DE19614555A1 - Vorrichtung und Verfahren zum abrasiven Strahlen von Werkstücken - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum abrasiven Strahlen, insbesondere zum Sandstrahlen von Werkstücken, insbesondere von kleineren Werkstücken, beispielsweise im Hobbybereich (Modellbau).

Vorrichtungen zum abrasiven Strahlen sind beispielsweise als Sandstrahlvorrichtungen bekannt. Diese bisher bekannten Geräte bestehen im allgemeinen aus einem Strahlmittelbehälter und einer Lanze. Das Strahlmittel, beispielsweise Quarzsand wird dabei mittels eines Kompressors unter Druck durch einen Schlauch von dem Strahlmittelbehälter zur Lanze transportiert und damit auf ein zu bearbeitendes Werkstück gerichtet.

Diese bekannten Vorrichtungen sind insbesondere wegen der Notwendigkeit des Kompressors verhältnismäßig teuer, so daß ihr Einsatz für gelegentliche Arbeiten wie im privaten oder Hobby-Bereich, beispielsweise im Modellbau unwirtschaftlich ist.

Außerdem sind diese Vorrichtungen im allgemeinen relativ groß und in der Regel nicht mit geringen Arbeitsdrücken betreibbar, so daß sehr kleine Bauteile kaum zufriedenstellend bearbeitet werden können. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß bei diesen Vorrichtungen Strahlmittel in großer Menge in die Umgebung gelangt, wodurch sich ein Einsatz in Wohnbereichen verbietet, oder das Strahlmittel nur durch Verwendung einer zusätzlichen geschlossenen Kabine aufgefangen werden kann, wodurch die Anlage aber weiter vergrößert und verteuert wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum abrasiven Strahlen von Werkstücken, insbesondere kleinerer Werkstücke in Vorschlag zu bringen, welche kostengünstig verwirklicht werden können, geringen Platzbedarf haben und auch beispielsweise im Wohnbereich eingesetzt werden können.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch eine Vorrichtung zum abrasiven Strahlen von Werkstücken, mit einer allseitig im wesentlichen luftdicht geschlossenen Kammer mit mindestens einer, vorzugsweise mehreren verschließbaren Öffnungen, wobei die Kammer evakuierbar ist, mit einem Behälter zur Aufnahme von Strahlmittel, und mit einer Strahlrohreinheit, die über eine der verschließbaren Öffnungen in die Kammer einführbar ist und die einen Zulaß für das Strahlmittel, einen Zulaß für Luft und eine Austrittsöffnung für das Strahlmittel aufweist, wobei der Zulaß für das Strahlmittel über eine Zuführleitung mit dem Strahlmittelbehälter verbindbar ist.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe hinsichtlich des Verfahrens gelöst durch ein Verfahren zum abrasiven Strahlen von Werkstücken, umfassend die Schritte: Einbringen eines Werkstücks in eine allseitig im wesentlichen luftdicht geschlossene Kammer, Absenken des Druckes in der Kammer durch Absaugen von Luft aus der Kammer und Zuführen eines Strahlmittels und von Luft über eine Strahlrohreinheit in die Kammer auf das Werkstück, wobei die Zufuhr des Strahlmittels im wesentlichen durch die Sogwirkung des Unterdrucks in der Kammer bewirkt wird.

Sowohl das erfindungsgemäße Verfahren wie auch die Vorrichtung arbeiten mit Unterdruck im Gegensatz zu Überdruck wie beim Stand der Technik. Da Einrichtungen zum Absaugen von Luft beispielsweise als Staubsauger in jedem Haushalt vorhanden sind, kann die erfindungsgemäße Strahlvorrichtung sehr einfach aufgebaut sein und kostengünstig hergestellt werden, da die Unterdruckeinrichtung dann, wenn sie nicht in die Vorrichtung integriert ist, als externes Gerät angeschlossen werden kann. Damit ist selbst ein gelegentlicher Einsatz der Vorrichtung, beispielsweise im Hobby-Bereich (Modellbau) wirtschaftlich vertretbar. Außerdem werden Saugeinrichtungen in Form von Staubsaugern in großen Stückzahlen hergestellt und sind damit sehr günstig. Sie sind auch aufgrund des Verzichts auf druckführende Bauteile prinzipbedingt einfacher aufgebaut, kostengünstig und weniger gefährlich in der Handhabung.

Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht darin, daß das Strahlmittel aufgrund des Unterdrucks in der geschlossenen Kammer verbleibt oder gleich über die Absaugeinrichtung abgesaugt wird, so daß eine Beeinträchtigung der Umwelt minimal ist und ein Einsatz sogar im Wohnbereich möglich ist. Die definierte Absaugung ermöglicht auch die einfache sachgerechte Entsorgung oder eine Wiederverwertung bzw. -verwendung des gebrauchten Strahlmittels.

In einer bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist die die Strahlrohreinheit durch die Öffnung in die Kammer einführbar, derart, daß die Austrittsöffnung für das Strahlmittel sich innerhalb und der Zulaß für Luft sich außerhalb der Kammer befinden und die Öffnung der Kammer um die Strahlrohreinheit im wesentlichen abgedichtet ist.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Vorrichtung sind eine oder mehrere der Öffnungen in der Kammer durch eine Membrandichtung oder mit einer transparenten Scheibe, beispielsweise einer Kunststoff- oder Glasscheibe verschließbar.

Durch die Öffnungen in der Kammer können sowohl die Strahlrohreinheit als auch die Werkstücke in unterschiedlichen Richtungen oder an unterschiedlichen Positionen in die Kammer eingeführt werden. Durch Verwendung von elastischen Membranen, beispielsweise solchen mit Schlitz kann sowohl die Strahlrohreinheit als auch eine Haltevorrichtung für ein Werkstück, beispielsweise eine Zange oder Pinzette oder ähnliches in die Kammer eingeführt und von Außen bewegt werden während die weitgehende Luftdichtigkeit der Kammer durch die selbständige Abdichtung solcher Membranen beibehalten wird. Werden Öffnungen, beispielsweise sogar ein Deckel der Kammer mit einer transparenten Scheibe verschlossen, ist eine Beobachtung der Strahlarbeiten von Außen möglich.

Schließlich ist in einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung ein Anschluß an der Kammer zur Verbindung mit einer Einrichtung zum Absaugen von Luft aus der Kammer vorgesehen und so ausgestaltet, daß eine Verbindung mit einer solchen Einrichtung als integraler Bestandteil der Vorrichtung oder aber eine Verbindung mit einem externen Gerät, vorzugsweise einem (handelsüblichen) Staubsauger möglich ist.

Dadurch ergeben sich insbesondere die oben erwähnten Vereinfachungen, da Staubsauger in jedem Haushalt vorhanden sind.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Im folgenden wird die Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung detailliert beschrieben. Darin zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung und

Fig. 2 eine vergrößerte Detaildarstellung der Strahlrohreinheit der erfindungsgemäßen Vorrichtung.

Die in Fig. 1 schematisch dargestellte Ausführungsform der Vorrichtung 1 zum abrasiven Strahlen von Werkstücken weist eine mit mehreren Öffnungen 3 versehene allseitig geschlossene Kammer 2 auf, die als eine Strahlkabine dient. Die Abmessungen der Kammer richten sich nach der Größe der zu bearbeitenden Werkstücke und Bauteile und nach der Saugleistung der später noch zu beschreibenden Absaugeinrichtung. Für den Hobbybereich, beispielsweise im Modellbau kann die Kammer die Abmessungen 3000×200×200 mm besitzen. Die Kammer 2 kann an sich aus beliebigem Material wie Metall oder Kunststoff und in beliebiger Form gefertigt sein, solange die gesamte Konstruktion dem zu erwartenden Unterdruck im Inneren und der abrasiven Wirkung des verwendeten Strahlmittels widersteht.

Die in der Kammer vorgesehenen Öffnungen 3 dienen dem Einführen der Werkstücke oder von geeigneten Halteeinrichtungen wie Zangen, Pinzetten, Greifern oder ähnlichem, mit denen das zu bearbeitende Werkstück gehalten und bewegt werden kann. Die Öffnungen sind durch eine geeignete Abdichtung abgedichtet. Vorzugsweise wird eine elastische Membran 4 aus Kunststoff oder Gummi verwendet, die einen Schlitz aufweist, so daß die zuvor genannten Werkzeuge durch diesen hindurch in die Kammer eingeführt werden können während gleichzeitig das Material aufgrund seiner Elastizität das jeweilige Werkzeug umschließt und den Kammerinnenraum gegenüber der Umgebung abdichtet. Die Form, Größe und Anordnung der Öffnungen 3 ist an sich beliebig, solange eine ausreichende Abdichtung bzw. ein nahezu luftdichtes Verschließen der Kammer gewährleistet ist. Dabei ist es ausreichend wenn die Kammer nicht vollständig luftdicht geschlossen ist. Maßgeblich ist eine solche Abdichtung, daß während des Betriebs im Inneren der Kammer immer noch ein ausreichender Unterdruck durch Evakuierung erzielt werden kann.

An der oberseitigen Seitenfläche der Kammer 2 befindet sich eine größere Öffnung, durch die der Innenraum der Kammer 2 zu Montage- und Reinigungszwecken zugänglich ist und durch die Werkstücke in die Kammer eingebracht werden können. Die Öffnung an der Oberseite ist durch eine entfernbare Abdeckung 11 verschließbar, die vorzugsweise aus einem transparenten Material wie einer Kunststoff- oder Glasscheibe gefertigt ist, so daß bei geschlossener Kammer ein Einblick in den Innenraum zur Durchführung der Arbeiten möglich ist. Eine Verriegelungsvorrichtung für die Abdeckung 11 kann vorgesehen werden. Sie ist aber an sich nicht erforderlich, da der Unterdruck in der Kammer während des Betriebs ein Anpressen der Abdeckung bedingt. Gegebenenfalls kann eine umlaufende Abdichtung vorgesehen werden. Transparente Scheiben können auch an seitlichen Öffnungen vorgesehen werden oder aber die gesamte Kammer kann überwiegend aus transparentem Material gefertigt sein.

Neben der Kammer 2 ist ein Behälter bzw. Reservoir 8 zur Aufnahme des Abrasivs bzw. Strahlmittels vorgesehen. Als Strahlmittel kann Quarzsand oder jeder andere geeignete feinkörnige Stoff verwendet werden. Der Behälter kann als separates Bauteil oder in der Vorrichtung bzw. der Kammer integriert ausgeführt sein. An der Unterseite des Behälters 8 befindet sich ein Auslauf 9 mit einer Dosiereinrichtung, mit der die aus dem Behälter austretende Strahlmittelmenge eingestellt oder abgesperrt werden kann. Die Oberseite des Behälters 8 kann offen bleiben oder durch einen Deckel verschließbar sein. Um einen freien Auslauf des Strahlmittels aus dem Behälter zu gewährleisten, darf im Behälter kein Unterdruck auftreten.

Unterhalb des Auslaufes 9 des Behälters 8 befindet sich ein Einlauftrichter 10. In diesen fällt das Strahlmittel aufgrund der Schwerkraftwirkung. Es wird sodann von dem Trichter 10 durch eine Zuführleitung 7 zu einer Strahlrohreinheit 5 geführt. Die Zuführleitung 7 ist vorzugsweise aus einem elastischen Schlauch, beispielsweise einem Silikonschlauch eines Durchmessers von 10 mm gefertigt. Es ist aber auch möglich andere Materialien oder ein entsprechend gebogenes, starres Rohr zu verwenden.

Am anderen Ende der Zuführleitung 7 befindet sich die Strahlrohreinheit 5, über die das Strahlmittel in die Kammer 2 auf das Werkstück geleitet wird. Die Strahlrohreinheit 5 weist einen rohrförmigen Hauptteil mit einem Einlaß 12 für das Strahlmittel, eine Lufteinlaßöffnung 13 und eine Austrittsöffnung bzw. Düse 14 für das Strahlmittel und die angesaugte Luft auf. Im Betrieb wird die als Lanze dienende Strahlrohreinheit 5 so durch eine der Öffnungen in die Kammer eingeführt, daß die Austrittsöffnung 14 für das Strahlmittel sich innerhalb der Kammer befindet und die Strahlmittel sowie die Lufteinlaßöffnung 12, 13 sich außerhalb der Kammer befinden. Durch die Lufteinlaßöffnung 13 wird Umgebungsluft angesaugt und durch die Strahlrohreinheit in die Kammer transportiert. Unter der Wirkung des auf die später noch zu beschreibende Weise erzeugten Unterdrucks in der Kammer wird auch das Strahlmittel vom Einlauftrichter 10 über den Zuführschlauch 7 in die Strahlrohreinheit angesaugt und zusammen mit der Luft aus der Austrittsöffnung 14 ausgestoßen. Um eine zufriedenstellende Ansaugung des Strahlmittels zu erreichen ist die Strahlmitteleinlaßöffnung 12 in Form eines unter einem Winkel α zur Längsrichtung des rohrförmigen Hauptkörpers bzw. zur Luftströmungsrichtung angebrachten Rohrstückes ausgebildet, auf den der Zuführschlauch 7 aufgesteckt und befestigt werden kann. Der Winkel α, unter dem das Strahlmittel der Strahlrohreinheit zugeführt wird ist vorzugsweise ein spitzer Winkel zur Luftströmungsrichtung im rohrförmigen Hauptkörper. Der Winkel kann je nach Anwendungsfall aber auch ein rechter Winkel oder ein stumpfer Winkel sein. Maßgeblich ist dabei, daß das Strahlmittel auf zufriedenstellende Weise angesaugt wird. Der Hauptkörper der Strahlrohreinheit 5 ist vorzugsweise aus einem Rohrstück, beispielsweise aus Metall oder einem geeigneten Kunststoff gefertigt. Durch Veränderung der Größe der Luft- und Strahlmitteleinlässe bzw. des Innendurchmessers der Strahlrohreinheit kann die Menge des zugeführten Strahlmittels bzw. dessen Geschwindigkeit verändert werden.

An der Kammer 2 ist ein Anschlußstutzen 6 vorgesehen, an den eine Einrichtung zum Absaugen von Luft aus der Kammer 2 zum Evakuieren derselben angeschlossen werden kann. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist dieser Anschlußstutzen so ausgebildet, daß ein handelsüblicher Staubsauger, gegebenenfalls unter Verwendung eines Zwischenstücks und/oder Verbindungsschlauches angeschlossen werden kann. Es ist aber auch möglich, daß die Absaugeinrichtung in Form eines Gebläses oder einer Vakuumpumpe ein integraler Bestandteil der Vorrichtung oder ein speziell für die Strahlvorrichtung konzipiertes externes Gerät ist.

Im Betrieb der Absaugeinrichtung bzw. des Staubsaugers wird über den Anschlußstutzen Luft aus dem Innenraum der Kammer abgesaugt. Aufgrund der weitgehenden luftdichten Abdichtung der Kammer kann nur geringfügig Luft beispielsweise durch die mit Membranen verschlossenen Öffnungen in die Kammer einströmen, so daß diese ausreichend evakuiert und damit ein Unterdruck erzeugt wird. Die resultierende Sogwirkung bewirkt, daß Luft und Strahlmittel über den Zuführschlauch durch die Strahlrohreinheit in den Innenraum gerissen werden. Durch entsprechende Führung der Strahlrohreinheit kann das in der Kammer befindliche Werkstück gezielt bearbeitet werden. Durch eine Veränderung der Absaugleistung oder der Strahlmittelzufuhrmenge kann die Strahlungsleistung auf einfache Weise eingestellt werden.

Die Absaugung der Luft aus der Kammer bewirkt weiterhin, daß auch gebrauchtes Strahlmittel abgesaugt wird. Dieses gelangt bei Verwendung eines Staubsaugers in den Filterbeutel des Staubsaugers und kann entsorgt oder gegebenenfalls wiederverwertet oder wiederverwendet werden. Um zu verhindern, daß kleinere Werkstücke zusammen mit der Luft abgesaugt werden, kann an der Absaugöffnung der Kammer ein Filter oder Gitter vorgesehen werden. Zur Verbesserung der Luftverwirbelung in der Kammer kann im Inneren der Kammer an der Absaugöffnung ein entsprechend geformter Ansaugstutzen, beispielsweise in T-Form vorgesehen werden.

Da sich Zuführschlauch, Strahlrohreinheit und möglicherweise auch die Kammer oder der Strahlmittelbehälter im Betrieb aufgrund der Reibung der Partikel des Strahlmittels elektrostatisch aufladen, kann ein Erdungskabel an den jeweiligen Teilen angebracht werden, um die Ladung über das Kabel beispielsweise über einen Heizkörper oder eine andere geeignete Erdungsmöglichkeit abzuleiten.

Claims (11)

1. Vorrichtung zum abrasiven Strahlen von Werkstücken, mit
einer allseitig im wesentlichen luftdicht geschlossenen Kammer (2) mit mindestens einer, vorzugsweise mehreren verschließbaren Öffnungen (3), wobei die Kammer (2) evakuierbar ist,
mit einem Behälter (8) zur Aufnahme von Strahlmittel, und
mit einer Strahlrohreinheit (5), die über eine der verschließbaren Öffnungen (3) in die Kammer (2) einführbar ist und die einen Zulaß (12) für das Strahlmittel, einen Zulaß (13) für Luft und eine Austrittsöffnung (14) für das Strahlmittel aufweist, wobei der Zulaß (12) für das Strahlmittel über eine Zuführleitung (7) mit dem Strahlmittelbehälter (8) verbindbar ist.

2. Vorrichtung zum abrasiven Strahlen von Werkstücken nach Anspruch 1, wobei die Strahlrohreinheit (5) durch die Öffnung in die Kammer (2) einführbar ist, derart, daß die Austrittsöffnung (14) für das Strahlmittel sich innerhalb und der Zulaß (13) für Luft sich außerhalb der Kammer (2) befinden und die Öffnung (3) der Kammer (2) um die Strahlrohreinheit (5) im wesentlichen abgedichtet ist.

3. Vorrichtung zum abrasiven Strahlen von Werkstücken nach Anspruch 1 oder 2, wobei mindestens eine der Öffnungen (3) in der Kammer (2) durch eine Membrandichtung (4) verschließbar ist.

4. Vorrichtung zum abrasiven Strahlen von Werkstücken nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei mindestens eine der Öffnungen in der Kammer mit einer transparenten Scheibe (11) verschließbar ist.

5. Vorrichtung zum abrasiven Strahlen von Werkstücken nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, wobei die Strahlrohreinheit (5) einen rohrförmigen Hauptkörper umfaßt, an dessen einem Ende sich die Austrittsöffnung (14) für das Strahlmittel befindet und an dem ein Anschluß (12) für die Zuführleitung (7) vom Strahlmittelbehälter (8) sowie die Lufteinlaßöffnung (13) vorgesehen sind, wobei der Anschluß für die Zuführleitung (7) unter einem Winkel (α) zur Längsachse des rohrförmigen Hauptkörpers in Richtung der Austrittsöffnung (14) angeordnet ist.

6. Vorrichtung zum abrasiven Strahlen von Werkstücken nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Strahlmittelbehälter (8) einen Auslauf (9) mit Dosiereinrichtung zum Einstellen der Strahlmittelmenge aufweist und die Zuführleitung (7) an dem dem Behälter (8) zugewandten Ende eine trichterförmige Erweiterung (10) aufweist, die unterhalb des Auslaufs (9) angeordnet ist, um unter der Wirkung der Schwerkraft aus dem Behälter (8) austretendes Strahlmittel aufzunehmen.

7. Vorrichtung zum abrasiven Strahlen von Werkstücken nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Kammer (2) einen Anschluß (6) zur Verbindung mit einer Einrichtung zum Absaugen von Luft aus der Kammer aufweist.

8. Vorrichtung zum abrasiven Strahlen von Werkstücken nach Anspruch 7, wobei die Einrichtung zum Absaugen von Luft ein integraler Bestandteil der Vorrichtung ist.

9. Vorrichtung zum abrasiven Strahlen von Werkstücken nach Anspruch 7, wobei die Einrichtung zum Absaugen von Luft eine extern anschließbare Einrichtung, insbesondere ein Staubsauger ist.

10. Vorrichtung zum abrasiven Strahlen von Werkstücken nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Bestandteile der Vorrichtung, die sich im Betrieb elektrostatisch aufladen, insbesondere die Zuführleitung (7) und/oder die Strahlrohreinheit (5) und/oder die Kammer (2) zur Ableitung der Ladung erdbar sind.

11. Verfahren zum abrasiven Strahlen von Werkstücken, umfassend die Schritte:
Einbringen eines Werkstücks in eine allseitig im wesentlichen luftdicht geschlossene Kammer (2),
Absenken des Druckes in der Kammer (2) durch Absaugen von Luft aus der Kammer (2) und
Zuführen eines Strahlmittels und von Luft über eine Strahlrohreinheit in die Kammer auf das Werkstück, wobei die Zufuhr des Strahlmittels im wesentlichen durch die Sogwirkung des Unterdrucks in der Kammer bewirkt wird.