DE3426286C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Entgraten von Werkstücken aus kälteversprödbaren Werkstoffen nach der Gattung des Patentanspruchs.

Eine Vorrichtung zum Entgraten von Werkstücken aus kälteversprödbaren Werkstoffen ist aus der DE-PS 25 16 721 bekannt: Bspw. Gummiformlinge werden in einem wei­ ten, mit schräggestellter Achse rotierenden Behälter eingebracht, durch Verdampfen flüssigen Stickstoffes versprödet und mittels eines Schleuderrades mit einem Strahlmittel beaufschlagt. Der als Behälter vorgesehene Trog weist zwar eine im allgemeinen wünschenswert große Kapazität auf, die sich jedoch nur nutzen läßt, wenn große Mengen gleicher Werkstücke behandelt werden, während in der Praxis oft der Wunsch besteht, größere Mengen unterschiedlicher Werkstücke zu entgraten, die dem Strahlmittel separat auszusetzen sind. Durch die schräge Anordnung des rotationssymmetrischen Troges wird zwar eine gewisse Umwälzung der eingebrachten Werkstücke erzielt, die eine gleichmäßige Einwirkung auf die ein­ zelnen Werkstücke sichern soll und einerseits einen übermäßigen Abrieb einzelner Werkstücke und eine Mangel­ bestrahlung anderer ausschließen soll und durch Vertei­ lung der Einwirkung die erforderliche Strahlzeit ab­ kürzt. Die hierbei erreichte Umwälzung wird in der Praxis jedoch oft noch als mangelhaft empfunden, zumal die verwendeten Schleuderräder einen nur relativ engen Abstrahlwinkel erreichen.

Nach der DE-OS 28 46 174 soll ein zentrales Schleuderrad von einer Anzahl mit den Werkstücken beschickbarer, drehantreibbarer zylinderförmiger Behälter umgeben sein, deren Achsen radial auf die der Welle des Schleuderrades gerichtet sind. Ein separater, das Schleuderrad umfan­ gender Schaufelkranz soll sowohl die Breite des erziel­ ten Strahles vergrößern als auch die über den Umfang auftretenden Strahlen auf die Eintrittsöffnungen der Behälter ausrichten. Hierbei lassen sich unterschied­ liche Werkstücke in unterschiedlichen Behältern zeitlich parallel bearbeiten, es hat sich jedoch gezeigt, daß die Strahlleistung üblicher Schleuderräder als mangelhaft befunden wird und, wie bei den übrigen bekannten Anord­ nungen, sowohl die Beschickung als auch die Entleerung sich als unerwünscht zeitraubend erweisen, während der Verbrauch des zur Abkühlung und damit zur Versprödung benutzten flüssigen Stickstoffes unerwünscht hoch ist.

In der DE-OS 31 10 062 werden ein Schleuderrad und Anordnungen zu dessen Benutzung aufgeführt, wobei der Aufbau des Schleuderrades zu einem relativ breiten Strahlbild beiträgt, so daß die in einen Behälter einge­ brachten Werkstücke ohne wesentliche Prallwände, Umlenk­ schaufeln oder dergleichen primär mit dem Strahlmittel in breitem Strahlwinkel und damit großflächig beauf­ schlagt werden, aber auch hier lassen sowohl die Strahl­ verteilung als auch die Auswirkung des Strahles auf die Werkstücke ebenso zu wünschen übrig, wie der unerwünscht hohe Stickstoffverbrauch.

Eine die Gattung bestimmende Vorrichtung ist in der DE-OS 20 29 668 beschrieben. Zur Vereinfachung der Beschickung sowie der Entladung eines die Werkstücke aufnehmenden Korbes wird durch einen Motor über dessen geneigt angeordnete Welle eine perforierte Scheibe angetrieben, die den Boden des Korbes darstellt, dessen Seitenwände durch einen Stellzylinder axial von der Scheibe abhebbar sind. Damit läßt sich der Inhalt der Trommel durch Anheben von deren Wandungen freigeben, die sich zur Aufnahme der nächsten Charge wieder auf die perforierte Scheibe absenken lassen. Als nachteilig aufwendig erweisen sich die zur Erhaltung der zentralen Lage der Wandungen erforderlichen Führungen derselben ebenso wie die in den und aus dem Korbe führenden und das isolierte Gehäuse durchdringenden Rutschen. Die als Strahlpistole ausgebildete Strahlvorrichtung ist zwar schwenkbar innerhalb der Trommel angeordnet, vermag durch ihren engen Strahlwinkel jedoch keine kurzen Bearbeitungszeiten zu sichern, und nachteilig macht sich sowohl bei der Beladung als auch bei der Entlastung der Trommel deren geringe Zugänglichkeit bemerkbar, so daß trotz selbsttätiger Steuerungen der einzelnen Arbeitsab­ läufe weder die gewünschten kurzen Zykluszeiten noch der angestrebte geringe Stickstoffverbrauch erreicht werden.

Die Erfindung geht daher von der Aufgabe aus, eine Anordnung zu schaffen, die nicht nur durch optimale Einwirkung des Strahlmittels auf die Werkstücke und eine verbesserte Umwälzung derselben extrem kurze Strahlzei­ ten erlaubt, sondern auch die Dauer eines Arbeitszyklus durch einfaches Be- und Entladen des Korbes in Verbin­ dung mit einer guten Zugänglichkeit desselben kürzt und gleichzeitig den Verbrauch an flüssigem Stickstoff auf ein Minimum absenkt.

Gelöst wird diese Aufgabe bei einer gattungsgemäßen Vorrichtung durch die im Kennzeichen des Patentanspruches 1 bezeichneten Maßnahmen. Durch Zusam­ menfassen des Motors, der Trommel sowie die von deren Welle durchdrungenen Deckplatte wird eine gemeinsame Baueinheit erzielt, die kurzfristig eindeutig entlastet und beladen werden kann. Da auf wesentliche Durchbrüche des isolierten Gehäuses verzichtet wird und die Trommel nur jeweils kurzzeitig ausgefahren wird, ergibt sich in Verbindung mit den angestrebten Zykluszeiten auch der gewünschte geringe Verbrauch an flüssigem Stickstoff. Der kompakte, sichere Aufbau läßt sich relativ einfach herstellen und montieren und ergibt eine günstige Stand­ zeit.

Zweckmäßige und vorteilhafte Weiterbildungen der Erfin­ dung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Im einzelnen sind die Merkmale der Erfindung anhand der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit einer dieses darstellenden Zeichnung erläutert.

In der Figur ist ein von Ständern 1 und 2 getragener, gegen die Horizontale geneigter Rahmen 3 gezeigt, an den sich ein ansteigend ausgeführter Ausleger 4 anschließt. Hinter der Zeichenebene ist ein vom Rahmen 3 getragener Vertikalrahmen 5 angeordnet. Das Gehäuse 6 der Vorrich­ tung ist auf dem Rahmen 3 befestigt. Im Vertikalrahmen 5 ist eine Linearführung gezeigt, die aus in diesem an­ geordneten Führungsstangen 7 besteht, auf denen ein Schlitten 8 mittels eines vom Gehäuse 6 verdeckten Druckmittelzylinders verschiebbar ist, von dem nur die an den Schlitten 8 angelenkte Kolbenstange 9 erkennbar ist.

Am Schlitten ist weiterhin ein Getriebemotor 10 befe­ stigt, der über einen Winkeltrieb eine im Schlitten 8 gelagerte Welle 11 zu verschwenken vermag, die mit einem Stutzen 12 verbunden ist, der an seinem einen Ende eine Deckplatte 13 trägt, die wie das Gehäuse 6, bspw. durch Ausschäumen mit einem Kunststoff, thermisch isoliert ist, während am anderen Ende des Stutzens 12 ein Getrie­ bemotor 14 vorgesehen ist, dessen Abtriebswelle den Stutzen 12 und die Deckplatte 13 durchdringt und dreh­ fest mit einem Flansch 15 verbunden ist, der seinerseits eine Trommel oder einen Korb 16 trägt. Der Mantel dieses Korbes 16 ist poly­ gonartig durch perforierte Blechplatten gebildet, so daß der mittlere Abschnitt sich als prismatischer Körper darstellt, während beidendig sich weitere, jeweils einen Pyramidenstumpf bildende Platten anschließen, wobei das freie Ende eine Beschickungsöffnung 17 aufweist und das dem Flansch 15 zugewandte Ende des Korbes 16 mit diesem verbunden ist.

In der Figur ist eine Lage der Deckplatte 13 und des Korbes 16 gezeigt, die zum Einbringen einer Charge dient: Die Kolbenstange 9 ist ausgefahren und hat den Schlitten 8 extrem nach rechts verschoben, und der Getriebemotor 10 hat die Deckplatte 13 so verschwenkt, daß die Beschickungsöffnung 17 nach oben gerichtet ist. Am Ende des Auslegers 4 ist eine Halterung 30 vorgese­ hen, die schwenkbar einen Beschickungsbehälter 31 trägt, der um sein ein Schwenken erlaubende Welle mittels eines Druckmittelzylinder 32 schwenkbar ist.

Das Gehäuse 6 bildet mit dem unter ihm vorgesehenen Sammelbehälter 18 eine Einheit. Der Sammelbehälter 18 ist, wie auch das Gehäuse 6 und die Deckplatte 13, thermisch isoliert, und er dient der Aufnahme des Strahlmittels. In seinem unteren Ende ist, in der Figur zu deren Vereinfachung nicht dargestellt, eine Siebplat­ te vorgesehen, die einen Raum zur Aufnahme und Abführung aus dem Strahlmittel ausfallenden Abriebes abteilt. Die Stirnwand des Gehäuses 6 wird von einem Schleuderrad 19 durchgriffen, das mittels eines Antriebsmotores 21 betreibbar ist. Das Schleuderrad ist von einer Blende 20 umschlossen, die zum Behälterinneren geöffnet ist, und das Schleuderrad 19 greift mit seinem äußeren peripheren Bereich in das Behälterinnere so weit ein, daß bei eingeschobenem Korbe 16 auch dessen Beschickungsöffnung 17 durchgriffen ist.

Aus dem unteren Bereiche des Sammelbehälters 18 führt ein Granulat-Rohr 22 durch die den Motor 21 und das Schleuderrad 19 mit Blende 20 überfangende Abdeckhaube und endet an einem der Nabe des Schleuderrades 19 gegen­ überstehenden, der Zuführung des Strahlmittels dienenden Rohransatz dieses Schleuderrades 19, so daß das Schleuder­ rad 19 durch den von ihm bewirkten Unterdruck das Strahl­ mittel aus dem Sammelbehälter 18 anzusaugen und dann abzustrahlen vermag. Parallel zum Granulat-Rohr 22 ist eine Umwälzleitung 23 vorgesehen, die im oberen Bereiche des Sammelbehälters 18 beginnt und über ein Ventil 24, das durch einen Druckmittelzylinder 25 steuerbar ist, injektorartig in den oberen Bereiche des Granulat-Rohres 22 mündet.

Des weiteren ist eine mit einem Stellventil 26 ausge­ stattete Stickstoff-Zuleitung 27 vorgesehen, die aus einem Behälter flüssigen Stickstoffes gespeist wird und in das Gehäuse 6, bspw. in die Blende 20 des Schleuderrades 19 geführt ist. Entlüftet wird das Gehäuse 6 über eine mit einem Temperaturfühler 28 ausgestattete Ableitung 29.

Auf Stegen 33 ist zwischen den Ständern 1 und 2 ein Rüttelförderer 34 getragen, dessen Arbeitsfläche zweck­ mäßig durch ein perforiertes Blech gebildet wird, und der über eine Exzenterstange 36 von einem Rüttelmotor 35 antreibbar ist.

Im laufenden Betriebe wird die in der Figur gezeigte Lage der Deckplatte 13 und der Trommel 16 genutzt, um nach Eingabe der folgenden Charge in den Beschickungsbe­ hälter 31 durch Betätigen des Druckmittelzylinders 32 den Inhalt des Beschickungsbehälters 31 durch die Be­ schickungsöffnung 17 in den Korb 16 einzugeben. Durch eine nicht gesondert dargestellte, der Vorrichtung beigegebene Steuervorrichtung wird nun, bspw. unter Benutzung eines mit der Welle 11 gekoppelten Kopierwer­ kes, der Getriebemotor 10 getätigt, der über den Winkel­ trieb die Welle 11 mit der Deckplatte 13 und dem Korb 16 sowie dem Getriebemotor 14 verschwenkt, bis der Korb 16 gleichachsig vor dem Gehäuse 6 steht. Durch Betätigen des auf die Kolbenstange 9 wirkenden Druckmittelzylinders wird nunmehr die Kolbenstange 9 zurückgezogen und damit der Schlitten 8 in Richtung auf das Gehäuse 6 zu verscho­ ben, bis sich die Deckplatte 13, zweckmäßig unterstützt durch Weichdichtungen, dichtend auf die Randbereiche des Gehäuses 6 legt. Nunmehr wird der vom Temperaturfühler 28 gesteuerte, nicht dargestellte Regler wirksam ge­ macht, der durch Öffnen des Stellventiles 26 dem noch relativ langsam rotierenden Schleuderrad 19 flüssigen Stickstoff zuführt. Gleichzeitig wird der Getriebemotor 14 eingeschaltet, so daß der Korb 16 im Inneren des Gehäuses 6 rotiert. Damit wird im geschlossenen Gehäuse 6 durch die Ventilatorwirkung des Schleuderrades 19 über die Umwälzleitung 23 eine Luftumwälzung bewirkt, die durch Rotieren des Korbes 16 auch großflächig die Charge der eingebrachten Werkstücke erreicht und diese schnell abzukühlen vermag. Hierbei verdrängt der verdampfende Stickstoff das im Gehäuse 6 anstehende Gas-Luft-Gemisch über die Ableitung 29, so daß der Temperaturfühler 28 beim Erreichen der vorgegebenen Soll-Temperatur regelnd das Stellventil 26 zu schließen vermag. Es wird also nur so viel Stickstoff eingegeben, als zur Temperaturabsen­ kung wirklich benötigt wird.

Nach vorgegebener Zeit und/oder nach Erreichen der vorgegebenen Temperatur und/oder nach Verstreichen einer vorgegebenen Zeit nach Erreichen der vorgegebenen Tempe­ ratur wird das Schleuderrad 19 auf seine volle Betriebs­ drehzahl beschleunigt. Durch Beaufschlagen des Druckmit­ telzylinders 25 wird das in der Umwälzleitung 23 vorge­ sehene Ventil 24 spontan geschlossen, so daß durch den plötzlichen Druckabfall das Strahlmittel aus dem Sammel­ behälter 18 über das Granulatrohr 22 angesaugt und dem Schleuderrad 19 zugeführt wird. Dieses strahlt, zum Teil noch gerichtet durch die das Schleuderrad umschließende Blende 20, das Strahlmittel in die Beschickungsöffnung des Korbes 16 ein und erreicht damit die im Korbe 16 vor­ gesehenen Werkstücke direkt. Das ständige weitere Ro­ tieren des Korbes 16 in Verbindung mit seiner polygon­ artigen Ausbildung, seiner geneigten Achse und der anders gerichteten Neigung der pyramidenförmigen End­ fläche sorgen für eine ausgezeichnete Umwälzung der Werkstücke, so daß eine optimale und gleichmäßige Ein­ wirkung des Schleuderstrahles gesichert ist, wobei ein breites Strahlbild durch alternierende Neigung der einzelnen Schaufeln des Schleuderstrahles gegen einen normal zur Achse desselben stehende Ebene gesichert wird.

Mit Beginn des Schleuderns oder kurz nach Beginn des Schleuderns wird der vom Temperaturfühler 28 gesteuerte Regler abgeschaltet und damit die Zufuhr weiteren Stick­ stoffes durch das Stellventil 26 gesperrt. Damit wird die einleitende Kühlung der Charge ebenso gesichert wie gegebenenfalls eine fortgesetzte Kühlung über einen Teil des eigentlichen Arbeitszyklus hinweg, während eines zweiten Intervalls des Arbeitszyklus jedoch wird zwar noch das Strahlmittel abgestrahlt, die weitere Zuführung von Stickstoff jedoch ausgesetzt.

Nach Beendigung des eigentlichen Arbeitszyklus wird die Kolbenstange 9 wieder ausgefahren und damit die Deck­ platte 13 vom Rande des Behälters 6 abgehoben und der Korb 16 aus dem Behälter 6 ausgefahren. Durch Einschalten des Getriebemotors 10 wird nunmehr die Deckplatte 13 so im Linkssinne verschwenkt, daß die Beschickungsöffnung des Korbes 16 gegen den Rüttelförderer 34 gerichtet wird, der die Charge übernimmt und nach links abführt. Unterstützt werden kann dieser Entladevorgang durch weiteres Drehen des Korbes 16 mittels des Getriebemotors 14. Anschließend wird der Getriebemotor 10 benutzt, um, nunmehr im Rechtssinne, die Deckplatte 13 in die in der Zeichnung dargestellte Stellung zur Übernahme einer weiteren Charge zu bringen.

Als wesentlich hat es sich gezeigt, daß sowohl das Ausbringen der behandelten Charge als auch das Einbrin­ gen der nächsten durch die Gestaltung der Deckplatte 13, des Motors 14 und der Trommel 16 als gemeinsame Bau­ einheit automatisiert und in sehr kurzen Zeiten durch­ führbar ist, so daß die im Kältebereich liegenden Teile keine wesentliche Wärme aufzunehmen vermögen, die durch Zugabe weiteren Stickstoffes wieder zu entziehen wäre. Als vorteilhaft hat es sich gezeigt, daß während des Strahlens das Strahlmittel durch die Perforation des Korbes 16 nach unten in den Sammelbehälter 18 durch­ fällt, so daß der gesamte Kreislauf des Strahlmittels innerhalb des Gehäuses 6 bzw. des Sammelbehälters 18 verläuft, die entsprechend thermisch isoliert sind, wobei im Bedarfsfalle auch das Granulatrohr sowie die Umwälzleitung zur weiteren Senkung des Stickstoffver­ brauches isolierbar sind. Nachdem die gesamte Vorrich­ tung einschließlich des Strahlmittels innerhalb der vorhergehenden Zyklen bereits abgekühlt sind, ist es jeweils nur noch erforderlich, die zur Aufrechterhaltung der niedrigen Temperatur, bspw. -50°C, benötigten Stick­ stoffmengen einzubringen, sowie jene, die zur Abkühlung der jeweils eingebrachten Charge erforderlich sind. Diese Abkühlung der Charge wird durch die Luftumwälzung in Verbindung mit der Umwälzung der Werkstücke be­ schleunigt und begünstigt, so daß auch hier jene Wärme­ verluste, die über lange Zeiten auch über isolierte Flächen auftreten, eingeschränkt sind.

Bei der jeweiligen erstmaligen Inbetriebnahme kann durch Verlängerung der Vorkühlzeit, aber auch durch Verlänge­ rung der Strahlzeit dafür Sorge getragen werden, daß die ganze Vorrichtung entsprechend abgekühlt wird und gleichzeitig auch eine entsprechende Kühlung des Strahl­ mittels erfolgt.

Beim Abgeben der Charge noch gegebenenfalls in dieser enthaltenes Granulat kann auf dem Rüttelförderer ebenso entmischt werden wie eventuell noch vorhandener Abrieb, die dann unterhalb der perforierten Auflagefläche des Rüttelförderers weitergefördert werden. Ebenso ist die Entmischung des unerwünschten Abriebes aus dem Granulat bspw. dadurch möglich, daß ein unterer Raum des Sammel­ behälters über entsprechende Siebflächen abgeteilt ist, so daß der Abrieb kontinuierlich oder periodisch ent­ nehmbar ist. In allen diesen Fällen wird eine wirkungs­ volle, leicht bedienbare, durch geringen Stickstoffver­ brauch preisgünstige und sich durch kurze Zykluszeiten auszeichnende Entgratung versprödbarer Werkstoffe er­ reicht.

Claims (5)

1. Vorrichtung zum Entgraten von Werkstücken aus kälte­ versprödbaren Werkstoffen mit einem in einem schließ­ baren, thermisch isolierten Gehäuse vorgesehenen, aus perforierten Blechen erstellten, um eine geneigte Achse drehantreibbaren, die Werkstücke mittels einer Beschickungsöffnung aufnehmenden Korb sowie einem Strahlmittel zuführenden Schleuderrad, wobei das Unterteil des Gehäuses als Sammelbehälter für das Strahlmittel ausgebildet ist und der Korb auf einem Flansch vorgesehen ist, der auf dem freien Ende einer von einem Motor antreibbaren Welle angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet,
daß die Welle eine das Gehäuse (6) abschließende Deckplatte (13) durchdringt, und daß der Motor (14), die Trommel (16) sowie die Deckplatte (13) eine gemeinsame Baueinheit bilden, die von einer horizon­ talen, auf der Drehachse der Trommel (16) senkrecht stehenden Welle (11), um deren Achse schwenkbar, getragen ist, und
daß die Welle (11) kraftantreibbar in einem Schlitten (8) gelagert ist, der entlang von Führungen (7) durch einen Stellantrieb linear verschiebbar ist, wobei die Führungen (7) parallel der Achse der in ihrer Betriebsstellung stehenden Trommel (16) ange­ ordnet sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als dem Schlitten (8) zugeordneter Stellantrieb ein Druckmittelzylinder (Kolbenstange 9) vorgesehen ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der Arbeitsstellung der die Trommel (16) aufwei­ senden Deckplatte (13) des Gehäuses (6) Bereiche des Schleuderrades (19) durch die Beschickungsöffnung (17) in die Trommel (16) eingetreten sind.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch eine Steuervorrichtung, welche nach Durchführen eines Arbeitszyklus den die Deckplatte (13) mit der Trommel (16) vom Gehäuse (6) abrückenden Druckmittelzylinder betätigt, dann die Deckplatte (13) mit der Trommel (16) mittels des Getriebemotors (10) in dessen Entlade­ stellung schwenkt, sodann mittels des Getriebemotors (10) die Trommel (16) in seine Beschickungsstellung schwenkt und letztlich die Deckplatte (13) mit der Trommel (16) in deren Grundstellung schwenkt und in das Gehäuse (6) einfährt, bis sich die Deckplatte (13) dichtend auf den Gehäuserand auflegt, und die an­ schließend den nächsten Arbeitszyklus der Entgra­ tungsvorrichtung einleitet.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuervorrichtung ein mit der Welle (10) gekoppeltes Kopierwerk aufweist.