ermöglichen. Beispielsweise kann das Poliermittel aus einem trockenen Granulat bestehen, oder es kann nach Bedarf leicht befeuchtetsein. Ferner kann man als Poliermittel eine Aufschwemmung verwenden, bei der Schleifmittel teilch en. in einer geeigneten Flüssigkeit suspendiert sind. Die Standhöhe des Poliermittels in der Kammer 12 und die Geschwindigkeit, mit der sich sowohl das Poliermittel als auch die zu polierenden Teile durch die Kammer hindurch bewegen, ist vorzugsweise jeweils unabhängig von der betreffenden anderen Größe einstellbar, um die Erzielung des gewünschten Grades der Reinigung bzw. Fertigbearbeitung zu ermöglichen.

Fig. 2 zeigt den Aufbau einer zur Durchführung der Erfindung geeigneten Vorrichtung. Gemäß Fig. 2 bildet ein elastisches Rohrteil 18 die Wände einer Polierkammer 19» und es dient dazu, Energie von einem SchallSchwingungsgeber 20 in das Poliermittel 16 in der Kammer 19 zu übertragen. Der Oszillator 20 ist mit dem Rohrteil 18 z.B, mit Hilfe eines Bandes oder einer Spannschelle 21 verbunden. Der Schwingungsgeber 20 ist vorzugsweise ein Oszillator mit einer umlaufenden Masse, wie er in der USA-Patentschrift 2 960 314 beschrieben ist, doch sei bemerkt, daß sich die vorliegende Erfindung nicht auf die Verwendung dieser Oszillatorbauart beschränkt. Der Schwingungsgeber kann ein Unwuchtmotor mit nur einer oder aber mit zwei Unwuchtmassen sein. Wird ein Schwingungsgeber mit nur einer Unwuchtmasse verwendet, dessen Drehachse parallel zur Längsachse des Rohrteils 18 verläuft, so v/ird das elastische Rohrteil eine elastische Schwingungsbewegung in Form einer um. ihre Schwingungsachse kreisenden stehenden Welle ausführen, die für den Verlauf einer stehenden Welle kennzeichnend ist, wobei die Enden und der mittlere Teil des Rohrteils eine kreisende Bewegung ausführen. Schwingungen in Form einer stehenden Welle in einer Ebene können mit Hilfe eines Schwingungsgebers mit zwei sich gegenläufig drehenden Unwuchtmassen oder mit Hilfe eines Schwingungsgebers mit nur einer Unwuchtmasse erzeugt werden, dessen Drehachse im rechten Winkel zur Längsachse des

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elastischen Rohrteils 18 verläuft. Ein Aufgabebehälter bzw. eine Rutsche 22, dient dazu, das Poliermittel 16 und die zu behandelnden Teile 17a, 17b und 17c in die Polierkammer 19 einzuleiten. Der Aufgabebehälter 22 ist vorzugsweise gegen die Schwingungen des Rohrteils 18 isoliert, z.B. mit Hilfe eines federnden oder Gummirings 23, der z.B. durch aufweitbare Metallbänder oder Schellen 24 'und 25 in seiner Lage gehalten wird.

Mindestens ein Teil des von den Teilen und dem PoIier-

erfindungsgemäßen oder Reinigungsmittel durchlaufenen Weges in der/Vorrichtung ist vorzugsweise so geneigt, daß das Polier- oder Reinigungsmittel und die Teile ständig unter der Wirkung der Schwerkraft durch die Polierkammer gefördert werden. Natürlich kann man auch andere Verfahren zum Erzeugen des Materialflusses, z.B. eine Pumpe, vorsehen, um in der Polierkammer eine gewünschte Strömungsgeschwindigkeit aufrechtzuerhalten. Die in Fig. 2 dargestellte Vorrichtung ist von einer Grundplatte 26 und senkrechten Streben 27 unterstützt. Das elastische Rohrteil ist vorzugsweise an den Schwingungsknoten mittels Schwingungen isolierende Mittel unterstützt, z.B. durch ein aus einem Elastomermaterial bzw. Gummi bestehendes Band 28, das von einer Schelle 29 umschlossen ist, welche ihrerseits mit Hilfe eines Bolzens 30 gelenkig mit der Strebe 27 verbunden ist. Ein zweites Band 33 aus einem Elastomermaterial, das von einem Metallband oder einer Schelle 34 umschlossen ist, umgibt das elastische Rohrteil 18 in der Nähe des oberen Schwingungsknotens; die Schelle 34 ist durch einen Bolzen 35 gelenkig mit einem ausfahrbaren Stützglied 37 eines hydraulischen Zylinders 36 verbunden, der wiederum mittels eines Bolzens 38 auf der Grundplatte 26 schwenkbar unterstützt ist. Eine von einer nicht dargestellten Quelle für ein hydraulisches Druckmittel kommende Rohrleitung 39 dient dazu, den hydraulischen Zylinder 36 zu betätigen. Diese soeben beschriebene Tragkonstruktion ermöglicht es, den Neigungswinkel des Rohrteils 18 und damit auch die Geschwindigkeit und die Durchsatzmenge des Materials

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in der Kammer 19 einzustellen. Die Strömungsgeschwindigkeit bestimmt die Länge der Zeitspanne, während welcher die zu behandelnden Teile in der Kammer 19 verbleiben. Ein hoher Füllungsgrad der Polierkammer 19 mit dem Poliermittel führt zu einer besseren Schal!energieübertragung von dem Rohrteil 18 auf das Poliermittel in der Kammer 19, und zu einem schnelleren Polieren bzw. Fertigbearbeiten der die' Kammer passierenden Teile. Am Austrittsende des Rohrteils 18 ist ein Sammelbehälter 45 angeordnet, der dazu dient, das Poliermittel nach seinem Austreten aus der Polierkammer 19 aufzufangen. Die Teile 17a, 17"b und 17c können als Haufen zusammen mit dem Poliermittel herabfallen und dieses dann aus dem Haufen zurückgenommen werden. Es ist jedoch auch möglich, ein Förderband oder eine Förderkette 46 vorzusehen, die das Poliermittel zu dem Sammelbehälter 45 ungehindert hindurchtreten läßt. Der Förderer 46 ist z.B. durch eine Rolle 47 unterstützt und kann durch eine nicht dargestellte Vorrichtung angetrieben werden. Das sich in dem Behälter 45 sammelnde Poliermittel kann mittels eines die Teile 42, 43 und 44 umfassenden Becherförderers aus ihm entfernt und gegebenenfalls dem Eintritteende der Vorrichtung erneut zugeführt werden. Längs der Seiten des Förderbandes bzw. der Förderkette 46 erstrecken sich durch eine Säule 50 unterstützte Leitwände 48 und 49.

Patentansprüche

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

Verfahren zum Fertigbearbeiten, wie Reinigen, Putzen, Polieren oder dgl. von Teilen in einem Fertigbearbeitungsmittel, bei dem die Teile zusammen mit dem Fertigbearbeitungsmittel einer Bearbeitungskammer in Schwingungen versetzt werden, dadurch gekennzeichne t, dass die Teile (io; 17) zusammen mit dem Fertigbearbeitungsmittel kontinuierlich durch eine in Resonanzschwingungen versetzte Bearbeitungskammer (12; 19) geführt werden.
2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 mit einer in Schwingungen versetzbaren Fertigbearbeitungskammer, dadurch gekennzeichnet , dass als Schwingungsgeber für den die Bearbeitungskammer (12; 19) enthaltenden Behälter (11; 18) ein den Behälter in Resonanzschwingungen versetzender Schallschwingungsgeber (13; 2o) dient und Mittel (22, Q) für das kontinuierliche Einführen der Teile (io;17) und des Fertigbearbeitungsmittels (16) in die Kammer und Austragen aus der Kammer vorgesehen sind.
3· Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , dass die Fertigbearbeitungskarnmer (12; 19) von einem an zwei Enden offenen Behälter (11; 18) gebildet wird, durch den hindurch die Teile (io; 17) zusammen mit dem Fertigbearbeitungsmittel (i6) hindurchlaufen.
4.

Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter (18) neigbar unterstützt

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ist, so dass die Durchlaufgeschwindigkeit der Teile (17) und des Pertigbearbeitungsmittels (16) einstellbar ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 2 bis 4 zum Polieren und Reinigen von Teilen in einem Schleifmittel, gekennzei ohne t durch einen den Teile- und Schleifmittelstrom aufnehmenden Durchlasskanal (22, 18) sowie durch einen mindestens einen Teil (18) des Durchlasskanal8 in Resonanzschwingungen versetzenden Schallschwingungsgeber (2o).
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeich net, dass der mit dem Schwingungsgeber verbundene Teil (18) gegenüber den übrigen Teilen (22) des Durchlasskanals akustisch isoliert ist.
7· Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennze ich net, dass für die akustische Isolierung ein mit dem Schwingungsgeber (2o) verbundener Rohrteil (18) über eine an dem Ende des Rohrteils befestigte Gummimanschette (23) mit den übrigen Teilen (22) des Durchlasskanals verbunden ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet , dass der Schallschwingungsgeber (2o) ein Unwuchtmotor ist.

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, AO .

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