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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Fertigbearbeitung
hängender Teile in einer Vibrationsmaschine.
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In der Maschinenbauindustrie und insbesondere im Bereich der
Massenfertigung metallischer Kleinteile wird die Endbearbeitung
der Teile nach der maschinellen Bearbeitung häufig in
Vibrationseinrichtungen durchgeführt.
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Auf dem Markt stehen Vibrationsmaschinen zur Verfügung, die es
erlauben, eine hohe Qualität der Fertigbearbeitung metallischer
Teile unterschiedlichster Formen und Größen zu erreichen,
insbesondere bezüglich leichter Abrundungen, Verringerungen der
Rauhigkeit und einer Oberflächenglättung. Die
Bearbeitungsvorgänge werden gesteuert durch die Einstellung der
Vibrationsfrequenzen, die zusammensetzung der Bearbeitungsmedien, die
geometrische Form dieser Medien und mögliche Zusatzstoffe (Mittel
zum Reinigen, Entfetten, Polieren, Schleifen und Schützen), die
in die Bearbeitungsgefäße eingegeben werden.
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Die Endbearbeitung durch Vibration hat damit einen sehr hohen
Präzisionsgrad erreicht, so daß sie auch auf empfindliche Teile
oder Teile mit hohem Eigenwert angewandt werden kann und dabei
sehr geringe Betriebskosten verursacht.
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Als Werkstoffe, die immer häufiger zur Herstellung der
Bearbeitungsmedien verwendet werden, können Metalle, keramische
Werkstoffe und Kunstharze genannt werden, denen Schleifmittel
oder Werkstoffe unterschiedlichster zusammensetzung hinzugefügt
werden können.
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Die Bearbeitungsmedien werden im allgemeinen in der Form von
Chips maximaler Abmessung im Handel vertrieben, wobei der
Durchmesser oder die Diagonale zwischen 2 mm und 60 mm liegt und die
Formen unterschiedlich sind, beispielsweise Kugeln, regelmäßige
oder unregelmäßige Polyeder sowie Ellipsen.
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Trotz der großen Fortschritte, die auf dem Gebiet der
Vibrationsfertigbearbeitung erzielt wurden, kann diese Technik
bisher noch nicht auf Teile angewandt werden, die bestimmte
Eigenschaften haben, welche ihrer Bearbeitung in einer
Vibrationsmaschine entgegenstehen, da sie durch gegenseitiges
Aneinanderstoßen beschädigt würden. Die Eigenschaften können
sich auf die Form, die Größe, das Verhältnis Gewicht/Volumen,
die Art des Werkstoffs, aus dem sie hergestellt sind, und den
Unterschied zwischen dem spezifischen Gewicht des Teiles und der
Bearbeitungsmedien beziehen. Es ist nämlich bekannt, daß die von
dem Motor einer Vibrationsmaschine erzeugte Schwingungsbewegung
auf das Bearbeitungsmedium und die in der Vibrationseinheit
angeordneten Teile über die Wände der Vibrationseinheit übertragen
wird, welche die Form einer rechteckigen Wanne oder eines runden
Troges hat. Die Amplitude der Schwingungsbewegung, die von den
Wänden auf den Inhalt übertragen wird, kann gesteuert werden,
wohingegen die Ausbildung bevorzugter Wege der Teile innerhalb
der Schwingungsmasse des Mediums kaum verhindert werden kann, da
diese von vielen Variablen abhängt, beispielsweise der
besonderen Form und Größe der Teile selbst, dem Verhältnis
zwischen dem Gewicht und dem Volumen der Teile und dem
Unterschied zwischen dem spezifischen Gewicht des Werkstoffs der
Teile und des Bearbeitungsmediums.
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Es ist ferner bekannt, daß ein besserer Bearbeitungsgrad
erreicht werden kann, je gleichförmiger der Inhalt des
Vibrationsgefässes ist, weshalb die Masse aus dem
Bearbeitungsmedium und den Teilen während der Bearbeitung so
homogen wie möglich gehalten werden soll. Wenn beispielsweise
kugelförmige Teile (mit einem Maximalverhältnis Gewicht/Volumen)
aus Eisenwerkstoffen (mit einem hohen spezifischen Gewicht) in
den Behälter einer Vibrationsmaschine geladen werden, der
Vieleckteile als Bearbeitungsmedium (geringes Verhältnis
Gewicht/Volumen) aus keramischem Werkstoff enthält (dessen
spezifisches Gewicht erheblich geringer als das der aus Eisen
bestehenden Teile ist), bewegt sich das Bearbeitungsmedium in
Richtung auf die Außenseite des Behälters und besetzt diesen
Bereich, während sich die kugelförmigen Teile zur Mitte der
Vibrationsmasse bewegen und sich dort ansammeln. In gleicher Weise
tendieren sperrige Teile, beispielsweise Hohlkrper mit einem
geringen Verhältnis Gewicht/Volumen, dazu, sich von dem
Bearbeitungsmedium zu lösen (das aus Vollformen besteht) und sich
in Richtung auf die Außenbereiche in dem Gefäß zu bewegen.
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Die fehlende Homogenität der Masse, die sich in dem Gefäß
aufgrund der Schwingungen bewegt, beeinträchtigt die Qualität des
Abrasionsprozesses der Teile der oben erläuterten Arten, so daß
diese durch das Bearbeitungsmedium nicht gleichförmig bearbeitet
werden und dazu neigen, aneinander anzustoßen, woraus sich die
Gefahr von Dellen ergibt, die die Endqualität der Teile
irreparabel beeinträchtigen.
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Im Fall von Hohlkörpern (Gläser, Töpfe, Körper von Kaffeetassen,
Motorgehäusen und dergleichen) kommt es auch vor, daß das
Bearbeitungsmedium die Hohlräume der Teile vollständig ausfüllt,
wodurch das Verhältnis zwischen Gewicht und Volumen verändert
wird. Diese Erhöhung des Gewichtes, die selbstverständlich für
alle Teile nicht gleichmäßig ist, da sie von der Menge des
Mediums abhängt, das in die Teile hineingerät, beeinträchtigt
die Bewegung der Teile innerhalb des Mediums in
unkontrollierbarer Weise und führt dazu, daß die Teile
zerbrechlicher werden (und somit Beschädigungen ausgesetzt
sind), wenn andere Teile gegen sie stoßen.
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In der SU-A 884 980 ist eine Vorrichtung zum Aufhängen eines
Werkstücks in einer Vibrationseinheit erläutert, die ein
Schleifmittel enthält, die jedoch die gleichzeitige Bearbeitung
von mehr als einem Werkstück in der Einheit nicht gestattet, da
sich die Teile innerhalb des Mediums frei bewegen, so daß sie
miteinander kollidieren würden.
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Zur Vermeidung der oben erläuterten Schwierigkeiten hat die
Patentinhaberin versucht, die Teile an äußeren Trägern zu
befestigen, die nicht Bestandteil des Vibrationsgefäßes waren, so
daß sie nicht der Bewegung der Masse des Bearbeitungsmediums
folgten, sondern in vorbestimmten Positionen verharrten, obwohl
sie in die Masse des Mediums eindrangen. Bei dieser Lösung ist
es gelungen, die Teile vor Dellen und Beulen zu bewahren, sie
erlaubte es jedoch nicht, einen angemessenen Grad der
Endbearbeitung zu erreichen, da einige Bereiche der Teile bevorzugt
behandelt wurden, so daß die Endbearbeitungsqualität
ungleichförmig war. Darüber hinaus wurde die Bewegung des Mediums
weitgehend durch die Teile selbst behindert, die von ihrem
eigenen Trager in einer festen Position gehalten wurden, wobei
es in einigen Fällen vorkam, daß die Bewegung des Mediums
blockiert wurde, wodurch dieses die Endbearbeitung nicht
ausführen konnte.
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Mit der Vorrichtung gemäß der Erfindung ist es möglich, die oben
erläuterten Probleme zu lösen und darüber hinaus weitere
Vorteile zu erzielen, die mit anderen Maschinenbauarten nicht
erreicht werden können, was sich aus der folgenden Erläuterung
klar ergibt.
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Die Vorrichtung gemäß der Erfindung ist im Patentanspruch 1
beschrieben.
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Das Tragorgan der Vorrichtung gemäß der Erfindung kann die Form
einer Stange, eines rohrförmigen Elementes oder eine
kastenförmige Struktur haben, die aus zwei Rinnenabschnitten
zusammengesetzt
ist; weitere geeignete Formen sind ebenfalls möglich.
Bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung besteht das
Tragorgan aus dem Deckel der Vibrationseinheit. Diese Ausbildung
hat den weiteren Vorteil, daß sie eine Verringerung des Lärms
bewerkstelligt, der von der Maschine während des Betriebs
erzeugt wird.
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Das Tragorgan ruht auf den oberen Kanten der Vibrationseinheit,
ohne daran befestigt zu sein; wenn es dann vertikal bewegt wird,
tauchen alle Teile gleichzeitig in das Bearbeitungsmedium ein
bzw. treten aus diesem heraus.
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Die Stangen der Vorrichtung haben einen Polygonquerschnitt,
vorzugsweise einen dreieckigen, rechteckigen oder sechseckigen
Querschnitt, wobei die Durchgangsbohrungen des Tragorgans, in
das die Stangen eingesetzt sind, denselben Polygonquerschnitt
haben, der jedoch im Verhältnis zu den Stangen ein Übermaß
zwischen 20% und 200% aufweist.
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Aufgrund dieses grundlegenden Aufbaus der Vorrichtung gemäß der
Erfindung ist es möglich, daß die Teile an die unteren Enden
jeder Stange angehängt und in das Medium eingetaucht werden und
sich zusammen mit der Stange zu bewegen, jedoch mit
unterschiedlicher Amplitude und Hublänge, die vorher eingestellt
werden in Abhängigkeit von der Form der Stange und dem
Verhältnis zwischen den Querschnittsabmessungen der
Durchgangsbohrung und denjenigen der Stange. Daraus ergibt sich, daß
die Teile sich innerhalb des Bearbeitungsmediums über eine
vorgegebene Hubhöhe bewegen, ohne dadurch die Wirkung der
Abrasionsbearbeitung zu verringern, da die gesamte Oberfläche in
homogener Weise der Bearbeitung ausgesetzt wird.
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Aufgrund der Tatsache, daß die Tragorgane lediglich auf den
Kanten der Vibrationseinheit ruhen und daß auch die Stangen
nicht fest mit den Tragorganen verbunden sind, wird die Gefahr
einer Beschädigung der Teile durch die Tragorgane vermieden (was
der Fall wäre beim Einsatz starrer Tragorgane), wobei
gleichzeitig die Abnutzung der Tragorgane durch das Bearbeitungsmedium
wesentlich verringert wird. Ferner wird durch die Beweglichkeit
der Tragorgane und der zugehörigen Stangen die durch die
Vibrationseinheit erzeugte Lärmentwicklung verringert.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung haben die
Stangen einen rechteckigen Querschnitt, der so ausgebildet ist,
daß der untere Bereich einer Stange zum oberen Bereich um 90º
verdreht ist.
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Nach dem Abschluß der Endbearbeitung wird das Tragorgan zusammen
mit den Stangen und den Teilen angehoben und aus der
Vibrationseinheit herausgehoben, wobei die Stangen durch die
Durchgangsbohrungen gleiten und dabei eine Drehung von 90º der
Teile verursachen; mit dieser Mahßnahme wird ein großer Vorteil
bei der Abnahme der fertig bearbeiteten Teile und der folgenden
Aufnahme neu zu bearbeitender Teile erzielt.
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Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung dient der vertikal
bewegliche Vorrichtungsteil auch als Deckel für die
Vibrationseinheit, was den weiteren Vorteil einer Verringerung des
Geräusches mit sich bringt, das während der Bearbeitung von der
Vibrationseinheit erzeugt wird.
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Ein typisches Ausführungsbeispiel für die Vorrichtung gemäß der
Erfindung, die an einer Vibrationseinheit mit rechteckiger Wanne
zum Polieren von Kaffeetassenkörpern angebracht ist, wird
nachstehend anhand der Zeichnung erläutert. In dieser zeigen:
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Figur 1 eine vertikale Stirnansicht der Vibrationsmaschine
während der Bearbeitung,
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Figur 2 eine der Figur 1 entsprechende Ansicht der
Vibrationsmaschine beim Herausnehmen der Teile aus der Vibrationseinheit,
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Figur 3 die Stirnansicht der Vibrationsmaschine während des
Anhängens (bzw. Abnehmens) der Bearbeitungsteile und
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Figur 4 eine vertikale Seitenansicht der Maschine beim
Eintauchen der Teile in die Vibrationseinheit.
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Die zu polierenden Hohlkörper 1, die aus dem unteren Teil von
Kaffeetassen für Haushaltszwecke bestehen, sind an den unteren
Enden von Stangen 2 mit rechteckigem Querschnitt angehängt. Die
Stangen 2 sind so geformt, daß der untere Bereich 3 einer Stange
zum oberen Bereich 4 derselben Stange um 90º verdreht ist. Diese
besondere Form der Stangen 2 gestattet es, daß die Teile eine
Drehung um 90º ausführen, wenn die Stangen 2 vertikal angehoben
werden und die in Figur 3 gezeigte Stellung einnehmen. Dadurch
wird das Anhängen bzw. Abnehmen der Teile 1 auf die Stangen 2
bzw. von den Stangen 2 durch eine Bedienungsperson zu Beginn und
am Ende jedes Bearbeitungszyklus erleichtert.
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An dem Tragorgan 5 sind die Stangen 2 gehalten, welche in
Durchgangsbohrungen 6 gesteckt sind, die in das Tragorgan
eingearbeitet sind, wodurch sich die Stangen im Verhältnis zu
dem Tragorgan frei bewegen können; die oberen Enden 7 der
Stangen sind breiter als der Stangenkörper und können daher
nicht aus den Bohrungen 6 herausrutschen, in welche sie
eingesetzt sind. Das Tragorgan 5 ruht auf den oberen Kanten der
Vibrationseinheit 8; wenn es über den Rahmen 10 vertikal bewegt
wird, tauchen alle an den Stangen 2 hängenden Teile 1
gleichzeitig in das Behandlungsmedium in der Vibrationseinheit 6 bzw.
treten gleichzeitig aus diesem heraus.
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Figur 1 zeigt, daß sich die Teile 1, die an den unteren Ende 3
jeder Stange 2 hängen und in das Behandlungsmedium 9 eintauchen,
sich zusammen mit diesem bewegen, jedoch mit einer Amplitude und
einem Hub, die zuvor entsprechend den Bewegungsmöglichkeiten der
Stangen 2 in Verbindung mit den zugehörigen Durchgangsbohrungen
6 eingestellt wurden. Auf diese Weise bewegen sich die Teile 1
bei der Bearbeitung in der Masse des Behandlungsmediums 2
entsprechend einem vorgegebenen Hub, wobei jedoch die gesamte zu
polierende Oberfläche in homogener Weise der Abrasionswirkung
des Mediums ausgesetzt wird.
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In dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind an dem Tragorgan
insgesamt zwölf Stangen 2 angebracht, wobei diese Zahl von den
Abmessungen der zu polierenden Teile 1 abhängt. Wenn sich die
Abmessungen der Teile 1 ändern, kann selbstverständlich auch die
Zahl der Stangen 2 entsprechend geändert werden, so daß der
Abstand zwischen zwei aufeinander folgenden Stangen so groß ist,
daß sich die Teile 1 während der Bearbeitung bewegen können,
ohne daß Teile davon in Berührung mit den anderen kommen.