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Tauchschleifmaschine mit durch Luftstrom aufgelockertem Schleifmittel
Die Erfindung bezieht sich auf eine Tauchschleifmaschine mit einer um eine lotrechte
Achse umlaufenden Trommel, die teilweise mit körnigem Schleifmittel gefüllt ist,
das infolge Zentrifugalkraft ringförmig am Trommelmantel und benachbarten Bereichen
von Trommelboden und -deckel anliegt und zur Auflockerung einem aus Blasöffnungen
austretenden Blasluftstrom ausgesetzt ist, wobei die an Haltern befestigten Werkstücke
von oben her in die Trommel einsenkbar und mittels einer konzentrisch zur Trommel
liegenden Welle in eine zur Trommelrotation relative Umlaufbewegung versetzbar sind.
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Es ist eine Tauchschleifmaschine mit feststehender Trommel bekannt,
durch deren Boden mittels um den Trommelumfang herum verteilter Öffnungen Druckluft
in das Schleifmittel eingeblasen wird. Das Schleifmittel wird dadurch gleichmäßig
aufgelockert, wodurch die in der Trommel an Haltern umlaufenden Werkstücke in dem
Schleifmittel keinen so großen Widerstand finden, wie bei einem nicht aufgelockerten
Schleifmittelring. Diese bekannte Maschine könnte auch in kinematischer Umkehrung
so arbeiten, daß die Werkstückhalter feststehen und die Trommel umläuft, wobei durch
gleichmäßige Einblasung von Druckluft in die Trommel auch in diesem Fall der gesamte
Schleifmittelring gleichmäßig aufgelockert werden würde. Dann tritt aber der Nachteil
auf, daß der insgesamt aufgelockerte und daher einen geringeren Zusammenhalt besitzende
Schleifmittelring infolge der Relativbewegung zwischen dem Schleifmittelring und
den Werkstücken mit ihren Haltern gegenüber der Trommel so stark abgebremst werden
würde, daß sich eine ausreichende Schleifwirkung nicht mehr erzielen läßt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Tauchschleifmaschine
mit umlaufender Trommel den vom Schleifmittel auf die Werkstücke und ihre Halter
bei der Relativbewegung zwischen Schleifmittel und Werkstücken ausgeübten Widerstand
zu verringern und trotzdem eine ausreichende Mitnahme des Schleifmittels durch die
Trommel sicherzustellen. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß zur Auflockerung
des Schleifmittelrings nur im jeweiligen Werkstückbereich die Blasöffnungen entweder
- wie bekannt - an der Trommel vorgesehen und in Abhängigkeit von der relativen
Werkstückumlaufbewegung mittels eines Verteilers oder einer Steuervorrichtung abwechselnd
einschaltbar oder relativ zu den Werkstückbaltern ortsfest angeordnet sind.
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Durch die Maßnahme, den Schleifmittelring durch die Blasluft jeweils
nur im Werkstückbereich aufzulockern, ergibt sich der Vorteil, daß die Geschwindigkeit
der auf das Werkstück auftreffenden Schleifmittelkörner nur unwesentlich geringer
als die Umlaufgeschwindigkeit der Trommel ist, da zwischen den aufgelockerten Stellen
des Schleifmittelrings andere Stellen liegen, an welchen wegen fehlender oder nur
geringer Lufteinblasung die Schleifmittelkörner infolge Zentrifugalkraft fest aneinander
und gegen die Trommelinnenwand gepreßt und dabei auf die Umlaufgeschwindigkeit der
Trommel beschleunigt werden. Trotzdem hat man im Bereich der Werkstücke und gegebenenfalls
deren Halter eine aufgelockerte Schleifmittelmasse zur Verfügung, so daß das Einführen
der Werkstücke in den Schleifmittelring keine Schwierigkeiten bereitet, keine besonders
schweren und robusten Halter für die Werkstücke erforderlich sind und auch die gesamte
Antriebsleistung der Maschine wegen des geringeren Widerstandes zwischen dem Schleifmittel
und den Werkstücken vergleichsweise gering gehalten werden kann. Die Einblasung
der Luft lediglich im Bereich der Werkstücke oder Halter ergibt auch eine ausreichende
Kühlung für das Schleifmittel, da die kühlende Blasluft gerade an denjenigen Stellen
eingeführt wird, an denen sich am stärksten Wärme entwickelt.
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Wenn die Blasluftöffnungen, wie bei der eingangs erläuterten bekannten
Maschine ebenfalls vorgesehen, fest an der Trommel angebracht sind, dann muß eine
Steuer- oder Verteilervorrichtung vorhanden sein, die den Blasluftöffnungen die
Blasluft jeweils dann zuführt, wenn ein Werkstück an ihnen vorbeiwandert. die Blasluftzufuhr
aber abschaltet, wenn die Öffnung momentan zwischen zwei Werkstücken liegt. Konstruktiv
noch einfacher ist es, wenn die Blasluftöffnungen den Werkstückhaltern ortsfest
zugeordnet sind. Dann kann den Blasluftöffnungen ständig
Druckluft
zugeführt werden, die jeweils nur im Bereich der Werkstücke in den Schleifmittelring
eindringt.
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Bei an der Trommel angeordneten und mit dieser umlaufenden Blasöffnungen
ist es zweckmäßig, daß die Blasöffnungen umfangsseitig an der Trommel und in Gruppen
axial übereinanderliegend mit radial nach innen gerichtetem Blasstrom angeordnet
sind. Auf diese Art und Weise ergibt sich eine gute Auflockerung des Schleifmittelrings
über seine Höhe, und die Steuerung des Blasluftstromes läßt sich trotzdem wegen
der gruppenweisen Anordnung der Öffnungen mit konstruktiv einfachen Mitteln bewerkstelligen.
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Vorteilhaft ist vorgesehen, daß der Trommelmantel an seiner Innenseite
unter Bildung von an eine oder mehrere Druckluftversorgungsleitungen angeschlossenen
Luftkammern mit porösen Platten belegt ist. Die porösen Platten bilden in diesem
Fall mit ihren Poren die Blasöffnungen, wodurch eine vollkommen gleichmäßige Verteilung
der Blasluft erreicht wird.
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Eine einfache Steuerung für die Blasluftöffnungen ergibt sich dadurch,
daß jeder Gruppe von Blasöffnungen ein Ventil zugeordnet ist, dessen vorzugsweise
zur Trommelachse paralleler Betätigungsstößel mit einer zur Trommel konzentrischen
Steuerkurve zusammenarbeitet, die entweder ortsfest oder mit den Werkstückhaltern
umlaufend angeordnet ist. Die Steuerung erfordert in diesem Fall nur wenige Teile,
da der Betätigungsstößel unmittelbar von der Steuerkurve aus verschoben wird, die
ihrerseits an der Trommel oder an den Werkstückhaltern angebracht ist.
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Bei Verwendung eines Verteilers ist es zweckmäßig, wenn dieser zur
Trommel konzentrisch angeordnet ist und aus einem sternförmigen Innenring und einem
Außenring besteht, von denen einer mit der Trommel und der andere mit dem Maschinengestell
oder den rotierenden Werkstückhaltern drehfest verbunden ist. Auch in diesem Fall
ergibt die Bewegung der Trommel oder der Werkstückhalter unmittelbar einen Steuereffekt,
wodurch Bauteile eingespart werden.
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Wird eine Konstruktion gewählt, bei der die Blasöffnungen zu den Werkstückhaltern
feststehend angeordnet und die Blasöffnungen dadurch ständig mit Druckluft versorgt
sind, ist es günstig, wenn die Blasöffnungen unmittelbar an dem stromlinienförmig
ausgebildeten und das Werkstück nachschleppenden Werkstückhalter angeordnet sind
und - in Richtung des vorbeiströmenden Schleifmittels gesehen - nach rückwärts zeigend,
d. h. zum Strömungsschatten gerichtet, ausmünden. Die Blasluft dringt bei dieser
Bauart unmittelbar im Bereich der von den Werkstückhaltern nachgeschleppten Werkstücke
in den Schleifmittelring ein, und es ergibt sich dadurch ein optimaler Auflockerungseffekt
bei gleichzeitiger scharfer Begrenzung des aufgelockerten Bereiches auf die Stelle
des Schleifmittelrings, an der sich das Werkstück befindet. Diese Bauweise hat auch
den besonderen Vorteil, daß keinerlei Steuerorgane für die Blasluft vorhanden sein
müssen.
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Zweckmäßigerweise können die Blasöffnungen am Werkstückhalter im Bereich
einer vorderen und einer rückwärtigen Verjüngung angeordnet sein. Die Blasöffnungen
liegen in diesem Fall an einer geschützten Stelle und können nicht durch das an
ihnen vorbeiwandernde Schleifmittel verstopft werden.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt.
In dieser zeigt F i g. 1 eine Seitenansicht mit teilweisem Schnitt einer Tauchschleifmaschine
gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung, F i g. 2 eine Draufsicht auf die
Trommel der Tauchschleifmaschine nach F i g. 1, F i g. 3 einen Vertikalschnitt durch
einen Teil der Trommel mit einer Steuerventilanordnung, F i g. 4 einen Horizontalschnitt
durch die Darstellung nach F i g. 3, F i g. 5 einen schematischen Horizontalschnitt
durch einen zentral angeordneten Verteiler für die Blasluft, F i g. 6 einen Vertikalschnitt
durch den Verteiler nach F i g. 5 entlang der Schnittlinie V-V und F i g- 7 eine
Draufsicht auf einen Werkstückhalter mit ihm zugeordneten Blasluftöffnungen, der
bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung verwendet wird.
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In F i g. 1 ist mit 1 allgemein eine Trommel bezeichnet, die mittels
eines Lagergehäuses 2 um eine lotrechte Achse drehbar gelagert ist. Die Trommel
ist teilweise mit körnigem Schleifmittel 3 gefüllt, das sich bei der Rotation der
Trommel l um ihre lotrechte Achse infolge Zentrifugalkraft ringförmig an den Trommelmantel
4 und den benachbarten Bereich von Trommelboden 5 und -deckel 6 anlegt. Die Trommel
wird von einem Motor 9 aus über eine Welle 8 und ein Getriebe 7 angetrieben.
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Zum Eintauchen der in F i g. 1 nicht dargestellten Werkstücke in den
Schleifmittelring 3 dient je ein Werkstückhalter 10, der am freien Ende eines Auslegers
11 befestigt ist. Jeder Ausleger 11 ist an seinem vom Werkstückhalter
10 abgewandten Ende an einer Säule 12 um eine horizontale Schwenkachse 13
beweglich gelagert. Bei dem in F i g. 1 gezeichneten Ausführungsbeispiel weist die
Tauchschleifmaschine zwei Ausleger 11 mit je einem Werkstückhalter 10 auf. Die beiden
Ausleger liegen sich relativ zu der zur Trommelachse konzentrischen Säule
12 diametral gegenüber. Mittels einerseits an der Säule 12 und andererseits
an den Auslegern 11 angelenkter hydraulischer oder pneumatischer Arbeitseinheiten
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können die Werkstückhalter 10 aus der in F i g. 1 rechts gezeigten
Ruhestellung in die in F i g. 1 links dargestellte Arbeitsstellung abgesenkt werden,
und umgekehrt. In der Ruhestellung befindet sich der Werkstückhalter 10 außerhalb
des Schleifmittels, so daß das Werkstück ausgetauscht werden kann. In der Arbeitsstellung
taucht der Werkstückhalter das Werkstück in das Schleifmittel ein.
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Die Säule 12 ist mittels eines gesonderten Motors 15 über ein Getriebe
16 unabhängig von der Umlaufgeschwindigkeit der Trommel antreibbar, so daß entweder
die Säule mit den Werkstückhaltern stillstehen oder aber in der einen oder anderen
Richtung, gleichlaufend oder entgegengesetzt zur Trommelrotation, rotieren kann.
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Gemäß der Erfindung ist in den Schleifmittelring 3 an den Stellen,
an denen sich die Werkstücke befinden, mittels bestimmter Maßnahmen Druckluft einführbar.
Der Druckluftweg ist in F i g. 1 durch Pfeile 17 und 18 angedeutet. Die Druckluft
wird über einen Zuführschlauch 19 einem Verteiler 20 zugeführt, der sie wechselweise
über Leitungen 21 in Richtung zum Trommelumfang strömen läßt. Wie aus den
F i g. 1 und 2 hervorgeht, ist der Trommelmantel 4 an seiner Innenseite mit
im Abstand von diesem gehaltenen porösen Platten 23 belegt, die zusammen mit dem
Trommelmantel
Luftkammern. 22, 22 a, 22 b usw. bilden. je eine der Luftkammern. ist an
eine Druckluftversorgungsleitung 21, 21. a, 21 b asw. angeschlossen, die die betreffende
Kammer mit Druckluft versorgt. Die Druckluft strömt aus den Kammern durch die porösen
Platten hindurch radial in den Schleifmittelring entgegen der Zentrifugalkraft hinein.
Das Einströmen der Druckluft hat an der betreffenden Stelle eine Einbeulung des
Schleifmittelringes nach innen zur Folge, wie sie in F i g. 2 bei 25 angedeutet
ist. Die Luftströmung an dieser Stelle ist durch Pfeile 24 charakterisiert.
Die Einbeulung ist auf die durch die eingeblasene Luft hervorgerufene Volumenvergrößerung
des Schleifmittels zurückzuführen.
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Der aus den F i g. 5 und 6 näher ersichtliche Verteiler 20 sorgt dafür,
daß während der Rotation der Trommel 1 stets gerade diejenige Versorgungsleitung
21 bzw. 21 a bzw. 21 b usw. mit Druckluft beaufschlagt wird,
in deren Bereich sich ein zu bearbeitendes Werkstück befindet. Da jedes Werkstück
bei der Bearbeitung eine Relativdrehung gegenüber der Trommel und deren Achse ausführt,
muß der Verteiler 20 so gebaut sein, daß die Versorgung der Leitungen 21,
21 a, 21 b usw. mit Druckluft der Relativdrehung zwischen Werkstück und Trommel
entspricht. Die aufgelockerte Umfangsstelle des Schleifmittels, an welcher sich
die Einbeulung 25 befindet, wandert dementsprechend beim Arbeiten der Maschine dem
Umfang der Trommel entlang, wobei fortwährend andere Umfangsbereiche des Schleifmittels
durch die Blasluft aufgelockert werden und im Anschluß daran eine Verfestigung des
Schleifmittels wegen der mit voller Stärke wirkenden Zentrifugalkraft erfolgt, bis
wiederum durch Lufteinblasen eine Auflockerung stattfindet. In dem jeweils aufgelockerten
Bereich befindet sich ständig das Werkstück.
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Der Verteiler 20 ist koaxial zur Trommel 1 angeordnet
und besitzt einen sternförmigen Innenring 37, der von einem ihm gegenüber abgedichteten
Außenring 38 umgeben ist. Der Innenring weist am Umfang verteilt nach außen offene
Verteilerräume 39 auf, welche die Blasluft abwechselnd am Umfang des Außenrings
38 angeordneten Durchtrittskanälen 40 zukommen lassen. Diese sind ihrerseits durch
je eine Versorgungsleitung 21 bzw. 21 a bzw. 21 b mit einer
Luftkammer 22 bzw. 22 a bzw. 22 b usw. verbunden.
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Führt die Säule 12 mit den Werkstückhaltern 10
keine
Rotationsbewegung aus, so genügt es, lediglich denjenigen Verteilerräumen 39 durch
ortsfeste Leitungen dauernd Druckluft zuzuführen, deren Winkellage derjenigen der
zu bearbeitenden Werkstücek entspricht. In diesem Fall genügt es, den Innenring
37 feststehen zu lassen, während der Außenring 38 mit der Trommel rotiert. Läuft
dagegen die Säule 12 mit den Werkstückhaltern 10 um, so ist es bei
feststehendem Innenring 37 erforderlich, daß dessen Verteilerräume 39 abwechselnd
von Druckluft beaufschlagt und gegenüber dem Druckluftnetz abgesperrt sind. Dies
kann dadurch geschehen, daß ortsfeste, zu den einzelnen Verteilerräumen 39 führende
Zuleitungen 41 mit weiteren Ventilen verbunden sind, welche die Druckluft
nur in gewissen Zeitabschnitten einströmen lassen. Zweckmäßig bedient man sich dabei
elektromagnetisch betätigter, an die Zuleitungen 41 angeschlossener Ventile, die
in Abhängigkeit von einem zusammen mit der Säule 12 rotierenden Kontaktgeber betätigt
werden. Man kann auch den Innenring 37 gegenüber dem ortsfesten Maschinengestell
drehbar anordnen und ihn drehfest mit der Säule 12 verbinden, wobei dafür zu sorgen
ist, daß einigen. der Verteilerräume 39 ständig Druckluft zugeleitet wird, während
die übrigen Verteilerräume von der Druckluftquelle abgeschlossen sind.
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In dem Sonderfall, daß die Säule 12 stillsteht, ist gemäß F i g. 3
und 4 die Steuerung der Blasluft in besonders einfacher Weise dadurch möglich, daß
jeder Gruppe von durch die porösen Platten 23 gebildeten Blasöffnungen ein Ventil
26 zugeordnet ist, welches einen parallel zur Trommelachse verlaufenden Betätigungsstößel
27 besitzt, der entgegen einer Rückholfeder 28 lotrecht nach oben verstellbar ist.
Am Betätigungsstößel 27 angebrachte Kolben 27 a geben bei einer Verschiebung entgegen
der Rückholfeder 28
den Blasluftdurchtritt durch Öffnungen 29 und 30 frei.
Die aus Zuführleitungen 34 anströmende Blasluft kann dadurch durch das Ventilgehäuse
in die jeweilige Kammer 22 und von dort durch die porösen Platten 23 in das Schleifmittel
gelangen. Die Zuführleitungen 34 münden in einen Ringraum 33 am Trommelumfang und
werden aus einem durch die Trommelachse geführten Kanal 35 von einer Anschlußbüchse
36 aus versorgt. Am Betätigungsstößel 27 ist unten eine Rolle 31 drehbar gelagert,
welche an einer ortsfesten, konzentrisch zur Trommel verlaufenden Steuerkurve 32
abrollt und bei einer Erhebung dieser Steuerkurve eine Verstellung des Stößels 27
nach oben und damit ein vorrübergehendes Öffnen des Ventils 26 bewirkt.
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Führt dagegen die Säule 12 mit ihren Werkstückhaltern 1.0 gegenüber
dem ortsfesten Maschinengestell eine Rotation um eine lotrechte Achse aus, so müßte
die Bauart nach den F i g. 3 und 4 diesen Erfordernissen dadurch angepaßt werden,
daß die Steuerkurve 32 nicht ortsfest, sondern ihrerseits drehbar angeordnet ist.
Dabei muß die Steuerkurve mit derselben Geschwindigkeit wie die Säule 12 umlaufen.
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Bei der in F i g. 7 dargestellten Ausführungsform sind Blasöffnungen
48 und 49 unmittelbar am Werkstückhalter 10 angeordnet. Der
Werkstückhalter hat dabei eine Gruppe von Blasöffnungen 48, die im Bereich
seines vorderen, verjüngten Endes 42 angeordnet sind, während die andere Gruppe
49 am rückwärtigen Ende 43 liegt. Die Blasöffnungen münden - in Richtung
des vorbeiströmenden Schleifmittels gesehen - nach rückwärts zeigend in Richtung
des Strömungsschattens. Der Werkstückhalter ist mit einem Haken 45 versehen,
von dem nur ein Teil gezeigt ist. Der Haken 45 ist im Halter 10 drehbar
gelagert und kann durch einen Motor angetrieben werden. Die durch Kanäle
50 im Halter 10 zugeführte Druckluft bewirkt nicht nur im Bereich
des Werkstückhalters 10 selbst, sondern vor allem im Bereich des von diesem
am Haken 45 nachgeschleppten Werkstücks eine Auflockerung des Schleifmittels, ohne
daß hierbei die günstige allseitige Bearbeitung des Werkstücks beeinträchtigt werden
würde. Bei dieser Ausführungsform können die am Trommelumfang angeordneten porösen
Platten entfallen. Sie können jedoch auch zusätzlich angebracht sein, falls es aus
irgendwelchen Gründen erwünscht ist, eine Auflockerung des Schleifmittels auch von
außen her vorzusehen.
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An Stelle von porösen Platten können auch feinmaschige Siebe od. dgl.
verwendet werden, die einerseits den Durchtritt von Luft gestatten und andererseits
das
Schleifmittel zurückhalten. Es ist auch nicht unbedingt erforderlich, die Luft in
das Schleifmittel durch Öffnungen einzublasen, die am Trommelmantel oder an den
Haltern angeordnet sind. Vielmehr könnten die Blasöffnungen auch wenigstens teilweise
am Trommelboden und -deckel angebracht sein. An Stelle der die Blasöffnungen selbst
aufweisenden Werkstückhalter könnten auch gesonderte Elemente verwendet werden,
die durch Einführung von Luft im Bereich der Werkstücke und deren Halter eine Auflockerung
des Schleifmittels bewirken.