DE2264827B2 - Vorrichtung zum Behandeln und/oder Bearbeiten der Oberfläche eines Werkstücks - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Behandeln und/oder Bearbeiten der Oberfläche eines Werkstückes mit einem fließfähigen Werkstoff und einem hydro- oder pneumatischen Lager für das Werkstück.

Es sind pneumatische Lager (US-PS 3140853) bekannt, die eine berührungslose Halterung eines Gegenstandes in einem gleichmäßigen Lagerspalt zwischen der Lagerfläche und dem Gegenstand erlauben, in den Druckmittel eingeführt wird. Dadurch lassen sich die Reibungskräfte sowie der Verschleiß sehr stark verringern.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Vorrichtung der eingangs genannten Art so auszubilden, daß die Werkstücke auch behandelt werden können, während sie von dem Lager abgestützt werden.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

In vorteilhafter Weise läßt sich die für das Lagern des Werkstücks vorgesehene Anordnung auch für die Behandlung des Werkstückes verwenden, da Druckmittel und das Bearbeitungsmedium zusammen durch die Wirbelkammer herangeführt und dem Lagerspalt zugeführt werden. Insbesondere eignet sich die Vorrichtung für Werkstücke mit sehr empfindlicher Oberfläche, die somit berührungslos gelagert und behandelt bzw. bearbeitet werden können. Auch die Anordnung der Wirbelkammer mit den tangential gerichteten düsenartigen Eintrittsöffnungen stellt eine erhebliche Verbesserung des Lagers dar.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in s den Unteransprüchen gekennzeichnet Insbesondere läßt sich das Werkstück in Längsrichtung des Lagers auch transportieren, wobei dann mehrere Bearbeitungsvorgänge aufeinanderfolgen können.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeich-

nung näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 eine Seitenansicht des Lagers,
Fig.2 einen Schnitt durch das Lager in Fig. 1 längs der linie 2-2,

Fig.3 eine Draufsicht auf die Lagerfläche mit den Wirbelkammern,

Fig.4 eine perspektivische Ansicht der Wirbelkammern von unten,

Fig. 5 die Druckverteilung im Lagerspalt in mehreren Querebenen,

Fig.6 die Druckverteilung im Lagerspalt in einer Querebene,

Fig.7 die Anordnung der in die Wirbelkammer mündenden düsenartigen Eintrittsöffnungen und
F i g. 8 eine abgeänderte Wirbelkammer.

Die Zeichnungen, insbesondere die Fig. 1 und 2 zeigen ein Druckmittellager 10 in Form einer Schiene mit einer Vielzahl von Wirbelkammern 12, die in Längsabständen angeordnet sind. Das Lager 10 umfaßt eine Kammerwandung 14, welche in dem dargestellten Ausführungsbeispiel mit einer konkaven Lagerfläche 16 versehen ist, die in ihrer Formgebung im wesentlichen dem Umfang eines beweglich darauf gelagerten Gegenstandes, wie z.B. eines Werkstückes 18 entspricht An der Unterseite des Lagers 10 ist ein Verteiler 20 fest angeordnet, der eine Sammelkammer 22 bildet von der aus unter Druck stehendes Gas jeder einzelnen Wirbelkammer 12 zugeführt wird. Das Innere der Sammelkammer 22 kann durch eine Leitung 24 mit einer Druckquelle des Gases verbunden werden. Wie am besten aus den Fig.2 und 4 ersichtlich, ist jede Wirbelkammer 12 in Verbindung mit der Sammelkammer 22 angeordnet und zwar mittels vier senkrechter Kanäle 25, die jeweils mit einer von vier tangential gerichteten Eintrittsöffnungen 26 in Verbindung stehen, wodurch das Druckgas neben dem Boden der Wirbelkammer eintritt und sich schneckenförmig nach außen in Richtung auf ihr offenes Ende zubewegt an welchem es mit der Oberfläche des Werkstückes in Berührung kommt das in Abstand von der Lagerfläche 16 angeordnet ist. Die Kanäle 25 sind mit Bezug auf den Druck und das Volumen der Luft in der Sammelkammer 22 so bemessen, daß der Luftstrom in jeder Wirbelkammer im wesentlichen unabhängig ist von Veränderungen in den Durchflußmengen benachbarter Wirbelkammern nicht beeinflußt wird. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel bildet das in Form eines Wirbelstromes aus jedem der Wirbelkammern ausgetretene Gas ein Luftkissen zwischen dem Werkstück und der Lagerfläche 16, die durch den in F i g. 2 gezeigten Lagerspalt 28

to begrenzt wird.

Infolge der Anordnung der vier düsenartigen Eintrittsöffnungen 26 mit im wesentlichen gleichen Umfangsabständen wird ein im wesentlichen gleichförmiger Gaswirbelstrom gebildet, der keine linearen Restkomponenten aufweist, die die Neigung hätten, eine einseitige Bewegung des Werkstücks 18 längs des Lagers zu verursachen. Demzufolge kann das Werkstück an frei wählbaren Stationen ruhen und kann

wahlweise mittels einer Hilfsdüse 30 entsprechend der Darstellung in Fi g. 1 vorwärts getrieben werden, wobei diese Düse auf das Werkstück 18 ausgerichtet ist und dieses nach rechts in Fig. 1 antreibt Die Hilfsdüse 30 kann mit derselben Druckquelle verbunden sein, die für die Versorgung des Lagers benutzt wird, und kann ununterbrochen betrieben oder intermittierend durch Impulse betrieben werden, um eine angemessene Fortbewegung des Werkstücks zu erreichen.

In ähnlicher Weise kann durch eine zweite Hilfsdüse 32 eine Drehbewegung des Werkstücks 18 erreicht werden, wie es in Fig.2 gezeigt ist, wobei diese Düse seitlich zur Förderrichtung des Werkstücks 18 liegt und ununterbrochen oder intermittierend einen Gasstrom ausstoßen kann, der das Werkstück in Uhrzeigerrich- is tung dreht Entsprechend den Darstellungen in den F i g. 1 und 2 sind die Zuführungsleitungen, die an die Hilfsdüsen 30 und 32 angeschlossen sind, mit Ventilen 34 zur Regelung der Gasmenge versehen, um die erwünschte Beschleunigung, Verzögerung und/oder Drehbewegung des Werkstücks einzustellen.

Die Kräfte, die auf die im Bereich der Lagerfläche gelagerten Gegenstände aufgebracht werden, sind in den schematischen Darstellungen der Fig.5 bis 7 gezeigt Die Druckverteilung ändert sich jeweils in Abhängigkeit von der Form der Lagerfläche 16, dem Druck und der Geschwindigkeit des Gases, das in den einzelnen Wirbelkammern 12 den Wirbel biJdet, der Form und Anpassung der Umfangsfläche eines Gegenstandes mit Bezug auf die Lagerfläche, der Dichte des Druckmittels, dem Gewicht des Gegenstandes, der Größe des das Gaskissen bestimmenden Lagerspalts, der Fördergeschwindigkeit des Gegenstandes, dem Längsabstand der benachbarten Wirbelkammern, der Anzahl und Ausrichtung der in Verbindung mit den einzelnen Wirbelkammern angeordneten Düsen, dem Umriß oder der Formgebung der Wand, die den die Wirbelkammer bildenden Hohlraum begrenzt, einschließlich der Form des Randes zwischen Hohlraum und Lagerfläche auftrifft, sowie der allgemeinen Ebenheit der benachbarten Rächen, die mit dem strömenden Gas in Berührung sind. Die in Fig.5 gezeigte Druckverteilung wurde in Längsabständen von etwa V₄ Zoll und Radialabständen von etwa '/« Zoll um das Werkstück herum, wie bei 18' in Fig.6 gezeigt, gemessen, wobei die Kammerwand 14' mit einer konkaven Lagerfläche 16' ausgebildet ist, die etwa 38% der kreiszylindrischen Umfangsfläche des Werkstückes überlagert Die Wirbelkammer 12* selbst ist mit zwei Düsen ausgestattet, die schematisch bei 26' gezeigt sind, so die den Eintritt von Luft bei Raumtemperatur und mit einem Druck von 0,01 bar in Pfeilrichtung gestatten.

F i g. 5 zeigt die Druckunterschiede von je vierzehn Punkten in sechs Querebenen A-F, wobei das Profil oberhalb der Geraden A-Feinen überatmosphärischen Druck bezeichnet, während der Druck in darunterliegenden Abschnitten unterhalb des atmosphärischen Drucks liegt Jeder Druckverlauf in den Querebenen A-F wurde in der Weise ermittelt, die durch die Querebene C in F i g. 6 kennzeichnend für alle erläutert ist. So herrscht, wie auch F i g. 6 zeigt, im Lagerspalt 28' ein positiver Druck, während im Bereich der Wirbelkammer 12 ein geringerer als der atmosphärische Druck wirkt. Dadurch wird das Werkstück getragen und andererseits nach unten in Richtung auf die Lagerfläche 16' gezogen.

Im Hinblick auf die auf das Werkstück ausgeübten

Kräfte ist ersichtlich, daß die Wirbelkainmer für das Lager «in anderen Punkten als unmittelbar unterhalb eines zu stützenden Gegenstandes angeordnet werden kann.

in der in den Fig. 1—4 gezeigten Ausführungsform besteht die Kammerwand 14 zweckmäßigerweise aus Metall, Kunststoff oder einem anderen geeigneten Material in einzelnen gegossenen oder stranggepreßten Abschnitten mit Z-förmigen Enden 36 in F i g. 3, die eine genaue Ausrichtung benachbarter Abschnitte erlauben. Die einzelnen Abschnitte können an der Oberseite der Verteiler 20 durch Schrauben 38 mit in die Lagerfläche 16 eingesenkten Köpfen sicher befestigt werden.

Abweichungen von der Ausführungsform, nach den F i g. 1 — 4 können beispielsweise darin bestehen, daß die Lagerfläche flach, konvex oder profiliert ist, um ein entsprechend geformtes Werkstück aufzunehmea Auch kann das Lager selbst an einem beweglichen Körper befestigt sein, der wiederum auf einem Luftkissen relativ zu einer mit entsprechenden Konturen versehenen oder flachen Lagerfläche transportierbar ist

Zusätzlich zu dem Druckmittel für den Transport der Werkstücke, wie Luft, eine Flüssigkeit oder Druckmittelgemische wie Aerosole, bestehend aus einem Trägergas mit winzigen Flüssigkeitströpfchen werden Substanzen, wie in dem Druckmittelgas suspendierte Feststoffpartikel verwendet, um gleichzeitig eine Bearbeitung der Werkstücke zu bewirken. Solche Behandlungen können in vorher festgelegten aufeinanderfolgenden Phasen durchgeführt werden, und zwar durch einen Wechsel in der Art der aus bestimmten Abschnitten des Lagers abgegebenen Substanzen, so daß jedes Werkstück auf seinem Förderweg an jedem derartigen Abschnitt einer vorgeschriebenen Behandlung unterworfen wird. Durch eine entsprechende Auswahl der gasförmigen Substanz können Werkstücke verschiedenen Behandlungen wie einer Reinigung, Beizung, einer Wärmebehandlung, beispielsweise mithilfe eines brennbaren Gases, einem Ausbacken, Trocknen, Kühlen, Abschrecken, einem Abschmiervorgang usw. unterworfen werden oder mit einem Überzug oder einem Anstrich, auch nach einem elektrostatischen oder elektrischen Verfahren versehen werden.

Außerdem kann durch eine in der Zeichnung nicht dargestellte zentrisch am Kammerboden in der Wirbelkammer 12 mündende Eintrittsöffnung ein zusätzliches Bearbeitungsmittel zugeführt werden.

Abgesehen von den in den F i g. 1 und 2 gezeigten Hilfsdüsen 30 bzw. 32 kann die Wirbelkammer 12 auch so abgewandelt werden, daß ihr Rand an der Lagerfläche 16 abgerundet oder mit einer Aussparung 40 versehen ist, wie in F i g. 8 gezeigt, wodurch die auf das Werkstück einwirkenden Kräfte unsymmetrisch werden und im Ergebnis das Werkstück linear auf dem Lager angetrieben wird. Mit einer solchen Anordnung von Düsen entweder allein oder in Kombination mit Hilfsdüsen kann dem Werkstück eine angemessene Beschleunigung, Verzögerung, eine Drehbewegung nach rechts oder nach links, eine lineare und/oder eine Drehschwingung, ein Anhalten, Ingangsetzen sowie eine lineare Bewegung erhalten, um den Transport und/oder die Behandlung der Werkstücke zu bewirken.

Lie Wirbelkammern müssen nicht kreiszylindrisch sein. Es können auch andere befriedigend arbeitende Formen benutzt werden, wie ein mehreckiger Umfang oder unterschiedliche Querschnittsprofile.

Hierzu 3 Biatt zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Behandeln und/oder Bearbeiten der Oberfläche eines Werkstückes mit einem fließfähigen Werkstoff und einem hydro- oder pneumatischen Lager für das Werkstück, dadurch gekennzeichnet, daßeindruckmitteldurchströmter Lagerspalt (28) mit wenigstens einer Aussparung in einer der als Lagerfläche (16) dienenden Kammerwände (14) und eine tangential Druckmittelzufuhr in die das Werkstück (18) aufnehmende Aussparung vorgesehen bind und daß die Aussparung als Wirbelkammer (12) mit tangentialen Eintrittsöffnungen (26) in der Kammerwand nahe dem Kanunerboden für den gleichzeitig das Druckmittel und das Bearbeitungsmed<um bildenden fließfähigen Werkstoff ausgebildet ist

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wirbelkammer (12) mehrere an ihrem Umfang verteilte Eintrittsöffnungen (26) Rüden das Druckmittel und das Bearbeitungsmedium darstellenden fließfähigen Werkstoff aufweist

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wirbelkammer (12) außerdem eine zentrische Eintrittsöffnung im Kammerboden zur zusätzlichen Zufuhr von Bearbeitungsmittel aufweist

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vielzahl von in einer Förderrichtung hintereinander angeordneten Wirbelkammern (12) und eine auf das Werkstück (18) in Förderrichtung gerichtete Druckmittelströmung (Düse 30) vorgesehen sind.

5. Vorrichtung nach einen*, der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch eine zusätzliche, das Werkstück (18) in vorbestimmter Weise treibende Druckmittelströmung (Düse 32, Aussparung 40).