DE4421218A1 - Formteilentgratung mittels eines Schleuderrades - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Schleuderrad zum Entgraten von Formteilen mit einer axialen Zufuhr von Strahlgut, weiterhin eine Vorrichtung zum Entgraten von Formteilen mit einem solchen Schleuderrad sowie ein Verfahren zum Entgraten.

Zum Entgraten von Formteilen ist es bekannt, Strahlgut, wie Stahlkies oder Kunststoff- Pellets, mittels eines Schleuderrades auf die Grate der Formteile zu schleudern. Vor dem und während des eigentlichen Entgratungsprozesses werden die Formteile zumeist mit Hilfe eines tiefkalten Gases versprödet, um das Abschlagen der Grate beim Auftreffen des Strahlgutes zu erleichtern. Die hierzu verwendeten Schleuderräder stellen bekannte Radialräder dar, die in axialer Richtung stehende Schaufeln aufweisen, an denen entlang das Strahlgut bei Rotation des Schleuderrades geführt und schließlich in einem bestimmten Winkelbereich verschossen wird. Wie aus der Verdichtertechnik bekannt, können die Schaufeln in der Ebene senkrecht zur Rotationsachse gekrümmt sein, wie etwa bei der rückwärts gekrümmten oder senkrecht endigenden Schaufel.

Um einerseits Beschädigungen der Formteile durch Verwendung von Strahlgut aus Metall und ähnlichem und andererseits das Verbleiben von Strahlmittelresten in Fugen und Hinterschneidungen der Formteile zu vermeiden, gehen die Bestrebungen auf den Einsatz von sublimierendem oder verdampfendem Strahlgut, wie Kohlendioxid-Pellets oder gefrorene Wassertropfen. Dieses Strahlgut wird bisher mittels Strahlpistolen, in denen beispielsweise ein tiefkaltes Gas unter hohem Druck das Strahlgut transportiert, verschossen. Herkömmliche Schleuderräder sind für derartiges Strahlmittel ungeeignet, da sie dieses zerstören.

Aufgabe vorliegender Erfindung ist es, ein Schleuderrad zum Entgraten von Formteilen mit Strahlgut, wie Kohlendioxid-Pellets oder gefrorene Wassertropfen, zu konstruieren, sowie eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Entgraten von Formteilen mit einem solchen Schleuderrad zu entwickeln, durch die die Vorteile der Verwendung von Schleuderrädern zum Entgraten mit denen der Verwendung von sublimierenden oder verdampfenden Strahlmittel kombiniert werden können bei gleichzeitiger Vermeidung obengenannter Nachteile.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zum Entgraten von Formteilen ein Schleuderrad mit einer axialen Zufuhr von Strahlgut eingesetzt wird, das sich dadurch auszeichnet, daß ein durch eine Welle antreibbares Radialrad Schaufeln aufweist, die am axialen Eintritt in Rotationsrichtung abgebogen sind. Bei einer die Aufgabe lösenden Entgratungsvorrichtung mit einem erfindungsgemäßen Schleuderrad ist das durch eine Welle antreibbare Radialrad an seinem axialen Eintritt mit einer Versorgungsleitung für Strahlgut verbunden, und im Winkelbereich des austretenden Strahlguts ist ein Behälter für die zu entgratenden Formteile angeordnet. Das entsprechende Verfahren ist schließlich dadurch gekennzeichnet, daß Strahlgut an einer Stelle des axialen Eintritts eines rotierenden Radialrades mit am axialen Eintritt in Rotationsrichtung abgebogenen Schaufeln zugeführt und von diesem in einem bestimmten Winkelbereich auf die Formteile geschleudert wird.

Durch die erfindungsgemäße Abbiegung der in axialer Richtung stehenden Schaufeln des Radialrades am axialen Eintritt wird ein nahezu stoßfreier Eintritt des Strahlguts gewährleistet. Die Schaufeln prallen nunmehr nicht mehr senkrecht auf das am axialen Eintritt zugeführte Strahlmittel, sondern schaufeln das Strahlmittel gleichsam aufgrund ihrer geneigten Schaufelflächen vom axialen Eintritt weg.

Dadurch ist es erstmals möglich, gefrorene Wassertropfen oder Kohlendioxid-Pellets als Strahlgut zum Entgraten von Formteilen mittels eines Schleuderrades zu verwenden. Das Strahlgut bleibt in seiner Form erhalten und wird durch das erfindungsgemäße Schleuderrad mit hoher kinetischer Energie auf die Formteile geschleudert. In der Ebene senkrecht zur Rotationsachse des Schleuderrades können die Schaufeln beispielsweise rückwärts gekrümmt oder senkrecht endigend sein. Als günstig erweist sich jedoch, wenn die Schaufeln radial gestellt sind, d. h. hinter dem Bereich des axialen Eintritts in Richtung zum Austrittsbereich radial verlaufen.

Bei einer erfindungsgemäßen Vorrichtung ist das beschriebene Radialrad durch eine Welle antreibbar und mit einer am axialen Eintritt endenden Versorgungsleitung für Strahlgut verbunden. Das zugeführte Strahlgut wird demnach durch das rotierende Radialrad verschossen, wobei das Strahlgut in einem bestimmten Winkelbereich austritt, wenn es einem entsprechend abgegrenzten Bereich des axialen Eintritts zugeführt wurde. In diesem Winkelbereich ist der Behälter für die zu entgratenden Formteile angeordnet.

Vorteilhaft wird der Behälter für die Formteile durch eine um eine Rotationsachse drehbare Trommel mit gitterförmigem Mantel gebildet. Durch die Lücken des Gitters kann das Strahlgut auf die Formteile treffen, die in der rotierenden Trommel in viele verschiedene Positionen gebracht werden. Die abgeschlagenen Grate und das Strahlgut können durch das Gitter des Trommelmantels die Trommel wieder verlassen.

Günstig ist hierbei, wenn eine zylindrische Trommel um ihre Achse drehbar gelagert ist, wobei die Rotationsachse gegen die Horizontale geneigt ist und die Trommel am Mantelinneren Leitschaufeln aufweist. Durch diese Ausgestaltung werden die Formteile im Trommelinneren durch die Gravitationskraft entlang der Neigung der Rotationsachse bewegt. Durch die am Mantelinneren angebrachten Leitschaufeln sind die Formteile bei Rotation der Trommel einer nach oben gerichteten Kraft ausgesetzt, so daß insgesamt eine Bewegung der Formteile entlang der Rotationsachse auftritt.

Bei einer derartigen Ausgestaltung der die Formteile enthaltenden Trommel kann diese an derjenigen Stirnfläche der Trommel beladen werden, die durch die Neigung der Rotationsachse nach oben weist, und kann durch die nach unten weisende Stirnfläche entladen werden. Zur Entladung wird die Rotation der Trommel eingestellt, und es kann zusätzlich die Trommel mit geringer Winkelgeschwindigkeit in die entgegengesetzte Richtung zur Umdrehung gebracht werden, wodurch zusätzlich zur Gravitationskraft auch die erwähnten Leitschaufeln die Formteile nach unten aus der Trommel hinaus transportieren.

In einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist unterhalb des Behälters für die Formteile eine Siebvorrichtung installiert, die mit einem Vorlagebehälter für Strahlgut in Verbindung steht. Durch die Siebvorrichtung können die Grate von dem Strahlgut getrennt werden, wobei letzteres einem Vorlagebehälter zugeführt wird. Diese Ausgestaltung bietet sich insbesondere dann an, wenn das Strahlmittel nach dem Entgratungsprozeß einer erneuten Verwendung zugeführt werden soll.

Eine Förderschnecke eignet sich als Versorgungsleitung vom Vorratsbehälter für das Strahlgut zum axialen Eintritt am Radialrad. Bei der Verwendung von sublimierendem oder schmelzendem Strahlgut ist darauf zu achten, daß die Förderung des Strahlguts in der Schnecke in einer entsprechend kalten Atmosphäre erfolgt.

Wie erwähnt, eignet sich das erfindungsgemäße Verfahren zum Entgraten von Formteilen unter Verwendung des beschriebenen Radialrades insbesondere zur Verwendung von Kohlendioxid-Pellets, gefrorenen Wassertropfen oder Eisstückchen als Strahlgut. Genanntes Strahlgut eignet sich zur schonenden Entgratung und hinterläßt keine Strahlmittelrückstände in Nischen und Fugen der Formteile, da das Strahlmittel nach Entnahme der Formteile sublimiert oder schmilzt und verdampft. Es ist prinzipiell auch möglich, bei diesem Verfahren Strahlmittel aus Kunststoff oder Stahlkies einzusetzen.

Um die Formteile gleichmäßig mit dem Strahlmittel überstreichen zu können, ist es vorteilhaft, diese während der Entgratung in einer rotierenden Trommel zu bewegen. Weiterhin erleichtert eine vorhergehende Abkühlung der Formteile durch die einsetzende Versprödung der Grate die Entgratung. Je nach verwendetem Strahlgut und Versprödungstemperatur der Grate, ist eine Temperatur zwischen -196°C bis 0°C, vorzugsweise zwischen -90°C und 0°C, während der Entgratung zu wählen. Die Grate bleiben dann während des Entgratungsprozesses versprödet und das Strahlgut kann nicht sublimieren oder schmelzen. Als Kältemedium bietet sich hierfür der Einsatz von verdampftem tiefkalten Stickstoff an. Bei der Verwendung von Kohlendioxid-Pellets als Strahlmittel ist darauf zu achten, daß diese bei Normaldruck bei einer Temperatur von etwa -78°C sublimieren. Um das Strahlmittel formstabil zu halten, sind zwingend tiefere Temperaturen notwendig. Weitere günstige Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen 14 bis 18.

Im folgenden soll anhand der Figuren das erfindungsgemäße Schleuderrad sowie die Vorrichtung und das Verfahren zum Entgraten von Formteilen näher erläutert werden.

Fig. 1 zeigt schematisch die Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Schleuderrades.

Fig. 2 zeigt schematisch die Aufsicht in axialer Richtung auf den Bereich des axialen Eintritts eines erfindungsgemäßen Schleuderrades.

Fig. 3 zeigt schematisch eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Entgraten von Formteilen, in der ein erfindungsgemäßes Schleuderrad angeordnet ist.

Das erfindungsgemäße Schleuderrad in Fig. 1 besteht aus einem Radialrad 1 mit einer Seitenwand 1a und einer Deckwand 1b, das über eine Welle 4 in Rotation versetzt werden kann. Am axialen Eintritt 3 des Radialrades 1 ist in einem bestimmten Bereich eine Versorgungsleitung 5 für Strahlgut angebracht. Die Schaufeln 2 führen bei Rotation des Radialrades 1 Strahlgut aus der Versorgungsleitung 5 heraus und transportieren dieses in axialer und radialer Richtung an den Rand des Radialrades 1, um es in Austrittsrichtung 6 in einen bestimmten Winkelbereich zu verschleudern.

Fig. 2 zeigt schematisch den Bereich um den axialen Eintritt 3 eines erfindungsgemäßen Radialrades 1 mit einigen in Rotationsrichtung 7 am axialen Eintritt 3 abgebogenen Schaufeln 2. Das Strahlmittel, das in einem bestimmten Bereich am axialen Eintritt 3 zugeführt wird, wird durch die dort schräg stehenden Schaufeln 2 nahezu stoßfrei weggeschaufelt.

Fig. 3 zeigt schematisch eine komplette Entgratungsanlage für Formteile, die sich in einem Behälter im Inneren der Anlage befinden. Dieser Behälter wird durch die Trommel 9 gebildet, deren eine Stirnfläche die Einlaßöffnung 10, die andere die Auslaßöffnung 11 bildet. Die Trommel 9 rotiert, indem sie von dem Motor 17 angetrieben wird, um eine Achse, die zur Horizontalen geneigt ist. Oberhalb der Trommel 9 befindet sich ein erfindungsgemäßes Radialrad 1, das Strahlmittel in einem bestimmten, durch Pfeile angedeuteten Winkelbereich verschießt. Das Strahlmittel trifft durch die Lücken des gitterförmigen Trommelmantels auf die darin befindlichen Formteile. Das Strahlgut wird aus einem Vorratsbehälter 14 mittels einer Förderschnecke 12 in den oberen Bereich der Entgratungsanlage gefördert und durch die Versorgungsleitung 5 dem axialen Eintritt 3 des Radialrades 1 zugeführt. Das Radialrad 1 wird über eine Welle 4 von der Antriebseinheit 8 in Rotation versetzt. Um die Formteile zu verspröden, und um die Temperatur innerhalb der Entgratungsanlage auf einem gewünschten Wert zu halten, sind oberhalb der Trommel 9 zwei Kaltgasdüsen 15 und 16 angebracht, die flüssigen oder verdampften, tiefkalten Stickstoff in das Innere der Anlage sprühen. Strahlmittel und Grate fallen aus der Trommel 9 in eine Siebvorrichtung 13 (Rüttelsieb), durch die sie voneinander getrennt werden.

Gummiformteile z. B. für die Autoindustrie, werden in einer erfindungsgemäßen Entgratungsvorrichtung schonend entgratet, indem die Formteile durch die Einlaßöffnung 10 in das Innere der Trommel 9 eingebracht werden. Nach einer an der Anlage einstellbaren Vorkühlzeit durch Einleitung eines Kaltgases über die Kaltgasdüsen 15 und 16 erfolgt der Entgratungsprozeß durch Strahlen mit Wassereis- oder Kohlendioxid-Pellets. Während der gesamten Behandlungszeit werden die Formteile durch Rotation der Trommel 9 bewegt. Die Rotationsgeschwindigkeit der Trommel 9 wird üblicherweise auf einen Wert von 5 rpm bis 50 rpm eingestellt. Je nach verwendetem Strahlmittel wird das Anlageninnere auf eine Temperatur unterhalb 0°C (gefrorene Wassereistropfen) oder unterhalb -78°C (CO₂-Pellets) gehalten. Das Strahlmittel wird vom Schleuderrad bei einer Umfangsgeschwindigkeit zwischen 10 und 150 m/s verschossen. Durch die Siebvorrichtung 13 wird das Strahlmittel von den abgeschlagenen Graten getrennt und kann, indem es dem Vorratsbehälter 14 zugeführt wird, für den weiteren Entgratungsprozeß wiederverwendet werden. Dazu wird das Strahlmittel von der Förderschnecke 12 zur Versorgungsleitung 5 transportiert, die am axialen Eintritt 3 des Radialrades 1 endet.

Nach einer bestimmten einstellbaren Entgratungszeit wird die Rotation der Trommel 9 eingestellt, die Auslaßöffnung 11 geöffnet und die Trommel in umgekehrter Rotationsrichtung mit geringer Rotationsgeschwindigkeit bewegt. In der Trommel 9 sind Leitbleche am Trommelmantel angebracht, durch die während der Entgratung die Formteile entgegen der Gravitationsrichtung gefördert und umgewälzt werden. Dadurch wird vermieden, daß es durch die schräggestellte Rotationsachse zu einer Anhäufung der Formteile im unteren Bereich der Trommel 9 kommt. Durch gegensinnige Rotation der Trommel 9 wird durch diese Leitschaufeln eine in Gravitationsrichtung wirkende Kraft auf die Formteile ausgeübt, die dadurch quasi automatisch aus dem Trommelinneren durch die Auslaßöffnung 11 entladen werden. Eventuell in Nischen der Formteile verbliebenes Strahlgut sublimiert bzw. schmilzt und verdampft rückstandsfrei. Bei Verwendung von Kunststoffstrahlmittel ist zumeist eine Nachreinigung der Formteile notwendig, um diese vom Strahlmittel zu säubern.

Das beschriebene Entgratungsverfahren arbeitet durch den Kreislauf des Strahlmittels und durch die Kombination von Versprödung der Grate und Kühlung des Strahlgutes mit geringerem Verbrauch an Kältemittel und Strahlgut als bisherige Verfahren, wodurch die Kosten reduziert sind. Das Verfahren läßt sich selbstverständlich vielseitig für andere Strahlmittel wie solche aus Kunststoff, Metall oder Keramik anwenden. Weiterhin besteht die Möglichkeit durch automatisches Öffnen und Schließen der Einlaß- und Auslaßöffnungen 10 und 11 das gesamte Entgratungsverfahren weitgehend zu automatisieren.

Claims (18)

1. Schleuderrad zum Entgraten von Formteilen mit einer axialen Zufuhr von Strahlgut, dadurch gekennzeichnet, daß ein durch eine Welle (4) antreibbares Radialrad (1) Schaufeln (2) aufweist, die am axialen Eintritt (3) in Rotationsrichtung (7) abgebogen sind.

2. Schleuderrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaufeln (2) radial gestellt sind.

3. Vorrichtung zum Entgraten von Formteilen mit einem Schleuderrad nach einem der beiden Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das durch eine Welle (4) antreibbare Radialrad (1) an seinem axialen Eintritt (3) mit einer Versorgungsleitung (5) für Strahlgut verbunden ist, und daß im Winkelbereich des austretenden Strahlguts ein Behälter für die Formteile angeordnet ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine um eine Rotationsachse drehbare Trommel (9) mit gitterförmigem Mantel den Behälter für die Formteile bildet.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine zylindrische Trommel (9) um ihre Achse drehbar gelagert ist, wobei die Rotationsachse gegen die Horizontale geneigt ist und die Trommel (9) am Mantelinneren Leitschaufeln aufweist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß unterhalb des Behälters für die Formteile eine Siebvorrichtung (13) installiert ist, die mit einem Vorlagebehälter (14) für Strahlgut in Verbindung steht.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine Förderschnecke (12) die Versorgungsleitung vom Vorratsbehälter (14) für Strahlgut zum axialen Eintritt (3) am Radialrad (1) bildet.

8. Verfahren zum Entgraten von Formteilen mittels Strahlgut unter Verwendung eines Schleuderrades, dadurch gekennzeichnet, daß Strahlgut an einer Stelle des axialen Eintritts (3) eines rotierenden Radialrades (1) mit am axialen Eintritt (3) in Rotationsrichtung (7) abgebogenen Schaufeln (2) zugeführt und von diesem in einem bestimmten Winkelbereich auf die Formteile geschleudert wird.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß als Strahlgut Kohlendioxid-Pellets verwendet werden.

10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß Strahlgut gefrorene Wassertropfen oder Eisstückchen verwendet werden.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Formteile während der Entgratung in einer rotierenden Trommel (9) bewegt werden.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Formteile vor der Entgratung abgekühlt werden.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Formteile bei einer Temperatur zwischen -196°C bis 0°C, vorzugsweise zwischen -90°C bis 0°C, entgratet werden.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Strahlgut durch Siebung von den abgeschlagenen Graten entfernt wird.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Strahlgut mittels einer Förderschnecke (12) von einem Vorratsbehälter (14) zum axialen Eintritt (3) des Radialrades (1) gefördert wird.

16. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Formteile nach der Entgratung nachgereinigt werden.

17. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Umfangsgeschwindigkeit des Radialrades auf einen Wert zwischen 10 und 300 m/s, vorzugsweise zwischen 10 und 150 m/s, eingestellt wird.

18. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 17 mit einer rotierenden Trommel als Behälter für die Formteile, dadurch gekennzeichnet, daß die Rotationsgeschwin­ digkeit der Trommel auf einen Wert zwischen 1 und 60 rpm, vorzugsweise zwischen 5 und 20 rpm, eingestellt wird.