WO2023031193A1 - Vorrichtung und verfahren zum entgraten eines werkstücks - Google Patents

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WO2023031193A1
WO2023031193A1 PCT/EP2022/074070 EP2022074070W WO2023031193A1 WO 2023031193 A1 WO2023031193 A1 WO 2023031193A1 EP 2022074070 W EP2022074070 W EP 2022074070W WO 2023031193 A1 WO2023031193 A1 WO 2023031193A1
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rotation
fluid
burr
axis
nozzle opening
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PCT/EP2022/074070
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Inventor
Rouven Sebastian Haag
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Piller Entgrattechnik Gmbh
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    • B08—CLEANING
    • B08B—CLEANING IN GENERAL; PREVENTION OF FOULING IN GENERAL
    • B08B3/00—Cleaning by methods involving the use or presence of liquid or steam
    • B08B3/02—Cleaning by the force of jets or sprays
    • B08B3/024—Cleaning by means of spray elements moving over the surface to be cleaned
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B13/00—Machines or plants for applying liquids or other fluent materials to surfaces of objects or other work by spraying, not covered by groups B05B1/00 - B05B11/00
    • B05B13/06—Machines or plants for applying liquids or other fluent materials to surfaces of objects or other work by spraying, not covered by groups B05B1/00 - B05B11/00 specially designed for treating the inside of hollow bodies
    • B05B13/0627—Arrangements of nozzles or spray heads specially adapted for treating the inside of hollow bodies
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B08B—CLEANING IN GENERAL; PREVENTION OF FOULING IN GENERAL
    • B08B9/00—Cleaning hollow articles by methods or apparatus specially adapted thereto 
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
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    • B05B1/00—Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means
    • B05B1/14—Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means with multiple outlet openings; with strainers in or outside the outlet opening
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B08B—CLEANING IN GENERAL; PREVENTION OF FOULING IN GENERAL
    • B08B9/00—Cleaning hollow articles by methods or apparatus specially adapted thereto 
    • B08B9/02—Cleaning pipes or tubes or systems of pipes or tubes
    • B08B9/021—Cleaning pipe ends or pipe fittings, e.g. before soldering

Definitions

  • the invention relates to a device and a method for deburring a workpiece using fluid jets that are applied to the burr or to remove the burr. the edge of the workpiece to be straightened.
  • Such a device or such a method is known, for example, from DE 10 2007 006 661 B4.
  • the fluid tool used has a plurality of nozzle openings for ejecting a fluid jet in each case.
  • the fluid jets are emitted in different ejection directions.
  • the fluid tool is driven in rotation about an axis of rotation.
  • the jets are discharged from the end of the fluid tool, with one of the jets directed forward and the other jet directed rearward. This should allow undercuts in a chamber to be machined with the jet jet directed backwards.
  • EP 2 716 374 A2 describes a device and a method for deburring a slender, elongate component that is rotated about an axis of rotation and processed by means of a plurality of liquid jets at different locations and/or in different orientations.
  • the device according to the invention for deburring a workpiece has a fluid tool.
  • a rotary drive of the device is set up to drive the fluid tool in rotation about an axis of rotation.
  • a pressurized fluid is supplied to the fluid tool, the fluid preferably being a liquid such as water, a lubricant, cutting oil, or any combination thereof.
  • the fluid is ejected as a jet of fluid through at least two nozzle openings and is directed at the location on the workpiece where a burr is to be removed.
  • the fluid tool has at least one pair of nozzles.
  • Each pair of nozzles has a first nozzle opening and a second nozzle opening.
  • the at least one pair of nozzles also have further nozzle openings, so that the total number of nozzle openings can also be odd.
  • the first nozzle opening and the second nozzle opening of a common nozzle pair are arranged in the axial direction parallel to the axis of rotation with an axial spacing.
  • the first nozzle opening and the second nozzle opening of the common nozzle pair can also be arranged at a radial distance in the radial direction radially to the axis of rotation, the distance between the second nozzle opening and the axis of rotation preferably being greater than the distance between the first nozzle opening and the axis of rotation.
  • the first nozzle opening is set up to eject a first jet of fluid in a first ejection direction.
  • the second nozzle opening is set up to eject a second jet of fluid in a second ejection direction.
  • the first ejection direction is oriented obliquely rearward in the axial direction away from a front end of the fluid tool and also away from the axis of rotation.
  • the second ejection direction is oriented obliquely forward in the axial direction toward the front end of the fluid tool and also toward the axis of rotation.
  • the first nozzle opening and the second nozzle opening or the first ejection direction and the second ejection direction have a phase angle. This means that the first or second fluid jet precedes the respective other fluid jet during a rotation.
  • This configuration makes it possible to act on a burr to be removed from opposite sides.
  • the burr By means of the first jet of fluid, the burr can a bending moment about a foot area in one direction and are acted upon by the second fluid jet with a counterbending moment about the foot area in the respective other direction.
  • This makes it possible to separate the burr by alternating bending loads and/or torsional loads. It is essential that a temporal and/or spatial distance (phase shift) occurs, with which a certain point of the burr is subjected to the bending moment and the counterbending moment, so that the moments do not compensate each other, but a deformation and/or movement of the burr is generated .
  • An alternating bending load and/or a torsional load can be generated on the burr and the burr can thereby be removed from the edge of the workpiece.
  • the burr can be bent alternately in one direction and the opposite direction, which can be carried out repeatedly by rotating the at least one pair of nozzles about the axis of rotation. Due to this alternating bending load, the burr is separated from the workpiece in the foot area.
  • phase offset is determined, among other things, by the magnitude of the phase angle between the first ejection direction and the second ejection direction of the common pair of nozzles.
  • phase shift depends on the distance between the nozzle openings and the burr and the rotational speed of the nozzle pair around the axis of rotation.
  • the time offset or Phase shift of the action by the first fluid jet in one direction and through the second fluid jet in the other direction onto the burr must be large enough so that the burr can actually perform a bending movement in one direction before it moves in the opposite direction again through the respective other fluid jet direction is bent.
  • the bending angle that the burr actually executes or should execute varies in size and the phase offset is set accordingly, for example by a suitable amount of the phase angle.
  • the time offset or phase shift or . the phase angle is selected so small that the first fluid jet and the second fluid jet hit the ridge at a point in time essentially at the same time or with a small time interval at a sufficiently small spatial distance, a torsional load can be generated in the foot area of the ridge instead of an alternating bending load become .
  • the burr can also be severed from the workpiece by such a torsional load.
  • the distance between the impact points of the first fluid jet and the second fluid jet on the ridge can be less than 10 mm, preferably less than 7 mm and more preferably less than 5 mm.
  • the burr can be separated from the workpiece with fluid jets, in which case a significantly lower pressure is sufficient for deburring.
  • the fluid is supplied to the fluid tool, for example, at a pressure of less than 300 bar and preferably less than 100 bar.
  • the pump power to generate the Fluid pressure is correspondingly lower, which in turn results in significantly improved energy efficiency.
  • the pressure required for deburring using the method according to the invention depends on the material of the workpiece. In all cases, however, the pressure is lower compared to conventional fluid processing for deburring the same material.
  • the device can have a positioning arrangement.
  • the positioning arrangement can have one or more machine axes for moving the fluid tool and/or one or more machine axes for moving the workpiece.
  • the machine axes are linear axes, for example.
  • the first ejection direction encloses a preferably acute first angle with the axial direction.
  • the second ejection direction encloses a preferably acute second angle with the axial direction.
  • the amounts of the angles are to be selected depending on the application in such a way that the fluid jets actually hit the burr in the respective ejection directions and the desired load or movement of the ridge is achieved.
  • the first angle and the second angle preferably have a different amount, the first angle being in particular smaller than the second angle.
  • the first ejection direction and/or the second ejection direction are directed towards a part of the fluid tool. The first fluid jet and/or the second fluid jet do not meet the workpiece or the burr occurs or is blocked by other parts , it strikes the fluid tool itself .
  • the respective impact part of the fluid tool onto which the first fluid jet and/or the second fluid jet is directed can be designed as a deflection part in order to deflect the fluid jet back onto the workpiece, possibly with less energy. In this way, for example, a cleaning effect can be achieved on the workpiece.
  • the first ejection direction and the second ejection direction are aligned skewed to one another. If the phase angle were reduced to zero, so that the two ejection directions of a common pair of nozzles would be arranged in a common radial plane, the first ejection direction and the second ejection direction would change preferably cut .
  • the point of intersection of the two ejection directions is located between the first nozzle opening and the second nozzle opening, viewed in the axial direction.
  • One of the exemplary embodiments of the device described above can be used for the method according to the invention for deburring a workpiece.
  • the fluid tool is set in rotation about the axis of rotation and the first fluid jet or the second jet of fluid is ejected. Because of the phase angle in the direction of rotation, the fluid jets impinge on the burr to be removed with a temporal and/or spatial phase offset, for example sequentially or simultaneously at different spatial locations. As a result, the burr is subjected to a bending moment in one direction by means of the first fluid jet and a counterbending moment in the opposite direction by means of the second fluid jet.
  • the burr to be removed is alternately bent in one direction and then in the other direction, so that an alternating bending load arises.
  • This alternating bending of the flash around the root area eventually results in the flash being severed.
  • the number of The bending movements required depend on the material, the geometric configuration, the thickness of the burr due to the previous machining of the workpiece and other parameters.
  • phase angle is chosen to be sufficiently small, so that the two fluid jets impinge from opposite sides, at different points in the direction in which the burr extends, and thereby generate a torsional moment in the foot area.
  • This method can preferably be used with non-metallic materials, for example with workpieces made of a plastic or a plastic composite material.
  • the fluid tool Due to the rotation of the fluid tool, it can preferably be moved along the burr or be moved along the workpiece.
  • the rotational speed of the fluid tool during rotation about the axis of rotation can be, for example, at least 100 revolutions per minute (1/min) and preferably at least 500 1/min or at least 1000 1/min.
  • the first fluid jet and the second fluid jet are ejected from the nozzle openings intermittently or, in the exemplary embodiment, preferably without interruption (without intermittent discharge of the fluid jets).
  • the fluid jets can each be ejected with the same pressure, with different pressures and/or with pressures that vary over time. At least the fluid can be supplied to each nozzle opening, preferably under the same pressure.
  • FIG. 1 shows a schematic perspective illustration of an exemplary embodiment of a method or process according to the invention. a device according to the invention
  • FIG. 2 shows a highly schematized representation of a pair of nozzles of a fluid tool of the device from FIG. 1 in an exemplary rotational position about an axis of rotation of the fluid tool
  • FIG. 3 shows the highly schematized representation of the pair of nozzles from FIG. 2 in another exemplary rotational position
  • FIG. 4 shows a schematic representation of the position of a first nozzle opening and a second nozzle opening of a nozzle pair of the fluid tool in relation to the direction of rotation about the axis of rotation
  • FIG. 5 shows a basic representation of the position of a A first nozzle opening and a second nozzle opening in relation to the direction of rotation of the fluid tool about the axis of rotation in an exemplary embodiment with two pairs of nozzles,
  • FIG. 6 shows a highly schematized representation of a pair of nozzles corresponding to FIGS. 2 and 3 in a modified embodiment of the fluid tool
  • FIG. 7 shows the operating principle of the exemplary embodiment of the fluid tool from FIG. 6 when it acts on a burr to be removed on a workpiece in a schematic representation.
  • FIG. 1 schematically illustrates an exemplary embodiment of a device 10 for deburring a workpiece 11 .
  • the workpiece 11 can have a burr 12 in the area of an edge 13 as a result of machining.
  • the burr 12 is illustrated in a highly schematic manner in FIGS. 2, 3, 6 and 7.
  • the burr 12 is connected to the edge 13 of the workpiece 11 in a foot region 14 .
  • the workpiece 11 can consist of any desired material, for example a metallic material and/or a plastic material. Depending on the previous processing, a burr 12 can be present on one or more edges 13 .
  • the device 10 has a fluid tool 15 .
  • the fluid tool 15 has at least one pair of nozzles 16 .
  • Each pair of nozzles 16 has a first nozzle opening 17 and a second nozzle opening 18 .
  • the fluid tool 15 is connected via at least one fluid line 19 to a fluid source 20 via which the fluid tool 15 under pressure
  • -li stagnant fluid can be supplied and ejected through the nozzle openings 17 , 18 .
  • the fluid is in particular a liquid, for example water, lubricant or cutting oil.
  • the fluid is supplied to the fluid tool 15 under a lower pressure.
  • the pressure can by the inventive design for the same material or. Workpiece be smaller than usual. For example, when deburring a workpiece 11 made of an aluminum alloy, a pressure of about a maximum of 200 bar or preferably a maximum of 100 bar may be sufficient, for which at least 300 bar were required with other deburring devices and deburring methods.
  • the fluid tool 15 extends in an axial direction A along an axis of rotation D to a front end 24 .
  • the fluid tool 15 is rotatably mounted about the axis of rotation D. It can be mounted, for example, on a tool carrier (not shown) that cannot be rotated about the axis of rotation D, by means of which the fluid tool 15 can optionally be moved and/or positioned in at least one degree of freedom relative to the workpiece 11 .
  • the first nozzle opening 17 is arranged in the area of the front end 24 .
  • the second nozzle opening 18 of the same nozzle pair 16 is located further away from the front end 24 in the axial direction and is at an axial distance c from the first nozzle opening 17 .
  • the first nozzle opening 17 has a first radial distance rl from the axis of rotation D in a radial direction radial to the axis of rotation D
  • the second nozzle opening 18 has a second radial distance r2 from the axis of rotation D.
  • the radial distances rl, r2 are of different sizes and, for example, the second radial distance r2 is greater than the first radial distance rl. Examples of the arrangement of the nozzle openings are shown in FIGS. 2-6.
  • the fluid tool 15 can be essentially rod-shaped or lance-shaped.
  • the rotating part of the fluid tool 15 which has the two nozzle openings 17 , 18 , is preferably designed to be balanced or capable of being balanced.
  • the fluid tool 15 that can be rotated about the axis of rotation D can be configured such that it is configured identically or similarly on two diametrically opposite sides with respect to the axis of rotation D, so that it is either balanced or can be balanced very easily.
  • the fluid tool 15 can be rotationally symmetrical.
  • the second nozzle opening 18 of each nozzle pair 16 is arranged, for example, on a tool part 25 of the fluid tool 15 which—as described above—is balanced or can be balanced and, in the exemplary embodiment, has a rotationally symmetrical shape.
  • the tool part 25 can, for example, have a cylindrical and preferably disk-like shape.
  • the radius or the diameter of the tool part 25 is larger than the radius or the diameter of the fluid tool 15 in the area of the front end 24 and the first nozzle opening. In this way, the larger second radial distance r2 for arranging the second nozzle opening 18 can be achieved.
  • the rotationally symmetrical configuration of the tool part 25 prevents imbalances when the fluid tool 15 rotates about the axis of rotation D .
  • the device 10 In order to rotate the fluid tool 15 in a direction of rotation U about the axis of rotation D, the device 10 has a rotary drive 26 .
  • the device 10 in the exemplary embodiment has a positioning arrangement Cavity 27 to generate relative motion between the fluid tool 15 and the workpiece 11 along a path P .
  • the web P can have any two-dimensional or three-dimensional shape.
  • the path P which is only shown as an example in Figure 1, runs, for example, in different directions within a radial plane at right angles to the axial direction A.
  • the relative movement along the path P can, for example, extend along at least one edge 13 of the workpiece 11, on which there is a burr 12 can be located .
  • the positioning arrangement 27 can have one or more machine axes for moving the fluid tool. Additionally or alternatively, the positioning arrangement 27 can have one or more machine axes for moving the workpiece 11 . It is important that a relative movement between the workpiece 11 and the fluid tool 15 can be achieved by means of the positioning arrangement 27 .
  • a first fluid jet F1 is ejected from the first nozzle opening 17 of each pair of nozzles 16 in a first ejection direction B1.
  • a second fluid jet F2 is ejected in a second ejection direction B2 from the second nozzle opening 18 of the same nozzle pair 16 .
  • the first ejection direction Bl is directed away from the front end 24 at an angle to the axial direction A and encloses a first angle a with the axial direction A.
  • the second ejection direction B2 is directed forwards towards the front end 24 and encloses a second angle ⁇ with the axial direction A.
  • the first angle ⁇ and the second angle ⁇ each have an amount of less than 90°.
  • the first angle a has an amount of 10° to 20°, preferably 15°.
  • the second angle ß can be an amount of 50° to 70°, preferably 60°.
  • the first nozzle opening 17 is arranged offset relative to the second nozzle opening 18 of the same nozzle pair 16 at a phase angle cp, which can be seen in particular from FIGS.
  • the first nozzle opening 17 is symbolically illustrated by a circle with a dot and the second nozzle opening 18 by a circle with a cross.
  • the axis of rotation D runs at right angles to the plane of the drawing.
  • the phase angle cp between the first ejection direction B1 and the second ejection direction B2 can also be achieved by aligning the first ejection direction B1 and/or the second ejection direction B2 obliquely with respect to a radial direction to the axis of rotation D.
  • the first and the second nozzle opening 17, 18 can be arranged without offset in the direction of rotation U.
  • the fluid tool 15 has a single pair of nozzles 16 .
  • the phase angle cp can be approximately 180° in one embodiment.
  • the phase angle cp can also be larger or smaller than 180°.
  • the phase angle cp is more than 180° in relation to the direction of rotation U of the fluid tool 15 about the axis of rotation D on the phase angle cp a time interval at which the first fluid jet Fl and the second fluid jet F2 reach the same point of a burr 12 to be removed and from opposite sides with a force or act on for a moment .
  • the first fluid jet F1 applies a bending moment around the foot area 14 in one direction and the second fluid jet F2 applies a counterbending moment around the foot area 14 in the opposite direction.
  • an alternating bending load and/or a torsional load of the ridge 12 can be generated and the ridge 12 can thereby be separated from the edge 13 of the workpiece 11 are removed.
  • an alternating bending load on the burr 12 can be achieved by a sufficiently large phase angle cp, which is, for example, greater than 45° or greater than 90° or greater than 160°.
  • Alternating bending stress on the burr 12 occurs when the first fluid jet Fl and the second fluid jet F2 impinge on the burr 12 with a temporal phase offset, so that the burr 12 has sufficient time to move in one direction due to the impact of the first fluid jet Fl and by being acted upon by the second fluid jet F2 in the respective other direction to bend around its foot area 14 .
  • the burr 12 is bent away from the front end 24 of the fluid tool 15 by the first fluid jet F1 around the foot area 14 and in this state offers an attack surface for the subsequent second fluid jet F2.
  • the second fluid jet F2 bends the ridge 12 around the foot area 14 away from the tool part 25 in the direction of the front end 24, so that the ridge 12 again offers an attack surface for the first fluid jet Fl.
  • the number of alternating bending loads required to remove the burr 12 depends on the specific application, for example the material of the workpiece 11, the previous machining, the thickness of the burr 12, etc.
  • the phase angle cp can also be selected to be smaller. With sufficiently small amounts of the phase angle cp (greater than zero), the first fluid jet Fl and the second fluid jet F2 impinge at a short spatial distance and a short time distance or simultaneously from opposite sides of the burr 12 to be removed and thereby cause a torsional load in the foot area 14 . Due to this torsional force, the burr 12 is separated from the edge 13 or the workpiece 11 separated.
  • a plurality of pairs of nozzles 16 can also be arranged on the fluid tool, as is illustrated in FIG. 5 by way of example. In principle, however, one pair of nozzles 16 is sufficient. Two or more than two pairs of nozzles 16 are optional.
  • the rotational speed of the fluid tool 15 and consequently of the at least one pair of nozzles 16 about the axis of rotation D can for example at least 200 or 300 revolutions per minute (1/min) and up to 1400 1/min.
  • the path speed thus achieved by the pair of nozzles 16 on the movement path around the axis of rotation D is significantly greater than the speed of the relative movement between the workpiece 11 and the fluid tool 15 along the path P, which is, for example, less than 100 cm/s or less than 50 cm/s. s.
  • the invention relates to a device 10 and a method for removing a burr 12 from a workpiece 11 using a first fluid jet F1 ejected from a first nozzle opening 17 and a second fluid jet F2 ejected from a second nozzle opening 18 .
  • the first fluid jet F1 is designed to apply a bending moment to the burr 12 in one direction
  • the second fluid jet F2 is designed to apply a counterbending moment to the burr 12 in the opposite direction.
  • an alternating bending load or a torsional load can be generated in a base area 14 of the burr 12 and the burr 12 can thereby be separated from the workpiece 11 .
  • the first nozzle opening 17 and the second nozzle opening 18 of each nozzle pair 16 are arranged at an axial distance c parallel to an axis of rotation D about which the fluid tool 15 is rotatably driven. Superimposed on this rotational movement, a relative movement can be generated along a path P between the workpiece 11 and the fluid tool 15, in particular along the extension of an edge 13 of the workpiece 11 or a burr 12 to be removed.
  • Reference character list :

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Perforating, Stamping-Out Or Severing By Means Other Than Cutting (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (10) und ein Verfahren zum Entfernen eines Grats (12) von einem Werkstück (11) unter Verwendung eines aus einer ersten Düsenöffnung (17) ausgestoßenen ersten Fluidstrahls (F1) und eines aus einer zweiten Düsenöffnung (18) ausgestoßenen zweiten Fluidstrahls (F2). Der erste Fluidstrahl (F1) ist dazu eingerichtet, den Grat (12) mit einem Biegemoment in eine Richtung zu beaufschlagen, während der zweite Fluidstrahl (F2) dazu eingerichtet ist, den Grat (12) mit einem Gegenbiegemoment in die entgegengesetzte Richtung zu beaufschlagen. Dadurch kann eine Wechselbiegebelastung oder eine Torsionsbelastung in einem Fußbereich (14) des Grats (12) erzeugt und der Grat (12) dadurch vom Werkstück (11) abgetrenntwerden. Das Fluidwerkzeug (15) wird um eine Drehachse (D) drehend angetrieben. Überlagert zu dieser Drehbewegung kann eine Relativbewegung entlang einer Bahn (P) zwischen dem Werkstück (11) und dem Fluidwerkzeug (15) erzeugt werden, insbesondere entlang der Erstreckung einer Kante (13) des Werkstücks (11) bzw. eines zu entfernenden Grats (12).

Description

Vorrichtung und Verfahren zum Entgraten eines Werkstücks
[ 0001 ] Die Erfindung betri f ft eine Vorrichtung sowie ein Verfahren zum Entgraten eines Werkstücks unter Verwendung von Fluidstrahlen, die zum Entfernen des Grats auf den Grat bzw . die Kante des Werkstücks gerichtet werden .
[ 0002 ] Eine solche Vorrichtung bzw . ein solches Verfahren ist beispielsweise aus DE 10 2007 006 661 B4 bekannt . Das verwendete Fluidwerkzeug weist mehrere Düsenöf fnungen zum Ausstößen j eweils eines Fluidstrahls auf . Die Fluidstrahlen werden in unterschiedliche Ausstoßrichtungen abgegeben . Das Fluidwerkzeug wird um eine Drehachse rotierend angetrieben . Die Düsenstrahlen werden vom Ende des Fluidwerkzeugs abgegeben, wobei einer der Düsenstrahlen nach vorne und der andere Düsenstrahl nach hinten gerichtet ist . Dadurch sollen Hinterschneidungen in einer Kammer mit dem nach hinten gerichteten Düsenstrahl bearbeitet werden können .
[ 0003 ] EP 2 716 374 A2 beschreibt eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Entgraten eines schlanken, länglichen Bauteils , das um eine Drehachse gedreht und mittels mehrerer Flüssigkeitsstrahlen an unterschiedlichen Stellen und/oder in unterschiedlichen Orientierungen bearbeitet wird .
[ 0004 ] Bohrungen, nutförmige Vertiefungen oder andere Aussparungen in einem Bauteil können nach einer spanenden Bearbeitung einen Grat an der Kante aufweisen, der entfernt werden muss . Die bekannten Verfahren unter Verwendung von einem oder mehreren Fluidstrahlen zum Entgraten benötigen einen sehr hohen Fluiddruck von bis zu 1000 bar . Entsprechend hoch muss eine Pumpenleistung sein, um das Fluid unter Druck zu setzen . Die mangelnde Energieef fi zienz ist seit langem ein Kritikpunkt des fluidischen Entgratens von Werkstücken .
[ 0005 ] Es kann daher als Aufgabe der vorliegenden Erfindung angesehen werden, eine Vorrichtung und ein Verfahren zu schaf fen, das ein wirksames fluidisches Entgraten eines Werkstücks mit verbesserter Energieef fi zienz bereitstellt .
[ 0006 ] Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 sowie ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruches 8 gelöst .
[ 0007 ] Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Entgraten eines Werkstücks weist ein Fluidwerkzeug auf . Ein Drehantrieb der Vorrichtung ist dazu eingerichtet , das Fluidwerkzeug um eine Drehachse rotierend anzutreiben . Dem Fluidwerkzeug wird ein unter Druck stehendes Fluid zugeführt , wobei es sich bei dem Fluid vorzugsweise um eine Flüssigkeit handelt , beispielsweise Wasser, ein Schmiermittel , Schneidöl oder eine beliebige Kombination davon . Das Fluid wird als Fluidstrahl durch wenigstens zwei Düsenöf fnungen ausgestoßen und auf die Stelle am Werkstück gerichtet , an der ein Grat entfernt werden soll .
[ 0008 ] Erfindungsgemäß hat das Fluidwerkzeug wenigstens ein Düsenpaar . Jedes Düsenpaar hat eine erste Düsenöf fnung und eine zweite Düsenöf fnung . Optional können zusätzlich zu dem wenigstens einen Düsenpaar auch weitere Düsenöf fnungen vorhanden sein, so dass die Gesamtzahl der Düsenöf fnungen auch ungerade sein kann .
[ 0009 ] Die erste Düsenöf fnung und die zweite Düsenöf fnung eines gemeinsamen Düsenpaares sind in Axialrichtung parallel zur Drehachse mit einem Axialabstand angeordnet . Optional können die erste Düsenöf fnung und die zweite Düsenöf fnung des gemeinsamen Düsenpaares in Radialrichtung radial zur Drehachse auch unter einem Radialabstand angeordnet sein, wobei vorzugsweise der Abstand der zweiten Düsenöf fnung zur Drehachse größer ist als der Abstand der ersten Düsenöf fnung zur Drehachse .
[ 0010 ] Die erste Düsenöf fnung ist dazu eingerichtet , einen ersten Fluidstrahl in einer ersten Ausstoßrichtung auszustoßen . Die zweite Düsenöf fnung ist dazu eingerichtet , einen zweiten Fluidstrahl in einer zweiten Ausstoßrichtung aus zustoßen . Die erste Ausstoßrichtung ist in Axialrichtung schräg von einem vorderen Ende des Fluidwerkzeugs weg nach hinten und außerdem von der Drehachse weg ausgerichtet . Die zweite Ausstoßrichtung ist in Axialrichtung schräg nach vorne zum vorderen Ende des Fluidwerkzeugs hin und außerdem zur Drehachse hin ausgerichtet . In Rotationsrichtung um die Drehachse schließen die erste Düsenöf fnung und die zweite Düsenöf fnung bzw . die erste Ausstoßrichtung und die zweite Ausstoßrichtung einen Phasenwinkel ein . Das heißt , dass der erste oder zweite Fluidstrahl während einer Rotation dem j eweils anderen Fluidstrahl vorauseilt .
[ 0011 ] Durch diese Ausgestaltung ist es möglich, einen zu entfernenden Grat von entgegengesetzten Seiten zu beaufschlagen . Mittels des ersten Fluidstrahls kann der Grat mit einem Biegemoment um einen Fußbereich in eine Richtung und durch den zweiten Fluidstrahl mit einem Gegenbiegemoment um den Fußbereich in die j eweils andere Richtung beaufschlagt werden . Es ist dadurch möglich, den Grat durch Wechselbiegebelastung und/oder eine Torsionsbelastung abzutrennen . Wesentlich ist , dass ein zeitlicher und/oder räumlicher Abstand ( Phasenversatz ) entsteht , mit dem eine bestimmte Stelle des Grats mit dem Biegemoment und dem Gegenbiegemoment beaufschlagt wird, damit sich die Momente nicht kompensieren, sondern eine Verformung und/oder Bewegung des Grates erzeugt wird . Es kann eine Wechselbiegebelastung und/oder eine Torsionsbelastung des Grats erzeugt und der Grat dadurch von der Kante des Werkstücks entfernt werden .
[ 0012 ] Bei einem Aus führungsbeispiel kann der Grat abwechselnd in die eine Richtung und die entgegengesetzte Richtung gebogen werden, was durch die Rotation des wenigstens einen Düsenpaares um die Drehachse wiederholt durchgeführt werden kann . Durch diese Wechselbiegebelastung wird der Grat im Fußbereich vom Werkstück abgetrennt .
[ 0013 ] Eine solche Wechselbelastung des Grats findet statt , wenn die Biegebelastung des Grats durch den ersten Fluidstrahl und die Biegebelastung des Grats durch den zweiten Fluidstrahl einen ausreichend großen Zeitabstand bzw . zeitlichen Phasenversatz aufweisen . Dieser Phasenversatz wird unter anderem durch den Betrag des Phasenwinkels zwischen der ersten Ausstoßrichtung und der zweiten Ausstoßrichtung des gemeinsamen Düsenpaares bestimmt . Außerdem hängt der Phasenversatz vom Abstand der Düsenöf fnungen zum Grat und der Drehgeschwindigkeit des Düsenpaares um die Drehachse ab . Zur Erzielung einer Wechselbelastung muss der Zeitversatz bzw . Phasenversatz der Einwirkung durch den ersten Fluidstrahl in die eine Richtung und durch den zweiten Fluidstrahl in die anderer Richtung auf den Grat ausreichend groß sein, so dass der Grat auch tatsächlich eine Biegebewegung in die eine Richtung aus führen kann, bevor er durch den j eweils anderen Fluidstrahl wieder in die entgegengesetzte Richtung gebogen wird . Abhängig vom Material und von der Geometrie des Grats ist der Biegewinkel , den der Grat dabei tatsächlich aus führt oder aus führen soll , unterschiedlich groß und der Phasenversatz wird dementsprechend eingestellt , beispielsweise durch einen geeigneten Betrag des Phasenwinkels .
[ 0014 ] Wenn der zeitliche Versatz bzw . Phasenversatz bzw . der Phasenwinkel so gering gewählt ist , dass der erste Fluidstrahl und der zweite Fluidstrahl zu einem Zeitpunkt im Wesentlichen gleichzeitig oder mit geringem zeitlichen Abstand in einem ausreichend geringen räumlichen Abstand auf den Grat auftri f ft , kann anstelle einer Wechselbiegebelastung eine Torsionsbelastung im Fußbereich des Grates erzeugt werden . Der Grat kann auch durch eine solche Torsionsbelastung vom Werkstück abgetrennt werden . Der Abstand zwischen den Auftref fstellen des ersten Fluidstrahls und des zweiten Fluidstrahls am Grat kann dabei kleiner sein als 10 mm, vorzugsweise kleiner als 7 mm und weiter vorzugsweise kleiner als 5 mm .
[ 0015 ] Unabhängig von der Wahl des Phasenwinkels kann der Grat mit Fluidstrahlen vom Werkstück abgetrennt werden, bei denen ein wesentlich geringerer Druck zum Entgraten ausreicht . Für die Bearbeitung von Aluminiumwerkstücken wird dem Fluidwerkzeug das Fluid beispielsweise unter einem Druck von weniger als 300 bar und vorzugsweise weniger als 100 bar zugeführt . Die Pumpenleistung zur Erzeugung des Fluiddrucks ist dementsprechend geringer, was wiederum eine wesentlich verbesserte Energieef fi zienz bewirkt . Der mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens erforderlicher Druck zum Entgraten hängt vom Material des Werkstücks ab . In allen Fällen ist der Druck j edoch geringer verglichen mit der herkömmlichen Fluidbearbeitung zum Entgraten desselben Materials .
[ 0016 ] Es ist bevorzugt , wenn überlagert zu der Rotation des Fluidwerkzeugs um die Drehachse eine Relativbewegung zwischen dem Fluidwerkzeug und dem Werkstück entlang einer Bahn ausgeführt wird, beispielsweise entlang einer Kante bzw . Nut des Werkstücks . Zu diesem Zweck kann die Vorrichtung eine Positionieranordnung aufweisen .
[ 0017 ] Die Positionieranordnung kann eine oder mehrere Maschinenachsen zur Bewegung des Fluidwerkzeugs und/oder eine oder mehrere Maschinenachsen zur Bewegung des Werkstücks aufweisen . Die Maschinenachsen sind beispielsweise Linearachsen .
[ 0018 ] Die erste Ausstoßrichtung schließt mit der Axialrichtung einen vorzugsweise spitzen ersten Winkel ein . Die zweite Ausstoßrichtung schließt mit der Axialrichtung einen vorzugsweise spitzen zweiten Winkel ein . Die Beträge der Winkel sind anwendungsabhängig so zu wählen, dass die Fluidstrahlen in der j eweiligen Ausstoßrichtungen tatsächlich auf den Grat auftref fen und die gewünschte Belastung bzw . Bewegung des Grates erreicht wird . Der erste Winkel und der zweite Winkel haben bevorzugt einen unterschiedlichen Betrag, wobei der erste Winkel insbesondere kleiner ist als der zweite Winkel . [ 0019 ] Bei einem bevorzugten Aus führungsbeispiel sind die erste Ausstoßrichtung und/oder die zweite Ausstoßrichtung auf einen Teil des Fluidwerkzeugs gerichtet . Tref fen der erste Fluidstrahl und/oder der zweite Fluidstrahl nicht auf das Werkstück bzw . den Grat auf oder wird durch andere Teile blockiert , tri f ft er auf das Fluidwerkzeug selbst auf . Dadurch kann verhindert werden, dass der Fluidstrahl andere Teile der Fluidbearbeitungsmaschine , insbesondere eine Arbeitskammer oder Teile davon beschädigt . Dies ist insbesondere dann von Bedeutung, wenn das Fluidwerkzeug wiederholt gleiche Werkstücke bearbeitet und somit dieselbe Bewegung aus führt . Wenn dabei der erste Fluidstrahl und/oder der zweite Fluidstrahl zumindest zeitweise nicht direkt auf das Werkstück gerichtet ist , könnte die Arbeitskammer oder auch andere Teile der Fluidbearbeitungsmaschine beschädigt werden . Wenn die Ausstoßrichtung aber direkt auf einen Teil des Fluidwerkzeugs selbst gerichtet ist , kann dieser Teil des Fluidwerkzeugs sozusagen als Prallteil dienen und gegebenenfalls von Zeit zu Zeit ausgetauscht bzw . erneuert werden . Optional kann der j eweilige Prallteil des Fluidwerkzeugs auf den der erste Fluidstrahl und/oder der zweite Fluidstrahl gerichtet ist , als Umlenkteil ausgebildet sein, um den Fluidstrahl zurück auf das Werkstück umzulenken, gegebenenfalls mit geringerer Energie . Dadurch kann beispielsweise ein Reinigungsef fekt am Werkstück erzielt werden .
[ 0020 ] Die erste Ausstoßrichtung und die zweite Ausstoßrichtung sind windschief zueinander ausgerichtet . Würde gedanklich der Phasenwinkel zu Null reduziert , so dass die beiden Ausstoßrichtungen eines gemeinsamen Düsenpaares in einer gemeinsamen Radialebene angeordnet wären, würden sich die erste Ausstoßrichtung und die zweite Ausstoßrichtung vorzugsweise schneiden . Der Schnittpunkt der beiden Ausstoßrichtungen befindet sich in Axialrichtung betrachtet zwischen der ersten Düsenöf fnung und der zweiten Düsenöf fnung .
[ 0021 ] Für das erfindungsgemäße Verfahren zum Entgraten eines Werkstücks kann eines der vorstehend beschriebenen Aus führungsbeispiele der Vorrichtung verwendet werden . Zum Entgraten wird das Fluidwerkzeug in Rotation um die Drehachse versetzt und aus dem wenigstens einen Düsenpaar wird der erste Fluidstrahl bzw . der zweite Fluidstrahl ausgestoßen . Aufgrund des Phasenwinkels in Rotationsrichtung beaufschlagen die Fluidstrahlen den zu entfernenden Grat zeitlich und/oder räumlich mit einem Phasenversatz , beispielsweise zeitlich nacheinander oder gleichzeitig an räumlich unterschiedlichen Stellen . Dadurch wird der Grat mittels des ersten Fluidstrahls mit einem Biegemoment in eine Richtung und mittels des zweiten Fluidstrahls mit einem Gegenbiegemoment in die entgegengesetzte Richtung beaufschlagt .
[ 0022 ] Abhängig vom räumlichen bzw . zeitlichen Abstand zwischen dem Erzeugen des Biegemoments und des Gegenbiegemoments können dabei unterschiedliche Ef fekte zum Abtrennen des Grats erreicht werden :
[ 0023 ] I st der zeitliche Abstand zwischen dem Erzeugen des Biegemoments und dem Erzeugen des Gegenbiegemoments ausreichend groß , wird der zu entfernende Grat abwechselnd in die eine Richtung und anschließend in die andere Richtung gebogen, so dass eine Wechselbiegebelastung entsteht . Dieses wechselweise Biegen des Grats um den Fußbereich führt schließlich zum Abtrennen des Grats . Die Anzahl der erf orderlichen Biegebewegungen hängt vom Material , der geometrischen Ausgestaltung, der Stärke des Grats aufgrund der vorangegangenen spanenden Bearbeitung des Werkstücks und anderen Parametern ab .
[ 0024 ] Zusätzlich oder alternativ ist es auch möglich, den Grat durch ein Düsenpaar mit einer Torsionsbelastung zu beaufschlagen und dadurch abzutrennen . Hierzu wird der Phasenwinkel ausreichend klein gewählt , so dass die beiden Fluidstrahlen von entgegengesetzten Seiten her, an unterschiedlichen Stellen in Erstreckungsrichtung des Grats auftref fen und dadurch im Fußbereich ein Torsionsmoment erzeugen . Dieses Verfahren kann vorzugsweise bei nicht metallischen Materialien verwendet werden, beispielsweise bei Werkstücken aus einem Kunststof f oder einem Kunststof fverbundmaterial .
[ 0025 ] Aufgrund der Rotation des Fluidwerkzeugs kann es vorzugsweise ohne Richtungsumkehr und/oder vorzugsweise ohne Stillstand entlang des zu entfernenden Grats bzw . entlang des Werkstücks bewegt werden .
[ 0026 ] Die Drehzahl des Fluidwerkzeugs bei einer Rotation um die Drehachse kann beispielsweise mindestens 100 Umdrehungen pro Minute ( 1 /min) betragen und vorzugsweise mindestens 500 1 /min oder mindestens 1000 1 /min betragen .
[ 0027 ] Während der Entfernung eines Grats werden der erste Fluidstrahl und der zweite Fluidstrahl intermittierend oder beim Aus führungsbeispiel vorzugsweise unterbrechungslos ( ohne intermittierende Abgabe der Fluidstrahlen) aus den Düsenöf fnungen ausgestoßen . [ 0028 ] Die Fluidstrahlen können j eweils mit demselben Druck, mit unterschiedlichen Drücken und/oder mit zeitlich variierenden Drücken ausgestoßen werden . Zumindest kann j eder Düsenöf fnung das Fluid vorzugsweise unter demselben Druck zugeführt .
[ 0029 ] Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen . Nachfolgend werden bevorzugte Aus führungsbeispiele der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen im Einzelnen erläutert . In den Zeichnungen zeigen :
[ 0030 ] Figur 1 eine schematische perspektivische Darstellung eines Aus führungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens bzw . einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,
[ 0031 ] Figur 2 eine stark schematisierte Darstellung eines Düsenpaares eines Fluidwerkzeugs der Vorrichtung aus Figur 1 in einer beispielhaften Drehstellung um eine Drehachse des Fluidwerkzeugs ,
[ 0032 ] Figur 3 die stark schematisierte Darstellung des Düsenpaares aus Figur 2 in einer anderen beispielhaften Drehstellung,
[ 0033 ] Figur 4 eine Prinzipdarstellung der Position einer ersten Düsenöf fnung und einer zweiten Düsenöf fnung eines Düsenpaares des Fluidwerkzeugs in Bezug auf die Rotationsrichtung um die Drehachse ,
[ 0034 ] Figur 5 eine Prinzipdarstellung der Position ei- ner ersten Düsenöf fnung und einer zweiten Düsenöf fnung bezogen auf die Rotationsrichtung des Fluidwerkzeugs um die Drehachse bei einem Aus führungsbeispiel mit zwei Düsenpaaren,
[ 0035 ] Figur 6 eine stark schematisierte Darstellung eines Düsenpaares entsprechend der Figuren 2 und 3 bei einem abgewandelten Aus führungsbeispiel des Fluidwerkzeugs und
[ 0036 ] Figur 7 das Wirkungsprinzip des Aus führungsbeispiels des Fluidwerkzeugs aus Figur 6 bei der Einwirkung auf einen zu entfernenden Grat an einem Werkstück in einer Prinzipdarstellung .
[ 0037 ] Figur 1 veranschaulicht schematisch ein Aus führungsbeispiel einer Vorrichtung 10 zum Entgraten eines Werkstücks 11 . Das Werkstück 11 kann durch eine spanende Bearbeitung einen Grat 12 im Bereich einer Kante 13 aufweisen . Der Grat 12 ist stark schematisiert in den Figuren 2 , 3 , 6 und 7 veranschaulicht . In einem Fußbereich 14 ist der Grat 12 mit der Kante 13 des Werkstücks 11 verbunden . Das Werkstück 11 kann aus einem beliebigen Material bestehen, beispielsweise aus einem metallischen Material und/oder aus einem Kunststof fmaterial . Ein Grat 12 kann abhängig von der vorausgegangenen Bearbeitung an einer oder auch mehreren Kanten 13 vorhanden sein .
[ 0038 ] Die Vorrichtung 10 weist ein Fluidwerkzeug 15 auf . Das Fluidwerkzeug 15 hat wenigstens ein Düsenpaar 16 . Jedes Düsenpaar 16 weist eine erste Düsenöf fnung 17 und eine zweite Düsenöf fnung 18 auf . Das Fluidwerkzeug 15 ist über wenigstens eine Fluidleitung 19 mit einer Fluidquelle 20 verbunden, über die dem Fluidwerkzeug 15 unter Druck
-l i stehendes Fluid zugeführt und durch die Düsenöf fnungen 17 , 18 ausgestoßen werden kann . Bei dem Fluid handelt es sich insbesondere um eine Flüssigkeit , beispielsweise Wasser, Schmiermittel oder Schneidöl . Dem Fluidwerkzeug 15 wird das Fluid unter einem geringeren Druck zugeführt . Der Druck kann durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung für das gleiche Material bzw . Werkstück geringer sein als bisher üblich . Beispielsweise kann beim Entgraten eines Werkstücks 11 aus einer Aluminiumlegierung ein Druck von etwa maximal 200 bar oder vorzugsweise maximal 100 bar ausreichend sein, wofür bei anderen Entgratungsvorrichtungen und Entgratungs- verfahren mindestens 300 bar erforderlich waren .
[ 0039 ] Das Fluidwerkzeug 15 erstreckt sich in einer Axialrichtung A entlang einer Drehachse D bis zu einem vorderen Ende 24 . Das Fluidwerkzeug 15 ist um die Drehachse D drehbar gelagert . Es kann beispielsweise an einem nicht dargestellten, nicht um die Drehachse D drehbaren Werkzeugträger gelagert sein, mittels dem das Fluidwerkzeug 15 optional in wenigstens einem Freiheitsgrad relativ zum Werkstück 11 bewegbar und/oder positionierbar ist . Im Bereich des vorderen Endes 24 ist die erste Düsenöf fnung 17 angeordnet . Die zweite Düsenöf fnung 18 desselben Düsenpaares 16 befindet sich in Axialrichtung weiter vom vorderen Ende 24 entfernt und hat gegenüber der ersten Düsenöf fnung 17 einen Axialabstand c . Die erste Düsenöf fnung 17 hat von der Drehachse D in einer Radialrichtung radial zur Drehachse D einen ersten Radialabstand rl und die zweite Düsenöf fnung 18 hat von der Drehachse D einen zweiten Radialabstand r2 . Die Radialabstände rl , r2 sind verschieden groß und beispielsgemäß ist der zweite Radialabstand r2 größer als der erste Radialabstand rl . Aus führungsbeispiele für die Anordnung der Düsenöf fnungen sind in den Figuren 2- 6 dargestellt . [ 0040 ] Das Fluidwerkzeug 15 kann im Wesentlichen stabförmig oder lanzenförmig ausgebildet sein . Der rotierende Teil des Fluidwerkzeugs 15 , der die beiden Düsenöf fnungen 17 , 18 aufweist , ist vorzugsweise ausgewuchtet oder auswuchtbar ausgeführt . Hierzu kann zumindest das um die Drehachse D drehbare Fluidwerkzeug 15 derart ausgebildet sein, dass es an zwei bezüglich der Drehachse D diametral entgegengesetzten Seiten identisch oder ähnlich ausgestaltet ist , so dass es entweder ausgewuchtet ist oder sehr einfach ausgewuchtet werden kann . Zumindest teilweise kann das Fluidwerkzeug 15 rotationssymmetrisch ausgebildet sein . Beim veranschaulichten Aus führungsbeispiel ist die zweite Düsenöf fnung 18 j edes Düsenpaares 16 beispielsweise an einem Werkzeugteil 25 des Fluidwerkzeugs 15 angeordnet , der - wie vorstehend beschrieben - ausgewuchtet ist oder auswuchtbar ist und beim Aus führungsbeispiel eine rotationssymmetrische Gestalt aufweist . Der Werkzeugteil 25 kann beispielsweise eine zylindrische und vorzugsweise scheibenförmige Form aufweisen . Der Radius bzw . der Durchmesser des Werkzeugteils 25 ist größer als der Radius oder der Durchmesser des Fluidwerkzeugs 15 im Bereich des vorderen Endes 24 und der ersten Düsenöf fnung . Auf diese Weise kann der größere zweite Radialabstand r2 zum Anordnen der zweiten Düsenöf fnung 18 erreicht werden . Die rotationssymmetrische Ausgestaltung des Werkzeugteils 25 verhindert Unwuchten bei einer Rotation des Fluidwerkzeugs 15 um die Drehachse D .
[ 0041 ] Um eine Rotation des Fluidwerkzeugs 15 in einer Rotationsrichtung U um die Drehachse D weist die Vorrichtung 10 einen Drehantrieb 26 auf . Außerdem weist die Vorrichtung 10 beim Aus führungsbeispiel eine Positionieranord- nung 27 auf , um eine Relativbewegung zwischen dem Fluidwerkzeug 15 und dem Werkstück 11 entlang einer Bahn P zu erzeugen . Die Bahn P kann eine beliebige zweidimensionale oder dreidimensionale Gestalt haben . Die in Figur 1 lediglich beispielhaft dargestellte Bahn P verläuft zum Beispiel in unterschiedliche Richtungen innerhalb einer Radialebene rechtwinklig zur Axialrichtung A. Die Relativbewegung entlang der Bahn P kann sich beispielsweise entlang wenigstens einer Kante 13 des Werkstücks 11 erstrecken, an der sich ein zu entfernender Grat 12 befinden kann .
[ 0042 ] Die Positionieranordnung 27 kann eine oder mehrere Maschinenachsen zur Bewegung des Fluidwerkzeugs aufweisen . Zusätzlich oder alternativ kann Positionieranordnung 27 kann eine oder mehrere Maschinenachsen zur Bewegung des Werkstücks 11 aufweisen . Wichtig ist , dass mittels der Positionieranordnung 27 eine Relativbewegung zwischen dem Werkstück 11 und dem Fluidwerkzeug 15 erreicht werden kann .
[ 0043 ] Aus der ersten Düsenöf fnung 17 j edes Düsenpaares 16 wird ein erster Fluidstrahl Fl in einer ersten Ausstoßrichtung Bl ausgestoßen . Aus der zweiten Düsenöf fnung 18 desselben Düsenpaares 16 wird ein zweiter Fluidstrahl F2 in einer zweiten Ausstoßrichtung B2 ausgestoßen . Die erste Ausstoßrichtung Bl ist vom vorderen Ende 24 weg schräg zur Axialrichtung A nach hinten gerichtet und schließt mit der Axialrichtung A einen ersten Winkel a ein . Die zweite Ausstoßrichtung B2 ist nach vorne zum vorderen Ende 24 hin gerichtet und schließt mit der Axialrichtung A einen zweiten Winkel ß ein . Der erste Winkel a und der zweite Winkel ß haben j eweils einen Betrag von kleiner als 90 ° . Beispielsgemäß hat der erste Winkel a einen Betrag von 10 ° bis 20 ° , vorzugsweise 15 ° . Der zweite Winkel ß kann einen Betrag von 50° bis 70°, vorzugsweise 60° aufweisen. Diese Ausrichtung der Fluidstrahlen Fl, F2 bzw. der Ausstoßrichtungen Bl, B2 ist schematisch in den Figuren 2, 3 und 6 veranschaulicht.
[0044] In Rotationsrichtung U um die Drehachse D ist die erste Düsenöffnung 17 gegenüber der zweiten Düsenöffnung 18 desselben Düsenpaares 16 unter einem Phasenwinkel cp versetzt angeordnet, was sich insbesondere aus den Figuren 4 und 5 ergibt. In den Figuren 4 und 5 ist die erste Düsenöffnung 17 durch einen Kreis mit einem Punkt und die zweite Düsenöffnung 18 durch einen Kreis mit einem Kreuz symbolisch veranschaulicht. Die Drehachse D verläuft in diesen Darstellungen rechtwinklig zur Zeichenebene.
[0045] Alternativ dazu kann der Phasenwinkel cp zwischen der ersten Ausstoßrichtung Bl und der zweiten Ausstoßrichtung B2 kann auch durch das gegenüber einer Radialrichtung zur Drehachse D schräge Ausrichten der ersten Ausstoßrichtung Bl und/oder der zweiten Ausstoßrichtung B2 erreicht werden. In diesem Fall können die erste und die zweite Düsenöffnung 17, 18 ohne Versatz in Rotationsrichtung U angeordnet sein.
[0046] Bei dem in Figur 4 veranschaulichten Ausführungsbeispiel weist das Fluidwerkzeug 15 ein einziges Düsenpaar 16 auf. Bei dieser Aus führungs form kann der Phasenwinkel cp bei einem Ausführungsbeispiel etwa 180° betragen. Der Phasenwinkel cp kann auch größer oder kleiner als 180° sein. Bei dem beispielhaft in Figur 4 dargestellten Ausführungsbeispiel hat der Phasenwinkel cp einen Betrag von mehr als 180° bezogen auf die Rotationsrichtung U des Fluidwerkzeugs 15 um die Drehachse D. Bei einer vorgegebenen Drehzahl des Fluidwerkzeugs 15 um die Drehachse D ergibt sich basierend auf dem Phasenwinkel cp ein zeitlicher Abstand, an dem der erste Fluidstrahl Fl und der zweite Fluidstrahl F2 dieselbe Stelle eines zu entfernenden Grats 12 erreichen und von entgegengesetzten Seiten her mit einer Kraft bzw . einem Moment beaufschlagen .
[ 0047 ] Zum Entfernen eines Grats 12 wird dieser durch den ersten Fluidstrahl Fl mit einem Biegemoment um den Fußbereich 14 in eine Richtung beaufschlagt und durch den zweiten Fluidstrahl F2 mit einem Gegenbiegemoment um den Fußbereich 14 in entgegengesetzter Richtung beaufschlagt . Abhängig vom zeitlichen und/oder räumlichen Abstand ( Phasenversatz ) , mit dem eine bestimmte Stelle des Grats 12 mit dem Biegemoment und dem Gegenbiegemoment beaufschlagt wird, kann eine Wechselbiegebelastung und/oder eine Torsionsbelastung des Grats 12 erzeugt und der Grat 12 dadurch von der Kante 13 des Werkstücks 11 entfernt werden .
[ 0048 ] Wie es beispielhaft in den Figuren 2 und 3 veranschaulicht ist , kann durch einen ausreichend großen Phasenwinkel cp, der beispielsweise größer ist als 45 ° oder größer als 90 ° oder größer als 160 ° eine Wechselbiegebelastung des Grats 12 erreicht werden . Eine Wechselbiegebelastung des Grats 12 findet dann statt , wenn der erste Fluidstrahl Fl und der zweite Fluidstrahl F2 den Grat 12 mit einem zeitlichen Phasenversatz beaufschlagen, so dass der Grat 12 ausreichend Zeit hat , sich durch die Beaufschlagung mit dem ersten Fluidstrahl Fl in die eine Richtung und durch die Beaufschlagung mit dem zweiten Fluidstrahl F2 in die j eweils andere Richtung um seinen Fußbereich 14 zu biegen . Der Grat 12 wird durch den ersten Fluidstrahl Fl vom vorderen Ende 24 des Fluidwerkzeugs 15 weg um den Fußbereich 14 gebogen und bietet in diesem Zustand eine Angri f fs fläche für den im Anschluss auf tref f enden zweiten Fluidstrahl F2 . Der zweite Fluidstrahl F2 biegt den Grat 12 um den Fußbereich 14 wieder vom Werkzeugteil 25 weg in Richtung zum vorderen Ende 24 hin, so dass der Grat 12 erneut eine Angri f fs fläche für den ersten Fluidstrahl Fl bietet . Durch die Rotation des Fluidwerkzeugs 15 um die Drehachse D wird der Grat 12 abwechselnd nach hinten und nach vorne um den Fußbereich 14 gebogen, bis er schließlich vom Werkstück 11 abbricht . Die Anzahl der Wechselbiegebelastungen, die erforderlich ist , um den Grat 12 zu entfernen, hängt vom konkreten Anwendungs fall ab, beispielsweise dem Material des Werkstücks 11 , der vorangegangenen spanenden Bearbeitung, der Stärke des Grats 12 , usw .
[ 0049 ] Der Phasenwinkel cp kann alternativ dazu auch kleiner gewählt werden . Bei ausreichend kleinen Beträgen des Phasenwinkels cp ( größer als Null ) tref fen der erste Fluidstrahl Fl und der zweite Fluidstrahl F2 in räumlich geringem Abstand und zeitlich geringem Abstand oder gleichzeitig aus entgegengesetzte Seiten des zu entfernenden Grats 12 auf und verursachen dadurch eine Torsionsbelastung im Fußbereich 14 . Durch diese Torsionskraft wird der Grat 12 von der Kante 13 bzw . dem Werkstück 11 abgetrennt .
[ 0050 ] Bei Beträgen des Phasenwinkels cp von insbesondere maximal 90 ° können auch mehrere Düsenpaare 16 am Fluidwerkzeug angeordnet werden, wie es beispielhaft in Figur 5 veranschaulicht ist . Grundsätzlich ist j edoch ein Düsenpaar 16 ausreichend . Zwei oder mehr als zwei Düsenpaare 16 sind optional .
[ 0051 ] Die Drehzahl des Fluidwerkzeugs 15 und mithin des wenigstens einen Düsenpaares 16 um die Drehachse D kann beispielsweise mindestens 200 oder 300 Umdrehungen pro Minute ( 1 /min) und bis zu 1400 1 /min aufweisen . Die dadurch erreichte Bahngeschwindigkeit des Düsenpaares 16 auf der Bewegungsbahn um die Drehachse D ist deutlich größer als die Geschwindigkeit der Relativbewegung zwischen dem Werkstück 11 und dem Fluidwerkzeug 15 entlang der Bahn P, die beispielsweise kleiner ist als 100 cm/ s oder kleiner als 50 cm/ s .
[ 0052 ] Die Erfindung betri f ft eine Vorrichtung 10 und ein Verfahren zum Entfernen eines Grats 12 von einem Werkstück 11 unter Verwendung eines aus einer ersten Düsenöf fnung 17 ausgestoßenen ersten Fluidstrahls Fl und eines aus einer zweiten Düsenöf fnung 18 ausgestoßenen zweiten Fluidstrahls F2 . Der erste Fluidstrahl Fl ist dazu eingerichtet , den Grat 12 mit einem Biegemoment in eine Richtung zu beaufschlagen, während der zweite Fluidstrahl F2 dazu eingerichtet ist , den Grat 12 mit einem Gegenbiegemoment in die entgegengesetzte Richtung zu beaufschlagen . Dadurch kann eine Wechselbiegebelastung oder eine Torsionsbelastung in einem Fußbereich 14 des Grats 12 erzeugt und der Grat 12 dadurch vom Werkstück 11 abgetrennt werden . Die erste Düsenöf fnung 17 und die zweite Düsenöf fnung 18 j edes Düsenpaares 16 sind mit Axialabstand c parallel zu einer Drehachse D angeordnet , um die das Fluidwerkzeug 15 drehbar angetrieben wird . Überlagert zu dieser Drehbewegung kann eine Relativbewegung entlang einer Bahn P zwischen dem Werkstück 11 und dem Fluidwerkzeug 15 erzeugt werden, insbesondere entlang der Erstreckung einer Kante 13 des Werkstücks 11 bzw . eines zu entfernenden Grats 12 . Bezugs Zeichenliste :
10 Vorrichtung
11 Werkstück
12 Grat
13 Kante
14 Fußbereich
15 Fluidwerkzeug
16 Düsenpaar
17 erste Düsenöf fnung
18 zweite Düsenöf fnung
19 Fluidleitung
20 Fluidquelle
24 vorderes Ende des Fluidwerkzeugs
25 Werkzeugteil
26 Drehantrieb
27 Positionieranordnung a erster Winkel ß zweiter Winkel cp Phasenwinkel
A Axialrichtung
Bl erste Ausstoßrichtung
B2 zweite Ausstoßrichtung c Axial abstand
D Drehachse
Fl erster Fluidstrahl
F2 zweiter Fluidstrahl
P Bahn rl erster Radialabstand r2 zweiter Radialabstand
U Rotationsrichtung

Claims

Patentansprüche :
1. Vorrichtung (10) zum Entgraten eines Werkstücks (11) aufweisend ein Fluidwerkzeug (15) und einen Drehantrieb (26) , der dazu eingerichtet ist, das Fluidwerkzeug (15) um eine Drehachse (D) rotierend anzutreiben, wobei das das Fluidwerkzeug (15) wenigstens ein Düsenpaar (16) aufweisend eine erste Düsenöffnung (17) und eine zweite Düsenöffnung (18) aufweist, die in einer Axialrichtung (A) parallel zur Drehachse (D) unter einem Axialabstand (c) zueinander angeordnet sind, wobei die erste Düsenöffnung (17) dazu eingerichtet ist, einen ersten Fluidstrahl (Fl) in einer ersten Ausstoßrichtung (Bl) schräg nach hinten relativ zur Axialrichtung (A) und von der Drehachse (D) weg auszustoßen, und wobei die zweite Düsenöffnung (18) dazu eingerichtet ist, einen zweiten Fluidstrahl (F2) in einer zweiten Ausstoßrichtung (B2) schräg nach vorne relativ zur Axialrichtung (A) und zur Drehachse (D) hin auszustoßen, wobei die erste Ausstoßrichtung (Bl) und die zweite Ausstoßrichtung (B2) in einer Rotationsrichtung (U) um die Drehachse (D) einen Phasenwinkel (cp) einschließen .
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, aufweisend einen Positionieranordnung (27) , die dazu eingerichtet ist, eine Relativbewegung zwischen dem Werkstück (11) und dem Fluidwerkzeug (15) entlang einer Bahn (P) zu erzeugen.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die erste Ausstoßrichtung (Bl) mit der Axialrichtung (A) einen ersten Winkel (a) einschließt und wobei die zweite Ausstoßrichtung (B2) mit der Axialrichtung (A) einen zweiten Winkel (ß) einschließt, wobei der erste Winkel (a) und der zweite Winkel (ß) einen Betrag von 0° bis 90° aufweisen . Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei der Betrag des ersten Winkels (a) und der Betrag des zweiten Winkels (ß) im Wesentlichen gleich groß sind. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, wobei die Beträge des ersten Winkels (a) und des zweiten Winkels (ß) auf möglichen Positionen des Grats (12) basieren, wobei die möglichen Positionen des Grats (12) beeinflusst werden durch die Einwirkung der Fluidstrahlen (Fl, F2 ) . Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Ausstoßrichtung (Bl) und/oder die die zweite Ausstoßrichtung (B2) mit auf einen Prallteil o- der Umlenkteil des Fluidwerkzeugs (15) gerichtet ist. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Düsenöffnung (17) einen ersten Radialabstand (rl) von der Drehachse (D) aufweist und wobei die zweite Düsenöffnung (18) einen zweiten Radialabstand (r2) von der Drehachse (D) aufweist, der verschieden ist vom ersten Radialabstand (rl) . Verfahren zum Entgraten eines Werkstücks (11) unter Verwendung einer Vorrichtung (10) aufweisend ein um eine Drehachse (D) rotierend antreibbares Fluidwerkzeug (15) , das wenigstens ein Düsenpaar (16) aufweisend eine erste Düsenöffnung (17) und eine zweite Düsenöffnung (18) aufweist, die in einer Axialrichtung (A) parallel zur Drehachse (D) unter einem Axialabstand (c) zueinander angeordnet sind, wobei während der Rotation des Fluidwerkzeugs (15) um die Drehachse (D) ein erster Fluidstrahl (Fl) aus der ersten Düsenöffnung (17) in einer ersten Ausstoßrichtung (Al) auf einen zu entfernenden Grat (12) am Werkstück (11) ausgestoßen wird, so dass der Grat (12) um einen Fußbereich (14) mit einem Biegemoment beaufschlagt wird, wobei während der Rotation des Fluidwerkzeugs (15) um die Drehachse (D) ein zweiter Fluidstrahl (F2) aus der zweiten Düsenöffnung (18) in einer zweiten Ausstoßrichtung (A2) auf den zu entfernenden Grat (12) am Werkstück (11) ausgestoßen wird, so dass der Grat (12) um den Fußbereich (14) mit einem entgegengesetzt zum Biegemoment gerichteten Gegenbiegemoment beaufschlagt wird, und wobei die erste Ausstoßrichtung (Bl) und die zweite Ausstoßrichtung (B2) in einer Rotationsrichtung (U) um die Drehachse (D) einen Phasenwinkel (cp) einschließen. Verfahren nach Anspruch 8, wobei der erste Fluidstrahl (Fl) und der zweite Fluidstrahl (F2) zeitlich nacheinander von entgegengesetzten Seiten auf einen Abschnitt des zu entfernenden Grats (12) auftreffen. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, wobei der erste Fluidstrahl (Fl) und der zweite Fluidstrahl (F2) im Wesentlichen gleichzeitig mit einem räumlichen Abstand von maximal 10 mm auf den Grat (12) auftreffen, so dass eine Torsionswirkung am Fußbereich (14) des zu entfernenden Grates (12) erzeugt wird. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, wobei das durch den ersten Fluidstrahl (Fl) erzeugte Biegemoment und das durch den zweiten Fluidstrahl (F2) erzeugte Gegenbiegemoment mit einem zeitlichen Abstand auf dieselbe Stelle am Grat (12) wirken, so dass eine Wechselbiegebelastung am Fußbereich (14) des zu entfernenden Grates (12) erzeugt wird. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 11, wobei der erste Fluidstrahl (Fl) und/oder der zweite Fluidstrahl (F2) während des Entgratens unterbrechungslos ausgestoßen werden. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 12, wobei die erste Ausstoßrichtung (Bl) schräg nach hinten relativ zur Axialrichtung (A) und von der Drehachse (D) weg ausgerichtet ist und wobei die zweite Ausstoßrichtung (B2) schräg nach vorne relativ zur Axialrichtung (A) und zur Drehachse (D) hin ausgerichtet ist.
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