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"Verfahren und Vorrichtung zum Entschlacken und Entgraten
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der Kanten brenngeschnittener ebener Werkstücke, insbesondere Blechteile"
Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zum Beseitigen des Brenngrates an den Kanten brenngeschnittener,
ebener Werkstücke, z. B. Blechteile, bei dem die über die Werkstückebene vorstehenden
Schlackenperlen und dergleichen in kreisender Bewegung parallel zur Werkstückebene
weggebrochen werden und zusätzlich zum Entschlacken durch Wegbrechen der Schlackenperlen
zum Entgraten des verbleibenden metallischen Grates die wegen dieses Grates scharfen
Kanten durch Verschlagen gebrochen werden, wobei das Verschlagen ebenfalls in kreisender
Bewegung gleichzeitig durchgeführt wird.
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Ein derartiges Verfahren ist aus der DE-OS 30 21 568 bekannt.
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In der Massenfertigung von Maschinen, Apparaturen, Fahrzeugen und
dergleichen, gibt es einen zunehmenden Bedarf an Blechteilen, die überwiegend aus
ebenen Blechtafeln brenngeschnitten und anschließend weiterverarbeitet werden.
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Das Brennschneiden hat den Nachteil, daß die Schnittflächen nicht
sauber ausfallen und daß an den unteren Seitenflächenkanten der auf dem Ausbrennrost
liegenden Blechteile ein Grat entsteht, der die weitere Verarbeitung, sei es durch
Kaltverformen oder Verschweißen mit anderen Teilen, behindert. Solche Grate müssen
daher entfernt werden, wobei das Problem der Gratbeseitigung in zwei unterschiedliche
Teilaufgaben zerfällt, da eingehende Untersuchungen erkennen ließen, daß unter dem
Sammelbegriff Grat zwei ähnliche, aber nicht idente Erscheinungen verstanden werden.
Im engeren Sinn ist unter Grat ein über die Sollform des Blechteiles, also über
die Blechebene und über die Seitenfläche hinausragender unerwünschter Auswuchs gemeint,
wie er
beispielsweise auch durch Verquetschen beim Schneiden mit
einer Schere oder einem Schlagmesser entsteht.
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Unabhängig davon können sich aber auch Schlackenperlen ansetzen, die
von erkalteter Schlacke (blasigem Eisenoxyd) gebildet werden. Zur Beseitigung des
Grates sind demnach sowohl die Schlackenperlen als auch der echte metallische Grat
zu entfernen, was bisher in einem Arbeitsgang nicht möglich ist und außerdem wenigstens
größtenteils händisch z.B. durch Schleifen durchgeführt werden muß.
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Maschinell ist bisher allein ein Wegbrechen leicht anhaftender Schlackenperlen
erreichbar, wozu ein Werkzeug mit tellerförmigem Schlagkopf dient, in dessen Umfangsbereich
Brechplatten angeordnet sind. Ein Entfernen des Grates ist mit diesem bekannten
Werkzeug also unmöglich, genauso wie mit bekannten Glättwerkzeugen, die durch Rollen
die Oberfläche eines Bleches oder dergleichen glattwalzen.
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Der naheliegende Gedanke, den metallischen Grat spanabhebend durch
Fräsen oder dergleichen zu brechen, scheitert an seiner praktischen Verwirklichung
wegen der unregelmäßigen Konturen der Blechteile, die geradlinig, unter verschiedenen
Winkellagen zu einer gedachten Hauptachse, oder auch gekrümmt verlaufen und zudem
noch Löcher aller möglichen Variationen begrenzen können, da das Fräswerkzeug bei
einer üblichen Verschubbewegung gegenüber dem Werkstück unmöglich derartige Konturen
bearbeiten kann.
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Bei dem vorbekannten Verfahren werden die Brenngrate an brenngeschnittenen
Werkstücken beliebiger Form durch eine Kombination zweier Verfahrensschritte beseitigt
und zwar werden zum Entschlacken die über die Werkstückebene vorstehenden Schlackenperlen
und dergleichen in kreisender Bewegung parallel zur Werkstückebene mit Brechplatten
weggebrochen
und zusätzlich werden gleichzeitig die verbleibenden metallischen Grate die wegen
des Grates scharfen Kanten durch Verschlagen mit vorzugsweise balligen Schlagkörpern
in ebenfalls kreisender Bewegung gebrochen.
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Eine entsprechende Maschine zum Durchführen des bekannten Verfahrens
weist jedoch bezüglich der balligen Schlagkörper einen erheblichen Aufwand auf und
die Schlagkörper erhebliche Verschleißerscheinungen. Bei der bekannten Maschine
sind die balligen Schlagkörper über Hebel und Federn in den jeweiligen Schlagkopf
aufgehängt. Da der Schlagkörper im Schlagkopf nach dem Schlag an die Werkstückkante
senkrecht zu der beim Schlagen parallel zur Werkstückebene verlaufenden momentanen
Bewegungsrichtung ausweicht, treten große Verschleißerscheinungen auf. Um ein Werkstück
an allen möglichen Kanten wirkungsvoll bearbeiten zu können, muß die Maschine ein
ganzes Feld von fix eingebauten Schlagköpfen aufweisen, da jeder Schlagkopf nur
über einen Teil seiner kreisenden Bewegung die gewünschte Wirkung erzielt.
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Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, das Verfahrcn
der eingangs erläuterten Art zu verbessern und eine insbesondere zum Durchführen
des Verfahrens geeignete Vorrichtung zu schaffen, bei der der erforderliche konstruktive
Aufwand verringert, Verschleißerscheinungen und Betriebsstörungen durch etwaiges
Verklemmen der Schlagkörper vermieden werden.
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Diese Aufgabe wird nach der Erfindung im wesentlichen dadurch gelöst,
daß der kreisenden Bewegung zum Verschlagen und damit Entgraten der Werkstückkanten
eine parallel zur Werkstückebene etwa senkrecht zur Vorschubrichtung des Werkstückes
gerichtete oszillierende Bewegung überlagert wird und das Verschlagen durch Umsetzung
von Drehenergie in Verformungsarbeit unter Ausnutzung der auf die Schlagkörper wirkenden
Fliehkraft erfolgt.
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Durch die hauptsächlich quer zur Vorschubrichtung gerichtete Bewegung
der Schlagköpfe wird eine wesentliche Verein-
fachung der Vorrichtung
erzielt, da nicht mehr ein ganzes Feld in mehreren Reihen hintereinander versetzt
angeordneter Schlägköpfe notwendig wird, sondern ein oder mehrere in einem Block
zusammengefaßter Schlagköpfe zur vollständigen Bearbeitung des jeweiligen Werkstückes
über die ganze Breite in einem Durchgang ausreichen.
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Dadurch, daß das Verschlagen durch Ausnützung von Fliehkräften erfolgt,
erübrigen sich Hebel und Federn zur Führung der Schlagkörper.
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Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zum Beseitigen des Brenngrates
an den Kanten brenngeschnittener ebener Werkstücke (z.B. Blechteile), bei dem die
über die Werkstückebene vorstehenden Schlackenperlen und dergleichen in kreisender
Bewegung parallel zur Werkstückebene weggebrochen werden und zusätzlich zum Entschlacken
durch Wegbrechen der Schlackenperlen zum Entgraten des verbleibenden metallischen
Grates die wegen dieses Grates scharfen Kanten durch Verschlagen gebrochen werden,
wobei das Verschlagen ebenfalls in kreisender Bewegung durchgeführt wird, mit mindestens
einem tellerförmigen, in seinem Umfangsbereich Brechplatten oder dergleichen aufweisenden
rotierenden Schlagkopf, wobei der Schlagkopf mit vorzugsweise balligen, beweglichen
Schlagkörpern bestückt ist.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Vorrichtung der vorbeschriebenen
Art zu vereinfachen, betriebssicherer auszugestalten und den Wirkungsgrad zu erhöhen.
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Diese Aufgabe wird nach der Erfindung im wesentlichen dadurch gelöst,
daß im Schlagkopf, bestehend aus Grundkörper und Käfigscheibe, als Schlagkörper
vorzugsweise Kugeln in Käfigbohrungen der Käfigscheibe bis zu einer bestimmten Kugelabschnitthöhe
aus Öffnungen der Käfigbohrungen vorragend frei beweglich gehalten sind. Durch die
Käfigscheiben mit Käfigbohrungen als Führung der Schlagkörper (Kugeln)
wird
der technische Aufwand der bisher benötigten Hebel vermieden, wobei durch die Fliehkraft
die Schlagkörper in die werkstückseitige Endlage gedrückt werden und der bisherige
Aufwand an Federn vermieden wird.
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Besonders zweckmäßig ist es, wenn die Käfigbohrungen einen kegeligen
oder sphärischen Auslauf aufweisen, so daß die frei beweglich montierten Schlagkörper
bei Rotation des Schlagkopfes durch die Fliehkraft axial in eine Lage gedrückt werden,
bei der sie in Form von Kugelabschnitten um ein bestimmtes Maß über die durch die
Schneidkanten der Brechplatten gebildete Ebene hinausragen.
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Die Öffnungen der Käfigbohrungen an der Oberfläche der Käfigscheiben
sind in vorteilhafter Weise etwa auf einem (oder mehreren konzentrischen) Kreis(en)
etwa um die Rotationsachse des Schlagkopfes angeordnet.
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Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Längsachsen der Käfige windschief
zur Rotationsachse des Schlagkopfes verlaufend angeordnet sind. Dadurch wird der
Verschleiß der Führungen verringert, da die Kugeln im Schlagkopf nach dem Schlag
nicht senkrecht zu der beim Schlag parallel zur Werkstückebene verlaufenden momentanen
Bewegungsrichtung ausweichen, sondern unter einem stumpfen Winkel größer als 900.
Dies wird dadurch erreicht, daß die Achsen der Käfige nicht die Rotationsachse des
Schlagkopfes schneiden, sondern windschief daran vorbeiführen.
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Um ein Austreten der Kugeln aus den Käfigbohrungen zu verhindern bzw.
ein bestimmtes Maß des Vorragens#einstellen zu können, weisen die Käfigbohrungen
in vorteilhafter Weise im Mündungsbereich zur Oberfläche der Käfigscheibe einen
etwa achsparallelen Abschnitt auf.
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Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist es vorteilhaft, wenn
von einzelnen oder allen Käfigbohrungen radiale Bohrungen zum Umfang des Schlagkopfes
führen. Dadurch wird eine Ventilationswirkung erzielt. Insbesondere werden zerriebene
Schlacken (Staub, Pulver) oder dergleichen abgesogen, so daß die Schlagkugeln ungestört
frei der Fliehkraft folgen können. Durch die Ventilationsbohrungen wird auch in
gewissem Umfang eine Wärmeabfuhr erzielt.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist es vorteilhaft, wenn der
Weg, den die nach dem Auftreffen auf die Werkstückkante beim Verschlagen ausweichenden
Schlagkörper in den Käfigbohrungen frei zurücklegen können, mittels justierbarer
Anschläge, vorzugsweise mit Beilage zwischen Grundkörper und Käfigscheibe des Schlagkopfes
wähl- bzw. einstellbar ist.
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Zur Erzielung der hauptsächlich quer zur Vorschubrichtung des Werkstückes
parallel zur Werkstückebene gerichteten Bewegung des oder der rotierenden Schlagkopfes
oder Schlagköpfe ist es vorteilhaft, daß ein oder mehrere Schlagköpfe auf einem
in oszillierende Bewegung versetzbaren Spindelblock- oder -blöcken angeordnet ist
oder sind.
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Die Bewegung des Spindelblockes wird in vorteilhafter Weise dadurch
sichergestellt, daß der Spindelblock an einem Schwenkarm um eine zur Vorschubrichtung
des Werkstückes senkrechte Achse verschwenkbar angeordnet ist und oszilliert.
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Nach einem abgewandelten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist der
Spindelblock in einer senkrecht zur Bewegungsrichtung des Werkstückes angeordneten
Schienenführung gelagert und oszilliert.
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In noch weiterer Ausgestaltung kann der oszillierde Spindelblock mit
einer Parallelogrammführung verbunden sein.
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Gemäß einer weiteren Abwandlung ist der oszillierde Spindelblock mit
einer Whattführung verbunden.
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Schließlich besteht noch die Möglichkeit, den Spindelbock mit einer
Exzenterführung zu verbinden.
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Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden anhand
der Zeichnung näher erläutert, die schematisch Ausführungsbeispiele darstellt. Dabei
zeigt: Fig. 1 eine erfindungsgemäße Vorrichtung in Seitenansicht, Fig. 2 die Vorrichtung
gemäß Fig. 1 in Draufsicht, (Maschinenoberteil abgehoben), Fig. 3 einen Schlagkopf
teilweise geschnitten, in Seitenansicht, Fig. 4 eine Draufsicht auf ein Ausführungsbeispiel
eines Schlagkopfes, Fig. 5 die Aufhängung eines oszillierenden Spindelblockes an
einem Schwenkarm gelagert, Fig. 6 ein abgewandeltes Ausführungsbeispiel eines oszillierenden
Spindelblockes in einer Schienenführung gelagert, Fig. 7 eine Parallelogrammführung
eines oszillierenden Spindelblockes, Fig. 8 eine Whattführung eines oszillierenden
Spindelblockes Fig. 9 eine Exzenterführung eines Spindelblockes, und Fig. 10 eine
Aufteilung eines Spindelblockes in zwei gleichsinnig oder gegensinnig oszillierende
Teilblöcke.
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In den Fig. 1 und 2 ist teilweise geschnitten in Seitenansicht (Fig.
1) und in Draufsicht bei teilweiser Entfernung eines Maschinenoberteils 31 (Fig.
2) eine erfindungsgemäße Vorrichtung dargestellt, bestehend aus einem Maschine tisch
27 mit Transportbändern 28', 28" und Antrieben 29',-29" für die Transportbänder
28 sowie dem Maschinenoberteil 31 mit Transportband 33 und Antrieb 34.
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Die zu bearbeitenden Werkstücke können, wie in Fig. 1 angedeutet,
von links nach rechts aber auch von rechts nach links in die Vorrichtung 27, 31
eingeführt werden.
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Zum Transport dienen Mittel 28, die als Bänder ausgeführt sein können,
als Wanderrost cder als Rollgang oder dergleichen gebildet sein können.
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An einer, später noch beschriebenen, Führung ist ein Spindelblock
16 mit Schlagköpfen 1 derart befestigt, daß der Spindelblock 16 etwa senkrecht zur
Vorschubbewegung der Werkstücke oszillieren kann.
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Zur Beseitigung des Brenngrates an den Kanten brenngeschnittener ebener
Werkstücke dienen, in Fig. 3 im Schnitt dargestellt, Schlagköpfe 1. Die Schlagköpfe
1 bestehen im wesentlichen bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel aus einem Grundkörper
4, auf den eine Käfigsscheibe 5 befestigt ist. Vorzugsweise sind die Schlagköpfe
1 über eine Antriebswelle 25, Zahnräder, Keilriemen, weitere Antriebsmittel, beispielsweise
mit Antriebsmittel 30 im Unterteil des Maschinentisches 27 verbunden. In der Käfigscheibe
5 des Schlagkopfes 1 sind in entsprechenden Ausnehmungen Brechplatten 10 mit Schneidkanten
9 angeordnet, die zum Wegbrechen von Schlackenperlen dienen. Die Brechplatten 10
sind bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel als kreisförmige Schneidplatten dargestellt.
Es können aber auch quadratische oder rechteckige Schneidplatten Verwendung finden,
beispielsweise Wendeplatten.
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In der Käfigscheibe 5 sind, vorzugsweise auf einem Kreis 11 (Fig.
4 ), Käfigbohrungen 3 angeordnet, die, wie aus Fig. 1 ersichtlich, schräg zur Längsachse
12 des Schlagkopfes 1 verlaufen. Aus Fig. 4 ist ersichtlich, daß die Schräge derart
gewählt ist, daß die Längsachsen der Käfigbohrungen 3 windschief zur Achse 12 des
Schlagkopfes 1 verlaufen.
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In den Käfigbohrungen 3 sind als Schlagkörper jeweils eine Kugel 2
frei beweglich gelagert. Die Ausbildung der Käfigbohrung 3 ist dabei derart getroffen,
daß der Auslauf 8 etwa konisch oder kegelförmig ausgebildet ist, vorzugsweise mit
einem achsparallelen Abschnitt 13. Durch die Ausbildung des Auslaufes 8 der Käfigbohrung
3 wird erreicht, daß die jeweilige Kugel 2, aufgrund der Fliehkräfte der Rotation
des Schlagkopfes 1, mit einer bestimmten Kugelabschnitthöhe aus der Öffnung 6 der
Käfigbohrung 3 über die durch die Schneidkanten 9 der Brechplatten 10 gebildete
Ebene hervorragt.
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Bei dem in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Weg, den
die nach dem Auftreffen auf die Werkstückkanten beim Verschlagen ausweichenden Schlagkörper
bzw.
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Kugeln 2 in den Käfigbohrungen 3 frei zurücklegen können, durch einen
justierbaren Anschlag, vorzugsweise einer Beilage 14 zwischen Grundkörper 4 und
Käfigscheibe 5 des Schlagkopfes 1, wähl- bzw. einstellbar.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung können von einem oder mehreren
der Käfigbohrungen 3 etwa parallel zur Oberfläche des Grundkörpers 4 verlaufende
radiale Bohrungen 24 vorgesehen sein. Diese Bohrungen 24 dienen im wesentlichen
dazu, die durch das Abbrechen bzw. Verschlagen oder Entgraten auftretenden Teilchen,
Staub oder dergleichen
durch die Zentrifugalwirkung aus den Bohrungen
3 nach außen abzuführen. Es besteht auch eine gewisse Ventilationswirkung, die zur
Kühlung der Schlagkörper bzw. Kugeln 2 beitragen. Der Schlagkopf 1 ist zweckmäßigerweise
mit dem Grundkörper 4 über eine Verbindungsschraube 26 mit der Achse bzw. Antriebswelle
25 verschraubt bzw. verbunden.
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Zur Bearbeitung der Werkstücke sind mehrere, vorzugsweise vier, Schlagköpfe
1 auf dem Spindelblock 16 angeordnet, der quer zur Vorschubbewegung eines Werkstückes
15 oszillierend hin- und herbewegt wird.
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Die Fig. 5 bis 10 zeigen verschiedene Ausführungsbeispiele der Mittel
zur Erzeugung der oszillierenden Bewegung eines Spindelblockes 16 mit Schlagköpfen
1.
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In Fig. 5 ist schematisch ein Ausführungsbeispiel dargestellt, bei
dem der Spindelblock 16 an einem Schwenkarm 17 um eine zur Vorschubrichtung des
Werkstückes 15 senkrechte Achse 18 verschwenkbar angeordnet ist und oszilliert.
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Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 6 ist der Spindelblock 16 in
einer senkrecht zur Bewegungsrichtung des Werkstückes 15 angeordneten Schienenführung
19 oszillierend gelagert.
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Gemäß einem noch weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung nach Fig.
7 ist der Spindelblock 16 mit einer Parallelogrammführung 20 verbunden Gemäß dem
in Fig. 8 dargestellten Ausführungsbeispiel wird die oszillierende Bewegung des
Spindelblockes 16 durch eine Whattführung 21, 22 ermöglicht.
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Die Fig. 9 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem der Spindelblock
16 mit einer Exzenterführung 23 verbunden ist.
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In noch weiterer Abwandlung ist in Fig. 10 ein Ausführungsbeispiel
dargestellt, bei dem anstelle eines Spindelblockes 16 zwei miteinander verbundene
oder unabhängig angetriebene Spindelblöcke 16', 16" vorgesehen sind. Die Aufhängung
dieser Spindelblöcke 16', 16" kann dabei mit einer der in den Ausführungsbeispielen
gemäß Fig. 5 bis 9 dargestellten Führungen erfolgen, wobei die Ausbildung derart
getroffen sein kann, daß die Teilspindelblöcke 16' und 16" im gleichen Sinn oder
gegensinnig oszillieren.
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Die Antriebsmittel für die oszillierende Bewegung sind in Fig. 1 schematisch
dargestellt.
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Wesentlich für die Erfindung ist es, daß der kreisenden Bewegung zum
Verschlagen und damit Entgraten der Werkstückkanten eine parallel zur Werkstückebene
etwa senkrecht zur Vorschubrichtung des Werkstückes gerichtete oszillierende Bewegung
überlagert wird, wobei das Verschlagen durch Umsetzen von Drehenergie in Verformungsarbeit
unter Ausnutzung der auf die Schlagkörper 2 wirkenden Fliehkraft erfolgt. Durch
die erfindungsgemäße Ausbildung der Schlagköpfe und der diesen erteilten oszillierenden
Bewegung ist der technische Aufwand gegenüber den bisher bekannten Vorrichtungen
verringert, indem als #chlagkörper Kugeln 2 verwendet werden, die ohne Hebel und
Federn frei beweglich in werkstückseitig nach außen geneigten zylindrischen oder
kegeligen Käfigbohrungen 3 mit kegeligen oder sphärischem Auslauf 8 eingebaut sind.
Durch -die Käfigbohrungen 3 als Führung des Schlagkörpers 2 wird der technische
Aufwand erheblich verringert und durch die
Fliehkraft werden die
Schlagkörper 2 in die werkstückseitige Endlage gedrückt, wodurch der technische
Aufwand der bisher verwendeten Federn entfällt. Der Verschleiß der Führungen bzw.
Käfigbohrungen 3 wird verringert, dadurch, daß die Kugeln 2 im Schlagkopf 1 nach
dem Schlag nicht senkrecht zu der beim Schlag parallel zur Werkstückebene verlaufenden
momentanen Bewegungsrichtung ausweichen, sondern in einem stumpfen Winkel größer
als 900.
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Dazu schneiden die Achsen der Kegelbohrungen 3 nicht die Drehachse
12 des Schlagkopfes 1, sondern führen windschief vorbei (Fig. 4), Durch die hauptsächlich
quer zur Vorschubrichtung des Werkstückes gerichtete Bewegung der in einem Spindelblock
16 zusammengefaßten Schlagköpfe 1 wird der bisher notwendige Aufwand eines ganzen
Feldes von Schlagköpfen vermieden.
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Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte und beschriebene Ausführungsbeispiel
beschränkt. Sie umfaßt auch alle fachmännischen Abwandlungen und Weiterbildungen
sowie Teil- und Unterkombinationen der beschriebenen und/oder dargestellten und
beschriebenen Merkmale bzw. Maßnahmen.
Be zuq szeich#n liste 1
Schlagkopf 2 Kugel 3 Käfigbohrung 4 Grundkörper 5 Käfigscheibe 6 Öffnung in 5 7
Achse von 3 8 Auslauf 9 Schneidkante 10 Brechplatte 11 Kreis 12 Achse von 1 13 achsparalleler
Abschnitt von 3 1 4 Beilage 1 5 Werkstück 1 6 Spindelblock 1 7 Schwenkarm 18 Achse
von 17 1 9 Schienenführung 20 Parallelogrammführung 21 Whattführung 22 Whattführung
23 Exzenterführung 24 radiale Bohrung 25 Antriebswelle 26 Verbindungsschraube 27
Maschinentisch 28', 28" Transportband 29', 29" Antrieb für 28 30 Antrieb für 1 31
Maschinenoberteil 32 Antrieb für 16 33 Transportband 34 Antriebsmotor 35 36 37 38
39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 So 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65
66 67 68 69 70 71 72 72 73 74 75 76 77 78 79 80
Leerseite