DE8904022U1

DE8904022U1 - Kaltgasbearbeitungseinrichtung

Info

Publication number: DE8904022U1
Application number: DE8904022U
Authority: DE
Original assignee: Messer Griesheim GmbH; Ingersoll Rand GmbH
Current assignee: Messer Griesheim GmbH; Ingersoll Rand Trading GmbH
Priority date: 1989-04-01
Filing date: 1989-04-01
Publication date: 1989-06-08

Description

MG 1696 ""I - 30.03.1989

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INGhPSOLL-RAHD GMBH JOHANNES LQfISERING GMBH

KESSER SRXES3JEIK GfJ MS 1696

Kennwort: Kaltgaspoliergeret EM Erfinder: Ihme Ordner: A

Lühbering

Busse

Volknr

Kaltgasbearbeitungseinrichtung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung der im Oberbegriff des ersten Anspruches angegebenen Art.

Gemäß der DE-PS 3819973 ist ein Verfahren zum Ausbessern von Lackierfehlern bekannt, bei dem nach dem Schleifen die Fehlstelle von einem Schaumstoffring umgeben und die vom Ring begrenzte Fläche mittels gasförmigen Stickstoffs von ca. - 160⁰C auf ca. - 4O⁰C abgekühlt wird. Nach Erreichen dieser Temperatur wird mit dem Polieren begonnen. Sobald sich die gekühlte Stelle auf eine Temperatur von ca. - 1O⁰C erwärmt hat, wird der Poliervorgang unterbrochen und es findet eine erneute Abkühlung statt.

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Zu diesem diskontinuierlich arbeitenden Verfahren ist zjr VerDesserung vorgeschlagen worden, daß das Abkühlen und Polieren gleichzeitig erfolgt. Wie dies durchgeführt werden aoil_ä wtjrde slleidinns nicht geoffenbart. 5

Dieses diskontinuierliche Verfahren hat den Nachteil, daß es geräte- und zeitmäßig aufwendig ist. Es wird ein Ring zur Abschirmung der Fehlstelle benötigt, es ist ein mehrfaches AbkOhlen notwendig und zum AurLringen des Poliermittels muß die Polierscheibe aus dem Ring herausgenommen werden.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer leicht handhabbaren Einrichtung, mit der in kontinuierlicher Weise und ohne Warten auf eine ausreichende Kühlung der Arbeitsstelle gearbeitet werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst. Für die Bearjeitung des Werkstückes, z. B. beim Polieren einer Fehlstelle eines lackierten Autobleches, ist es notwendig, daß die zu bearbeitende Stelle auf einer bestimmten Temperatur gehalten wird, damit der Zwei-Komponenten-Kunststofflack nicht weich wird. Eine Messung an der Bearoeitungsstelle ist nur sehr aufwendig möglich. Überraschenderweise wurde festgestellt, daß die Temperatur de« Kaltgases am Eintritt in das Bearbeitungswerkzeug ein guter Indikator fur die Temperatur an der Stelle des Werkstückes ist, die bearbeitet wird. Eint» Erklärung hierfür ist, daß bei einer gleichmäßigen und kontinuierlichen Verteilung des Kaltga.!Stromes über die gesamte Arbeitszone der Polierscheibe und einem konstanten Kälteangebot die Temperatur an der Arbeite-

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stelle konstant bleibt. Somit besteht die Möglichkeit, für eine bestimmte Arbeit oder Art von Arbeiten den Kältebedarf pro Zeiteinheit zu ermitteln und durch entsprechende Dosierung des Kaltgasstromes diesen dann bereitzustellen.

Das Kälteangebot ist neben der Temperatur von dem Druck des Kaltgasstromes abhängig, der die Gasmenge bestimmt. Hierzu wird erfindungsgemäß vor der Nachheizung im

Strömungsweg des Kaltgases ein Drucksensor angeordnet. 10

Gemäß der Erfindung werden mittels 3ines Re hners die für die durchzuführende Arbeit notwendige Temperatur am Eingang des Kaltgasstromes in das Werkstück (Arbeitstemperatur) und der erforderliche Gasdruck ermittelt. Der Rechner regelt dann die Leistung der Behälterverdampfung und der Nachheizung in Abhängigkeit von den ermittelten Temperatur- und Druck-Werten. Die Regelung dieser Werte führt zu einem wirtschaftlichen Verbrauch an Kaltgas.

Zur Vermeidung einer Überhitzung ist gemäß einem weiteren Vorschlag der Erfindung im Strömungsweg des Kaltgases nach der Nachwärmung ein weiterer Temperaturfühler angeordnet.

Wichtig für den Betrieb der Kaltgasbearbeitungseinrichtung ist es, diese vor Arbeitsbeginn auf eine Standby-Temperatur herunterzukühlen. Diese Standby-Temperatur ist noch nicht für den Poliervorgang ausreichend. Sie dient dazu, in der gesamten Einrichtung zunächst eine gleichmäßige Temperaturverteilung zu erreichen. 30

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Um sicher zu sein, daß vor oder nach Erreichen der Standby-Temperatur nicht bereits mit dem Polieren begonnen wird - was z. B. zum Verschmieren der Polierscheibe führen kann - wird bei Verwendung eines mit Druckluft betriebenen Bearbeitungswerkzeuges erfindungsgemäß vorgeschlagen, einen Druckdifferenzregler in der Druckluftführung anzuordnen. Dieser Regler hat. die Aufgabe, beim Starten des Bearbeitungswerkzeuges und nicht vorhandener Arbeitstemperatur über ein Magnetventil die Luftzufuhr abzuschalten, so daß der Druckluftmotor nicht laufen kann.

Für die Anzeige der eingestellten Arbeitstemperatur ist in der Steuerung eine optische Anzeige vorgesehen. Desgleichen sind optische Anzeigen für die Standby-Temperatur und das Herunterfahren auf Arbeitstemperatur vorgesehen.

Es wurde überraschenderweise auch festgestellt, daß bei Zufuhr von Kaltgas zu dem sich bewegenden Searbsiturigs = werkzeug, und zwar zwischen dessen Arbeitsfläche bzw. Arbeitszone und der zu bearbeitenden Stelle, eine gute Verteilung des Kaltgases erreicht wird bei gleichzeitiger Kühlung von Werkzeug und Arbeitsstelle. Diese Kühlung erlaubt eine sofortige Bearbeitung ohne Vorkühlung und auch ohne Zwischenkühlung, wie Versuche gezeigt haben.

Unter Arbeitsfläche wird hierbei z. B. die Oberfläche einer Schleifscheibe verstanden und unter Arbeitszone z. B. der Haarbereich einer Lammfell-Polierscheibe.

Eine günstige Möglichkeit der Kaltgaszufuhr besteht

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darin, daß die Zuführung zentral durch die Antriebswelle des Werkzeugs hindurch, z. B. durch eine Zentralbohrung, erfolgt.

Die Erfindung bezieht sich auf Bearbeitungsgeräte, bei denen eine Relativbewegung zwischen Werkzeug und Werkäu ü C < &agr;&idiagr;&aacgr;&idiagr;&idiagr;&igr;&idigr;&Pgr;&ugr;&pgr;&ugr; . u IBSc neiätivuencQüily käu &Ggr;&igr; &idiagr; &Ggr;&igr; &dgr; &Zgr; &Ggr;&igr; &bgr; &Ggr; Rotabion bestehen oder in einer Schwingbewegung, bei der das Werkzeug über das Werkstück hin- und herbewegt wird. Die Erfindung ist in gleicher Weise auf Einrichtungen anwendbar, bei denen das Werkzeug feststeht und das Werkstück eine Relativbewegung gegenüber dem Werkzeug ausführt.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung umfaßt die Anwendung bei scheibenförmiger, rotierenden Bearbeitungswerkzeugen und ist gekennzeichnet durch die Anordnung von mindestens einer Öffnung für den Austritt des Kaltgases in der Arbeitsfläche oder Arbeitszone des TiST*. zeug S3 . *crtcij.u5itsrw3i3s sind mShjTsrs öffnurigsn auf einem Kreis angeordnet.

Eine besonders gute Verteilung der Kaltluft im Bearbeitungsbereich erreicht man, wenn die Öffnungen schräg nach außen gerichtet sind.

Die Öffnungen bestehen vorteilhafterweise aus leicht herstellbaren Bohrungen. Aber auch eine Ausführung in Form von Schlitzen wird von der Erfindung mit umfaßt.

Eine sehr gleichmäßige Verteilung der Kaltluft wird erreicht, wenn die Öffnungen im Bereich der Nabe des rotierenden Bearbeitungswerkzeuges angeordnet sind.

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Hierbei besteht eine besonders einfache Ausführung darin, die Öffnungen in dem Element anzuordnen, mit dem das Bearbeitungswerkzeug auf der Antriebswelle befestigt wird. Wichtig ist, daß die Umlenkung des Kaltgasäs aus der Öffnung i^ den Bereich der Arbeitsfläche bzw. Arbeitszone derart erfolgt, daß das Kaltgas möglichst *i i &lgr; *-»«*»*»«*■&diams;>« C y l·» *■» -i Wanf 1 enho Kasiifcrhi 3 rft~

Der hier verwendete Begriff Kaltgas umfaßt kalte LLift, die in geeigneter Weise auf Temperaturen wesentlich

tiefer als - 20⁰C abgekühlt wird. Vorteilhafterweise wird aber Flüssiggas verwendet, z. B. Flüssigstickstoff mit einer Siedetemperatur von - 196°C oder C0_? mit einer Siedetemperatur von - 79⁰C. Auch die Ver- ^g wendung anderer Flüssiggase ist möglich aber teurer.

Vorteilhaft ist die Verwenujng eines Gemisches aus Flüssiggas und Druckluft, wobei das Flüssiggas die erforderliche Kälte und die Druckluft den notwendigen

Der Flüssiggasbehälter ist kälteisoliert ausgebildet und weist zum Verdampfen des flüssigen Kaltgases eine Heizung im Behälter und eine Nachheizung am Auslaß des Behälters im Strömungsweg des Kaltgases aof-

Vor dem Eintritt des Kaltgases in das Bearbeitungswerkzeug ist im Strömungsweg des Kaltgases ein Temperaturfühler angeordnet. Dieser Temperaturfühler ist mit eir >gr Steuerung verbunden, welche die Leistung der Behälterverdampfung und/oder Nachhei2ung oxhöht, falls die Temperatur an dieser Stelle ansteigt bzw. umgekehrt Qiaser Temperaturwert ist ein Indikator für die Arbeite

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temperatur an der Arbeitsstelle. Desgleichen ist am

Auslaß aus dem Behälter ein Drucksensor im Strömungs- £

weg des Kaltgases angeordnet, der ebenfalls mit der ||

Steuerung verbunden ist und als Indikator für die %

durchfließende Kaltgasmenge dient. Z

Zur Einsparung von Flüssiggas ist erfindungsgemäß zwischen Flüssiggastank und Bearbeitungswerkzeug ein Mischbehälter angeordnet, dem Kaltgas und trockene Druckluft zugeordnet wird. Dieses Gemisch wird dann dem Bearbeitungswerkzeug zugeführt.

Einem Kaltgastank oder Mischtank können über entsprechend isolierte Leitungen mehrere Bearbeitungswerkzeuge zugeordnet werden.

Nach einer anderen Ausführung der Erfindung erfolgt die Versorgung eines oder mehrerer Bearbeitungswerkzeuge mittels eines mobilen Zwischentanks, der aus einem größeren Flüssiggaslagertank befüllt wird.

Die den Bearbeitungswerkzeugen zugeordneten Lagertanks für das Flüssiggas können stationär, mobil oder hängend (stationär oder mobil) ausgebildet sein. 25

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.

Fig. 1 zeigt das Besrbeitungswsrkzeug oberhalb des Werkstückes,

Fig. 2 irti Ausschnitt die Kaltgaszufuhr,

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Fig. 3 eine stationäre Einrichtung,

Fig. 4 die Versorgung mittels eines mobilen Zwisehen-

tanks.
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Fig, 5 zeigt die Steuerung der Einrichtung,

Der Drucklurtlamelienmotor 1 ist mit einem Winkelkopf versahen, an dessen Abtriebswelle 3 ein Polierteller mit Lammfellhaube 5 befestigt ist. Die Befestigung erfolgt durch eine Mutter 6, die an der Nabe 7 anliegt.

Die Kaltgaszufuhr erfolgt über einen isolierten Schlauch 8 und den Winkelkopf 2 in die hohle Welle

Von dort gelangt das Kaltgas durch die Bohrungen 9 in

die Arbeitszone der Polierscheibe. Die rotierende Lammfellhaube 5 wirkt wie eine einseitig offene Kreiselpumpe durch Schaufelwirkung und Gasreibung. Dadurch wird ständig Gas aus der Arbeitszone herausgefördert und durch neues Kaltgas ersetzt. Dieser Effekt führt überraschenderweise zu einer permanenten Kühlung der Polierscheibe, so daß ohne vorherige Abkühlung des Werkstückes 10 sofort mit dem Polieren begonnen werden kann.

0er Kühleffekt wird noch dadurch unterstützt, daß zum Polieren die Polierscheibe schräg auf die Oberfläche des Werkstückes aufgesetzt wird. Hierdurch wird aus der offenen Kreiselpumpe eine annähernd geschlossene Kreiselpumpe mit verstärktem Anlegeeffekt des Kaltgases in der Arbeitszone. Die zu polierende Oberfläche und die gesamte Polierscheibe werden so ständig gekühlt. Die Kühlung ist dabei völlig ausreichend und eine Unter-

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brechung des Polierens zum Zwecke erneuter Kühlung des Werkstückes nicht erforderlich.

Ein visitere Vorteil der Erfindung besteht darin, daß hierbei das Lammfell der Polierscheibe mit Poliermasse getränkt warden kann= Es ist nicht mehr notwendig, die zu polierende Oberfläche mit Poliermasse zu benetzen.

Zu beachten ist bei der Auslegung des Bearbeitungswerk-IQ zeugss, da3 die Ausstr3«:jngsgeschwindigJceit des Ks.T.tgases nicht größer ist £.<s die Saugwirkung der rotierenden Polierscheibe,

Die stationäre Einrichtung gemäß Fig. 3 besteht aus einem Flüssiggaslagertank 11, von dem eine isolierte Leitung 12 zu einem Gasmischtank 13 führt. An den Mischtank ist ferner eine Leitung 14 für trockene Druckluft angeschlossen. Vom Mischtank 13 führt, ein isoliertes Rohrleitungssystem 15 zu drei kleinen isolierten Gastanks 14, an die über einen isolierten flexiblen Verbindungsschlauch 16 die Bearbeitungswerkzeuge 17 angeschlossen sind.

Die Bearbeitungswerkzeuge 17 können bei entsprechenden Arbeitsplatzverhältnissen auch an einen Gemeinschaftstank angeschlossen sein.

Bei der Einrichtung gemäß Fig. 4 erfolgt die Versorgung von mehreren Flüssiggastanks 21 aus dem Haupttank 1 über einen mobilen Zwischentank 18. Dieser wird mittels der Leitung 19 befüllt, die Entleerung erfolgt über die Leitung 20.

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Tn Fig. 5 ist die erfindungsgemäße Steuerung darge-

stellt. Hit 22 ist ein Flüssiggaslagerbehälter bezeichnet, der mit einer Behälterheizung 23 und einer Nach-

&phgr; heizung 24 versehen ist. Das ^altgas strömt über den

■■ 5 Verbindungsschlauch 25 zu dem Bearbeitungswerkzeug 26. V Das Werkzeug 26 erhält die Druckluft zum Betreiben des

Motors über die Leitungen 27 und 28. Im Schlauch 25 ist vor dem Eintritt in das Werkzeug 26 ein Temperaturfühler 29 angeordnet. Über nicht dargestellte elektrisehe Leitungen ist dieser mit dem Steuerungseingang 29' verbunden. Ein weiterer Temperaturfühler 30 befindet sich im Strömungsweg nach der Nachheizung 24 angeordnet. Vor der Nachheizung 24 befindet sich der Drucksensor 31. Beide Sensoren sind über nicht dargestellte elektrische Leitungen mit den Steuereingängen 30' bzw. 31* verbunden. Der Druckdifferenzregler in der Druckluftleitung 27 ist mit 32 bezeichnet und das von ihm gesteuerte Magnetventil mit 33.

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Claims

MG 1696 -11*·- 30.03.1989 Ansprüche

1. Steuerung für eine Kaltgasbearbeitungseinrichtung bestehend aus einem beheizbaren Flüssiggaslag^rbehälter, vorzugsweise mit Nachheizung, einem gasgekühlten Bearbeitungswerkzeug und einem Verbindungsschlauch zwischen Behälter und Werkzeug, gekennzeichnet durch einen Temperaturfühler (29) in dem Strömungsweg des Kaltgases vor dem Eintritt des Kaltgases in das Bearbeitungswerkzeug (26) .

2. Steuerung nach Anspruch 1,

gekennzeichnet durch einen weiteren Temperaturfühler (30) hinter der Nachheizung (24) im Strömungsweg des Kaltgases.

3. Steuerung nach Anspruch 1,

gekennzeichnet durch einen Drucksensor (31) vor der Nachheizung (24) im Strömungsweg des Kaltgases.

4. Steuerung nach einem der Ansprüche 1 bis 3 mit einem Druckluft betriebenen Bearbeitungswerkzeug, gekennzeichnet durch einen Druckdifferenzregler (32) in der Druckluftzuführung (27).