DE3442089C1

DE3442089C1 - Einrichtung zur Erzeugung mechanischet Oberflaechenspannungen

Info

Publication number: DE3442089C1
Application number: DE3442089A
Authority: DE
Inventors: Rainer Dipl.-Ing. 8905 Mering Mitsching; Heinz Dipl.-Ing. 8901 Königsbrunn Nennstiel
Original assignee: Messerschmitt Bolkow Blohm AG
Current assignee: Airbus Defence and Space GmbH
Priority date: 1984-11-17
Filing date: 1984-11-17
Publication date: 1985-11-14
Also published as: US4641510A

Description

Die Magnetspulen 15,16 werden mit Hilfe einer elektronischen Impulssteuerung 17 einzeln oder in beliebiger Kombination angesteuert, wodurch es ermöglicht wird, daß je nach der gewünschten Verformung die entsprechende Reihenfolge der Stößelbewegungen der Stahlnadeln festgelegt bzw. ausgewählt wird. So kann beispielsweise eine explosionsartig von der mittleren Stahlnadel 11 ausgehende Reihenfolge zur kalottenförmigen Verformung der Oberfläche festgelegt werden oder eine zeilenweise Bewegung zur zylindrischen Verformung genutzt werden. Durch entsprechende Auswahl und Anordnung von kugel- und kalottenendigen Stahlnadeln 11 ist auch eine wellenförmige Oberflächengestaltung möglich. Den Variationsmöglichkeiten für eine gewünschte Form und Bearbeitung des Werk-Stückes sind nahezu keine Grenzen gesetzt. Durch Einbau eines Zufallsgenerators in die Steuerelektronik ist sogar eine dem heutigen Stand der Technik entsprechende Kugelstrahlung möglich.

Das gesamte Stahlnadel- und Magnetspulenführungssystem 100 ist in einem Grundkörper 18 über sogenannte Elastomer-Schwingelemente 19 gelagert und von Rotations-Schwingspulen 20, denen Polelemente 21 zugeordnet sind, umgeben. Durch umlaufende Magnetfelder kann das Stößelsystem bzw. das Magnetspulenführungssystem 100 mit den Stahlnadeln 11 dadurch in eine oszillierende Bewegung versetzt werden, die insbesondere eine optimale Überlappung der Aufprallflächen der Stahlnadeln 11 gewährleistet.

Die vorbeschriebene Einrichtung wird von einem in sechs Achsen ansteuerbaren Industrieroboter geführt, wodurch es im Zusammenhang mit der lageunabhängigen Konstruktion der Einrichtung möglich ist, jedes beliebig geformte Werkstück in allen Raumlagen gesteuert zu bearbeiten. Durch die einstellbaren Parameter kann sowohl eine Verformung als auch eine Oberflächenverdichtung erzielt werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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Claims

1 2 Zur Verfestigung von Oberflächen wird beim Stand Patentansprüche: der Technik ein Verfahren angewendet, bei dem Kugeln mittels eines starken Gebläses gegen die zu verformen-

1. Einrichtung zur magnetfeldgesteuerten Erzeu- de Metallfläche geschleudert werden. Durch den Aufgung mechanischer Oberflächenspannungen durch 5 prall der Kugeln verdichtet sich die äußere Zone des Kugelstrahlung, dadurch gekennzeichnet, Metalls und nimmt daher bei Biegebeanspruchung eine daß in einer Führungseinheit (10) Stahlnadeln (11) in höhere Zugspannung auf. Der Nachteil dieses Verfaheiner Vielzahl von Bohrungen (12) gelagert sind, wo- rens ist, daß sich durch die relativ schnelle Abnutzung bei jede Stahlnadel (11) am Kopfende (iia) kugel- der Kugelmasse der Durchmesser nach statistischer oder kalottenförmig ausgebildet ist und am Fußende io Verteilung ständig ändert. Eine exakte Steuerung der (11 b) mit einem zylinderförmigen, durch ein Magnet- Strahlparameter ist daher nicht möglich.
Spulenführungssystem (100) geführten Magnetanker Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu-(14) zur Hin- und Herbewegung der Stahlnadeln (11) gründe, eine Einrichtung der eingangs genannten Art zu versehen ist. schaffen, mit der es möglich ist, eine punktweise An-

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn- 15 steuerung eines definierten Kugeldurchmessers mit eizeichnet, daß das Magnetspulenführungssystem nem definierten Druck zu erzielen.

(100) für den Magnetanker (14) jeder Stahlnadel (11) Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 aufge-

sich aus einer Schwingspule (15) und einer Steuer- zeigten Maßnahmen gelöst. In den Unteransprüchen

spule (16) zusammensetzt. sind vorteilhafte Weiterbildungen angegeben und in der

3. Einrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch 20 Beschreibung ist ein Ausführungsbeispiel abgeleitet und gekennzeichnet, daß durch Änderung der Spannun- erläutert swie in den Figuren der Zeichnung dargestellt, gen und Frequenzen an der Steuerspule (16) die Stö- Es zeigt

ßelbewegungen der Stahlnadel (11) in ihrer Aufprall- Fig. 1 einen Teilschnitt durch die gesamte Einrich-

stärke und ihrem zeitlichen Verlauf variier- und ex- tung, die als Kugelstrahlschwinger zu bezeichnen ist,

akt einstellbar sind. 25 F i g. 2 eine Draufsicht auf die Führungseinheit mit

4. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3', da- der Bohrlochanordnung gemäß einem Koordinatenradurch gekennzeichnet, daß dem Magnetspulenfüh- ster,

rungssystem (100) eine elektronische Einheit (17) zur F i g. 3 einen Teilschnitt von einer Nadelanordnung in

Impulssteuerung zugeordnet ist. vergrößertem Maßstab,

5. Einrichtung nach einem oder mehreren der An- 30 F i g. 4 eine Ansicht des Kugelstrahlschwingers, so Sprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die wie er vom Führungsarm eines Roboterarmes aufge-Bohrungen (12) in der Führungseinheit (10) nach ei- nommen wird.

nem Koordinatenraster angeordnet sind. Die als Kugelstrahlschwinger zu bezeichnende Ein-

6. Einrichtung nach einem oder mehreren der An- richtung setzt sich aus einer Führungseinheit 10, einem Sprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die 35 Magnetspulenführungssystem 100 und einer elektroni-Führungseinheit (10) der Stahlnadeln (11) in einem sehen Impulssteuerungseinheit 17 zusammen. Diese drei Grundkörper (18) gelagert ist und dieser Grundkör- Hauptgruppen sind in einem Gehäuse zu einer Baueinper (18) sich auf Elastomer-Schwingelemente (19) heit zusammengefaßt, so daß diese von dem Arm eines abstützt und von Rotationsschwingspulen (20) in ei- Roboters erfaßt und geführt werden kann.

ne oszillierende Bewegung versetzt wird. 40 Die Führungseinheit 10 ist mit einer Vielzahl von in

einem Koordinatenraster angeordneten Bohrungen 12

versehen, in denen Stahlnadeln 11 geführt werden. Diese Stahlnadeln 11 sind an ihrem — dem zu bearbeitenden Werkstück zugekehrten — Kopfende 11a entwe-

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur 45 der mit einer aufgeschweißten Kugel oder mit einer magnetfeldgesteuerten Erzeugung mechanischer Ober- kartenförmigen Ausbildung versehen. Jede dieser flächenspannungen durch Kugelstrahlung. Stahlnadeln 11 weist an ihrem Fußende 116 einen zylin-Durch die DE-OS 29 47 144 ist ein Verfahren zur Be- derförmigen durch Federn 13 gestützten Magnetanker festigung einer Metalloberfläche durch Einwirkung von 14 auf, dessen Achse durch ein Magnetspulenführungs-Druckimpulsen, die von einem elektrischen Feld abge- 50 system 100 bzw. dessen Halteplattformen 22 gehalten leitet werden, bekannt geworden, wobei als Schlag- und geführt wird. Letzteres wird von einer — jeder werkzeug eine an einer Feder befestigte Kugel ist, wel- Stahlnadel zugeordneter — Schwingspule 15 und einer ehe im Innern eines an eine Wechselstromquelle ange- Steuerspule 16 gebildet. Die Schwingspule 15 wird stänschlossenen Elektromagneten angeordnet ist. Weiterhin dig von Wechselstrom bestimmter Grundfrequenz wird in dieser Druckschrift vorgeschlagen, durch Ein- 55 durchflossen, so daß jede Stahlnadel 11 ständig mit einwirkung einzelner Impulse des elektromagnetischen stellbarer Amplitude und Frequenz hin und her bewegt Feldes auf das Werkstück einen Druckimpuls zur Verf e- wird. Mit 23 ist die Gegenmasse bezeichnet,
stigung des Werkstückes zu erzeugen. Legt man nun an die Steuerspule 16 eine auf die Fre-Durch die DE-OS 31 40 114 ist es bekannt geworden, quenz der Schwingspule 15 abgestimmte Erregerspan-Oberflächen von Metallstücken so durch Kugelstrah- eo nung, so erhält die betreffende Stahlnadel 11 einen zulung zu behandeln, daß eine gewünschte bzw. vorgege- sätzlichen Impuls, der ihre Amplitude vergrößert und bene Größe von Restdruckspannung erhalten wird. ihre kinetische Energie erhöht. Durch Spannungs- und In allen Fällen des Kugelstrahlen wird infolge der Frequenzänderungen werden daher die Stößelbewehervorgerufenen Vergrößerung der Blechoberfläche gungen der Stahlnadeln 11 nach Aufprallstärke und zeitdas Material in Richtung der Kugel bzw. des Kugelträ- 65 lichem Verlauf exakt angesteuert. Durch Versatz bzw. gers aufgewölbt. Mit den bisherigen Verfahren ist es Verschiebung der gesamten Einrichtung — beispielsmöglich, zylindrische Formen, nicht aber beliebig ge- weise über den Führungsarm eines Industrieroboters — krümmte Oberflächen herzustellen. läßt sich der Vorschub genau einstellen.