EP0171779A2

EP0171779A2 - Vorrichtung zur Oberflächenbearbeitung von Kälteversprödbaren Werkstücken

Info

Publication number: EP0171779A2
Application number: EP85110079A
Authority: EP
Inventors: Sabine Donath; Peter Holz
Original assignee: Messer Griesheim GmbH
Current assignee: Messer Griesheim GmbH
Priority date: 1984-08-18
Filing date: 1985-08-10
Publication date: 1986-02-19
Also published as: JPS6161766A; ATE43085T1; EP0171779B1; EP0171779A3; DE3430529A1; US4637174A

Abstract

Eine bekannte Vorrichtung zur Oberflächenbearbeitung von kälteversprödbaren Werkstücken durch Strahlen mit Granulat besteht aus einem oder mehreren in horizontaler Richtung abstrahlenden Schleuderrädern (11). Die Scheuderräder sind von Prallkragenringen (9) umgeben, welche das abgestrahlte Granulat auf die Bearbeitungsfläche umlenken. An den Prallkragenringen befinden sich Sprühdüsen (8) für ein tiefsiedendes verflüssigtes Gas. Die Bearbeitungsfläche ist Teil eines Schwingtroges, der die Werkstücke umwälzt und durch die Vorrichtung fördert. Für empfindliche und in kleinen Chargen anfallende Werkstücke ist diese Vorrichtung weniger geeignet. Die Werkstücke werden nämlich je nach ihrer Lage aug der Bearbeitungsfläche unterschiedlich stark bestrahlt. Außerdem können sie durch groben Anfall in Granulatgröße beschädigt werden. Um auch empfindliche Werkstücke zufriedenstellend bearbeiten zu können, wird die Bearbeitungsfläche so gestaltet, daß sie in Form und Größe mit dem Strahlbild übereinstimmt. Außerdem wird das Schleuderrad selbstansaugend ausgebildet und das angesaugte Granulat durch tiefsiedendes verflüssigtes Gas tiefgekühlt. Im Granulat befindlicher Abfall wird dabei versprödet und beim Auftreffen auf den Prallkragenring zerschlagen, so daß er die Oberfläche der Werkstücke nicht mehr beschädigen kann.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Oberflächenbearbeitung von kälteversprödbaren Werkstücken, nach dem Oberbegriff des Anspruches 1. Unter Oberflächenbearbeitung sind hierbei vor allem Entgraten, Entlacken, Trennen und Schälen zu verstehen. Aber auch Oberflächenbehandlungen wie Härten und Polieren sollen mitumfaßt werden.
Zur Oberflächenbearbeitung von kälteversprödbaren Werkstücken ist eine Vielzahl von Vorrichtungen bekannt. Allen diesen Vorrichtungen gemeinsam ist eine Fördereinrichtung, mit der die Werkstücke gefördert und umgewälzt werden, ferner eine Sprühvorrichtung für ein tiefsiedendes verflüssigtes Gas, in der Regel Stickstoff und mindestens ein Schleuderrad für ein Strahlmittel wie beispielsweise 4 Stahlgieß- oder Kunststoffgranulat. Als Fördermittel sind inbesondere rotierende Trommeln, trommelartig umlaufende Bänder oder rotierende Teller bekannt. Aus der Deutschen Offenlegungsschrift 26 50 202 ist eine Vorrichtung zum Entgraten von Werkstücken bekannt, bei der die Werkstücke auf einem Schwingtrog gefördert werden, welcher mit Sieben zum Abtrennen von Granulat, grobem Bruch und Staub versehen ist. Die Vorrichtung ist mit mindestens einem in horizontaler Richtung Granulat abstrahlenden Schleuderrad ausgestattet. Das Schleuderrad ist von einem kegelförmigen Prallkragenring mit einem Kegelwinkel von ungefähr 90° umgeben. Das horizontal abgestrahlte Granulat wird von diesem Prallkragenring nach unten auf die Bearbeitungsfläche des Schwingtroges reflektiert. Am Rande des Prallkragenringes sind die Düsen für das tiefsiedende verflüssigte Gas angeordnet. Mit dieser bekannten Vorrichtung lassen sich die normalerweise auszuführenden Oberflächenbearbeitungen von kälteversprödbaren Werkstücken zufriedenstellend durchführen. Eine Ausnahme machen lediglich kleine und filigrane Formteile, die schnell und schonend bearbeitet werden sollen und normalerweise nur in kleinen Chargen anfallen. Obwohl die bekannte Vorrichtung gewährleistet, daß die kinetische Energie des auf die Arbeitsfläche aufprallenden Granulats überall gleich ist, läßt es sich nicht vermeiden, daß die Werkstücke, je nach ihrer Position auf der Bearbeitungsfläche, unterschiedlich lange bestrahlt werden. Dies ist bei den meisten vorkommenden Arbeiten zur Oberflächenbehandlung unerheblich, solange nur der angestrebte Effekt, z.B. vollständige Entgratung, erreicht wird. Zarte filigrane Formteile reagieren jedoch empfindlich, auf unterschiedliche Bestrahlungszeiten. Es hat sich ferner gezeigt, daß in bestimmten Fällen derartige Formteile durch einen weiteren Effekt beschädigt werden können.
Das abgestrahlte Granulat wird nämlich immer im Kreislauf geführt, wozu es erforderlich ist, Staub und groben Bruch abzutrennen. Dies geschieht mit Sieben. Hierdurch wird jedoch nicht der Bruch erfaßt, der die Größe der Granulatkörner besitzt. Dieser Bruch wird zusammen mit dem ursprünglichen Granulat abgestrahlt und erst nach vielen Durchläufen allmählich zertrümmert. In der Regel ist dies für die Oberflächenbearbeitung völlig unerheblich. Wenn dieser Bruch jedoch härter ist oder eine größere Dichte besitzt als das Granulat, kann er zarte filigrane Formteile oder Formteile mit empfindlichen Oberflächen beschädigen.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Oberflächenbearbeitung von kälteversprödbaren Werkstücken zu schaffen, die es, ausgehend von der bekannten Vorrichtung, ermöglicht, auch empfindliche und kleine filigrane Formteile, gegebenenfalls in kleinen Chargen, schnell und schonend zu bearbeiten.
Ausgehend von dem im Oberbegriff des Anspruches 1 berücksichtigten Stand der Technik ist diese Aufgabe erfindungsgemäß gelöst mit den im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 angegebenen Merkmalen. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung beruht also zum einen auf dem Gedanken, die Bearbeitungsfläche in Form und Größe mit dem Strahlbild identisch zu machen. Es wird dadurch erreicht, daß die Werkstücke nicht nur durch Granulatteilchen mit gleicher kinetischer Energie bestrahlt werden, sondern daß die Gesamtzahl der auftreffenden Granulatkörner für jedes Werkstück beim Durchlaufen des Schwingtroges nahezu gleich ist.
Durch die erfindungsgemäße Maßnahme, eine zusätzliche Sprühdüse für tiefsiedendes verflüssigtes Gas im Eintrittsbereich des Ansaugrohres des selbstansaugenden Schleuderrades anzuordnen wird erreicht, daß das Granulat, welches vom Schleuderrad erfaßt wird, bereits tiefgekühlt ist.
Der mit dem Granulat im Kreislauf geförderte Bruch wird dadurch versprödet und beim Auftreffen auf die Prallkragenringe zertrümmert, so daß er die empfindlichen Formteile nicht mehr beschädigen kann. Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nun folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles. Es handelt sich hierbei um eine Vorrichtung zur Oberflächenbearbeitung gemäß der Erfindung, die in verschiedener Größe hergestellt werden kann, mit Vorteil jedoch als Kleinanlage zur Bearbeitung kleiner Chargen. Die Vorrichtung soll anhand der beigefügten Zeichnungen erläutert werden.
Es zeigen:

Fig.1 eine teilweise geschnittene perspektivische Darstellung der Strahleinrichtung und des Schwingtroges einer erfindungsgemäßen Einrichtung,
Fig.2 eine gegenüber Fig.1 etwas abgewandelte Vorrichtung im Längsschnitt,
Fig.3 einen Schnitt entlang der Linie A - B von Fig.2.

Fig.1 zeigt das Innenteil einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Oberflächenbearbeitung von kälteversprödbaren Werkstücken, bestehend aus der Strahleinrichtung und dem Schwingtrog. Dieser -Innenteil befindet sich in einer nicht.dargestellten Isolierzelle. Die zu bearbeitenden Formteile werden über eine Rutsche 1 in den kreisringförmigen Bearbeitungstrog 2 gefüllt, der Teil des Schwingtroges ist. Der kreisringförmige Bearbeitungstrog 2 stellt die Bearbeitungsfläche dar, die vom abgestrahlten Granulat gleichförmig beaufschlagt wird. Grober Abfall,Granulat und Staub fallen durch Sieböffnungen im Bearbeitungstrog 2 in den Siebtrog 3 für groben Abfall. Hier wird der grobe Abfall abgesiebt, der durch einen Schacht 21, den Faltenbalg 19 und die Staub- und Abfallschleuse 16 nach außen gefördert wird. Granulat und Staub gelangen in den Siebtrog 4 für Granulat, wo der Staub abgesiebt wird. Dieser fällt in den Staubtrog 5 und gelangt ebenfalls durch den Schacht 21, den Faltenbalg 19 und die Staub- und Abfallschleuse 16 nach außen. Der Bearbeitungstrog 2, der Siebtrog 3 für groben Abfall, der Siebtrog 4 für Granulat und der Staubtrog 5 stellen zusammen den Schwingtrog dar. Dieser wird durch zwei Unwuchtmotoren 6 in Vibration gesetzt. Durch die Vibration werden sowohl die Formteile in Richtung der Pfeile 22 gefördert und mittels der Einbauten 7 gewendet und umgewälzt, als auch das Granulat von Abfall und Staub getrennt. Das abgetrennte Granulat fällt vom Siebtrog 4 über eine Rutsche 23 in den Sammelbehälter 13 für Granulat. Bei der Ausführungsform nach Fig.2 entfällt die Rutsche 23, da hier der Innendurchmesser des Schwingtroges so verkleinert ist, daß das Granulat unmittelbar in den Sammelbehälter 13 fallen kann.
Die Strahleinrichtung besteht aus dem selbstansaugenden Schleuderrad 11, welches vom Motor 10 angetrieben wird. Durch das Ansaugrohr 12 saugt das Schleuderrad das Granulat an und strahlt es in horizontaler Richtung auf den Prallkragenring 9 ab. Der Prallkragenring 9 reflektiert das Granulat auf den Bearbeitungstrog 2. Am Rande des Prallkragenringes 9 sind Sprühdüsen 8 zum Versprühen von flüssigen Stickstoff angebracht. Die fertig bearbeiteten Formteile gelangen durch den Auslauf 15 nach außen. Die Ausführungsform gemäß Fig.2 und 3 unterscheidet sich von der nach Fig.1 im wesentlichen nur durch den kleineren Innendurchmesser des Schwingtroges. Für gleiche Teile wurden daher die gleichen Bezeichnungen verwendet, zusätzlich ist die Isolierzelle 17 dargestellt.
Erfindungsgemäß ist im Eintrittsbereich des Ansaugrohres 12 eine Sprühdüse 14 für flüssigen Stickstoff angeordnet. Das angesaugte Granulat wird durch den flüssigen Stickstoff stark abgekühlt. Diese Kühlung bewirkt, daß Materialteilchen, wie Grat oder Beschichtungsreste, die die gleiche Größe wie das Granulat haben und deshalb nicht durch Sieben aus dem Granulatstrom getrennt werden können, verspröden und beim Aufprall auf den Prallkragenring 9 zerschlagen werden. Daher kann es nicht mehr passieren, daß bei Materialien, deren Dichte größer ist als die des Granulats, die Formteile wegen der höheren kinetischen Energie der abgeschlagenen Materialteilchen beschädigt werden. Außerdem ermöglicht es die Vorrichtung, die derartig zertrümmerten Materialreste auszusieben, wodurch die Reinheit des umlaufenden Granulats erhöht wird.
Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform ergibt sich, wenn die Sprühdüse 14 unterhalb der Eintrittsöffnung des Ansaugrohres indessen Achse in Strömungsrichtung angeordnet ist. Diese Anordnung intensiviert den Granulatstrom in das Ansaugrohr 12, wodurch die im Kreislauf befindliche Granulatmenge erhöht wird. Eine weitere Erhöhung des Granulatstromes bewirkt die am Eintrittsende des Ansaugrohres 12 angeordnete Einlaufdüse 18.Diese hat die Form eines Trichters und umgibt das Ansaugrohr 12 unter Ausbildung eines Ringraumes. Die Einlaufdüse 18 erfaßt einen Teil des vom Siebtrog 4 in den Sammelbehälter 13 zurückströmenden Granulats und befördert es in das Ansaugrohr 12. Neben der Erhöhung des Granulatstromes ergibt sich hierdurch eine besonders gute Kühlmittelausnutzung, da bevorzugt noch abgekühltes Granulat vom Siebtrog 4 erneut in das Ansaugrohr 12 gelangt und das wärmere Granulat aus dem Sammelbehälter 13 in verringertem Maße angesaugt wird. Der gesamte Schwingtrog steht auf Federelementen 20. An allen Übergängen von schwingenden zu ruhenden Elementen befinden sich Faltenbälge 19, so da8 keine Klemmstellen entstehen können, in denen die Werkstücke beschädigt werden könnten.
Durch Verändern der Schwingungsamplitude und der Schwingungsfrequenz sowie durch die Form der Einbauten 7 als Kipp- oder Rollschnellen kann die Oberflächenbearbeitung den unterschiedlichsten Formteilen individuell angepaßt werden. Die Verbindungen nach außen durch die Isolierzelle 17 sind auf ein Mindestmaß verringert, die Isolationswirkung daher hoch und der Kühlmittelbedarf gering. Dies ermöglicht es, die erfindungsgemäße Vorrichtung auch als Kleinanlage für sehr kleine Formteilchargen auzuführen. Durch Veränderung der Schleuderraddrehzahl und der Granulatart und Granulatgröße können die verschiedensten Strahlenergiedichten auf der Bearbeitungsfläche erzielt werden, so daß unterschiedlichsten Materialien, Formen und Gratdicken Rechnung getragen werden kann. Auch die Bearbeitungszeit kann weitgehend variiert werden.
Da keine Relativbewegungen zwischen Bearbeitungsteil und Aussiebung stattfinden, kann weder Strahlmittel verstreut werden, noch können Staub und kaltes Gas die Anlage ungezielt verlassen, was die Betriebsbereitschaft erhöht.
Da die Wälzung durch Vibration und Kippen bzw. Abrollen an fest eingebauten Teilen erzeugt wird, können die Teile nicht eingeklemmt werden, wie es bei Muldenbändern und Trommeln geschehen kann, wo besonders kleine und filigrane Teile zwischen bewegten und ruhenden Elementen zerquetscht werden können.

Claims

1. Vorrichtung zur Oberflächenbearbeitung von kälteversprödbaren Werkstücken durch Strahlen mit aus einem Sammelbehälter abgezogenen und im Kreislauf geführten Granulat und Besprühen mit tiefsiedendem verflüssigten Gas, mit einem in horizontaler Richtung Granulat abstrahlenden Schleuderrad (11), einem um das Schleuderrad angeordneten Prallkragenring (9) zur Reflektion des Granulats auf die Bearbeitungsfläche, Sprühdüsen (8) für das tiefsiedende verflüssigte Gas und einer Bearbeitungsfläche, die Teil eines Schwingtroges ist, mit Sieben zum Abtrennen von Granulat, grobem Abfall und Staub,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Bearbeitungsfläche in Form und Größe mit dem Strahlbild übereinstimmt, das Schleuderrad selbstansaugend ausgebildet ist und durch ein Ansaugrohr (12) mit dem Sammelbehälter (13) für Granulat verbunden ist und im Eintrittsbereich des Ansaugrohres eine Sprühdüse (14) für tiefsiedendes verflüssigtes Gas angeordnet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Sprühdüse (14) unterhalb der Eintrittsöffnung des Ansaugrohres in dessen Achse in Strömungsrichtung angeordnet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Eintrittsende des Ansaugrohres unter Ausbildung eines Ringraumes von einer trichterförmigen Einlaufdüse (18) für im Umlauf befindliches Granulat umgeben ist.