DE3147605A1

DE3147605A1 - Verfahren und vorrichtung zur herstellung von fertigbearbeitungskoerpern

Info

Publication number: DE3147605A1
Application number: DE19813147605
Authority: DE
Inventors: Gunther W. 49008 Kalamazoo Mich. Balz
Original assignee: Roto Finish Co Inc
Current assignee: Roto Finish Co Inc
Priority date: 1980-12-04
Filing date: 1981-12-02
Publication date: 1982-08-12
Also published as: JPS57123018A; GB2089281A; FR2495544A1; US4349327A; IT8125460A0; AR226933A1; IT1139917B; BR8107858A; ES507084A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vor-

! richtung zur Herstellung eines Fertigbearbeitungsmittels,

das zur Fertigbearbeitung von Werkstücken dient, indem es

. in einer Fertxgbearbeitungskammer aufgrund von Zentrifugal-,

j ■ 5 Vibrations-, Kreisel- und Drehbewegungen oder Kombinationen \ davon in engen Kontakt mit einem zu bearbeitenden Werkstück

; gebracht wird. Das Fertigbearbeitimgsmittel hat die Form von

\ chipartigen oder pelletartigen Körpern.

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Die Fertigbearbeitungs-Industrie benutzt zur Verbesserung

I der Oberflächengüte und/oder zum Entgraten von Werkstücken

i 10 aus Metall oder Kunststoff eine Reihe von Bearbeitungs- ; mitteln unterschiedlicher Form und Größe. Hierzu bedient

:· sie sich Verfahren, die von Zentrifugal-, Vibrations-,

" Kreisel- und Rotationsbewegungen oder Kombinationen davon

- Gebrauch machen. In den Anfängen wurden als Schleifmittel

; 15 beispielsweise Natur- oder Kunststeine, Porzellan, Tone

mit zugesetzten Schleifmitteln, Holz, Leder, Kunststoffe ι und ähnliche verwendet. Insbesondere kamen keramische

j Werkstoffe in den letzten Jahren zum Einsatz, die jedoch

.j wegen der hohen Herstellungskosten durch kunststoff gebundene

" 20 Mittel ersetzt wurden. Welche Mittel jedoch auch verwendet

wurden, immer mußte das Verfeinern des Werkstücks oder sein .-; ' Entgraten in einer geeigneten Bearbeitungskammer mit dem

Fertigbearbeitungsmittel vorgenommen werden, welches in zerkleinerter Form vorlag. Das zu bearbeitende Werkstück • 25 war dabei in der Kammer gestützt, um unnötigen Kontakt mit ; dem Schleif medium .zu vermeiden. Die Kammer diente als Träger

i und Zuführer des Schleifmittels, mit dem das Verfeinern des

μ Werkstücks oder sein Entgraten erfolgte. In zunehmendem

: Maße wurde zerkleinertes Schleifmittel zu einem Kunststoff-

: 30 binder zugesetzt, weil Größe und Form des Fertigbearbeitungs-■; . mittels weitgehend variiert werden konnte, um den speziellen

Anforderungen in Bezug auf Abmaße, Härte und dergleichen nicht nur wegen des Kunststoffbinders, sondern auch wegen des Schleifmittels gerecht zu werden. Zur Massenproduktion

geeignete Schleifmittel von hoher Dichte, frei von Luftblasen, mit geringer Entzündbarkeit, welche vollständig aus einer Form ohne großen Aufwand ausstoßbar sind, standen bisher jedoch noch nicht zur Verfügung. Kunststoffgebundene Fertigbearbeitungsmittel wurden bis jetzt in üblicher Weise mit den bekannten Nachteilen gegossen oder geformt. Verfahren zur Herstellung keramischer oder polymerischer Schleifmittel durch tropfenweises Zuführen thixotroper Verbindungen aus einer Mündung und anschließendes Erhärten sind in der US-PS 3 549 341 beschrieben worden, wobei die früheren Verfahren und ihre Nachteile ausführlich behandelt wurden. Ein kontinuerliches Verfahren zur Herstellung von Fertigbearbeitungs-Schleifmitteln sind aus der US-PS 3 503 725 bekannt, wonach ein unbehandeltes gelatinöses Fertigbearbeitungsmittel längs einer Bahn bewegt und die Masse danach in geeignete Stücke zur Herstellung des Schleifmittels zerschnitten wird. Obwohl solche Verfahren Vorteile gegenüber den früheren haben, bei denen das Formen oder Gießen von keramischen Pasten oder kunststoffgebundenen Schleifmittelmassen individuell vorgenommen wurde, lassen diese Verfahren jedoch bezüglich ihrer wirtschaftlichen Ausführbarkeit, Verringerung der Entzündbarkeit, Vermeidung von Luftblasen und der einfachen Massenherstellung bei hoher Schleifmittelgüte viel zu wünschen übrig. Ein weiteres Verfahren zur Herstellung von Fertigbearbeitungsmitteln hat noch größere Nachteile im Hinblick auf übermäßige Entzündbarkeit, hohe Arbeitskosten und unvollständiges Auswerfen der Schleifpellets aus der Form,

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung eines Fertigbearbeitungsmittels vorzuschlagen. Das Fertigbearbeitungsmittel soll eine hohe Dichte und eine minimale Entzündbarkeit haben, frei von Luftblasen, zur Massenherstellung' bei geringem Kostenaufwand geeignet und insbesondere automatisch vollständig aus einer flexiblen, aus Stahlblech hergestellten Form auswerf bar sein. ,.

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— 7 —

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren nach den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch eine Vorrichtung nach den Merkmalen des Anspruchs 11 gelöst.

Die weitere Ausgestaltung der Erfindung ergibt sich aus den Unteransprüchen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 eine Teil-Querschnittansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung längs der Linie I-I der Fig. im herstellungsbereiten Stadium mit einer flexiblen Form, deren Ausnehmungen die Masse für das Fertigbearbeitungsmittel enthält;

Fig. 2 eine Teil-Querschnittansicht einer flexiblen Form gemäß der Erfindung in Umkehrstellung längs der Linie II-II der Fig. 4 mit herausgestoßenen Fertigbearbeitungsmitteln oder Pellets;

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht eines Fertigbearbeitungsmittel s oder Pellets gemäß der Erfindung;

Fig. 4 eine teilweise gebrochene Seitenschnittansicht einer Zentrifugalgießvorrichtung nach der Erfindung;

Fig. 5 eine Teilschnittansicht einer weiteren Ausführungsform der Zentrifugalgießvorrichtung nach der Erfindung;

Fig. 6 eine vergrößerte Querschnittansicht einer Formausnehmung in einer flexiblen Form nach der Erfindung in Gießstellung mit Fertigbearbeitungsmittel und

Fig. 7 eine vergrößerte Querschnittansicht der Formausnehmung in einer erfindungsgemSßen flexiblen Form in Auswurfstellung mit ausgeworfenem Fertigbearbeitungsmittel.

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In den Zeichnungen tragen gleiche Teile gleiche Bezugszeichen, die sich jedoch in Fig. 5 um einen Faktor 100 unterscheiden.

Eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist in Fig. 4 gezeigt. In Fig. 5 ist eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt, welche an Stelle einer mechanischen Einrichtung eine pneumatische Einrichtung zum Auswerfen des gebildeten Fertigbearbeitungsmittels aus einer flexiblen Form verwendet. Die Drehkammer 10, 110, in der die flexible Form gemäß der Erfindung angeordnet ist, ist in den Fig. 4 und 5 gezeigt, wenn sich die Vorrichtung in Formstellung befindet. Die Drehkaminer 10, 110, die sich um ihre zentrale Achse dreht, ist dabei als eine an den Enden geöffnete Ringtrommel mit formstützenden Seitenwänden 13 und 113 dargestellt. Eine solche Trommel hat einen Innendurchmesser von etwas mehr als 1524 mm (60"), so daß fast die gesamte aus Stahlblech gefertigte flexible Form mit etwa ähnlichen Abmessungen im Innern der Kammer Platz findet.

In Formstellung, wie in Fig. 4 durch die ausgezogenen Linien angegeben ist, liegt die flexible Form 11 im Innern der Trommel 10 eng neben der formstützenden Trommelseitenwand 13, welche vorteilhaft mit einem Boden 17 versehen ist. In Fig. 4 sind bei Auswurfstellung die ausgeworfenen, erhärteten Fertigbearbeitungsmittel durch die punktierten Linien angegeben. Die flexible Form 11 erstreckt sich, dabei vom Außenring der Trommel 13 nach außen, an der sie längs des Umfangs befestigt ist. Die flexible Form 11 befindet sich dann in Umkehrstellung, wobei die Formausnehmungen 12, 112 nach außen zeigen im Vergleich zur Formstellung, bei der die Ausnehmungen 12, 112 der flexiblen Form 11 in der Trommel 10 nach innen zeigen.

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Gemäß Fig. 1, die eine Teilquerschnittansicht längs

! der Linie I-I der Fig. 4 zeigt, liegt bei Formstellung die

{ flexible Form 11 nach der Erfindung eng neben der form-

': ' stützenden Wand 13 der Trommel 10. Wenn sich die Trommel

; 5 um ihre zentrale Achse dreht, wird ein abgemessener Anteil

der Masse 14, die eine Mischung von Matrix und Schleifmittel ist, in die Form 11 eingeführt. Da sich die Masse

■ {..-. hierbei im allgemeinen in einem halbfesten, gelatinösen oder

flüssigen Zustand befindet und eine Viskosität aufweist,

■ 10 bei der sie sich leicht in der Form 11 bewegen und an der |- Oberfläche aufgrund der durch die Rotation der Trommel 10

"Ϊ ausgeübten Schwerkraft festsetzen kann, verteilt sie sich

ί ohne weiteres schnell in den Formausnehmungen 12. Wie die

i Fig. 1 zeigt, kann ein Schabeisen oder Abstreifmesser 16 in

¹ 15 der Drehtormmel 10 benutzt werden, um die Masse 14 leicht - und schnell in die Formausnehmungen 12 einzubringen sowie

von überschüssigem Material zu befreien.

Nach Beendigen der Rotation und dem Formen oder

" Gießen, wodurch die Masse 14 in die Formausnehmungen 12

^; 20 durch Zentrifugalkraft eingepreßt und dabei erhärtet ist, wird die flexible Form 11 in Umkehrstellung zum Ausstoßen ; der erhärteten Pellets 15 aus den Formausnehmungen 12

• gedreht.

Während der Rotation und des Formens entfaltet die

■; 25 durch das Drehen erzeugte Zentrifugalkraft ihre volle Kraft

j und führt zum Erhärten des Fertigbearbeitungsmittels oder

I der Pellets in den Formausnehmungen 12 aufgrund des form-

■; stützenden Effekts der Wand 13, welche der flexiblen Form

11 eng angelagert ist.

30 Wenn sich die flexible Form 11 mit ihren Aus-
; nehmungen 12 in Formstellung befindet, wird gemäß den

Fig. 6 und 7 die Basis a der Pellets innerhalb der Basis b

der Formausnehmung 12 zusammengedrückt, die fast die gleichen Abmaße wie die Basis a des Fertigbeärbeitungsmittels aufweist. Wie die Fig. 6 und 7 zeigen, ist das fertige Pellet pyramidenförmig ausgebildet, das an der Basis einen größeren Umfang als in seinem oberen Teil hat und außerdem durch eine Höhe d gekennzeichnet ist. Wenn sich umgekehrt die erfindungsgemäße flexible Form 11 gemäß Fig. 7 wegen der Flexibilität des Formenmaterials, das bevorzugt aus Natur- oder Kunstkautschuk oder einem anderen Elastomeren besteht, in Auswurfstellung befindet, werden insbesondere bei Druck oder Rotation die fertigen Pellets leicht aus den Formausnehmungen 12 entfernt, insofern als der Außendurchmesser c, welcher die Basen der Formausnehmungen 12 bildet, Ausmaße annimmt, die zum leichten und schnellen Auswerfen der erhärteten Pellets aus den Formausnehmungen 12 größer als b sind.

Fig. 2 zeigt ausgeworfene Fertigbearbeitungsmittel oder Pellets 15 aus den Formausnehmungen 12 der flexiblen Form 11 während eines AuswurfzykIus, wobei in einer Quer-Schnittansicht der Fig. 2 die umgekehrte Form längs der Linie H-II der Fig. 4 dargestellt ist.

Fig. 3 zeigt ein konisches, pyramidenförmig ausgebildetes, erfindungsgemäßes Fertigbearbeitungsmittel oder Pellet 15, das einen größeren Durchmesser an der Basis a als in seinem oberen Teil hat und eine Höhe d aufweist, wie sie im besonderen in den Fig. 6 und 7 gezeigt ist. Dieser besondere Aufbau des Fertigbearbeitungsmittels oder Pellets ist nur eine der zahlreichen Formen, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren unter Einsatz der erfindungsgemäßen Vorrichtung leicht herstellbar sind.

Fig. 4 zeigt im einzelnen, teilweise etwas schematisch', die gesamte erfindungsgemäße Vorrichtung, die zur leichten Herstellung der Pellets 15 eingesetzt ist. Eine

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Drehkammer 10 in Form einer zylinderförmigen, an den Enden offenen Trommel 10 hat eine Seitenwand 13 und einen durch Radialstützen 23 gehaltenen Boden 16, einen Zentralkern und entsprechende Schweißteile. Die Seitenwand 13 weist einen Flansch 21 auf, an dem ein entsprechender Flansch der flexiblen Form 11 befestigt ist, wobei die flexible Form in Formstellung eine Innenauskleidung der Drehtrommel 10 bildet. Die flexible Form 11 ist am Boden 17 befestigt, so daß eine vollständige Innenauskleidung für die Drehtrommel 10 gebildet ist, wenn sich diese in der inneren Formstellung befindet. Die Drehtrommel 10 ist durch einen Zentralkern 24 an der hohlen Außenwelle 26 befestigt, die zur Rotation in nicht gezeigten, im Inneren dos ob ο ic; η Teils dos Standers 27 angeordneten Lagern gehalten ist, wobei ein Ständer 37 die Vorrichtung insgesamt stützt. Die äußere Hohlwelle 26 trägt eine an ihr befestigte Riemenscheibe 28, welche mit einer Riemenscheibe 29, einem Verbindungsriemen 30 und einem Antriebsmotor 31 die Einrichtung für die Drehwelle 26 und der an ihr gehaltenen Drehtrommel 10 bildet. Ein Gegengewicht 32 ist an dem entgegengesetzten Ende der Welle 26 zum Gegenbalanzieren der Drehtrommel 10 an der anderen Seite des Ständers 27 angebracht.

Der Formboden 17 ist an der Innenwelle 33 sicher befestigt, wobei die Innenwelle 33 von der äußeren Hohlwelle 26 durch eine Dichtung 25 getrennt ist, welche jedoch für die Rotation mit der äußeren Hohlwelle 26 durch entsprechende Verriegelung oder durch nicht gezeigte, ineinandergreifende Teile außen an der Innenwelle 23 und innen an der äußeren Hohlwelle 26 befestigt sind. Am Ende der Innenwelle 33 ist entgegengesetzt zu dem am Boden 17 der Form befestigten:Ende ein Vorschubkragen 3 4 befestigt, der wiederum mit hydraulischen Zweiwegvorschub- und Rückschubeinrichtungen 35, 36 und 38 verbunden ist, welche wiederum an Schläuchen 39 und. 40 einer nicht gezeigten Fluidquelle angeschlossen und mit Schaltern verbunden sind, um diese

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für den Außenvorschub zum Pelletauswurf oder für den Rückschub für einen weiteren Formzyklüs zu aktivieren.

Die strichpunktierten Linien in Fig. 4 zeigen die erfindungsgemäße flexible Form 11 der durch den Vorschubkragen 34 bewirkten Auswurfstellung mit der ganz nach außen verschobenen Innenwelle 33 und dem Formboden 17, wobei die erhärteten Pellets aus den Forinausnehmungen 23 der Form 11 ausgeworfen und die fertigen Pellets 15 als Masse in einem geeigneten Behälter gesammelt werden.

Gemäß der in Fig. 5 gezeigten Ausführungsform ist eine flexible Form mit Formausnehmungen 12, 112 an den offenen Enden der Trommel 110 mit Hilfe von Nieten am Umfangsflansch 121 befestigt, der sich an der Außenkante der Wand 113 am Umfang der Trommel 110 erstreckt. Wie die vollen Linien zeigen, befindet sich die Form in Auswurfstellung. Die strichpunktierten Linien zeigen die flexible Form 111 in Formstellung, wobei die flexible Form 111 der Wand 113 der Trommel 110 eng anliegt und mit ihrem Boden 117 eine vollständige Innenauskleidung für die Trommel bildet. Der Boden 117 liegt in Formstellung an einer Prallplatte 119 mit Öffnungen 120, wobei die Prallplatte 119 durch eine runde Stütze 118 am Trommelboden 116 angebracht ist, welcher wiederum an der Hohlwelle 126 durch eine Radialstütze 118 und Schweißen befestigt ist. Die Hohlwelle 126 ist in nicht gezeigten Zweiwegvorschublagern im oberen Teil des Ständers 127 gelagert, während das entgegengesetzte Ende der Hohlwelle 126 in einer Dichtung 141 am Ende des Ständers 137 untergebracht ist. Die Dichtung 141, die eine Rotation und einen Druckaufbau in der Hohlwelle 126 erlaubt, verhindert auch eine nachteilige oder zufällige Bildung von Luftströmen oder den Aufbau eines Vakuums in der Hohlwelle 126. Eine Riemenscheibe 128 und ein mit ihr verbundener -Riemen 130 sind

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wiederum mit einem Motor und einer weiteren, nicht gezeigten Riemenscheibe, verbunden, so daß die Hohlwelle und die an ihr befestigte Trommel 110 wie auch ein an der Hohlwelle 126 angebrachtes Gegengewicht an der anderen Seite des Ständers 127 drehbar sind. Ein Fluidanschluß führt in die Dichtung 141, und ein angeschlossener Schlauch 143 ist mit einer Luft- und Vakuumeinrichtung verbunden, welche entsprechende, nicht gezeigte Schalter aufweist.

Entsprechend der in Fig. 5 gezeigten Ausführungsforrc wird die flexible Form 111 in eine Umkehrstellung unter Freigabe von Druckluft aus dem Schlauch 143, dem Anschluß 142, der Dichtung 141 und längs der Hohlwelle 126 durch die Öffnungen 120 in der Prallplatte 119 geführt, wobei gemäß Fig. 5 die flexible Form 111 aus ihrer Forinstellung in ihre Auswurfstellung gedrückt wird. Im Gegensatz zu der in Fig. 4 gezeigten Vorrichtung, bei der die innere Stoß- oder Kolbenstange 33 mit dem Boden 17 verbunden ist, arbeitet die Einrichtung zum Überführen der flexiblen Form in die Auswurfstellung vollkommen pneumatisch. Während es bei der Vorrichtung der Fig. 4 zum Verschieben der flexiblen Form in eine weitere Formstellung nur erforderlich ist, die hydraulische Einrichtung in die Rückkehrstellung zu aktivieren, wobei die innere Stoß- oder Kolbenstange 33 zurückgezogen und die flexible Form 11 zurück in eine "Auskleidungs"-oder Formstellung geführt wird, wird entsprechend der Ausführungsform gemäß Fig. 5 eine gleiche Wirkung einfach durch Umschalten von Druckluft auf Vakuum erzeugt, wodurch wiederum der Luftstrom durch die Dichtung 141 und die Hohlwelle 126 umgekehrt wird, so daß der Boden 117 der flexiblen Form 111 in die "Auskleidungs"- oder Formstellung gegen die Seitenwand 113 und die Prallplatte 119 der Drehtrommel 110 zurückgesaugt wird.

Bei Betrieb wird die fluide, gelatinöse oder halbfesLe aus MaLrix Und Schleifmittel bestechende Mischung, d.h. die Masse 14, in die Trommel 10 oder 11O mit der flexiblen Form 11 oder 111 in die innere "Auskleidungs"-position gebracht und somit zum Formen bereitgemacht. Der Anteil der Mischung oder der Masse 14 wird im voraus abgemessen und dann im flüssigen oder viskosen Zustand leicht in den Formausnehmungen 12 oder 112 verteilt. Die Verteilung und das Entfernen von Überschuß kann mit Hilfe eines in Fig. 1 gezeigten Abstreifmessers 16 erleichtert werden, indem das Abstreifmesser 16 in das Innere der Trommel 10 oder 110 eingesetzt wird, wobei es entweder von Hand gehalten oder sonstwie gestützt oder automatisch entsprechend den für den Einsatz von Abstr-eifmessern üblichen Verfahren betrieben werden kann. Ob die Mischung oder die Masse 14 durch Trockenluft, Katalyse oder Wärme oder in Kombination von diesen behandelt wird, bleibt die Masse ein gießbares Material von ausreichender Fluidität und entsprechender Viskosität, so daß eine einsatzbereite Ver- teilung in der flexiblen Form 11 oder 111 bei Rotation der Trommel 10 oder 110 möglich ist, und zwar mit oder ohne Abstreifmesser 16. Bei Rotation der Trommel 10 oder 110, bei der die flexible Form 11 oder 111 in Formstellung für eine bestimmte Zeit, beispielsweise 15 Minuten, gehalten wird, sind die Pellets 15 in den Formausnehmungen 12 oder 112 ausreichend erhärtet oder behandelt, so daß der Auswurfzyklus begonnen werden kann. Dieser Auswurfzyklus kann leicht mit der Trommel 10 oder 110 entweder in stationärem oder rotierendem Zustand ausgeführt werden, wobei das.

Auswerfen etwas stärker kontrollierbar ist, wenn es mit der Trommel 10 oder 110 im stationären oder relativ stationären Zustand durchgeführt wird. Wenn andererseits der Auswurf mit der drehenden Trommel 10 oder 110 ausgeführt wird, ist der Auswurf der Pellets 15 aus den Formausnehmungen 12 oder 112 erheblich schneller und vollständiger.

Auf jeden Fall wird am Ende des Formzyklus die flexible Form 11 oder 111 in ümkehrstellung gebracht und dabei in ihre zweite Auswurfstellung geführt, wobei die erhärteten Pellets 15 aus den Forinausnehmungen 12 oder ausgeworfen, und wie gezeigt, in einem geeigneten Behälter aufgefangen werden. Die Pellets 15 können auch auf ein Endlosband geführt und dann in geeigneter Weise gesammelt werden. Wenn zusätzliche Zeit für das Behandeln erforderlich ist, kann dies nach dem Au55wurf der erhärteten Pellets 15 aus der Form vorgenommen werden. Wie gezeigt ist, sind diese Pellets 15 nach oben verjüngt, um ein Auswerfen aus der Form in pyramidaler Form zu ermöglichen. Solche sich nach oben zu verjüngenden Pellets werden wegen eines leichteren Auswurfs aus der Form bevorzugt, obwohl andere Pelletformen je nach Ausbildung der Formausnehmungen 12 oder 112 ohne weiteres erzeugt werden können. Das Auswerfen aus der Form hängt nur davon ab, daß die Form 11 oder 111 ausreichend flexibel ist, um die erhärteten Pellets nach dem Formen und Erhärten auszuwerfen.

Die flexible Form 11 oder 111 kann natürlich ohne größere Schwierigkeiten von Hand in ümkehrstellung und/oder in ihre "Auskleidungs"- oder Formposition in der Trommel oder 110 gebracht oder mit Hilfe einer nicht gezeigten, am Boden 17 oder 117 der Form 11 oder 111 befestigten Kurbel oder in sonstiger Weise vorgenommen werden, jedoch wird die in den Fig. 4 und 5 gezeigte und beschriebene Einrichtung bei weitem bevorzugt, weil sie sich in der Praxis bewährt hat.

Die flexible Form 11 kann, wie ausgeführt, beispielsweise aus Natur- oder Kunstkautschuk, einem anderen Elastomeren oder aus irgendeinem flexiblen Material bestehen, das zur Bildung mehrerer Formausnehmungen geeignet ist. So hat sich in der Praxis Siliköngummi als sehr

nützlich herausgestellt. Das Material sollte entsprechend der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ausreichend flexibel sein, so daß zum Auswerfen der erhärteten· Pellets in Auswurfstellung, besonders bei Drehung und/oder unter Druck, die in der Oberfläche der Form vorgesehenen Formausnehmungen 12 oder 112 größere Abmaße annehmen können als sie ursprünglich hatten, beispielsweise in der Formstellung, so daß das Auswerfen der erhärteten Pellets 15 aus den Formausnehinungen 12 oder 112 erleichtert wiird.

Gemäß dan Fig. 3, 6 und 7 ist dar Durchmesser der Formausnohrnungen 12 oder 112 während des Auswurfs größer als ihr ursprünglicher Durchmesser.während des Formens, was dazu führt, daß wegen dieser Durchmesserzunähme die erhärteten Pellets 15 in Auswurfstellung aus den Ausnehmungen 12 oder 112 ausgestoßen werden,

Gemäß der in Fig. 4 gezeigten Ausführungsform werden nach dem Formen einschließlich der Erhärtung beim Umwandeln in den Auswurfzyklus hydraulische Einrichtungen 35, 36, betätigt, wobei die am flexiblen Formboden 17 befestigte Innenwelle 33 durch die Dichtung 25 und in der äußeren Hohlwelle 26 mit Hilfe des Vorschubkragens 3 4 voll verschoben wird, so daß die flexible Form 11 ι nd ihr Boden in die in Fig. 4 punktierte Stellung gelangt. Nachdem alle Pellets 15 ausgeworfen sind, wird die umgekehrte flexible Form 11 wieder in ihre "Auskleidungs"- oder Formstellung durch einfaches Zurückdrehen der hydraulischen Einrichtungen 35, 36 und 38 geführt, wobei der Weg der Innenwelle 33 in der äußeren Hohlwelle 26 in ihre ursprüngliche Stellung umgekehrt und dabei der flexible Formboden 17 in seine ursprüngliche Stellung in der Trommel 10 neben dem Trommelboden 16 zurückgedreht wird. In dieser Stellung steht die flexible Form 11 und seine dazugehörende Einrichtung für das Zentrifugalgießen der Pellets 15 und damit für einen weiteren Formvorgang bereit.

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Entsprechend der in Fig. 5 gezeigten Ausführungsform wird das gleiche Verfahren zum Auswerfen der Pellets 15 aus den Ausnehmungen 112 der flexiblen Form 111 angewendet. In Fig. 5 sind in der durch volle Linien gekennzeichneten Stellung die flexible Form 111 und ihr Boden 117 in verlängerter Auswurfstellung außerhalb der Trommel 110 gezeugt. Diese Stellung wird nach Beenden eines geeigneten Fonnzyklus einschließlich Erhärtung durch bloßes Zuführen von Luft durch den Schlauch 143, Anschluß 142, die Dichtung 141 ..und das Innere der Hohlwelle 126 erreicht. Der auf diese Weise in der Trommel 110 und in den Öffnungen 120 in der Prallplatte 119 erzeugte Luftdruck übt gegen den Boden 117 der flexiblen Form 111 einen Druck aus, so daß diese in die in vollen Linien in der Fig. 5 gezeigte Auswurfstellung nach außen getrieben wird. Entsprechend dieser Ausführungsform ist es Deicht, den Formzyklus erneut durchzuführen und damit die flexible Form 111 in die "Auskleidungs"- oder Formstellung innerhalb der Trommel 110 zurückzubringen, so daß der Schlauch 143 an einer Vakuumquelle anschließbar ist und sich damit ein Vakuum durch den Anschluß 142, die Dichtung 141 und die Hohlwelle 126 bilden kann, wobei dieses durch die Öffnungen 120 in der Prallplatte 119 hinüurchgef.ührtj gegen den flexiblen Formboden 117 in genau umgekehrter Reihenfolge einen Druck ausübt, so daß der Boden 117 an die Wände 113 der Trommel 110 zurückgezogen wird und dabei erneut an der Prallplatte 119 und den Wänden 113 für einen neuen Formzyklus angeordnet ist.

Der Unterschied zwischen den Ausführungsformen der Fig. 4 und 5 besteht im wesentlichen darin, daß in der Ausführungsform der Fig. 4 eine mechanische Einrichtung verwendet ist,und zwar daß die am bewegbaren Boden 17 der flexiblen Form 11 befestigte Innenwelle 33 zum Auswerfen dient, während in der Ausführungsform der Fig. 5 eine pneumatische Einrichtung unter Einsatz von Druckluft oder

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Vakuum zum Bewegen der flexiblen Form 111 mit ihrem Boden 117 in die AuswurfStellung bzw. in eine "Auskleidur.gs"- oder Formstellung verwendet wird. Der Betrieb der beiden Ausführungsformen ist ansonsten im wesentlichen der gleiche.

Das folgende Beispiel dient nur zur Erläuterung und schränkt somit die Erfindung nicht ein.

Eine fluide Verbindung oder Mischung von Schleifkörnern wurde durch Mischen von 10 μπι Silika in Harnstoffformaldehydharz in flüssigem Zustand hergestellt, welche nachfolgend in üblicher Weise mit einer Säure zur Erhärtung von Harnstoff-Formaldehydharz katalysiert wurde.

Die Mischung wurde dann in eine drehbare f.lxible Form der in Fig. 4 gezeigten Vorrichtung gegossen, wobei das Forminnore mit einem Abstreifmesser einige Min\j<jen lang abgestrichen wurde, um die Mischung in den Forir:ausnehmungen 112 innerhalb des inneren Formumfanges zu verteilen. Die Drehung der Form 111 wurde innerhalb der Trommel 1TO fünfzehn Minuten lang fortgesetzt, wonach die Form, wie beschrieben, zum Auswerfen der erhärteten Pellets umgekehrt wurde. Tn einem Test, bei dem sich die flexible Form innerhalb der gelagerten Drehtrommel drehte, war das Auswerfen sehr schnell und vollständig. In einem weiteren Test, bei dem das Drehen der flexiblen Form vor dem Auswerfen gestoppt wurde, war die vergangene Zeit für das Auswerfen größer und damit das Ausmaß des Auswerfens weniger vollständig. In beiden Fällen wurden die Pellets jedoch in einem genügend erhärteten Zustand ausgeworfen, so daß sie leicht gesammelt und danach für längere Zeit luftbchandelt werden konnten.

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Die auf diese Weise hergestellten Fertigbearbeitungsmittel oder Pellets waren zum Fertigbearbeiten von Werkstücken, beispielsweise einer Oberfläche von Zinkdruckgußteilen entweder durch Schleif- oder Vibrationsfertigbearbeitung, z.B. in einer Spiralvibrationsbearbeitungs- oder in einer Zentrifugalbearbeitungsvorrichtung durchaus geeignet. Jn weiteren Ausführungsformeii entsprechend dem e-rfindungsgemäßen Verfahren und der ei'f indungsgomäßen Vorrichtung können ähnliche Pellets hergestellt werden, die

1Ö für die Fertigbearbeitung von Oberflächen von durch Aluminiumguß erzeugten Werkstücken, aluminium- oder stahlbearbeiteten Teilen, Stahlpreß-, -Stanz-, Schniiede-, Keramik- oder ähnlichen Teilen Verwendung finden. Die Größe der als repräsentativ anzusehenden pyramidalen Pellets in der vorhergehenden Ausführungsform und wie im folgenden verwendet, betrug 9,52 mm (3/8") Durchmesser an der Basis χ 7,94 mm (5/16") in der Höhe, obwohl andere Formen und Größen ebenfalls, beispielsweise dreieckige Formen mit 38,10 mm (1 1/2") χ 19,05 nun (3/4") χ 12,7 mm (1/2"), 38,10 mm (1 1/2") χ 19,05 mm (3/4") χ 6,35 mm (1/4"), 22,22 mm (7/8") χ 11,11 mm (7/16") χ 6,35 mm (1/4"), wie auch verschiedene andere Formen und Größen, die nicht pyramidal oder konisch sind, z.B. sphärische oder zylindrische Formen herstellbar sind und die andere Querschnitte, z.B. elliptische, rechteckige, runde oder dreieckige haben, wobei Pelletformen mit größeren Abmaßen ihrer Basen als ihrer oberen Teile oder Scheitel im Hinblick auf das leichte Auswerfen bevorzugt sind.

Bei erforderlicher Wärmebehandlung kann die Erhärtung und Behandlung der Pellets dadurch erleichtert werden, indem ein Strom von Heißluft auf das Innere der flexiblen Form in der sich drehenden Trommel während des Formens und Behandeins geleitet wird. Alternativ hierzu kann "nach dem Auswerfen der erhärteten, auf einem bewegenden Bfmd transportierten Pellets ein Strom von

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Heißluft aus einer darüber angeordneten Quelle für ein vollständiges und extrem schnelles Behandeln geleitet werden. Bei den katalytisch oder durch einfaches Lufttrocknen hergestellten Pellets kann die Behandlung vollständig durch das y.iuitr 1 f\Kja] e Gi eßverfahron innerhalb der sich drehenden Trommel durchgeführt werden, ohne daß kontinuierlich Trockenluft oder Wärme zugeführt werden muß.

Tn allen Fällen wurde festgestellt, »laß die erzeugten Pellets gleichmäßig auegebildet san-n, eine hohe Dichte und keine Luftoinsch]ü:;se besaßen, so daß eine hohe Qualität erreicht wurde, wobei wenig Abfall oder die Gefahr einer Entzündbarkeit wogen des Eiixfahrens eines vorbesL iiiunton Anteils d^r Masse in der For.in entstand bzw. ausgeschalttst wr>rd.?n konnte. Der größte Vorteil des erfindung.'_gejinäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Vorrichtung liegt auf wirtschaftlichem Gebiet, da der Arbeitskostenanteil sehr gering ist. Das erforderliche oder wünschenswerte Abstreifen der Formen im Hinblick darauf, daß ein bestimmter Anteil der Masse in die Form eingeführt wird, ist nicht zeitaufwendig, weil die Mischung selbst schnell in den Formausnehmungen aufgrund ihrer geeigneten Viskosität und der Rotation der Form verteilt wird. Das Auswerfen der Pellets aus der Form kann, wi.'i beschrieben, vollständig automatisch erfolgen und dazu computergesteuert sein, so daß das Auswerfen in einer vorbestimmten Zeit nach Beginn jedes Formzyklus ausführbar ist.

Für das <;r findung sy emiiße Verfahren können neben den Harnstoff-Formaldehyd- natürlich auch Polyestersysterne verwendet werden. Ein Gießmaterial· oder eine Matrix, unter der eine "Verbindung" mit den Korngrößen verstanden wird, kann in einem fluiden, gelatinösen oder halbfesten Zustand

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gegossen und dann durch Wärmebehandlung getrocknet und durch Katalyse erhärtet werden. Bei der Herstellung der erfindungsgomäßon Pellets können Schlei!körner enthaltende Stoffe, beispielsweise Silikasand, Aluminiumoxid, Siliziumkarbid, Bauxit, Vulkanasche oder Tripelerde-Schleifpulver verwendet werden. Obwohl für die Durchführung der Erfindung irgendein Gießsystem, z.B. ein keramisches oder plastisches zum Einsatz kommen kann, werden die in einer bevorzugter¹ Ausführungsform durch Gießen gewonnenen p3 ast Λ Kchg< bundemm Mil LpI aujii FjiI gr<ai cn , Koi η i gen , Γ-nt- yviünr-rn, 3i iinicron, For Li(jb-:'>a ι be i I en oder Pol.i i.-rca von Werkstücken eingesetzt, wobei Zentivifugal-, Vibrations-, Kreisel- oder drehende Schleifvorrichtungen oder Kombinationen davon benutzt werden.

Unter "FertigbearbeitungsmaterJal", "Fertigbearbej.-: ungsmittel" , FertigbcarbeitujigEmedJum, "Fertigbeerbeitungsstückgut" oder "Fertigbearbeitungspellets" "werden gemäß Fig. 3 zerkleinerte, feste Fc-rtigbcarbeiturigssteffe verstanden. Darüber h:inaus können die Ausdrücke für diese i'tof f yruppon auch für Mater ial i c η verwendet wer den, d i < ■ als Sch1e i fm i ti e1 zum Polio ren d i enen.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile gegenüber den bekannten Verfahren und Vorrichtungen bestehen insbesondere darin, daß die gleichmäßig hergestellten Pellets eine hohe Dichte haben und frei von Lufteinschlüssen sind und damit eine sehr hohe Qualität haben, was durch die w'hrend des Gießens wirkende Zentrifugalkraft bedingt ist. Durch Verwendung vorbestimmter Anteile der Matrix-Schleifmittelmischung wird kein Abfall oder eine Entzündbarkeit in jpdem Forrnzyklus hervorgerufen. Da Handarbeit entfällt, das Beschicken und Abstreifen in der Form wegen der Verwendung vorbestimmter Anteile der Matrix-Schleifmittelmischung und eine schnelle Verteilung der Masse in den

Ausnehmungen der Form sehr schnell vor sich geht, insbesondere auch deshalb/ weil ein Abstreifen der Form wegen der Rotation kaum vorgenommen werden muß und das Auswerfen überdies automatisch erfolgt, ist das erfindungsgemäße Verfahren sehr kostengünstig durchführbar.

Obwohl die in den Zeichnungen daj (josi ο Τ lie flexible FuJin 11 oder 111 durch ti-ine Zylinderwand gestützt ist, welche zum Rotieren an einer zentralen Achse angebracht ist, und zwar als Zy] inderkarnraer um eine drehende Welle gel.-jert und mit Einrichtungen zum Lagern der Rotationswelle wie ciuch mit Einrichtungen für die Drolvichse der TroiTuuelv.-and ausgestai tet - ist , können Abwandlungen ,ohne von der Erfindung ab/Aiwa ich en,vorgenommen werden . Erforderlich ist es jedoch, daß sich die zylindrische flexible Form während der Erh.ari.nng der" Masse und für die Herstellung der festen Fiirtigbr.ä r.l)L-i tungsinii.tel in den Formeusnehimuigen dreht und zum andern, daß sich auch die Zylinderwand der erfindungsgetr.äßen Vorrichtung um ihre zentrale Achse durch geeignete Einrichtungen dreht. Obwohl die Zylinderwanc, die die zylindrische, aus Stahlblech gefertigte flexible Form der erfindungsgemäßen Vorrichtung beträchtlich ttützt, liefert sie auch eine Stütze für die Außenwand der flexiblen Form, so daß die durch die Zentrifugalkraft hervorgerufene Rotation ihre volle Kraft auf die Masse in den Formausnehmungen ausüben kann und damit eine maximale Dichte erreichbar und Luftblasen ausschaltbar sind, ist dies eine bevorzugte Ausführungsform, welche jedoch nicht immer als wesentlich für das erfindungsgemäße Vei-fahren anzusehen ist.

Obwohl die gezeigte flexible Wand, wie beschrieben, immer "im allgemeinen zylindrisch" ausgebildet ist, wie jede umgebende Wand, ist es nicht erforderlich, daß die Form die umgebende Wand oder die Kammer, die einen Teil der umgebenden Wand darstellt, zylindrisch ausgebildet sein muß.

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Notwendig ist es aber, daß die flexible Form und irgendeine umgebende Wand "im allgemeinen zylindrisch" ausgebildet sein muß, das heißt, ungenügend kantig ist, um so das freie Fließen des Mediums, sei es als gelatinöse oder halbfeste Verbindung oder Masse rund um das Innere der Form zu verhindern. Die im allgemeinen zylindrische flexible Fc rm als umgebende Wand und Kammer, von der die Wand ein Teil ist, kann einen dekagonalen, okiogonalen, Iiexayonalcn, pentagonal en oder oinen «ncloron Querschnitt haben, welcher nicht von der allgemein zylindrischen Form abweicht oder das Fließen der Verbindung odr-r Mischung um das Innere der Form für ein schnelles JKiillon dor FormaviH.aehirrangen oder durch Rotation im -wosen t.li ehon um die zentrale Achse behindert. Obwohl wegen der leichleren Betätigung ein echter Zylinder bevorzugt wird, können andere, im allgemeinen zylindrisch"au^yobi1 note Formen und Stützwände mit gleicher oder etwas reduzierter Leistung benutzt werden.

Wenn die hier beschriebene Form in ihre "Umkehrstellung" zum Auswerfen der erhärteten Pellets aus den Ausnehmungen der Form gebracht wird, wird darunter verstanden, daß die Umkehrstellung, entweder vollständig oder nur teilweise je nach der genauen Betätigung erreicht wird. Offensichtlich ist, daß die Form nicht in dem Maße vollständig umkehrbar ist, da sie im allgemeinen am Umfang der Stützwand befestigt bleibt, wenn die Vorrichtung der Erfindung benutzt wird, and daß die Form nur teilweise oder auch nahezu vollständig innerhalb der Begrenzungen einer stützenden Wand vorschiebbar ist und damit in dieser während des Formvorgangs bleibt. Auf jeden Fall ist es klar, daß die Umkehrstellung der Form zum Auswerfen der Pellets variiert werden kann, was davon abhängt, wieviel Zeit zur Durchführung des Verfahrens oder zur Betätigung der erfinaurtgsgemäßen Vorrichtung zur Verfügung steht.

Claims

31Α76Ό5

QÖrti, Dr. l^hs, Dr. Harden I

Pateritanwliite /

Po3tfadi 700845 "*

SchneckenhofetraBe 27 D-βΟΟΟ Frankfurt am Main 70 Telefon (0611) 617079

1. Dezember 1981 GzSe

Roto-Finish Company, Inc., Kalamazoo, Michigan 49003 / U.S.A.

Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Fertigbearbeitung skö rp e rn

Patentansprüche

1. Verfahren zur Herstellung von Fertigbearbeitungskörpern, gekennzeichnet durch Vorgeben einer gießbaren Mischung aus teilchenförmigen Schleifkörpern mit einer erhärtbaren Matrix; Einbringen der Mischung in Ausnehmungen einer im allgemeinen ν zylindrischen flexiblen Form, wobei die Ausnehmungen in der * Innenfläche angeordnet sind und der gewünschten Gestalt der ·* herzustellenden Fertigbearbeitungskörper entsprechen; Rotieren der zylindrischen Form während des Erhärtens der Mischung und Erzeugen von festen Fertigbearbeitungskörpern in den Ausnehmungen und Auswerfen der erhärteten Fertigbearbeitungskörper aus der Form, indem die Form umgekrempelt wird, wobei die verfestigten Fertigbearbeitungskörper aus den Ausnehmungen ausgeworfen werden.

1.5 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die gießbare Mischung in einem fluiden, gelatinösen oder halbfesten Zustand in das Innere der Form eingebracht wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, > daß eine abgemessene Menge der gießbaren Mischung durch Rotieren der Form über das Forminnere verteilt wird. ■/.

3H7605

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die gießbare Mischung über das Forminnere unter Zuhilfenahme eines Abstreichmessers verteilt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet^ daß die gießbare Mischung durch Zufuhr von Wärme, Trockenluft oder katalytisch erhärtet wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmungen und die Fertigbearbeitungskörper konisch sind, λ-iobei die Fertigbearbeitungskörper an der Basis eine größere Abmessung als in ihrem oberen Teil haben.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,

daß die Ausnehmungen und die Fertigbearbeitungskörper im allgemeinen dreieckig, konisch oder pyramidenförmig ausgebildet sind.

8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß die flexible Form aus Gummi oder elastomerem Material besteht und die Fertigbearbeitungskörper aus den Ausnehmungen durch Verformen der Ausnehmungen ausgeworfen werden, so daß diese beim Auswerfen eine größere Dimension als beim Formen annehmen.

9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die verfestigten Bearbeitungskörper aus der sich drehenden Form ausgeworfen werden.

10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die flexible Form durch mechanische, mechanische und hydraulische oder durch pneumatische Mittel-gewendet wird.

11. Vorrichtung zur Herstellung von Fertigbearbeitungskörpern aus einer gießbaren Mischung aus teilchenförmigen Schleifkömern mit einer erhärtbaren Matrix, gekennzeichnet durch eine im allgemeinen zylindrisch ausgebildete flexible Form (11, 111) mit mehreren Ausnehmungen (12, 112) in der Innenfläche, die der gewünschten Gestalt der herzustellenden Fertigbearbeitungskörper (15) entsprechen; Einrichtungen zum Rotieren der zylindrischen Form (11, 111) während des Erhärtens der Mischung und des Herstellen^ der festen Fertigbearbeitungskörper (15) in den Ausnehmungen (12, 112)j und Einrichtungen zum Auswerfen der erhärteten Fertigbearbeitungskörper (15) aus der flexiblen Form (11, 111), indem diese gewendet wird, wobei die erhärteten Fertigbearbeitungskörper (15) aus den Ausnehmungen (12, 112) ausgeworfen werden.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die im allgemeinen zylindrisch ausgebildete flexible Form (11, 111) innerhalb einer zylindrischen, drehbar gelagerten Wandung (13, 113) gehalten ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch ,gekennzeichnet, daß die flexible Form (11, 111) einen Boden (16, 116) hat und die Auswurfe inrichtung eine Einrichtung aufweist, mit der die Form (11, 111) in eine gewendete Stellung außerhalb der zylindrischen Wand (13, 113) gebracht wird, indem Sir Boden (16, 116). aus der zylindrischen Wandung hinaus ge drückt

14. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch piekeymzeichnct, daß die flexible Form (11, 111) einen Boden (16, 116) auf- und die Auswurfe inrichtung eine Einrichtimg auf-

weist, mit der die flexible Form (11, 111) in ihre gewendete Stellung außerhalb der zylindrischen Wandung (13, 113) durch einen gegen den Boden (16, 116) der flexiblen Form (11, 111) gerichteten Luftdruck gebracht wird.

15. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet,_ daß die zylindrische Wandung (13, 113) einen Teil einer Kammer (10, 110) bildet und die Vorrichtung eine Einrichtung zum Drehen der Kammer (10, 110) um ihre zentrale Achse aufweist, um die die flexible Form (11, 111) eben- . falls drehbar ist.

16. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die flexible Form (11, 111) aus Gummi oder elastomerem Material besteht, wobei ihre Ausnehmungen (12, 112) während des Erhärtens und der Herstellung des Fertigbearbeitungskörpers (15) eine Dimension erhalten, welche kleiner als diejenige in der gewendeten Stellung ist.

17. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet^ daß die Formausnehmungen (12, 112) verjüngt sind, so daß die Basis der Fertigbearbeitungskörper größer als deren oberer Teil ist.